PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS

Los atributos o cualidades de las sustancias, conocidos con el nombre de propiedades se pueden clasificar en dos grupos:

a.   Algunas de las propiedades de las sustancias tales como el color, sabor, el olor, la sensación al tacto, la emisión de sonidos se puede apreciar por medio de los sentidos y por eso se denominan caracteres organolépticos Estas propiedades si bien son fáciles de percibir, presentan el inconveniente de que, en muchos casos no permiten distinguir claramente dos sustancias, pues no hay diferencias apreciables entre ellas. Así, como la sal y el azúcar tienen color blanco, son inodoras y de brillo parecido, a pesar de ser sustancias distintas. Otras propiedades, tales como la densidad, la solubilidad, el punto de fusión; el índice de refracción, el calor específico, etc deben ser determinadas a través de mediciones experimentales que cuando son obtenidas en las mismas condiciones tienen valores definidos y constantes para cada sustancia y suelen denominarse propiedades experimentales. Estas propiedades, también llamadas constantes físicas, permiten diferenciar las distintas sustancias con mucha mayor certeza.

Los caracteres organolépticos y las constantes físicas reciben el nombre de PROPIEDADES INTENSIVAS O ESPECIFICAS. Estas propiedades no dependen de la masa del que se dispone, puesto que para una misma sustancia son iguales, tanto en una pequeña porción como en una cantidad mayor. Así 10g de agua pura, a 4°C, tienen una densidad de 1g/ml, igual que 100g en las mismas condiciones.

b.     En cambios hay otras propiedades, tales como el volumen el peso, la superficie, la capacidad calórica, que si dependen de la masa y a las cuales se les da el nombre PROPIEDADES EXTENSIVAS. Estas no permiten identificar una sustancia diferenciándolas de otras. Resulta obvio que por el peso, el volumen o la superficie, no se puede decir de que sustancia se trata, pues se puede tener el mismo volumen de agua que de alcohol, o igual peso de sal que de cal, o la misma superficie de hierro que de madera, a pesar de ser sustancias diferentes.

Fuente: Quimica 4, José M. Mautino

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LA SENSIBILIDAD Y LA AUTORREGULACION

El ambiente que rodea a los seres vivos se haya en continuo cambio; pero el interior de los organismos no puede variar tanto, porque los procesos químicos que ocurren dentro de las células no podrían realizarse. Para que un ser vivo pueda mantener constante sus condiciones externas, tiene que poder recibir información de los cambios del ambiente y de los que ocurran en su interior. La capacidad que poseen todos los seres vivos de captar esos cambios o estímulos se denomina sensibilidad o irritabilidad. Por ejemplo, un araña es sensible cuando detecta una mosca atrapada en su tela.

En los animales, por ejemplo, en los insectos, como la mariposa y en los anfibios, como la rana, los cambios internos o externos son captados por células nerviosas llamadas neuronas receptoras. Estas células poseen prolongaciones a modos de antenas que perciben estímulos como la luz, el sonido, la presión, los olores y los sabores. Los olores son percibidos por células quimioreceptoras (quimio: "sustancia química") ubicada en las antenas de la mariposa. Las células mecanoreceptoras (mecano: "movimiento"), conectadas con los pelos que recubren su cuerpo detectan las corrientes de aire. Los sonidos son captados por células fonoreceptoras (fono: "sonido") ubicadas en el abdomen. De todos los insectos, las mariposas tienen la mejor vista debido al gran desarrollo de sus células fotoreceptoras (foto: "luz"). Del mismo modo, la rana es sensible al rozamiento con los objetos a través de las células mecanoreceptoras de su piel. La enorme membrana timpánica transmite a las células fonoreceptoras del oido interno las vibraciones del croar del macho que la llama. Las células fotoreceptoras de sus ojos le proporciona suficiente información como para convertirla en una hábil cazadora.

La sensibilidad permite a los seres vivos la autorregulación, es decir, mantener constante sus condiciones externas frente a los cambios del exterior y tambien frente a los cambios que ocurren en su interior.

