Si un organelo falla
Lo que vas a aprender
- Predecir qué le pasa al transporte de membrana, a la obtención de energía y a la división si se daña la membrana, la mitocondria o el núcleo.
- Justificar cada predicción con la función del organelo dañado.
- Interpretar datos de experimentos con células modelo para comprobar una predicción.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
Imagina una fábrica de arepas. Tiene una puerta por donde entran el maíz y el agua, un cuarto de máquinas que da la energía, y una oficina donde se guardan las recetas. ¿Qué pasa si se daña la puerta? ¿Y si se va la luz del cuarto de máquinas? ¿Y si se pierden las recetas? Cada daño tiene consecuencias distintas, y algunas terminan afectando a toda la fábrica.
La célula funciona de un modo parecido: sus organelos trabajan en equipo. En esta lección vas a predecir qué le pasa a una célula cuando falla uno de ellos, y vas a revisar tus predicciones con datos de experimentos.
Antes de empezar repasa la función de la membrana (decidir qué entra y qué sale), de la mitocondria (liberar la energía de la glucosa) y del núcleo (guardar los cromosomas con las instrucciones).
Explicación
Cómo se hace una predicción
Una buena predicción tiene dos partes: qué esperas que pase y por qué. Para predecir qué le pasa a una célula cuando un organelo falla, sirve hacerse tres preguntas, una por cada función grande de la célula:
- ¿Qué pasa con el transporte de sustancias por la membrana?
- ¿Qué pasa con la obtención de energía?
- ¿Qué pasa con la división celular?
Vamos a responderlas para tres organelos. Usaremos células modelo: células imaginadas que nos ayudan a razonar. No hablaremos de enfermedades.
Si se daña la membrana
La membrana es la frontera de la célula: deja pasar unas sustancias y otras no. Si se rompe o se vuelve demasiado porosa:
- Transporte. La célula pierde el control. Sustancias que necesita, como azúcares y proteínas, se escapan hacia afuera, y entran otras que normalmente no dejaría pasar. El agua entra y sale sin freno. El equilibrio interno se pierde.
- Energía. La glucosa que la célula había tomado puede escaparse, así que a las mitocondrias les llega menos combustible.
- División. Una célula que está perdiendo su contenido no puede crecer ni prepararse para dividirse; además, al final de la mitosis hace falta una membrana sana para separar las dos hijas.
Un experimento que muestra esto se hace con remolacha. Su color rojo está guardado dentro de las células, rodeado de membranas. Si se ponen trocitos de remolacha en agua a temperatura ambiente, el agua casi no se tiñe: las membranas sanas no dejan salir el pigmento. Si el docente calienta el agua, el calor daña las membranas y el color se escapa.
Si falla la mitocondria
La mitocondria libera la energía de la glucosa. Si deja de funcionar, o si una célula tiene muchas mitocondrias dañadas:
- Energía. La célula puede tener glucosa y oxígeno de sobra y, aun así, quedarse casi sin energía para usar. Las células que más energía gastan, como las del músculo, son las primeras en notarlo.
- Transporte. Aquí hay que pensar con cuidado. La difusión y la ósmosis no gastan energía de la célula, así que siguen ocurriendo: el oxígeno y el agua siguen pasando por la membrana. Lo que se detiene es el transporte que necesita energía, el que mete o saca sustancias en contra de la difusión.
- División. Copiar los cromosomas y partirse en dos gasta mucha energía. Con poca energía, la célula se divide más despacio, o deja de dividirse.
Si se daña el núcleo
El núcleo guarda los cromosomas, con las instrucciones para fabricar las piezas de la célula.
- División. Sin núcleo, o con los cromosomas destruidos, la célula no puede dividirse: no tiene instrucciones que copiar ni repartir. Hay un caso real que lo muestra: los glóbulos rojos maduros de las personas no tienen núcleo, y por eso no se dividen; el cuerpo los fabrica nuevos a partir de otras células.
- Transporte y energía. Al principio la célula sigue funcionando con las piezas que ya tenía. Pero las piezas se gastan, y sin instrucciones no puede fabricar otras nuevas, ni para la membrana ni para las mitocondrias. Con el tiempo, todo lo demás también falla.
Los organelos trabajan en equipo
Fíjate en que el daño de un solo organelo termina afectando a los demás. Si en una célula de una hoja fallan los cloroplastos, la planta deja de fabricar glucosa en esa hoja, y entonces sus mitocondrias se quedan, tarde o temprano, sin combustible. Si fallan los ribosomas, que fabrican las proteínas, la membrana no puede reemplazar sus piezas gastadas. Por eso, al predecir, no te quedes en el organelo dañado: sigue la cadena.
