Com que una de les incògnites més belles i nobles de la Naturalesa

consisteix en si existeix un sol món o molts, interrogant que l’ésser humà

anhela aclarir, sembla desitjable que indaguem en aquesta qüestió.

Albert Magne (1 193-1 280).

QUÈ SAPS DE...?1. Cita tres circumstàncies pròpies de la Terra que,

segons el teu criteri, hagin permès el desenvolu-pament de la vida.

2. Per considerar qualsevol estructura com a un és-ser viu és necessari que sigui capaç de realitzar tres funcions, saps quines són?

3. Imagina que ets un professor i vols dibuixar una cèl·lula per explicar les seves parts, com seria el dibuix?

4. Si volguessis transmetre als teus alumnes la forma de les cèl·lules, quin objecte usaries com exemple?

a) Una moneda. b) Un globus ple d’aigua. c) Una bolla de billar. Per què?5. Digues si les següents frases són vertaderes o

falses: a) L’abundància del carboni a les seves molècules

és el que més distingeix els éssers vius dels no vius.

b) Tots els éssers vius estan composts de nom-broses cèl·lules, són pluricel·lulars.

c) Les plantes realitzen la fotosíntesi per obtenir diòxid de carboni.

d) Els gàmetes intervenen en la reproducció sexual.

APRENDRÀS A….— Conèixer les circumstàncies que han possibilitat

el desenvolupament dels éssers vius a la Terra.

— Distingir entre la composició de la matèria inerta i la de la matèria viva.

— Comprendre que la cèl·lula és l’estructura mínimacapaç d’exercir les funcions vitals.

— Conèixer las funcions exercides pels éssers vius.

— Manejar el microscopi òptic.

Hi haurà vida en algun dels planetes que giren al voltant dels milions d’estrelles de l’Univers?L’ésser humà sempre ha imaginat l’existència d’éssers extraterrestres intel·ligents, amb formes semblants a la seva. Malgrat que s’han instal·lat enormes antenes per enviar i rebre senyals d’altres llocs de l’espai, fi ns ara ningú no ha contestat.Quines condicions s’han donat a la Terra per al desenvolupament de vida? D’on han sorgit les molècules que constitueixen els éssers vius? Què necessita un ésser viu per funcionar?Aquests interrogants, i molts més, són propis de l’única (o potser no) espècie capaç de pensar sobre si mateixa i el seu destí. Com a integrant de l’espècie humana, anima’t a cercar respostes!

D’on sorgeix la vida?

Agafa tres bosses de plàstic per a aliments i tres lles-ques de pa de motlle. Banya amb aigua una de les llesques i introdueix-la en una de les bosses. Una ve-gada tancada posa-la a l’interior de l’armari de l’aula.

Fes el mateix amb la segona llesca, però sense afegir-li aigua. La tercera llesca, eixuta i a l’interior de la seva

bossa, posa-la en un lloc de la classe on rebi directament els raigs de sol. Manté les bosses en els seus llocs durant tres o quatre dies.

— Observa diàriament les bosses i anota els canvis apre-ciats.

— Quan conclogui l’experiència, contesta les següents pre-guntes:

• Què s’ha desenvolupat damunt el pa?• Com expliques l’aparició d’aquest microorganisme da-

munt un aliment tancat en una bossa?• Quines condicions han resultat més favorables per a

aquest desenvolupament?

ELS ÉSSERS VIUS

7

124

7 PER QUÈ HI HA VIDA A LA TERRA?La vida no ha existit sempre al nostre planeta. La Terra es va formar fa uns quatre mil sis-cents milions d’anys, mentre que els primers éssers vius van aparèixer uns mil milions d’anys després.

L’aparició d’éssers vius a la Terra va exigir les següents condicions:

• Un medi líquid en què es produïssin les reaccions químiques.• Determinats elements químics, capaços d’unir-se entre si per formar complexes

molècules orgàniques.• Una font d’energia que activàs les reaccions.• Una temperatura adequada, que depèn de la distància del Sol.

Activitat resolta

Com es van donar a la Terra les condicions per al desenvolupament de la vida?

La majoria dels éssers vius necessiten oxigen, aigua líquida i energia per viure. Sabem que quan es va formar la Terra no hi havia oxigen a l’atmosfera, ni tampoc aigua líquida a la superfície terrestre, només hi havia vapor d’aigua sobre ella. Què va passar llavors perquè apare-gués la vida?

El vapor d’aigua va haver de condensar-se i passar de l’estat de vapor a l’estat líquid. L’oxigen va ser alliberat a l’atmosfera pels primers és-sers vius fotosintètics. L’energia necessària procedia del Sol.

11

L’atmosfera protectora

L’atmosfera primitiva no tenia oxigen. Després de l’aparició a l’aigua dels primers organismes fo-tosintètics, la concentració d’oxigen atmosfèric va augmentar. Amb l’oxigen va aparèixer l’ozó que, quan va absorbir la radiació ultra-violada danyosa del Sol, va perme-tre el desenvolupament de la vida sobre la superfície de la Terra.

Sabies que*

Fig. 7.2 Les condicions del riu Tinto poden ser

similars a les de Mart.

Hi ha algú?

SETI@home és un salvapantalles gratuït que instal·lat al teu PC analitza senyals de l’espai per detectar indicis d’intel·ligència extraterrestre.Descarrega’l i converteix-te en investigador espacial!

A la Terra es van donar les condicions per a la vida. Fig. 7.1

POT HAVER-HI VIDA EN LTRES LLOCS DE L’UNIVERS?

