Biología 2 Competencias Aprendizaje Vida

Biología

2 Segunda edición

Ángeles Gama

Bachillerato

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Biología

2 Segunda edición

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Biología

2 Segunda edición

María de los Ángeles Gama Fuertes Bióloga por la Universidad Nacional Autónoma de México

Revisión técnica

Diana Fernández Gama Bióloga por la Universidad Nacional Autónoma de México Maestra en Ciencias de la Educación por la Universidad del Valle de México Priscila Benítez Covarrubias Bióloga por la Universidad de Guadalajara, México

Datos de catalogación Autora: Gama Fuertes, María de los Ángeles Biología 2 Cuarto semestre, educación media superior Serie Competencias+Aprendizaje+Vida 2ª edición Pearson Educación de México, S.A. de C.V., México, 2012 ISBN: 978-607-32-1729-3 Área: Bachillerato/Ciencias experimentales Formato: 21 27 cm

Páginas: 248

Biología 2 Segunda edición Texto del estudiante El proyecto didáctico Biología 2 es una obra colectiva creada por encargo de la editorial Pearson Educación de México, S. A. de C.V., por un equipo de profesionales en distintas áreas, que trabajaron siguiendo los lineamientos y estructuras establecidos por el Departamento Pedagógico de Pearson Educación de México, S. A. de C.V.

Dirección general: Philip De la Vega Dirección K-12: Santiago Gutiérrez Gerencia editorial K-12: Rodrigo Bengochea Coordinación editorial: Gloria Morales Edición sponsor: Claudia Martínez Coordinación de arte y diseño: Asbel Ramírez Supervisión de arte y diseño: Yair Cañedo Editor de desarrollo: Isaac Castillo Revisión pedagógica: Verónica Valdés Redacción de textos: Diana Fernández, Priscila Benítez, Landy Castillo y Alfonso Boyzo Asistencia editorial: Berenice Torruco Lectura de pruebas: Lenina Romero Diseño de interiores, composición y diagramación: By Color Soluciones Gráficas Diseño de portada: Equipo de Arte y Diseño de Pearson Fotografías: Latinstock Dirección regional K-12 Latinoamérica: Eduardo Guzmán Barros Gerencia de contenidos K-12 Latinoamérica: Clara Andrade

ISBN LIBRO IMPRESO: 978-607-32-1729-3 ISBN E-BOOK: 978-607-32-1725-5 ISBN E-CHAPTER: 978-607-32-1726-2 Impreso en México. Printed in Mexico.

D.R. © 2013 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V. Atlacomulco 500, 5° piso Col. Industrial Atoto, C.P. 53519 Naucalpan de Juárez, Edo. de México Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana Reg. Núm. 1031

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 – 15 14 13 12 Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un sistema de recuperación de información en ninguna forma ni por ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o electroóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor.

Contenido Presentación Descubre tu libro Competencias genéricas Competencias disciplinares básicas Competencias genéricas. Ejemplos en el libro Competencias disciplinares básicas. Ejemplos en el libro Portafolio de evidencias Biología 1, ¿para qué?

Bloque 1. Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico Proyecto. ¿Qué sabemos sobre la reproducción celular y de los organismos? Tipos de reproducción en los seres vivos Estructuras químicas y biológicas involucradas en la reproducción celular Ciclo celular Enfermedades relacionadas con el desorden del ciclo celular Avances científico-tecnológicos en el campo de la reproducción celular y sus implicaciones en la sociedad

vii viii x xi xii xiv xvi 1

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Bloque 2. Reconoces y aplicas los principios de la herencia

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Proyecto. ¿Cómo entender la herencia con facilidad? Conceptos de ADN, gen y cromosoma Las leyes de Mendel Características genéticas Variaciones genéticas Teoría de Sutton y Morgan Anomalías humanas ligadas a los cromosomas sexuales Padecimientos comunes relacionados con el número anormal de cromosomas (aneuploidía y poliploidía) en cromosomas sexuales y autosomas

36 37 40 45 47 49 51

Bloque 3. Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología Proyecto. Biotecnología: ¿peligro o beneficio? Concepto de biotecnología Aplicaciones de la biotecnología en la época antigua y moderna

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Contenido

Fundamentos de la técnica del ADN recombinante y su utilización en la ingeniería genética Beneficios de la biotecnología en diferentes campos

Bloque 4. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies Proyecto. ¿Son iguales todos los frijoles? Antecedentes y teoría de la evolución de Darwin y Wallace Principio de la selección natural y su relación con la genética de poblaciones Principales causas de la variabilidad genética y el cambio evolutivo Causas y objetivos de la evolución por selección natural y artificial

Bloque 5. Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos y los comparas con otros organismos del reino animal Proyecto. ¿Todos los sistemas en orden? Definición e importancia de la homeostasis Mecanismos mediante los cuales se mantiene la homeostasis Organización del cuerpo humano Estructura y función de los principales tejidos en el organismo Conformación de los aparatos y sistemas a partir de órganos y éstos a partir de tejidos Características, función y problemas de salud más frecuentes en su comunidad, país y el mundo, relacionados con cada uno de los aparatos y sistemas constituyentes del organismo en el ser humano

Bloque 6. Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos Proyecto. ¿Qué plantas medicinales se encuentran en nuestra comunidad? Características generales de las plantas terrestres: nutrición, organización, transporte, reproducción Tipos de tejido y células presentes en las plantas: dérmico, fundamental, vascular Componentes de una planta terrestre típica Beneficios de las plantas para el ser humano Importancia biológica, cultural, social y económica de las plantas en México y el mundo Importancia de las plantas que habitan en el planeta

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Bibliografía

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Modelos de instrumentos de evaluación