LA REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA EN LOS ANIMALES

Uno de los factores del ambiente que se modifican constantemente es la temperatura. La mayoría de los organismos se desarrollan a temparatura que varían entre 0°C y 50°C. Las temperaturas muy bajas congelan el agua interna y las muy altas las evaporan y afectan la materia orgánica de las células. ¿Cómo pueden los seres vivos soportar el frío?. Los seres vivos generan calor por medio de la respiración celular y también por la exposición a los rayos solares. Las aves y todos los mamíferos mantienen siempre la misma temperatura corporal, a pesar de las variaciones térmicas del ambiente, y lo hacen mediante mecanismos internos; por eso se dicen que son endotérmicos (endo: significa "de dentro" y térmico: "relativo a la temperatura").

Los animales pequeños como los insectos y las arañas, poseen cuerpo de poco volumen en relación con la gran superficie corporal que exponen al ambiente. Por lo tanto, ellos ganan y pierden calor corporal rápidamente, a través de su superficie. Esta característica dificulta el mantenimiento de la temperatura corporal en forma estable; por eso, durante el invierno, las larvas de los escarabajos y también la de los otros animales se protejen del frío entrando en un sueño profundo o letargo.

Entre los vertebrados los peces, los anfibios y los reptiles mantienen su temperatura corporal utilizando el calor del medio exterior. Por eso se dicen que son exotermicos (exo: significa "externo"). Para los animales exotermicos acuáticos es más fácil controlar su temperatura que para los terrestres debido a que en el agua las variaciones de temperatura son menores. Por el contrario la temperatura del ambiente aeroterrestre es muy inestable. Por ejemplo, una serpiente y una tortuga terrestre elevan y descienden su temperatura corporal tomando sol y protegiendose en su refugio respectivamente. También estos animales entran en letargo durante el invierno.

¿QUÉ SON LOS TAXISMOS Y LOS TROPISMOS?

Para cada tipo de estímulo, la mariposa y la rana elaboran una respuesta. Las respuesta de los animales frente a los estímulos se llama taxismos y se manifiestan como movimientos de locomoción de acercamiento o de alejamiento del estímulo.

Respecto de los organismos unicelulares, también se utiliza el termino taxismo para indicar las respuestas de acercamiento y de alejamiento de todas las células hacia la humedad, la luz, la concentración de sales, de oxígeno y de alimentos. Cuando la ameba por ejemplo, se acerca a su alimento se dice que tiene quimitaxismo positivo y quimitaxismo negativo si se aleja de él.

En las plantas, las reacciones frente a los diferentes estímulos como la luz, la gravedad y la humedad se llaman tropismos. Los tropismos se manifiestan como el crecimiento de una parte de la planta acercándose o alejándose del estímulo que lo originó. 

Si la planta se curva hacia el estímulo se dice que tiene tropismo positivo; si se orienta en la dirección contraria el tropismo es negativo. Si el estímulo es la luz la respuesta se denomina fototropismo (foto: "luz"); si el estímulo desencadenante es el agua, la respuesta se llama hidrotropismo y si es la gravedad que ejerce la Tierra se conoce como geotropismo.

Los seres vivos se nutren.

      La nutrición es la característica de los seres vivos que les permite captar, transformar y utilizar la materia y la energía de los materiales del ambiente. En los animales de organización más compleja, diferentes sistemas de órganos intervienen en éste proceso.

     Los materiales que los seres vivos obtienen del ambiente que los rodean son los nutrientes. Una clase de nutrientes por ejemplo,  el agua, las sales minerales y el gas oxígeno- son materias inorgánicas y proporcionan a los seres vivos los átomos y moléculas con las cuales construyen su organismo. El otro tipo de nutrientes son sustancias orgánicas: por ejemplo, los hidratos de carbono o azúcares, las grasas, las proteínas y los ácidos nucleicos. A estas sustancias orgánicas las llamamos alimentos porque además de materia para la composición del cuerpo, le brindan energía para su funcionamiento. Los azúcares o hidratos de carbono son alimentos básicos de la célula, ya que le brindan energía. Algunas azúcares de moléculas muy complejas, como por ejemplo la celulosa, forman las paredes de la célula de las plantas. De las grasas y las proteínas, la célula también obtiene energía pero, además, con esas sustancias se forman estructuras celulares, por ejemplo, las membranas celular y nuclear.