L’Univers conté milions de galàxies i cadas-cuna d’aquestes, milions d’estrelles. Al vol-tant d’algunes estrelles orbiten planetes. Coneixem més de cent planetes extrasolars, però estan massa lluny per estudiar-los. Per això, els esforços s’han concentrat en l’anàlisi dels planetes del Sistema Solar. Hem de des-cartar aquells planetes les propietats dels quals siguin incompatibles amb la vida, tal i com apareix sobre la Terra, com la inexistèn-cia d’atmosfera, l’absència d’un medi líquid i la seva excessiva proximitat al Sol.

QUINA VIDA CERCAM?

Els projectes actuals de la NASA tracten de descobrir si en determinats planetes es donen les condicions necessàries per al desenvolupament d’algun ésser viu.

Els esforços de la investigació espacial actual se centren en l’estudi de Mart, Tità (satèl·lit de Saturn) i Europa (satèl·lit de Júpiter), on es cerca un medi líquid i

molècules orgàniques senzilles que permetin algun tipus de vida.

La troballa de microorganismes que viuen en condicions extremes a la Terra estimula la seva recerca en planetes propers. Bacteris que suporten 40ºC sota zero a Alaska, o que sobreviuen sota quatre-cents metres de sediments marins, o que obtenen la seva energia a partir del ferro de les aigües del riu Tinto a Huelva, poden ser exemples del tipus de vida que s’està cercant a l’espai exterior.

AA

BB

125

Fig. 7.3 Zones i límits de la biosfera.

ON TROBAM VIDA?S’anomena biosfera el conjunt de zones de la Terra on es troben éssers vius.

La biosfera inclou tres tipus de medis: aeri, líquid i terrestre.

• Medi aeri. Comprèn el nivell inferior de l’atmosfera, la troposfera, on desenvo-lupen la seva activitat els organismes voladors.

• Medi líquid. Inclou la hidrosfera, la part líquida del planeta. Es reparteix en tres grups: les aigües continentals, com els llacs, els rius, els torrents i els pantans, les aigües subterrànies i les aigües marines, que se subdivideixen en les se-güents regions:

— Zona litoral. És l’àrea costanera subjecta a la influència de les marees.— Zona nerítica. És la massa d’aigua que cobreix la plataforma continental.— Zona pelàgica. És l’àrea de mar oberta amb una profunditat de fins a 200

metres.— Zona batial. Es localitza davall de la zona pelàgica fins als 2 000 metres.— Zona abissal. Són els fons oceànics a partir dels 2 000 metres.

• Medi terrestre. Està compost per la litosfera, la part superficial sòlida de la Terra. Hi ha éssers vius des de la superfície fins a diversos quilòmetres de profunditat, on poden viure alguns tipus de bacteris.

22

1 La vida a la Terra es va originar a l’aigua. Com va apa-rèixer l’aigua en la superfície terrestre?

2 Per què creus que la NASA està tan interessada a

trobar organismes que visquin en condicions extremes en diferents llocs de la Terra?

3 Sobre quins tipus de medis pot desenvolupar-se vida? Quins són?

Activitats

Extremòfils?

Els extremòfils són els orga-nismes que viuen a llocs amb condicions físiques extremes. El bacteri Metanococcus jan-naschii viu 3 quilòmetres sota terra a una temperatura de 85 ºC, sense utilitzar oxigen i no-drint-se de metà. Té 1738 gens, dels quals més de la meitat són nous per a la ciència. Un ésser humà té entre 20000 i 30000 gens.

Sabies que *

10 000

9 000

8 000

7 000

6 000

5 000

4 000

3 000

2 000

1 000

0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

Límit de la vidaa les muntanyes dezones tropicals:aproximadament 6 000 m.

Bio

sfe

ra

Boscs: des de 0 fins a 3 000 - 3 500. Per sobred’aquest límit no hi ha arbres.

Límite del volde les aus: al voltant de10 000 m.

Límit de la vidaa les muntanyes deregions temperades i fredes:aproximadament 4 000 m.

Màxima concentraciód’éssers vius: entre 3 000 md’altura i 2 000 per sota delnivell de la mar.

Fosses oceàniques: límite inferiorde la vida, a uns 10 000 m.

126

7 ESTAM FETSD’ELEMENTS QUÍMICSEls éssers vius estan constituïts per elements químics. Però, d’on procedeixen aquests elements?

• L’Univers conté hidrogen (75 %) i heli (23 %). La resta dels elements, com carboni, oxigen, ferro, etcètera, es van formar a partir d’ells mitjançant reaccions que es van produir a l’interior de les estrelles.

• Una vegada formats a l’Univers, els elements químics es van concentrar en grans quantitats i van donar lloc als minerals i les roques, a partir dels quals van sorgir els planetes.

• Sobre la superfície de la Terra, alguns elements es van combinar entre si i van donar lloc a les molècules que van constituir els éssers vius.

ELS BIOELEMENTS

De tots els elements químics que formen l’escorça terrestre, tan sols vint-i-cinc són components essencials de tots els éssers vius. N’existeixen d’altres que formen part d’alguns organismes, però que no es troben en tots ells.

Bioelements són aquells elements químics que apareixen a la composició dels éssers vius.

Segons la seva abundància en els éssers vius, els bioelements es poden classificar en primaris i secundaris.

• Primaris. Es troben en tots els éssers vius i formen les seves molècules principals. Són els més abundants, com el carboni, l’hidrogen, l’oxigen, el nitrogen, el sofre i el fòsfor.

• Secundaris. Apareixen en menor quantitat. Alguns són indispensables com el magnesi, el calci, el sodi, el potassi, el clor o el ferro, i d’altres només apareixen en alguns organismes, com el brom, el zinc i el plom.

33

AAFig. 7.4 Els elements químics

es van formar a les estrelles.