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Heteroevaluaciones

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Presentación ¿Qué debe poder hacer un joven cuando ingresa al bachillerato? ¿Cuáles deben ser sus habilidades cuando concluye este nivel educativo? La propuesta educativa para la educación media superior ha integrado un perfil de egreso que responde estas preguntas, con el propósito de que los estudiantes desarrollen diversas competencias, esto es, que integren saberes, habilidades, actitudes y valores en un contexto específico. En el entorno de la educación escolar actual se considera al estudiante no sólo como alguien que adquiere conocimientos, sino como un ser integral que pone en práctica sus saberes en la vida cotidiana, desarrolla conductas para la convivencia armónica, reconoce y pone en juego sus habilidades y que propicia los valores dentro y fuera del aula. En ese marco, Pearson presenta la segunda edición de su serie Competencias+ Aprendizaje+Vida, una serie actual y comprometida con maestros y jóvenes. Esta edición, desarrollada a partir de los programas de estudios más recientes, incluye nuevas herramientas que apoyan el seguimiento del desarrollo de los estudiantes; entre éstas se encuentran nuevas actividades de aprendizaje, como el portafolio de evidencias e instrumentos de evaluación específicos. Estos últimos invitan a los propios jóvenes a revisar sus desempeños y los de sus compañeros, brindando al docente herramientas para valorar el desempeño de los alumnos al inicio y al final de cada bloque del libro. Biología 2 promueve que los estudiantes reconozcan las funciones básicas de los seres vivos, incluyendo las del ser humano, y la forma en que éste último ha aplicado tal conocimiento para su beneficio. A lo largo de los seis bloques que integran el libro se promueve una metodología de trabajo que guiará a los alumnos a comprender los mecanismos de reproducción celular, la forma en que esto se relaciona con la herencia y cómo la evolución ha generado la biodiversidad de las especies. Además, conocerá el modo en que los sistemas y aparatos del cuerpo humano comparten rasgos con los de otras especies animales, y la forma en que se distinguen de aquéllos con los que las plantas cumplen funciones análogas. Este libro muestra y resalta el vínculo que sus contenidos tienen con otras asignaturas, ya sean matemáticas, ciencias experimentales— con énfasis en química y física—, y humanidades, entre las que destacan ética e introducción a las ciencias sociales. Con ello, se busca que el alumno movilice los conocimientos de distintas áreas para fortalecer su capacidad crítica y analítica, la cual se refuerza con las distintas actividades planteadas, que también promueven el desarrollo de un pensamiento científico. El libro reconoce y transmite la importancia que el conocimiento biológico tiene para promover en los estudiantes la formación de nuevas perspectivas sobre la relación que establecen con el medio ambiente y con los organismos que en él habitan, pero también busca generar una consciencia sobre las decisiones que podrán tomar para el cuidado de su salud.

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t u lib ro Biología 2, ¿para qué?

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¿ pa ra qu é ?

¿Para qué vas a estudiar Biología 2? Buena pregunta. Revisa esta sección y descubre, a partir de otros cuestionamientos, qué tanto sabes de la asignatura y qué más podrías aprender.

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de ev id en c ia s El portafolio de evidencias cumple con varios propósitos:

Es muy probable que más de una vez hayas escuchado acerca del descubrimiento de una nueva especie, o te hayas percatado de que una pequeña planta se empeña en crecer a pesar de no tener las mejores condiciones en su entorno. Quizá también hayas visto nacer cachorritos de una mascota o recuerdas alguna noticia que daba cuenta del nacimiento de un tigre u oso panda en el zoológico. Dado lo anterior, quizá te surgieron interrogantes como las siguientes:

a. Reunir evidencias de las actividades llevadas a cabo en cada bloque para observar el avance de las competencias disciplinares. b. Servir como fuente de información para el alumno. Las evidencias de trabajo reunidas en el portafolio son productos que pueden consultarse posteriormente.

1 ¿Qué similitudes comparten las plantas y los animales, a pesar de ser tan diferentes entre sí, para la formación de nuevos individuos?

c. Partir del error para movilizar el conocimiento. La construcción y corrección de los productos de trabajo toman en cuenta al error como fuente de aprendizaje.

2 ¿Por qué hay características específicas de los progenitores que se conservan generación tras generación? 3 ¿Cuáles son los procedimientos que han permitido al ser humano producir diversas razas de animales u organismos modificados? 4 ¿Cómo diferenciamos un pirul de un ahuehuete o un lobo de un perro?

Bloque

Evidencia de trabajo

Para conformar un portafolio de evidencias es necesario: acordar qué evidencias o productos se incluirán en él; reunir las evidencias y organizarlas; evaluarlas, realimentar a los alumnos acerca del trabajo realizado y solicitar mejoras; y finalmente, pedir que presenten de nuevo las evidencias mejoradas para una evaluación final. En el siguiente cuadro se proponen algunas evidencias de trabajo que se desarrollarán en este libro y que pueden formar parte del portafolio de evidencias de los alumnos. Instrumento de evaluación sugerido

1

En las siguientes páginas encontrarás los conceptos y datos que te permitirán responder estas preguntas, ya que la biología estudia a todos los seres vivos, sus similitudes, diferencias, origen y sus funciones internas.

2

Pasa las páginas, te garantizamos que después de hacerlo también podrás responder a la pregunta: ¿para qué estudiar biología?

r Representación teatral en equipos de los términos abordados en el bloque: ADN, gen, herencia, características genéticas, dominancia incompleta, la codominancia y los alelos múltiples que presentan algunas características hereditarias, mutaciones, alteraciones genéticas, padecimientos en la alteración de los cromosomas, relacionándolos con el contexto en que vive.

3

r Programa de radio, con información sobre el empleo, beneficios e implicaciones de la biotecnología.

r Lista de cotejo.