     Como resultado del proceso de la nutrición, las células de un organismo generan residuos o desechos que son eliminados al exterior.

Consumidores y productores.

        A los organismos como los animales, los hongos y algunos microorganismos, que se alimentan de otros seres o de sus restos, se los denomina consumidores o heterótrofos (hetero=diferente; trofos: alimento, heterótrofo quiere decir "que toman su alimento de otros seres distintos de ellos").

         Algunas bacterias, las algas unicelulares y pluricelulares y también las plantas solo incorporan del ambiente nutrientes inorgánicos, como el agua, las sales minerales y el gas dióxido de carbono. Pero con la energía de la luz, que es captada por un pigmento verde llamado clorofila, transforman los nutrientes inorgánicos en un hidrato de carbono complejo: la glucosa. Esta sustancia orgánica es entonces su alimento. El proceso de elaboración del alimento, mediante la acción de la luz (fotos en griego significa "luz") es la fotosíntesis. A los seres vivos que realizan la fotosíntesis se los llama productores o autótrofos (auto: "propio": trofos: "alimento"). A partir de las moléculas de glucosa y con algunos nutrientes inorgánicos, los productores fabrican todas las otras sustancias orgánicas que forman su organismo.

Nutrición heterótrofa

El hongo obtiene los nutrientes de la fruta que descompone.

El hongo obtiene los nutrientes de desechos de otros seres vivos

El conejo es la fuente de energía para el puma

Las plantas son la fuente de energía de la langosta

El pez proporciona a la garza la energía que el ave necesita.

Nutrición Autótrofa

Las plantas producen su propio alimento

Ciclo celular

     Las células eucariotas en división pasan por una secuencia regular, respectiva de crecimiento celular y división conocida como ciclo celular. Este ciclo consta de cinco fases principales: G1,  S, G2, mitosis y citosinesis. La finalización del ciclo requiere un cierto tiempo en que va de unas cuantas horas a varios días, dependiendo del tipo de células y del tipo de factores externos como temperatura y nutrientes disponibles.

     Antes de que la célula pueda iniciar la mitosis y se divida, debe duplicar su ADN, sintetizar más proteínas  asociadas al ADN en los cromosomas, producir mayor numero de orgánulos para las dos células hijas, y montar las estructuras necesarias para llegar a un buen término la mitosis y la citosinesis. Los procesos preparatorios se producen durante la fase G1, S, G2 que colectivamente se denominan interfases.

     El proceso clave de la duplicación del ADN se produce en la fase S (etapa de síntesis) del ciclo celular, momento en que muchas proteínas asociadas al ADN se sintetizan también, la fase G ("gap", separación) preceden y siguen a la fase S. 

     En la fase G1, que precede la etapa S, hay un periodo de intensa actividad bioquímica. Las células duplican su tamaño, y sus enzimas, ribosomas, mitocondrias  y otras moléculas y estructuras citoplasmáticas aumentan también de numero. La célula debe sintetizar algunas estructuras completamente de nuevo, desde el principio. Esta incluye: microtúbulos, filamentos de actina y ribosomas que están compuestos al menos en partes, por subunidades de proteínas. Las estructuras membranosas como los complejos de Golgi, lisosomas, vacuolas y vesículas, se derivan todas, aparentemente, del retículo endoplasmatico, que se renueva y agranda por la síntesis de lipidos y proteínas.