Matèria orgànica i matèria inorgànicaAntigament es denominava matèria orgànica la que te-nien els éssers vius. Avui dia la química orgànica (o química del carboni) estudia els com-posts més complexos formats pel carboni, mentre que la química inorgànica inclou els composts de carboni més sen-zills, com el diòxid de carboni o els carbonats, i la resta dels elements químics i les seves combinacions.

Sabies que*

Activitat resolta

La importància del carboni

Els éssers vius, a diferència dels inerts, contenen moltes molècules orgàniques en les quals el carboni és l’element fonamental.

Tot i que el silici és més abundant que el carboni a l’escorça terrestre, les propietats d’aquest últim van resultar més idònies per constituir la matèria viva. El carboni forma enllaços amb si mateix i amb l’hidrogen, l’oxigen i el nitrogen, i origina la majoria de les molècules orgàniques dels éssers vius.

A1A1

Cadena de carbonis.

Fig. 7.5

Els ossos dels vertebrats contenen calci i els glòbuls vermells de la sang contenen ferro. Creus que aquests elements són els mateixos que posseeixen la calcita (mineral amb calci) i una pota de ferro d’un pupitre?

Els elements químics constitueixen la matèria que forma tot l’Univers. Apareixen tant en els minerals i les roques com en els éssers vius, i

no hi ha cap diferència entre ells. El calci de la calcita i el ferro de la pota són els mateixos que els dels ossos i la sang. De fet, els éssers vius intercanvien elements químics amb el medi on viuen. Les plantes absorbeixen del terra ele-ments procedents de la descomposició de les roques; aquests elements passaran al nostre cos quan mengem la planta i tornaran al terra des-prés de la nostra mort.

127

LES BIOMOLÈCULES

Les biomolècules són el resultat de la unió entre diferents bioelements.Són les molècules que constitueixen els éssers vius.

Els elements químics es combinen entre si per formar molècules. En alguns casos, aquesta combinació origina cossos inanimats, com els minerals i les roques; en altres, el resultat són les molècules de la vida. Quan analitzam la matèria viva ens trobam amb dos tipus de biomolècules: inorgàniques i orgàniques.

• Biomolècules inorgàniques. Són molt nombroses i es poden classificar en tres grups: aigua, sals minerals i gasos respiratoris.

— L’aigua és la molècula més abundant en els éssers vius. És el medi on es pro-dueixen les reaccions químiques de totes les cèl·lules.

— Les sals minerals inclouen els components minerals dels ossos, les closques, les petxines i els ions i molècules dissoltes als líquids interns, com la sang, la saba o el contingut cel·lular.

— Els gasos respiratoris, com l’oxigen i el diòxid de carboni s’intercanvien amb el medi durant la respiració.

• Biomolècules orgàniques. També són molt nombroses i es classifiquen en qua-tre grups: glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics.

— Glúcids. També anomenats hidrats de carboni. N’hi ha simples, com els sucres, entre els quals trobam la glucosa (el principal combustible de les nostres cèl·lules) o la sacarosa (el sucre de taula), i complexos, com el midó (elaborat per les plantes) o la cel·lulosa (constituent de la fibra vegetal).

— Lípids. Entre els destaquen els greixos, que ens aporten energia i ens protegeixen del fred, i els lípids que componen les mem-branes cel·lulars, entre els quals figura el colesterol.

— Proteïnes. N’hi ha de molts tipus diferents. La majoria exerceix una funció estructural,és a dir, són elements de construcció de les cèl·lules. Hi ha proteïnes de membrana, d’altres són contràctils (als músculs), algu-nes són de transport (a la sang), d’altres són defensives (com els anticossos). També són

proteïnes els enzims, unes molècules que són indispensables perquè es pro-dueixin totes les reaccions que s’esdevenen a les cèl·lules.

— Àcids nucleics. N’hi ha de dos tipus: l’ADN, àcid desoxiribonucleic, amb el qual estan construïts els gens (unitat d’informació responsable d’una deter-minada característica de l’individu) i l’ARN, àcid ribonucleic, necessari perquè els gens funcionin.

BB

4 Els següents percentatges expressen la composi-ció mitjana del nostre cos.

Composició Percentatge

Aigua 65 %

Proteïnes 18 %

Lípids 10 %

Glúcids 5 %

Minerals 1 %

D’altres 1 %

5 Essent el silici l’element químic més abundant en les roques de l’escorça terrestre, per què és el carboni el més abundant en la matèria viva?

6 Què significa per a una molècula ser denominada com a biomolècula?

7 Indica la funció que realitzen les següents subs-tàncies: actina (proteïna muscular), sacarosa (sucre de taula), hemoglobina (proteïna de la sang), anticossos (proteïnes sanguínies), greix de la pell, carbonat càlcic (sal mineral sòlida).

Activitats

Fig. 7.7 Els greixos protegeixen del fred.

Qui és qui?

No totes les molècules orgàni-ques són biomolècules ni totes les biomolècules són orgàni-ques. Els plàstics, el petroli o el butà són molècules orgàni-ques però no són biomolècules. L’aigua i les sals minerals són molècules inorgàniques, però quan apareixen en els éssers vius són biomolècules.

Sabies que *

Fig. 7.6Els glúcids aporten energia.

Calcula la teva a partir del teu pes.

Fig. 7.8Els músculs estan formats per proteïnes.

128

7La generació espontània

La teoria de la generació es-pontània defensava l’aparició d’éssers vius a partir de la matèria inerta. Ja Aristòt i l proposava que els peixos, els ratolins i els insectes pro-venien d’un material creador adequat, derivat del llot. Van Helmont, en el segle XVII, afirmava que en comprimir una camisa de dona, una mica bruta, en un gerro amb blat, s’obtindrien ratolins.