4

r Reporte de la actividad experimental sobre la variabilidad genética en muestras de población, donde se analice la biodiversidad de los organismos que lo rodean y los beneficios que con lleva. r Exposición y apoyos gráficos.

r Rúbrica

5

r Representación teatral en la que los personajes sean los diversos sistemas que integran el cuerpo humano, a fin de explicar su funcionamiento, importancia y r Rúbrica. relación con otros sistemas para el mantenimiento de la salud.

6

r Herbario resultante de la investigación en equipos de trabajo acerca de las plantas medicinales presentes en la región, que incluya la siguiente información sobre los especímenes: ecorregión a la que pertenecen, tejidos que los componen y su función, presencia de adaptaciones al medio, clasificación, tipo de reproducción, usos y beneficios.

6 ¿Porqué las plantas son tan importantes para la vida en el planeta?

En la escuela no todo son exámenes y cuestionarios. Muchas otras actividades que realizas, de las que queda alguna evidencia, pueden ayudar a valorar tu desempeño. Revisa esta sección y descubre desde el inicio del curso qué evidencias serán útiles para tu evaluación.

d. Contar con elementos diversos (diferentes a un examen) para evaluar el desempeño y avance de los alumnos.

r Reporte escrito con las conclusiones de la discusión acerca de la importancia del ciclo celular en los diferentes procesos de los seres vivos. r Reporte escrito acerca de la actividad experimental en la que se observe la mitosis en células vegetales o animales que se encuentren en división. r Cuadro comparativo para establecer las diferencias entre la mitosis y la meiosis como procesos de reproducción en los organismos. r Organizador de información en el que se integren los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en su comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social.

5 ¿Cuál son los mecanismos fisiológicos de insectos, reptiles, mamíferos, aves o peces, para que puedan realizar las mismas funciones vitales?

r Lista de cotejo. r Guía de observación. r Lista de cotejo. r Guía de observación.

r Rúbrica.

r Rúbrica.

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Proyecto

ocurre en forma continua a partir de la pubertad

se desarrolla en el feto

¿Qué sabemos sobre la reproducción celular y de los organismos?

Al iniciar el trabajo de cada bloque encontrarás una actividad que te permitirá relacionar con la realidad los conceptos que estudiarás en el aula.

a) Integren equipos de dos o tres personas. b) Seleccionen un ser vivo de su interés, ya sea un animal, una planta, un Archaea, una bacteria u otro organismo. c) Investiguen la reproducción de este ser vivo, su cariotipo, ciclo celular y tipo de reproducción de sus células. d ) Investiguen los avances científico-tecnológicos que facilitaron llegar a estos conocimientos. e) Valoren las repercusiones que estos avances y el conocimiento sobre este ser vivo han tenido para el ser humano, tanto en el contexto local, como en el regional y global. f ) Organicen la información anterior en un tríptico a color.

se producen cada mes a partir de la pubertad

se produce después de la fecundación

ovocito secundario (óvulo)

cuerpo polar

óvulo espermatogonia

espermatocito primario espermatocitos secundarios espermátidas

Mitosis

Mitosis I

Mitosis II

ovogonia espermatozoides

ovocito primario

Diferenciación

Comparte y pon en práctica tus conocimientos y las competencias que estás desarrollando. Las actividades de estas secciones te permitirán hacerlo y serán parte de tu evaluación de cada bloque.

cuerpo polar cuerpo polar cuerpo polar

Figura 1.4 La gametogénesis es el proceso de formación y maduración de los respectivos gametos, es decir, mediante la espermatogénesis se originan los espermatozoides; y en la ovogénesis, los óvulos.

Mitosis

Mitosis I

Mitosis II

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A lo largo de este bloque estudiarás temas relacionados con los distintos tipos de reprodución de los seres vivos, así como las diversas estructuras químicas y biológicas involucradas en la reproducción y en el ciclo celular mediante el cual crecen y se dividen las células de tu cuerpo. También conocerán los procesos celulares que se requieren para que los organismos se reproduzcan, ya sea sexual o asexualmente, y que existen diferentes avances científico-tecnológicos relacionados con estos procesos. El propósito de este proyecto es que elaboren en equipo un tríptico en el que expliquen los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances científico-tecnológicos relacionados con ellos, de modo que valoren las implicaciones que éstos han tenido en su comunidad, región o país, incluyendo información sobre su impacto social. Para llevar a cabo el proyecto, realicen lo siguiente:

Cuenta lo que sabes Cuenten lo que saben

Biología 2

Proyecto

Portafolio de evidencias

C O M P E T E N C I A

D i s c ip l in a r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

Si necesitan apoyo para elaborar el tríptico, pueden pedir ayuda a su profesor o profesora del Taller de lectura y redacción, así como revisar la sección Caja de herramientas (página 31). Recuerden que la versión final de este organizador de información se incluirá en su portafolio de evidencias. Si tienen dudas sobre los contenidos que debe desarrollar el tríptico, consulten la sección Pista de aterrizaje (página 30).

En la siguiente actividad reforzarán el conocimiento que tienen acerca de la gametogénesis. 1. En equipos, observen la figura 1.4 sobre la gametogénesis y compárenla con otros diagramas obtenidos en diversas fuentes. Identifiquen en qué momentos ocurre tanto la primera como la segunda divisiones meióticas. 2. Basándose en los esquemas, respondan las siguientes preguntas: a) ¿Cuántas divisiones celulares observan en cada esquema? b) ¿Qué ocurre con los cromosomas en cada división? c) ¿Qué diferencia existe entre ovogonias y ovocitos? d) ¿Cuántos gametos se producen en la ovogénesis y cuántos en la espermatogénesis? 3. Expliquen por qué la gametogénesis es resultado de la meiosis. 4. Elaboren un cómic en el que representen los procesos de gametogénesis. Deben asegurarse que quede claro lo siguiente: a) Que la gametogénesis es resultado de la meiosis. b) Identificar cada una de las fases de la meiosis. c) Lo que ocurre a los cromosomas en cada una de esas fases. d) La diferencia entre ovogonias y ovocitos, así como entre espermatocitos y espermátidas. e) El número preciso de gametos resultantes. 5. Expongan su cómic ante el grupo y distribuyan copias a cada equipo. 6. Cada equipo se autoevaluará y coevaluará al resto tomando en cuenta la lista de cotejo que aparece enseguida.