     En la célula que tiene centriolo (es decir, la mayoría de las células eucarioticas, excepto las plantas con flores), los dos centriolos empiezan a separarse y duplicarse. Las mitocondrias y cloroplastos, que solo se forman a partir de otra mitocondria y cloroplasto preexistente, también se duplican. Cada mitocondria y cloroplasto tiene su propio cromosoma que esta organizado de forma muy parecida al cromosoma circular de la célula bacteriana. Durante la fase G2 que sucede a la fase S precede a la mitosis, aparece los mismos preparativos para la división celular. Los cromosomas ya duplicados que están dispersos por el núcleo en forma de filamentos de cromatina, empiezan a enrollarse y a combinarse en estructura más compacta.

La duplicación del centriolo se termina, con los dos pares de cetriolos maduros dispuestos cerca del envoltorio nuclear algo separados entre si. Durante este periodo, la célula empiezan el montaje de estructura necesaria durante la mitosis para repartir un numero exacto de cromosomas a cada célula hija y durante la citosinesis para la separación de las dos células hijas.

La división celular en los eucariotas

     El problema de la división del material hereditario es las células eucariotas es mucho más complejo. Una célula eucariota típica contiene unas 1000 veces más ADN que una célula procariota, y este ADN es lineal, formando un determinado número de cromosomas. Por ejemplo, la especie humana contiene 46 cromosomas en cada célula del cuerpo, siendo cada cromosoma diferente a los otros. Cuando esta célula se divide, cada célula hija debe recibir una copia completa, y sólo una, de cada uno de los 46 cromosomas. 

     La resolución de este problema es ingeniosa y compleja. En la mitosis, es una serie de etapas sucesivas, cada célula hija recibe un juego completo de cromosomas de su progenitor.      La mitosis va seguida normalmente por la citosinesis, proceso por el cual la célula se divide en dos nuevas células. Cada célula hija no solo contiene los núcleos con el numero cromosómico completo sino que, contiene también aproximadamente la mitad del citosol y orgánulos de la célula progenitora.

      Aunque la mitosis y la citosinesis son las partes  culminante de la reproducción celular, solo representan dos etapas de un proceso mas prolongado.

Las células eucariotas: animales y vegetales

Es suficiente con mirar alrededor, quizás en el jardín de tú casa, para ver que los organismos autótrofos y los heterótrofos son muy diferentes entre sí. Y las células que componen a unos y a otros poseen estructuras distintivas. ¡Eso si, son todas eucariotas!

La célula vegetal tiene una pared celular de celulosa, que hace que tenga rigidez. Además estas células tienen los cloroplastos, con clorofila, que son los que gracias a ellos realizan la fotosíntesis y por eso son autótrofas (son capaces de realizar su propio alimento). 

Las células animales no tienen una pared celular (en el exterior de la célula), son heterótrofas por que son incapaces de sintetizar su propio alimento, incorporando los nutrientes de los alimentos que poseen otros seres vivos, ya que no poseen cloroplastos con clorofila para la fotosíntesis. Además presentan Lisosomas funcionales para la digestión intra (dentro) y extracelular (fuera de le célula) (endocitosis y exocitosis).

Tanto la célula vegetal como la animal poseen membrana celular, pero la célula vegetal cuenta, además, con una pared celular de celulosa, que le da rigidez.

La célula vegetal contiene cloroplastos: organelos  capaces de sintetizar azúcares a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar (fotosínteis)  lo cual los hace autótrofos (producen su propio alimento) , y la célula animal no los posee por lo tanto no puede realizar el proceso de fotosíntesis.

Pared celular: la célula vegetal presenta esta pared que está formada por celulosa rígida, en cambio la célula animal no la posee, sólo tiene la membrana citoplasmática que la separa del medio.

Una  vacuola única  llena de líquido que ocupa casi todo el interior de la célula vegetal, en cambio, la célula animal, tiene varias vacuolas y son más pequeñas.

Las células vegetales pueden reproducirse mediante un proceso que da por resultado células iguales a las progenitoras, este tipo de reproducción se llama reproducción asexual.

Las células animales pueden realizar un tipo de reproducción llamado reproducción sexual, en el cual, los descendientes presentan características de los progenitores pero no son idénticos a él.