Sabies que*

Fig. 7.9 Els defensors de la generació espontània sostenien que la vida podria sorgir d’una cosa no viva.

Fig. 7.12 Les cèl·lules contenen el nombre mínim de components per viure.

Fig. 7.11 Les plantes i els animals són éssers pluricel·lulars.

Fig. 7.10 Els protozous són organismes unicel·lulars.

QUANTES PECES NECESSITA UNA CÈL·LULA PER FUNCIONAR?

Una cèl·lula consta d’una membrana que separa el seu contingut de l’exterior, d’un citoplasma o zona interna ocupada pel medi líquid

cel·lular o citosol i de material genètic.

Segons el nombre i l’organització de components cel·lulars es distingeixen dos tipus de cèl·lules: procariotes i eucariotes.

• Cèl·lules procariotes. Van ser les primeres a aparèixer sobre la Terra. Són les cèl·lules amb l’organització estructural més simple. No tenen nucli, de ma-nera que el seu material genètic és dispers pel citoplasma, i tenen molt pocs components o orgànuls citoplasmàtics. A aquest grup pertanyen els bacteris.

• Cèl·lules eucariotes. Tenen una organització més complexa que les proca-riotes. Posseeixen un nucli diferenciat, enrevoltat d’una membrana nuclear i molts orgànuls citoplasmàtics. Pertanyen a aquest grup les cèl·lules animals i les cèl·lules vegetals.

BB

LA CÈL·LULA ÉS LA UNITATDELS ÉSSERS VIUSAl llarg del segle XIX diversos científics van anar aportant proves que van completar l’anomenada teoria cel·lular, els enunciats fonamentals de la qual són:

• Tots els organismes estan constituits per cèl·lules, és a dir, la cèl·lula és la unitat morfològica dels éssers vius.

• A l’interior de la cèl·lula hi succeeixen totes les reaccions necessàries per mantenir-la viva, o, el que és el mateix, la cèl·lula és la unitat fisiològica dels organismes.

• Tota cèl·lula procedeix d’una altra, és a dir, les cèl·lules només poden aparèixer a partir d’altres ja existents.

UNA O MOLTES CÈL·LULES?

Segons el nombre de cèl·lules, els organismes es classifiquen en: unicel·lulars i pluricel·lulars.

• Unicel·lulars. Consten d’una sola cèl·lula que s’encarrega de realitzar les tres fun-cions vitals. Entre ells es troben els bacteris, els protozous, les algues unicel·lulars i certs fongs.

• Pluricel·lulars. Son éssers constituïts per moltes cèl·lules que actuen de forma coordinada. Per poder efectuar les seves funcions, les cèl·lules s’especialitzen i, en la majoria dels organismes, s’agrupen successivament en teixits, òrgans, aparells i sistemes. Són pluricel·lulars els fongs, algunes algues, els animals i les plantes.

44

AA

129

ESTRUCTURA DE LA CÈL·LULA PROCARIOTACC

8 Els bacteris són cèl·lules procariotes l’única i pe-tita molècula d’ADN dels quals es troba dispersa alcitoplasma, ja que no tenen nucli. Amb prou feinescompten amb orgànuls cel·lulars i alguns posseeixenllargs flagels que els permeten moure’s. Són els or-ganismes vius que més temps duen vivint sobre laTerra, on s’han adaptat a tot tipus d’ambients i handesenvolupat resistència als diferents medicamentsdissenyats per combatre’ls. Es divideixen asexualmentper bipartició, i la rapidesa amb què ho fan permet alscientífics d’emprar-les per produir substàncies útils pera la humanitat.

Intenta descobrir, com a l’exemple, a quines propietatsvertaderes dels bacteris es refereixen les comparacionsdel text que apareixen en cursiva.

«Em menjaria manco el cap perquè tenc mil vegades manco ADN que tu». Es refereix a que si el nostre ADNposseeix tres mil milions de parells de molècules, eldels bacteris en té tres milions de parells, que són milvegades manco.

Si jo fos bacteri:— Duria un motor incorporat que impulsa una llarga

coa amb la qual assoliria una velocitat punta supe-rior als 50 km/h.

— Només tendria mare, a la qual mai arribaré aconèixer, perquè per tal que nasquem el meu ger-mà bessó i jo, ella s’estira i es xapa per la meitat finsa desaparèixer.

— Viuria al límit, aprendria ràpid perquè només dispòs de 20 minuts per veure-ho tot.

— Tendria parents als racons més inaccessibles del pla-neta i tal vegada més enfora, ja que n’estan cercant més com jo per la resta del Sistema Solar.

— Viuria sovint dins d’altres organismes, i a l’ésserhumà, per exemple, l’incomoda molt que ens re-sistim als seus medicaments.

— Per venjar-se, els científics ens empren com esclausperquè els fabriquem substàncies del seu interès. Auns cosins meus els han modificat perquè mengin el petroli que ells van vessant pertot arreu.

— Estaria tranquil ja que, malgrat els seus invents, els nostres 3 500 milions d’anys de vida demostren quesabem afrontar moltes calamitats.

Activitats

La cèl·lula procariota.Fig. 7.13

Paret cel·lular. Capa externa rígidaque proporciona forma i resistència.

Membrana. Embolica el citoplasma.

Citoplasma. Medi intern.

Nucleoide. Regió ocupada pel material genètic (ADN).

Ribosomes. Fabriquen proteïnes.

Inclusions. Acumulacions de substàncies de reserva.

Mesosomes. Plecs de lamembrana on s’efectuenreaccions químiques.