Biología 2

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

Entremos

Amplía

Horizonte

Si en el lugar en el que vives existe un zoológico o museo de historia natural, pueden acudir para conocer más sobre la reproducción de las especies que allí se encuentran. Si no, busca en sitios confiables de Internet al respecto.

Acción

Para realizar la actividad siguiente, formen equipos de seis integrantes. 1. Dividan el trabajo de investigación de la manera siguiente: a) Dos integrantes buscarán información sobre las características de la fecundación externa, así como sus ventajas y desventajas. b) Otros dos investigarán sobre las características de la fecundación interna, así como sus ventajas y desventajas. c) Los dos restantes investigarán cinco organismos que presenten fecundación externa y cinco que presenten fecundación interna, y explicarán cómo se realizan. 2. Preparen un reporte para entregar al profesor. Incluyan toda la información recopilada y en la conclusión expliquen la ventaja de la reproducción sexual para la diversidad de las especies.

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TIC

Etapas

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a la hembra, o el baile específico en algunas aves desplegando plumajes muy coloridos. La especie humana y otros mamíferos tienen la capacidad de formar gametos durante todo el año y, en la mayoría de los hombres incluso, hasta en la vejez avanzada. Una ventaja de la fecundación interna para los organismos es que sus descendientes tienen mayores posibilidades de sobrevivencia y de continuidad de su especie debido a que se exponen menos a depredadores y a condiciones ambientales adversas. En las plantas, a pesar de que muchas flores son hermafroditas, es decir, que tienen ambos aparatos reproductores en la misma flor, la fecundación cruzada entre las plantas de la misFecundación interna. Después de la fecundación, en los seres humanos el cigoto ma especie se considera fecundación interna, ya que el polen, formado se divide millones de veces para que es el gameto masculino, penetra por el gineceo formando generar las células que compondrán todos un tubo polínico hasta llegar al óvulo dentro de la estructura relos tejidos del cuerpo. productora femenina para fecundarlo. Este tipo de reproducción cruzada es muy importante porque también favorece la variabilidad genética y permite que las plantas puedan evolucionar. t
Fecundacion externa. En otros animales la fecundación es externa, como sucede, por ejemplo, con algunos peces, anfibios, calamares y corales. Estas especies han desarrollado mecanismos y estructuras especiales para asegurar la fecundación fuera del cuerpo. Por ejemplo, cuando la fecundación externa se realiza en el agua, los espermatozoides se hacen “pegajosos” y se adhieren a la superficie del óvulo. Este fenómeno se debe a una sustancia llamada fertilicina que procede del óvulo y se disuelve en el agua que lo circunda. En otros casos se desarrollan estructuras como el espermatóforo (saco lleno de espermatozoides) como en las salamandras, que depositado en la cloaca de la hembra garantiza la fecundación. En la fecundación externa, el desarrollo de las crías se lleva a cabo en el medio externo siendo vulnerables a la acción de sus depredadores y a los factores del medio que les son negativos. Por esta razón, en el caso de peces y ostras, y otros organismos, Fecundación extrena. Después del se producen miles de gametos para garantizar la supervivencia apareamiento, las ranas hembra ponen de la especie. grupos flotantes de miles de huevos.

EN

Reflexionar, desarrollar el pensamiento crítico, escuchar a los demás atentamente, elegir alternativas y construir soluciones en forma individual y en equipo es muy importante, por eso en estas secciones se proponen actividades que desarrollan tus habilidades individuales y colaborativas.

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TU

Entra en acción Entremos en acción

TIC

TIC TIC TIC

Busca videos en Internet sobre el mecanismo celular que desencadena el cáncer. Contesta las siguientes preguntas:

Figura 1.10 Etapas del cáncer.

Causas genéticas Las mutaciones relacionadas con el cáncer sólo involucran a los oncogenes (de la raíz onco, maligno), los cuales se considera que están relacionados férreamente con el control de la división celular. La existencia de los oncogenes, que son capaces de inducir a las células normales a ser cancerosas, fue propuesta desde 1910 por Francis Peyton Rous (1879-1970), quien recibió el Premio Nobel de Medicina en 1966. Aunque desde antes ya se sospechaba que existía una relación cercana entre las mutaciones y el cáncer, fue hasta finales de la década de 1970 cuando un grupo de investigadores, encabezado por los doctores John Michael Bishop (1936-) y Harold Elliot Varmus (1939-), comunicó el sorprendente hallazgo de la existencia de secuencias homólogas del oncogén SRC (virus del sarcoma de Rous). Este oncogén fue identificado en el ser humano y también en las células normales de pollo, en las levaduras, en la mosca de la fruta y en otros organismos. Tal descubrimiento demostró, entonces, que nuestro genoma posee genes productores de cáncer, los cuales fueron introducidos por ciertos retrovirus, pues se sabe que ciertos miembros de esta categoría son capaces de generar tumores cancerosos en aquellos organismos que infectan, como se detallará más adelante. En general, se puede decir que aunque el cáncer es una anomalía genética a nivel celular, muy pocos tipos de cáncer presentan patrones de herencia familiar, de acuerdo a la herencia mendeliana. Las investigaciones sobre el cáncer continúan debido a que, aunque los patrones mendelianos sobre el desarrollo de éste no están claros, es un hecho que existen genes que predisponen al organismo a presentar cáncer, quizá por la pérdida de capacidad de algunas células para reparar las fallas en su ADN. Cualquiera que sea la razón, los científicos de todo el mundo se esfuerzan para llegar al fondo de esta anomalía; así como, conocer las causas que llevan a la formación de los distintos tipos de tumores cancerígenos, y encontrar en cada caso la forma de evitarlos o curarlos.