Las células tiene muchos orgánulos cada uno de ellos con una misión diferente.

Cloroplasto: son orgánulos formados por membranas. Contienen pigmentos, como la clorofila, que absorben energía lumínica, indispensables para la fotosintesis.

Pared celular: está compuesta por un hidrato de carbono denominado celulosa. Protege a la célula, le proporciona rigidez, permite la circulación de agua y de minerales. También contiene sustancias que protegen al vegetal de ciertas enfermedades. 

Las conexiones entre células contiguas se dan a través de estructuras llamadas "plasmodesmos".

Lisosomas: orgánulos formados por membrana. Contienen enzimas que realizan la digestión celular y permiten que la célula transforme las sustancias complejas.

También actúan sobre los desechos celulares.

Centríolos: pequeñas estructuras cilíndricas que intervienen en la división celular.

Mitocondrias: orgánulos compuestos por membranas. En ellas se produce la respiración celular, proceso por el cual la célula obtiene energía a partir de los nutrientes en presencia de oxígeno.

Retículo endoplasmático (R.E): conjunto de tubos y sacos huecos conectados entre sí en los que se procesan y se transportan sustancias en la célula. Se distinguen el retículo endoplasmático liso (R.E.L) y el retículo endoplasmático rugoso (R.E.R); éste ultimo tiene adosados ribosomas.

Complejo de Golgi (dictiosomas en las células vegetales): procesa, "empaqueta" dentro de vacuolas y distribuye sustancias que provienen del retículo endoplasmático.

Vacuolas: especie de bolsas de membranas que almacenan desechos o reservas como agua, azúcares, sales y otros nutrientes. En algunos casos, aumentan el tamaño de la célula por acumulación de agua. En las células vegetales son de gran tamaño.

Citoesqueleto: sostiene y da forma a la célula. También actúa como medio para el transporte de sustancias. En las células vegetales está menos desarrollado.

FORMA Y TAMAÑO de las CÉLULAS

Las células procariotas miden, por lo regular, unos 2 micrómetros. En cambio, las células eucariotas como la de las plantas o animales, miden tipicamente entre 10 y 30 micrómetros de diámetro. Una de las restricciones importantes para que las células sean mayores es la relación entre volumen y superficie. 

Es a través de la membrana externa de la célula los materiales (como el oxígeno, dióxido de carbono, iones, nutrientes y productos de excreción) entran y abandonan las células. Estas sustancias son las materias primas del metabolismo celular, que es el conjunto de reacciones químicas que se producen en la célula, con mayor rapidez y deben intercambiarse los materiales con el ambiente si es que la célula es persistente en su actividad. En células más pequeñas, la relación entre su superficie y su volumen es superior a las de las células más grandes proporcionalmente, en las células más pequeñas entra y sale mayor cantidad de materiales por unidad de tiempo. En cambio una célula mayor esta obligada a tener un intercambio superior de sustancias para poder hacer frente a las necesidades de un volumen mayor de materia viva (y aún así, la proporción entre superficie y volumen resulta ser menor). No es de extrañar entonces que la célula más activa metabolicamente es por lo general pequeña.

Otros limite impuesto al tamaño celular parece implicar la capacidad que tiene el núcleo (centro control celular) en fabricar  las copias suficiente en información para regular los procesos que ocurren en una gran célula metabolicamente activa. La excepciones parecen "probar" la regla. En cierto protistas unicelulares muy grandes y complejos, cada célula tiene 2 o más núcleos siendo al parecer copias de uno primero original.

Como las gotas del agua o como las pompas de jabón las células tienen una tendencia a ser esféricas pero a menudo las células toman otras formas. Las paredes celulares, por ejemplo, que se encuentran en las plantas, hongos y muchos organismos unicelulares son generalmente rígidas. La forma que toman las células encerradas es la que determinan sus paredes, que, según el tipo de organismo pueden adquirir formas muy diversas. Las formas de algunas células están determinadas por las uniones y las presiones que se ejercen son las células vecinas. Este es el caso, por ejemplo de las células prismáticas que revisten el interior de la tráquea. Las formas, de muchas células dependen de la disposición de filamentos estructurales. 