Pèls. Interaccionen amb altres bacteris.

Flagels. Permeten el moviment.

Càpsula. Embolcall present

en bacteris patògens.

130

7 ESTRUCTURA DE LA CÈL·LULA EUCARIOTA

Al grup de les cèl·lules eucariotes s’inclouen tant les de cèl·lules animals com les de vegetals, així com les dels fongs i les de nombrosos organismes unicel·lulars. Les diferències entre les cèl·lules animals i vegetals afecten tant a la forma com als orgànuls que posseeixen.

• Forma: les cèl·lules vegetals tenen forma polièdrica per la presència d’una paretrígida de cel·lulosa. Les cèl·lules animals no tenen paret, només presenten mem-brana i tot i que tenen varietat de formes, solen ser ovoides.

• Orgànuls: alguns són presents en un tipus de cèl·lula i absents en l’altre tipus.

— A les cèl·lules animals el nucli apareix al centre, mentre que en les vegetals sol estar desplaçat cap un lateral.

— Las células vegetales presentan una gran vacuola llena de líquido que ocupa casi todo el citoplasma, mientras que en las animales las vacuolas son más abundantes y pequeñas.

— A les cèl·lules vegetals apareixen cloroplasts, a les animals no.— Les cèl·lules animals tenen centríols, mentre que les vegetals no.

DD

Fig. 7.14 Cèl·lula animal.

Fig. 7.15 Cèl·lula vegetal.

9 Al cos humà hi ha 1014 cèl·lules i 200 tipus de teixits. Però, quant són 1014 cèl·lules? Un alumne vol reproduir aquest nombre amb llenties i una altra alum-na li diu que és impossible perquè no hi hauria llenties suficients al supermercat.

Agafa una bàscula i compta les llenties que hi ha en 100 grams. Amb un senzill càlcul, descobreix quantes llen-ties hi ha en 1 quilo. Finalment, calcula quants de qui-los necessitaries per representar 1014 cèl·lules. Recorda que una llentia representa una cèl·lula. Qui tenia raó?

Activitats

Centríols. Intervenen en el repartiment del material genètic durant la divisió cel·lular.

Membrana. Embolcalla el contingut cel·lular.

Mitocondris. Produeixen l’energia que necessita la cèl·lula.

Vacúols. Emmagatzemen substàncies.

Lisosomes. Els seus enzims digereixen grans molècules absorbides per la cèl·lula.

Membrana nuclear. Protegeix el material genètic.

Nucli. Centre de control de l’activitat cel·lular.

Reticle endoplasmàtic rugós. Emmagatzema i transporta les proteïnes fabricades pels seus ribosomes.

Reticle endoplasmàtic llis. Fabrica i distribueix lípids.

Aparell de Golgi. Distribueix substàncies per tota la cèl·lula.

Ribosomes. Fabriquen proteïnes.

Paret cel·lular. Aporta rigidesa a la cèl·lula. Constitueix la fibra vegetal.

Cloroplasts. Contenen pigments per fer la fotosíntesi.

131

FUNCIONS COMUNES DELS ÉSSERS VIUSTots els éssers vius, tant els senzills organismes unicel·lulars, formats per una so-la cèl·lula, com els complexos organismes pluricel·lulars, constituïts per desenes d’elles, han de ser capaços de fer tres funcions bàsiques: nutrició, relació i repro-ducció.

NUTRICIÓ

Mitjançant la funció de nutrició els éssers vius obtenen del medi la matèria (elements químics i molècules) i l’energia que necessiten per a tots els seus processos.

Existeixen dues modalitats de nutrició: autòtrofa i heteròtrofa.

• Autòtrofa. És el tipus de nutrició propi de la majoria dels vegetals i d’alguns bacteris i algues. Mitjançant la fotosíntesi aprofiten el carboni de la molècula de CO

2 que agafen de l’atmosfera, i l’aigua i les sals que absorbeixen del terra, per

fabricar glucosa, midó i altres molècules orgàniques. És a dir, tenen la capacitat de transformar matèria inorgànica (CO

2, H

2O i sals) en matèria orgànica (com la

glucosa). La seva font d’energia és el Sol.

55

AA

10 Segueix les instruccions i respon les preguntes.

• Agafa una fulla de qualsevol planta de color verd clar i introdueix-la en un flascó de vidre.

• Aboca alcohol al flascó fins a tapar la fulla.• Tapa el flascó i deixa reposar el contingut durant

un dia.• Treu la fulla i eixuga-la amb paper absorbent.• Posa la fulla en una placa i diposita-hi damunt tin-

tura de iode amb un comptagotes.

El iode és un colorant que tenyeix el midó de color blau fosc. L’alcohol retira la clorofil·la de les fulles i facilita la tinció del midó amb iode.

Q u è d e m o s t r a l’aparició de zones tenyides de fosc a la fulla?

Quina reacció és la responsable de la formació del midó?

Activitats

Fig. 7.18 El iode tenyeix el midó de color blau fosc.

• Heteròtrofa. És la nutrició característica de les cèl·lules animals, dels fongs i de la resta de bacteris (els bacteris no fotosintètics). Per aconseguir matèria orgànica han d’ingerir substàncies que la contenguin. L’energia l’obtenen de reaccions químiques en què es degraden els nutrients. En aquestes reaccions, els nutrients es trenquen en composts més senzills, per exemple, la glucosa es converteix en CO

2 i H

2O.

Fig. 7.16Els fongs no fan la fotosíntesi, són heteròtrofs.

Fig. 7.17 Els vegetals són autòtrofs.

132

7 RELACIÓ

La funció de relació permet als organismes vius rebre informació del medi i respondre davant qualsevol canvi que es produeixi en ell.