Revisar una predicción con datos
Para saber si una predicción es correcta, se compara una célula dañada con una sana, que hace de grupo de control. Los ejemplos que siguen usan datos inventados de experimentos así.
Ejemplo resuelto
Una célula con mitocondrias dañadas
A una célula modelo se le dañan varias de sus mitocondrias; las demás siguen sanas. ¿Qué predices para su energía, para el transporte por la membrana y para su división?
Ver la solución paso a paso
Energía. La mayor parte de la energía de la glucosa se libera en las mitocondrias. Con menos mitocondrias sanas, la célula libera menos energía.
Transporte. Lo que entra o sale por difusión sigue pasando, porque no gasta energía. Pero el transporte en contra de la difusión, que sí la gasta, va más lento o se detiene.
División. Copiar los cromosomas y partirse en dos cuesta mucha energía: la célula se dividirá más despacio.
Para revisar la predicción se compara con un cultivo de células sanas, el grupo de control.
Respuesta: Liberará menos energía: el transporte en contra de la difusión y la división irán más despacio; la difusión seguirá igual.
Cultivo de células modelo al cabo de 30 horas, empezando cada uno con una célula (datos inventados). Las sanas, con un ciclo de 10 horas, llegan a 8; las de mitocondrias dañadas, con un ciclo de 30 horas, llegan a 2.
Ejemplo resuelto
¿Se dividen más despacio?
En la gráfica de barras, los dos cultivos empezaron con una sola célula y crecieron el mismo tiempo. El de células sanas terminó con muchas más células que el de mitocondrias dañadas. ¿Se confirma la predicción? ¿Para qué sirve el cultivo sano?
Ver la solución paso a paso
Los dos cultivos empezaron igual y tuvieron el mismo tiempo: lo único distinto son las mitocondrias.
El cultivo dañado tiene menos células, así que sus células se dividieron menos veces en ese tiempo.
La predicción se confirma: con menos energía, la división va más despacio. El cultivo sano es el grupo de control: muestra cómo se dividen las células cuando nada falla.
Respuesta: Sí: el cultivo de mitocondrias dañadas se dividió más despacio que el sano, que hace de grupo de control.
Color del agua con trocitos de remolacha a distintas temperaturas, en una escala inventada de 0 (agua clara) a 10 (rojo intenso) en la que cada punto es la misma cantidad de pigmento: 1 a 20 °C, 2 a 40 °C, 6 a 60 °C y 9 a 80 °C. El calentamiento lo hace el docente.
Ejemplo resuelto
La remolacha y la membrana
En la gráfica de la remolacha, el agua se pone cada vez más roja cuanto más caliente está. El pigmento rojo está guardado dentro de las células de la remolacha. ¿Qué organelo se daña con el calor? ¿Por qué hay más color a más temperatura?
Ver la solución paso a paso
El pigmento está guardado dentro de las células, encerrado por membranas. Mientras las membranas están sanas, casi no sale.
El calor daña las membranas. Cuando una membrana falla, ya no controla lo que sale, y el pigmento se escapa al agua.
Cuanto más caliente el agua, más membranas se dañan y más pigmento sale. El agua a temperatura ambiente, casi clara, es el grupo de control.
Respuesta: Se daña la membrana: con más calor fallan más membranas, el pigmento se escapa y el agua se pone más roja.
Práctica
A una célula modelo se le dañan varias mitocondrias. ¿Qué predices?
La mayor parte de la energía se libera en las mitocondrias: con menos mitocondrias sanas hay menos energía para el transporte en contra de la difusión y para dividirse. La difusión del oxígeno no gasta energía y sigue.
¿Verdadero o falso? Si a una célula modelo le funcionan menos mitocondrias, libera menos energía de la glucosa.
La respiración celular ocurre sobre todo en las mitocondrias. Menos mitocondrias sanas, menos energía liberada.
En la gráfica de los cultivos, el sano tiene más células que el de mitocondrias dañadas, al cabo del mismo tiempo. ¿Qué muestra eso?
Los dos cultivos empezaron con una célula y crecieron el mismo tiempo. Si el dañado tiene menos células, se dividió menos veces: dividirse cuesta energía.
¿Verdadero o falso? En el experimento de los cultivos, el de células sanas es el grupo de control.