CRECIMIENTO Y DESARROLLO

La capacidad de reaccionar frente a los estímulos que tienen todos los seres vivos les permite, entre otras cosas, buscar su alimento. Al tener asegurada la alimentación, el organismo crece, aumentando de tamaño, y madura, es decir se desarrolla, pudiendo alcanzar las características necesarias para reproducirse. Cuando una célula crece, aumenta su volumen. En los organismos unicelulares, alcanzando cierto tamaño, la célula se divide y produce dos células hijas; este proceso origina nuevos individuos. En los seres pluricelulares, como por ejemplo, un árbol, también aumenta el número de células y el árbol crece. A lo largo de toda su vida, el árbol repone partes perdidas como hojas y corteza. Por eso se dice que las plantas tienen crecimiento ilimitado.

Cuando la semilla del algarrobo encuentra las condiciones de temperatura y humedad adecuada, comienza a germinar. Por sucesivas divisiones de sus células, crecimiento y especialización, se forman los distintos tejidos que integran órganos de la planta. En los tejidos aumenta el numero de células y entonces crecen en longitud y también en grosor. Cuando el árbol madure los órganos reproductores formarán nuevas semillas que darán comienzo al ciclo de vida de otro algarrobo.

El desarrollo en los animales
Cuando un animal pierde una parte de su cuerpo, salvo algunas excepciones como las estrellas de mar y los cangrejos, no puede reponerla. Por eso, a diferencia de lo que sucede con las plantas, los animales tienen crecimiento limitado. Sus formas de desarrollo son distintas. Algunos crecen fuera del cuerpo de la madre: por lo tanto tienen desarrollo externo, como por ejemplo, las aves y los reptiles. Los mamíferos poseen desarrollo interno, por que crecen dentro del cuerpo materno. Tanto los reptiles, las aves y los mamíferos, cuando nacen tienen los mismos órganos que los adultos, aunque son de menor tamaño. En esos casos se dice que los animales tienen desarrollo directo.

Las vicuñas necesitan de los cuidados de sus padres para crecer, hasta que puedan desenvolverse por si mismo. A esos cuidados se los denomina crianza. En cambio, las tortugas se desarrollan independientemente de los cuidados maternos.

La metamorfosis

      Cuando nacen, la mayoría de los insectos y también los sapos y las ranas no tienen la misma forma del cuerpo ni las mismas estructuras y órganos que el adulto. En ciertos casos, hasta viven en ambientes diferentes. A medida que el individuo se convierte en adulto, sufre una transformación llamada metamorfosis. Durante la transformación el organismo pasa por diferentes etapas hasta alcanzar la forma definitiva. El tipo de desarrollo con metamorfosis se llama indirecto. Veamos dos ejemplos de metamorfosis: las libélulas y los mosquitos. Las libélulas nacen de un huevo que fue puesto por la hembra en las plantas acuáticas de una laguna. De los huevos eclosionan (nacimiento, aparición) las larvas que son carnívoras. Las larvas mudan (proceso por el cual un animal sustituye parcial o totalmente su cubierta o tegumento) de piel varias veces, manteniendo una forma similar de la última muda emerge el individuo adulto. 

La hembra del mosquito también desova (soltar las hembras los huevos) en el agua dulce. Del huevo nace una larva que come desde microorganismos hasta otras larvas de mosquito. Luego se transforma en otro tipo de larva, que es una etapa acuática anterior al desarrollo del adulto.

En algunos animales, como las libélulas, las etapas intermedias del desarrollo se parecen entre si, mientras que en otros, como el mosquito, esas etapas son distintas.

Fuente: Ciencias Naturales y Tecnología. 1 Educación Secundaria. Editorial AIQUE.

Autores: Patricia Alberico - Andrea Burgin y otros.

Texto e imágenes originales modificado.