Els canvis a l’ambient que provoquen una resposta de l’organisme es denominen estímuls. Els estímuls poden ser físics o químics.

• Físics: canvis de temperatura, de pressió, d’intensitat lluminosa, etcètera.

• Químics: canvis en la concentració de substàncies del medi.

La resposta pot ser de dos tipus: fisiològica o de moviment.

• Fisiològica: són respostes que suposen una modificació del funcionament cel·lular i permeten a l’organisme adaptar-se a les noves condicions ambientals.

El tancament dels porus existents en les fulles de les plantes per evitar pèrdues d’aigua davant d’una sequedat extrema, l’augment de la sudoració a l’estiu, l’increment a la producció d’adrenalina davant de situacions de perill, la reduc-ció de l’activitat corporal en els animals hivernants o beure després d’un menjar salat, són exemples d’aquest tipus de respostes.

• Moviment: impliquen un desplaçament de l’organisme cap a la font de l’estímul o en direcció contrària al mateix. Aquestes respostes d’atracció o repulsió davant determinats estímuls s’anomenen tactismes o taxis.

Malgrat que els vegetals estan fixos al terra poden reaccionar amb moviments d’alguna de les seves parts davant determinats estímuls. El creixement cap a la font de llum, el gir de la planta per seguir el recorregut del Sol o el plegament de les flors i les fulles durant la nit són alguns tipus de tactismes.Els animals es desplacen amb diferents finalitats: fugir dels enemics, aconseguir aliment, realitzar migracions, etcètera.

BB

11 Segueix les instruccions i respon:

• Roman assegut durant dos minuts en una habitació il·luminada (pot ser una aula de l’institut).

• Mantén un ull tancat i un altre d’obert durant aquest temps.

• Demana a un company que, amb l’ajuda d’una lupa, observi l’ull obert, i que es fixi en l’orifici negre cen-tral, la pupil·la.

• Obre l’ull tancat perquè el teu company pugui ob-servar amb rapidesa els canvis experimentats per la pupil·la.

• Repetiu l’experiència canviant les posicions.Davant de quin canvi de condicions està responent l’ull? Què s’aconsegueix quan s’obre o es tanca la pupil·la?

Activitats

Fig. 7.21 La pupil·la modifica la seva mida segons la llum.

Fig. 7.19 La resposta a la falta d’aigua és beure.

Fig. 7.20 Moltes plantes tanquen les seves flors durant la nit.

133

Fig. 7.22La bipartició és una forma de reproducció asexual. (a) La regeneració és possible en animalssenzills. (b)

VocabulariEspora: cèl·lula que quan germina dóna lloc a un nou individu.

Esqueix: tros de branca, de fulla o d’arrel d’un vegetal, del qual es pot obtenir una nova planta.

AaFig. 7.23 Es pot obtenir una planta completa a partir

d’un tros.

Activitat resolta

Un bacteri, que és un organisme unicel·lular, fa les tres funcions vitals. En un ésser humà, que és un organisme pluricel·lular, qui ha de realitzar-les?

En els organismes unicel·lulars és la pròpia cèl·lula qui ha d’ocupar-se de tot: aconseguir l’aliment, res-pondre als canvis en el medi i dividir-se.

En els organismes pluricel·lulars el treball està repartit entre cèl·lules especialitzades. Ja no és necessari que totes les cèl·lules s’encarreguin de la nutrició, ni de relacionar-se amb el medi ni de reproduir-se. Existeixen aparells i sistemes encarregats de realitzar aquestes funcions per a tot l’individu.

Fig. 7.24 Òvul o gàmeta femení, envoltat

de gàmetes masculins o espermatozoides.

12 Quin tipus de nutrició és la fotosíntesi? Què s’obté en aquest procés?

13 Com aconsegueixen els éssers heteròtrofs la ma-tèria orgànica?

14 Amb quina funció associes els següents processos: suar, posar-se la «pell de gallina», segregar saliva en olorar menjar?

15 Quina modalitats de reproducció pot emprar una planta per multiplicar-se?

16 ¿Què diferencia els descendents d’una repro-ducció asexual amb els resultants d’una reproducció sexual?

Activitats

REPRODUCCIÓ

Mitjançant la funció de reproducció els organismes unicel·lulars i pluricel·lulars originen nous individus als quals transmeten les seves característiques.

Hi ha dues modalitats de reproducció: asexual i sexual.

• Reproducció asexual. En ella, un únic progenitor es divideix per for-mar dos éssers idèntics a ell i idèntics entre si. Hi ha molts d’exemples, entre ells:

— La multiplicació dels bacteris, que solen dividir-se per bi-partició, un procés en el qual s’allarguen fins a trencar-se en dos.

— La regeneració d’una estre-lla de mar completa a partir d’un dels seus braços.

— La propagació mitjançant espores, típica de falgueres, molses, fongs i b a c -teris.

— L’obtenció d’una nova planta mitjançant un esqueix.

• Reproducció sexual. Els descendents resulten de la unió de dues cèl·lules especialitzades o gàmetes. Els gàmetes po-den ser produïts per dos progenitors de diferent sexe o bé per un sol progenitor (aquest individu es denomina, hermafrodita).

A diferència de la reproducció asexual, els descendents de lareproducció sexual no són idèntics, ni entre si, ni respecte dels seus progenitors. Per aquest motiu, la reproducció sexual afavoreix l’existència de varietat entre els individus.