Agentes mutagénicos El ciclo celular también puede ser alterado por la presencia de agentes mutagénicos; ya sean físicos (como las radiaciones), químicos (como algunos medicamentos o sustancias usadas en solventes o insecticidas) o biológicos (que además de los virus, también pueden ser causados por bacterias y hongos). En todo caso, estos agentes son capaces de provocar alteraciones genéticas, que derivan en perturbaciones al ciclo celular, lo que, en consecuencia, puede producir células cancerosas u otras enfermedades genéticas, tanto en células nuevas como en las ya existentes.

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los enlaces a los videos que encontraste sobre el tema.

Aunque Francis Peyton Rous fue nominado desde 1926 por algunos colegas para recibir el Nobel, el comité decidió otorgárselo hasta 1966, 40 años después. Uno de los periodos más largos que haya transcurrido desde el descubrimiento científico hasta el otorgamiento del premio correspondiente.

La tecnología está presente en nuestra vida como nunca antes y está también en tu libro, donde encontrarás actividades que proponen el uso de distintos recursos tecnológicos para ampliar tus conocimientos.

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Cruce

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Los motivos que se esconden tras los procesos de la reproducción artificial a veces son sorprendentes y revelan la interrelación entre disciplinas que por lo general se consideran lejanas. Tal es el caso de la raza de perros Doberman, que muestra un vínculo insospechado entre la recolección de impuestos y la crianza de perros. Karl Friedrich Louis Dobermann (1834-1894) fue un recaudador de impuestos en Turingia (actual Alemania), que además era encargado del depósito de perros. Como resultado de esta coincidencia y del riesgo que representaba cobrar impuestos en barrios peligrosos, Dobermann comenzó a desarrollar una raza canina que le sirviera como fiel guardián y potente protector a la vez, que luego fue mejorada y estabilizada para llegar a las características que presenta en la actualidad.

radio Delfín

Pterodáctilo

carpo metacarpo

Perro

No todo el conocimiento se genera en la escuela, por lo que en esta sección se proponen distintas actividades para aplicar tus conocimientos fuera del aula.

falanges

Ser humano

Ave

Foca

Oveja

Musaraña

Nadar

Correr

Asir

Murciélago Volar

Figura 4.3 Las estructuras homólogas presentan la misma anatomía básica y el mismo patrón de desarrollo embrionario, aunque puedan servir a diferentes funciones en cada especie.

Amplía

TU

Horizonte

Para reconocer las diferencias entre los órganos homólogos y análogos, visiten un acuario o tienda de mascotas, o busquen un libro sobre especies marinas. Observen los peces, las tortugas, los escualos y los cetáceos; si es posible, tomen fotografías. Busquen esquemas de la anatomía interna de las aletas de dichos organismos para comparar las aletas de cada grupo, según su anatomía interna y función. Clasifiquen qué aletas son órganos homólogos y cuáles órganos análogos, y presenten su investigación ante el grupo.

30

racterísticas indeseables.

(a) Bulldog inglés

(c) Cow chow

(b) Salchicha

Porque no sólo estás estudiando Biología 2, en esta sección encontrarás cómo se relacionan los conocimientos que estás revisando con otras asignaturas y disciplinas.

(d) Akita

Las razas caninas son uno de los ejemplos más claros de selección artificial.

La belleza de las plantas ornamentales; las múltiples variedades de perros, gatos y palomas; el alto rendimiento de los frutos comestibles; y las variedades de alimentos como el maíz y el plátano son sólo algunos ejemplos de la selección artificial mediante la transmisión de las características deseadas.

Amplía

Horizonte

Cuenta

de las aletas y los ojos. Investiguen por qué hay tanta variedad de peces japoneses y qué método se utilizó para obtenerlos. Compartan con el resto del grupo las notas de sus observaciones.

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que sabe

1. Contesta de manera personal estas preguntas: a) Describe la forma en que la variación genética se refleja en tu vida diaria. b) ¿Cuáles son las diferencias entre la selección natural y la selección artificial? ¿En qué beneficia conocer esto al ser humano? c) ¿Cuáles son las consecuencias de la selección artificial para el ser humano y otros seres vivos? 2. A partir de las reflexiones, elabora un ensayo de dos cuartillas en el que compares las causas, objetivos, importancia e implicaciones de la selección natural y la selección artificial.

210

Biología 2

Caja de

aterrizaje

Caja de herramientas

herramientas Elaboración de un herbario

El primer bloque de aprendizaje de tu libro ha llegado a su fin, así que es hora de preparar la investigación sobre el ser vivo que eligieron y elaborar el tríptico. Para hacerlo, consideren lo siguiente:

Para elaborar tu herbario será importante que sigas algunas recomendaciones. Para la colecta de ejemplares, ya sean obtenidos en el mercado o con médicos curanderos tradicionales, elijan aquellos que:

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Tengan en cuenta, durante la investigación y elaboración del tríptico, que el objetivo es lograr que quienes conozcan la información se asombren con la información que se presenta.

Todo lo que empieza debe terminar, así que en esta sección se afinan los detalles para concluir tu proyecto de cada bloque.

racterísticas deseadas.

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La selección negativa, que impide la reproducción entre ejemplares con ca-

Esta actividad te permitirá valorar la importancia de la variación genética y la selección natural y artificial, relacionándolas con tu contexto, a modo de conclusión del bloque.