El grupo de control es el que no tiene el daño: muestra cómo se dividen las células cuando nada falla, para comparar con el cultivo dañado.
En la gráfica de la remolacha, ¿por qué el agua se pone más roja cuanto más se calienta?
El pigmento está dentro de las células, encerrado por membranas. El calor daña las membranas: ya no controlan lo que sale, y el pigmento se escapa al agua. Más calor, más membranas dañadas.
¿Verdadero o falso? En el experimento de la remolacha, el agua a temperatura ambiente sale casi clara porque a esa temperatura todas las membranas ya están dañadas.
Es al revés: a temperatura ambiente casi todas las membranas están sanas y no dejan salir el pigmento. Por eso esa agua sirve de grupo de control.
En una célula modelo dejan de funcionar todas las mitocondrias. ¿Cuál de estos procesos SIGUE ocurriendo?
La difusión no gasta energía de la célula: el oxígeno sigue pasando de donde hay más a donde hay menos. Liberar energía, transportar en contra de la difusión y dividirse necesitan mitocondrias que funcionen.
A una célula modelo se le destruye el núcleo, pero la membrana y las mitocondrias quedan sanas. ¿Qué predices?
Sin cromosomas no hay instrucciones que copiar ni repartir, así que la célula no se divide. Al principio funciona con las piezas que tenía, pero no puede reponerlas. Así les pasa a los glóbulos rojos maduros, que no tienen núcleo.
Reto
¿Qué organelo falló?
Lee cada observación de una célula modelo y llévala al organelo que se dañó.
Reto
Completa el informe del cultivo.
Elige la palabra que completa cada espacio.
Cierre
En resumen
Para predecir qué pasa si un organelo falla, se piensa en tres funciones (el transporte, la energía y la división) y se da una razón.
Si se daña la membrana, la célula pierde el control de lo que entra y sale, y pierde su equilibrio interno.
Si falla la mitocondria, falta energía: el transporte que la necesita y la división se frenan, pero la difusión y la ósmosis siguen.
Si se daña el núcleo, la célula no puede dividirse ni fabricar piezas nuevas, y con el tiempo todo falla.
Los organelos trabajan en equipo; una predicción se comprueba comparando con un grupo de control.
Vocabulario
- Predicción
Lo que esperamos que pase, dicho antes del experimento y con una razón. El experimento la confirma o la descarta.
- Célula modelo
Célula imaginada o simplificada que se usa para razonar sobre lo que pasaría en una célula real.
- Transporte de membrana
Paso de sustancias hacia adentro o hacia afuera de la célula a través de la membrana: unas pasan solas, por difusión u ósmosis, y otras necesitan energía.
- Grupo de control
Parte de un experimento que se deja sin cambiar, para comparar con la parte que sí se cambia.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Plantee la fábrica de arepas: qué pasa si falla la puerta, la luz o las recetas. Anote las ideas y relaciónelas luego con cada organelo.
- Explicación · 20 min — Las tres preguntas aplicadas a la membrana, la mitocondria y el núcleo. Si es posible, haga usted la demostración de la remolacha con agua a temperatura ambiente y agua caliente. Resuelva los tres ejemplos en el tablero.
- Práctica · 15 min — Preguntas y retos en parejas; las canastas se pueden proyectar y discutir en grupo.
- Cierre · 5 min — Que cada pareja escriba una predicción para un organelo que no se trabajó en clase, como la vacuola, con su razón.
Preguntas para el salón
- Si las mitocondrias no funcionan, ¿por qué el oxígeno sigue entrando a la célula?
- ¿Por qué el agua a temperatura ambiente es el grupo de control en el experimento de la remolacha?
- Si se dañan los cloroplastos de una hoja, ¿por qué terminan afectadas también sus mitocondrias?
Errores típicos
- Creer que sin mitocondrias todo transporte de membrana se detiene. Recuerde la práctica de difusión y ósmosis de la unidad anterior: el agua y las partículas pasan solas de donde hay más a donde hay menos, sin gastar energía de la célula.
- Predecir sin dar razón («la célula se muere»). Pida que cada predicción diga qué función falla y qué la causa, con las tres preguntas.
- Pensar que el daño de un organelo solo afecta a ese organelo. Siga en el tablero la cadena del cloroplasto a la mitocondria y del núcleo a la membrana.
Tarea sugerida
Escribir una predicción, con su razón, para cada uno de estos casos en una célula modelo de una hoja (se dañan los cloroplastos, se dañan los ribosomas, se rompe la pared) y decir qué grupo de control usaría para comprobar cada una.