CC (a) (b)

134

ACTIVITATS FINALS

1 Quines condicions es van donar a la Terra per perme-tre l’existència de vida?

2 Què tracten de trobar les sondes espacials enviades a Mart i a Tità per investigar l‘origen de la vida?

3 Què és la biosfera? Quins són els seus límits?

4 On es van originar els elements químics que formen els éssers vius?

5 Què són els bioelements? Quina és la diferència entre bioelements primaris i secundaris?

6 Amb quin altre nom es coneixen els glúcids? Quins tipus de glúcids existeixen? Posa’n exemples.

7 A quin grup de biomolècules pertanyen els enzims? Quina és la seva funció?

8 Les característiques dels éssers vius depenen dels seus gens, amb quina biomolècula relaciones els gens? Per què?

9 En què es diferencia una cèl·lula procariota d’una d’eucariota?

10 Identifi ca les cèl·lules animals i les vegetals.

En què t’has basat per diferenciar-les?

11 Què han d’aconseguir els éssers vius amb la funció de nutrició?

12 Des del punt de vista de la seva nutrició, per què els fongs no poden ser considerats vegetals?

13 En què consisteix la funció de relació?

14 Quines són les diferències entre la reproducció sexual i la reproducció asexual?

Per aplicar

15 Construeix una taula al teu quadern per separar els bioelements primaris i secundaris de la següent llista: clor, ferro, oxigen, nitrogen, zinc, sofre, hidrogen, potas-si, carboni, calci, fòsfor, sodi.

Per repassar 16 Separa aquestes biomolècules en orgàniques i inor-gàniques: glucosa, diòxid de carboni, greix, ADN, aigua, proteïna, carbonat càlcic (als ossos), colesterol, midó.

17 Amb quina funció associes les següents il·lustracions? Per què?:

18 Copia en el teu quadern i completa el següent esquema:

19 Un electricista que va reparar els endolls del labo-ratori de Biologia, sense voler, va mesclar tres fi txes que tenien dades de cèl·lules. A les tres carpetes on ha de tor-nar a col·locar-les s’indica:

— Carpeta A: bacteri de la tuberculosi. — Carpeta B: fulla de gerani. — Carpeta C: mucosa bucal.

Preocupat, l’electricista va cridar els seus fi lls bessons, na Ma-ria i en Pere, que cursen primer curs d’ESO, i els va preguntar com arreglar-ho. Aquestes van ser les seves respostes:

Carpeta A Carpeta B Carpeta C

Maria Fitxa 3 Fitxa 2 Fitxa 1

Pere Fitxa 1 Fitxa 3 Fitxa 2

Qui ha de fer cas el pare sabent que les fi txes mostraven les següents característiques?

Fitxa 1 Fitxa 2 Fitxa 3

Forma: Ovoïdal Polièdrica Cilíndrica

Presència de:

MembranaMitocondresCentríolsNicli

ParetMembranaMitocondresCloroplasts

RibosomesParedMesosomesADN dispers

7

Fig. 7.25 Fig. 7.26

Fig. 7.27

– Algues– Vegetals

– Bacteris– Fongs

Heteròtrofa SexualRebre________i _________davant els canvis enel medi.

FUNCIONS VITALS

NUTRICIÓ

(a) (b)

(c) (d)

Totes les activitats han de resoldre’s en el quadern.

135

ACTIVITATS FINALS

Per ampliar

20 Cerca informació sobre els planetes del Sistema Solar i in-vestiga en quins va poder desenvolupar-se algun tipus de vida. Fixa’t en la presència o absència d’atmosfera, en si existeix o va poder existir medi líquid i en la seva proximitat al Sol.

21 Fa molts d’anys un metge grec anomenat Hipòcra-tes va escriure la frase: «L’ésser humà és allò que menja». Per justifi car-la, recull informació nutricional de diferents aliments envasats i construeix una taula indicant les bio-molècules que contenen i en quina quantitat. Posau en comú les dades entre tots els companys. Té sentit la frase d’Hipòcrates?

22 El primer pas d’una investigació científi ca és plante-jar una qüestió. El segon, tractar de respondre amb una demostració experimental.

Per exemple, són éssers vius les llenties?

Després de contestar, has de proposar una experiència que recolzi la resposta. Si vols demostrar que les llenties són és-

sers vius perquè realitzen la funció de relació, quina condició o condicions se t’ocorr modifi car per comprovar-ho? Recorda: amb la funció de relació es respon a un canvi a l’ambient. Pen-sa en algun factor que estimuli el creixement de les llenties.

Si has dissenyat bé l’experiència, tam-bé podràs demos-trar que les llenties desenvolupen les funcions de nutrició i reproducció.

7

Introducció al maneig del microscopi

En un microscopi òptic es distingeixen els següents com-ponents: el sistema d’il·luminació, el sistema òptic i la part mecànica.

• Sistema d’il·luminació. Està compost per:

— Una font de llum, connec-tada al corrent elèctric.

— Un diafragma, que regula la quantitat de llum que arriba a la mostra.

— Un condensador, que con-centra la llum sobre el punt d’observació.

• Sistema òptic. És el conjunt de lent i està format per:

— L’ocular: situat a la part su-perior del tub del microsco-

pi i damunt el qual situam l’ull per realitzar l’observació. Existeixen oculars de diferents aug-ments, que s’indiquen com a 5x, 10x, 15x…, i que es llegeixen «5 per», «10 per», «15 per»…

— L’objectiu: és la lent més pròxima a la mostra. S’utilitzen diversos objectius, disposats damunt una peça giratòria, anomenada revòlver. Duen indica-cions sobre el nombre d’augments.

• Part mecànica. Està composta pel tub, el braç, la

platina (on es col·loca la mostra), el peu i els perns d’enfocament, que són dos:

— El macromètric, s’empra per realitzar moviments ràpids de la platina.

— El micromètric, s’empra per efectuar ajustaments fi ns.