Biología 2

Pista de

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La selección positiva, que favorece la reproducción entre ejemplares con ca-

Asistan en equipos a una tienda de mascotas o acuario para observar peces japoneses o dorados, o busquen información sobre ellos en Internet. Observen la variedad de colores que presentan, las formas

Figura 4.4 La ballena (b) y la boa constrictor (c) conservan estructuras vestigiales, que, sin embargo, son funcionales en la salamandra (a).

Pista de aterrizaje

Cruce de caminos

Este proceso se repitió a lo largo de varias generaciones hasta lograr variedades estables, que pudieron ser utilizadas con fines agrícolas, ganaderos, estéticos o de otro tipo. Existen dos tipos de selección artificial:

LO

En contraste, las estructuras y los órganos análogos son aquellos que tienen la misma función (o muy parecida), pero en los que su estructura y origen son muy diferentes. Considera, por ejemplo, las alas de insectos como mariposas, abejas y moscas, y las de las aves: en ambos casos los órganos son utilizados para el vuelo, pero difieren mucho entre sí. Hay otro tipo de estructuras sin función aparente, conocidas como órganos vestigiales (figura 4.4); del latín vestigium, huella o traza. Un ejemplo es el cóccix del ser humano, que es el final de la columna vertebral y carece de función, pero que en muchos mamíferos se prolonga para formar la cola. Esto significa que el ser humano presenta una estructura vestigial como prueba de ancestros comunes con otras especies.

Caminos

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85

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

Amplía tu horizonte

t
Si no están muy seguros de cómo desarrollar la investigación con los puntos detallados en la página 4, consideren además estos otros:

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Estén frescos. t
Presenten flor o estructuras reproductivas. t
Tengan el mayor número de estructuras: raíz, tallo, hojas, flor.

✔ Ciclo

de las células del ser vivo seleccionado (de ser posible pueden detallarse los tiempos de cada etapa). ✔
Funciones de la mitosis en las células del organismo seleccionado. ✔
Función de la meiosis en las células del organismo seleccionado y tipo de células que la presentan. ✔
Tipo de reproducción (sexual o asexual) y ventajas de ello. ✔
Cariotipo del ser vivo seleccionado. ✔
Los avances científico-tecnológicos que permitieron el conocimiento de la estructura y función del ADN, los cromosomas y el cariotipo.

Para la identificación de sus ejemplares, consulten el libro Las plantas medicinales de México de Maximino Martínez (Ediciones Botas, 2005), una guía de identificación de plantas, o la sección “Quiero identificar una planta” en el sitio electrónico de la Comisión Nacional para el Conocimiento y uso de la Biodiversidad (Conabio). Para prensar sus ejemplares consigan: abundante papel periódico, dos tablillas de madera rígida, cartón grueso o corrugado, trozos de tela absorbente (como el algodón), piola o correas de tela. El cartón, las maderas y los trozos de tela deberán ser del mismo tamaño, procurando que sean lo más grandes posible para poder prensar plantas de todo tamaño; y las correas deberán ser lo suficientemente grandes para amarrar fuertemente las tablas y cartones dos veces.

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Ofrezcan copias del tríptico a sus compañeros. Reciban comentarios, realicen las correcciones pertinentes y coordínense para emprender una campaña de difusión en la escuela con los trípticos producidos por los diferentes equipos.

Rúbrica para evaluar desempeño

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Coloquen las muestras entre el resto de los materiales siguiendo este orden:

Generen una rúbrica para evaluar a cada equipo y al finalizar las presentaciones, entréguenlas a los equipos correspondientes para que reciban realimentación acerca de su trabajo. Rúbrica para evaluación de: Tríptico y presentación

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4

Recomendaciones para la evaluación: Rúbrica Niveles de dominio

Criterios y evidencias

Inicial-Receptivo

Básico

Autónomo

Estratégico

Comunican información relativa a un tema. Evidencia: Contenido del tríptico.

No desarrolla todos los contenidos requeridos.

Presenta la mayor parte de los contenidos, pero no hace una valoración personal sobre los avances implicados.

Presenta la mayoría de los contenidos y una conclusión sobre los avances, pero la información no es clara.

Presenta todos los contenidos y una conclusión sobre los avances, basada en la información presentada.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Integran los principales conocimientos del bloque. Evidencia: Tríptico.

Los conocimientos del bloque que se integran son incompletos y poco adecuados.

Los conocimientos del bloque que se integran son los mínimos necesarios.

Los conocimientos del bloque que se integran son suficientes.

Los conocimientos del bloque se integran con suficiencia, claridad y adecuación.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Utilizan materiales de apoyo en la exposición. Evidencia: Presentación.

Hicieron la presentación sin hacer claras referencias al tríptico.

Señalaron sólo algunos puntos específicos del tríptico.

Señalaron y se apoyaron en todos los puntos del tríptico.

Además de usar correctamente el tríptico durante la exposición, llevaron otros materiales audiovisuales de apoyo.

Ponderación: 20%

0.5 puntos

1 punto

1.5 puntos

2 puntos

Realimentación:

Evalúa lo aprendido

32

Biología 2

Evalúa lo

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

Autoevaluación

Saber qué has hecho y cómo has aprendido es importante, por ello, en esta sección encontrarás herramientas para valorar tu trabajo individual, tu trabajo en equipo, las actividades de aprendizaje y el portafolio de evidencias.