El nombre d’augments als quals s’efectua l’observació s’obté amb la multiplicació de l’augment de l’ocular per l’augment de l’objectiu. Per exemple, un ocular 5 x i un objectiu de 40, proporcionen 5 x 40 =200 augments.

Instruccions d’ús— Baixa la platina amb el macromètric i col·loca la prepa-

ració damunt la platina.— Selecciona l’objectiu de menor augment i puja la plati-

na fi ns a gairebé tocar la mostra. Vés alerta a trencar-la.— Mira per l’ocular i baixa la platina poc a poc, usant el

macromètric, fi ns a visualitzar la imatge.— Enfoca la imatge amb el micromètric.— Canvia al següent objectiu. Probablement, hauràs de

tornar a ajustar amb el micromètric.— Repeteix l’operació fi ns que arribis a observar amb

l’objectiu de major augment. — Durant els canvis d’objectiu assegura’t de que el revòlver

estigui ben encaixat. Si és així, sentiràs un «clic». Té la pre-caució de baixar la platina abans de girar el revòlver.

— Per practicar, utilitza una de les preparacions de les quals disposa el teu laboratori. En altres unitats tindràs ocasió de preparar-les tu.

Posa en pràctica

Fig. 7.28

Elements d’un microscopi òptic.

136

7 INVESTIGACIÓ CIENTÍFICAEls microscopis

Per la seva reduïda mida, no seria possible conèixer la cèl·lula ni els seus components sense l’ajuda d’instruments que permetin veure’ls més grans. L’avanç de la Biologia ha anat acompanyat del perfeccionament dels sistemes òptics que incorporen els microscopis. Per això, és interessant fer un breu recorregut històric des dels pioners en l’observació mi-croscòpica fi ns als moderns aparells actuals.

Des de molt antic, l’ésser humà es va adonar que les lents i les bolles de cristall plenes d’aigua augmentaven la mida de les imatges. Però, no va ser fi ns al segle XVI quan l’holandès Hans Jansen i el seu fi ll van col·locar dues lent a l’extrem d’un tub, amb la qual cosa van inventar el microscopi compost. Aquesta dada històrica és discutida pels italians, que soste-nen que va ser Galileu el primer a utilitzar-lo.

Tanmateix, tots estan d’acord en què l’inici de la història de la microscòpia s’associa amb els noms de Robert Hooke (1 635-1 703), un científi c anglès, i Anthony van Leeuwenhoek (1 632-1 723), un comerciant holandès.

En el segle XVII, amb aquest microscopi de 50 augments, Ro-bert Hooke va observar prims talls de suro en els quals va apreciar diminutes cel·letes a les quals va donar el nom de cèl·lules. En realitat, el que va veure eren les parets buides de cèl·lules de suro mortes.

Microscopi emprat per R.Hooke.

Làmina de suro observada per Hooke.

Reproducció asexual per gemmació de l’hidra d’aigua dolça.

Microscopi òptic escolar. Pot assolir els 1 000 augments.

137

1 Com són els microscopis del teu centre? Quants augments assoleixen?

2 Suposa que un bacteri mesura una micra de lon-gitud. Si es col·locassin en fi la, quants en cabrien en 1 mil·límetre del teu regle?

Qüestions

Cèl·lules de la sang vistes amb el microscopi òptic. Microscopi electrònic. Micrografi a electrònica de pol·len de narcís.

Leeuwenhoek muntava lents gairebé esfèriques damunt pla-ques d’or, plata o coure. Gairebé va aconseguir assolir els 300 augments. Va ser el primer a descriure els protozous (dels seus propis excrements), els bacteris, els espermatozoides i els glòbuls vermells. En 1 701 va observar per primera vegada la reproducció asexual de l’Hidra.

Durant el segle XVIII es van perfeccionar la mecànica i l’òptica dels microscopis, i es van aconseguir assolir els 500 i, fi ns i tot, els 1 000 augments. Així i tot, aquests augments no eren sufi cients per observar els components cel·lulars: els orgà-nuls.

El 1 931 l’alemany Ernst Ruska va desenvolupar el primer microscopi electrònic. El 1986 aconseguiria el premi Nobel de Física pels seus descobriments sobre aquest aparell que utilitza electrons en lloc de llum per aconseguir superar els 200 000 augments.

Amb el microscopi electrònic de transmissió es poden veure els orgànuls cel·lulars amb gran detall.

El 1 942 es desenvolupa el microscopi electrònic de rastreig, amb el qual s’obté una visió precisa de la superfície dels ob-jectes. Aquest aparell proporciona imatges en tres dimen-sions i es pot connectar a la pantalla d’un ordinador.

Els últims avanços tecnològics han permès l’obtenció de microscopis digitals que, quan incorporen connexions USB, permeten produir imatges o vídeos en color. Aquestes imat-ges, com que són digitals, poden emmagatzemar-se, editar-se, enviar-se a altres ordinadors, etcètera.

El poder de resolució d’un microscopi

El poder de resolució d’un microscopi és la capacitat per distingir com a individuals dos punts molt pròxims.

• El microscopi òptic té un poder de resolució de 200 nanò-metres. El nanòmetre o mil·limicra és la unitat emprada per mesurar orgànuls cel·lulars.

Una micra és 1 000 vegades més petita que un mil·límetre (10-6 m) i un nanòmetre és 1 000 vegades més petit que una micra (10-9 m). El microscopi òptic permet de veure tant cèl·lules vives com mortes.

• El microscopi electrònic assoleix una resolució fi ns als 2 nanòmetres. A causa de les tècniques emprades a la preparació de les mostres només permet veure cèl·lules mortes.