33

aprendido Evaluación de actividades de aprendizaje

Instrucciones: Estima tu nivel de logro de los siguientes desempeños y escribe qué debes hacer para mejorarlo. 3. Lo puedo enseñar a otros Desempeños

2. Lo puedo hacer solo 1

2

3

Para mejorar mi desempeño debo:

Reconozco la reproducción de los organismos como un mecanismo mediante el cual se perpetúan los seres vivos. Identifico la reproducción celular asexual como la base para la conservación de las características del organismo, y la reproducción celular sexual como la base para la conjugación de las características de la especie. Identifico las etapas del ciclo celular y considera las implicaciones de las desviaciones que este proceso pude presentar, como es el caso del cáncer. Reconozco los avances científico-tecnológicos que han permitido mejorar la calidad de vida.

Coevaluación Instrucciones: Evalúa el trabajo que realizó cada compañero de tu equipo cuando participaron en la sección Cuenten lo que saben. Obtengan la suma del puntaje de acuerdo con la siguiente escala. 3. Muy bien

2. Bien

1. Regular

0. Deficiente

1

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4

Instrumento para evaluarla

Actividad

Ubicación

Participar en una actividad experimental en la que se observe la mitosis en células vegetales o animales que se encuentren en división y elaborar un reporte escrito. Explicar los cambios a nivel celular en las diferentes etapas de la mitosis y elaborar un diagrama que las represente.

Cuenten lo que saben, pág. 7. Cuenten lo que saben, págs. 7 y 8.

Guía de observación. Rúbrica

Elaborar un organizador de datos en el que se clasifiquen los diferentes tipos de reproducción (sexual y asexual) en los organismos.

Cuenta lo que sabes, pág. 11.

Lista de cotejo.

Investigar en equipo el proceso de la meiosis en sus variantes gametogénesis y espermatogénesis. Elaborar una historieta o cartel bajo las especificaciones establecidas por el docente. Elaborar un cuadro comparativo para establecer las diferencias entre la mitosis y la meiosis como procesos de reproducción en los organismos.

Cuenten lo que saben, págs. 14 y 15. Cuenta lo que sabes, pág. 15.

Rúbrica.

Participar en una discusión grupal y una lluvia de ideas, con base en preguntas planteadas por el docente, acerca de la estructura y función del ADN, tipos de reproducción en los organismos, ciclo celular, procesos de crecimiento, reparación y renovación celulares y desórdenes en el ciclo celular (por ejemplo, cáncer, mutaciones, entre otros). Discutir en equipo la importancia del ciclo celular en los diferentes procesos de los seres vivos: crecimiento, renovación y reparación. Realizar un reporte escrito con las conclusiones.

Cuenten lo que saben, pág. 17

Guía de observación.

Cuenten lo que saben, pág. 23.

Lista de cotejo.

Realizar una investigación documental y reflexionar acerca de los avances e implicaciones que Cuenten lo que han tenido la ciencia y la tecnología en nuestro contexto (comunidad, país o el mundo). saben, pág. 27. Cuenta lo que Elaborar un organizador gráfico con la información proporcionada por el docente en relación con: sabes, pág. 29. la estructura y función del ADN, tipos de reproducción en los organismos, ciclo celular, procesos de crecimiento, reparación y renovación celular y desórdenes en el ciclo celular (por ejemplo, cáncer, mutaciones, entre otros). Proyecto, pág. 4. Actividad integradora: Elaborar un organizador de información en el que se integren los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como, los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en su comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social.

Lista de cotejo.

Lista de cotejo. Lista de cotejo.

Guía de observación.

Portafolio de evidencias En este bloque desarrollaste actividades que forman parte de tu portafolio de evidencias del curso, para su evaluación final se sugiere lo siguiente:

Integrantes del equipo Aspectos a evaluar

La siguiente es una lista de las actividades que le ayudarán a tu profesor a evaluar el trabajo que realizaste durante este bloque. En la página 217 encontrarás algunos modelos de los instrumentos de evaluación que utilizará.

1. Necesito ayuda

5

Evidencia de trabajo

Instrumento de evaluación sugerido

Aporta sus conocimientos para lograr los fines de la actividad.

r Reporte escrito con las conclusiones de la discusión acerca de la Lista de cotejo.

Propone maneras de llevar a cabo la actividad.

r Reporte escrito acerca de la actividad experimental en la que se ob- Guía de observación.

Escucha y respeta las opiniones de los demás. Total de puntos

importancia del ciclo celular en los diferentes procesos de los seres vivos.

serve la mitosis en células vegetales o animales que se encuentren en división.

r Cuadro comparativo para establecer las diferencias entre la mitosis Lista de cotejo. y la meiosis como procesos de reproducción en los organismos.

Heteroevaluación En la página 221 encontrarás una serie de preguntas que permitirán que tu profesor evalúe los conocimientos que adquiriste en este bloque. Respóndelas, recorta la hoja y entrégala a tu profesor.

r Organizador de información en el que se integren los puntos rele- Guía de observación. vantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en su comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social.

Recomendaciones de evaluación a. El equipo evaluará los reportes, el cuadro comparativo y el organizador de información usando listas de cotejo y guías de observación y hará las correcciones pertinentes. b. El docente evaluará los reportes, el cuadro comparativo y el organizador de información y los devolverá al equipo. c. El equipo hará las correcciones pertinentes e integrará las evidencias de trabajo al portafolio.

Todo trabajo requiere de una herramienta para ser realizado, así que en esta sección hallarás algunas que facilitarán tu aprendizaje.

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g enérica s 1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. 2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros. 3. Elige y practica estilos de vida saludables. 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 9. Participa con una consciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo. 10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

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d is c ipli na res b ás ica s 1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. 2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. 3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. 6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. 7. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. 8. Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas. 9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos. 10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos. 11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. 12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. 13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos. 14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

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g enérica s Competencias genéricas por desarrollar 1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue.

Bloque en el que se desarrollan

Algunos ejemplos en el libro

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r Sección Pista de aterrizaje, pág. 72. r “Características, función y problemas de salud más frecuentes en su comunidad, país y el mundo, relacionados con cada uno de los aparatos y sistemas constituyentes del organismo en el ser humano”, págs. 117-187.

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r Proyecto “¿Cómo entender la herencia con facilidad?”, pág. 36. r Proyecto “¿Todos los sistemas en orden?”, pág. 108. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 208.

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x

r “Avances científico-tecnológicos en el campo de la reproducción celular y sus implicaciones en la sociedad”, págs. 27-29. r “Problemas de salud relacionados con el sistema nervioso”, págs. 172 y 173. r “Problemas de salud relacionados con el aparato reproductor”, págs. 186 y 187.

2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros.

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3. Elige y practica estilos de vida saludables.

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4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

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r Proyecto “¿Cómo entender la herencia con facilidad?”, pág. 36. r Proyecto “Biotecnología: ¿peligro o beneficio?”, pág. 64. r Proyecto “¿Todos los sistemas en orden?”, pág. 108.

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

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r “Variaciones genéticas”, págs. 45-47. r Proyecto “¿Son iguales todos los frijoles?”, pág. 78. r Proyecto “¿Qué plantas medicinales se encuentran en nuestra comunidad?”, pág. 196.

6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.

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r Sección Cuenten lo que saben, pág. 65. r “Causas y objetivos de la evolución por selección natural y artificial”, págs. 99 y 100. r “Beneficios de las plantas para el ser humano”, pág. 206.

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g enérica s Competencias genéricas por desarrollar

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Algunos ejemplos en el libro

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7. Aprende por iniciativa e interés propios a lo largo de la vida.

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r Sección Caja de herramientas, pág. 73. r Sección Caja de herramientas, págs. 102 y 103. r Sección Caja de herramientas, págs. 210 y 211.

8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

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r Sección Pista de aterrizaje, pág. 30. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 93. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 204.

9. Participa con una consciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.

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r Proyecto “¿Qué sabemos sobre la reproducción celular y de los organismos?”, pág. 4. r “Beneficios de la biotecnología en diferentes campos”, págs. 69-71. r “Causas y objetivos de la evolución por selección natural y artificial”, págs. 99 y 100.

x

r Sección Cruce de caminos, pág. 66. r “Antecedentes a la teoría de Darwin y Wallace”, págs. 79-81. r Proyecto “¿Qué plantas medicinales se encuentran en nuestra comunidad?”, pág. 196.

x

r Proyecto “Biotecnología: ¿peligro o beneficio?”, pág. 64. r “Principio de la selección natural y su relación con la genética de poblaciones”, págs. 88-92. r “Importancia de las plantas que habitan en el planeta”, págs. 207 y 208.

10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y practicas sociales.

11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

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di sci pli nare s Competencias disciplinares por desarrollar

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1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas

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3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

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4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

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5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

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Algunos ejemplos en el libro

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r “Aplicaciones de la biotecnología en la época antigua y moderna”, págs. 66 y 67. r “Antecedentes y teoría de la evolución de Darwin y Wallace”, págs. 79-88. r “Importancia biológica, cultural, social y económica de las plantas en México y el mundo”, págs. 206 y 207.

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r “Enfermedades relacionadas con el desorden del ciclo celular”, págs. 24-26. r “Las leyes de Mendel”, págs. 40-44. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 153.

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r Sección Entremos en acción, págs. 19 y 20. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 69. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 86.

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r Sección Cuenten lo que saben, pág. 17. r Sección Entra en acción, pág. 46. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 99.

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r Proyecto “¿Qué sabemos sobre la reproducción celular y de los organismos?”, pág. 4. r Proyecto “¿Todos los frijoles son iguales?”, pág. 78. r Proyecto “Qué plantas medicinales se encuentran en nuestra comunidad?”, pág. 196.

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r “Conceptos de ADN, gen y cromosoma”, págs. 37 y 40. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 131. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 171.

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di sci pli nare s Competencias disciplinares por desarrollar 7. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

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r Sección Cuenten lo que saben, pág. 27. r “Causas y objetivos de la evolución por selección natural y artificial”, págs. 99 y 100. r Proyecto “Qué plantas medicinales se encuentran en nuestra comunidad?”, pág. 196.

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r Sección Cuenten lo que saben, pág. 117. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 152. r Sección Cuenten lo que saben, págs. 183 y 184.

9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.

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12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

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Algunos ejemplos en el libro

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r Sección Entremos en acción, pág. 54. r “Problemas de salud relacionados con el sistema tegumentario”, págs. 120 y 121. r “Problemas de salud relacionados con el sistema nervioso”, págs. 172 y 173.

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r “Principio de la selección natural y su relación con la genética de poblaciones”, págs. 88-92. r Proyecto “¿Son iguales todos los frijoles?”, pág. 78. r “Importancia de las plantas que habitan en el planeta”, págs. 207 y 208.

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r Proyecto “¿Qué sabemos sobre la reproducción celular y de los organismos?”, pág. 4. r “Conceptos de ADN, gen y cromosoma”, págs. 37-40. r Sección Cuenta lo que sabes, pág. 137.

r Sección Entremos en acción, págs. 141 y 142. r Sección Entremos en acción, pág. 153. r Sección Cuenten lo que saben, pág. 164.

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de ev idenci as El portafolio de evidencias cumple con varios propósitos: a. Reunir evidencias de las actividades llevadas a cabo en cada bloque para observar el avance de las competencias disciplinares. b. Servir como fuente de información para el alumno. Las evidencias de trabajo reunidas en el portafolio son productos que pueden consultarse posteriormente. c. Partir del error para movilizar el conocimiento. La construcción y corrección de los productos de trabajo toman en cuenta al error como fuente de aprendizaje.

d. Contar con elementos diversos (diferentes a un examen) para evaluar el desempeño y avance de los alumnos. Para conformar un portafolio de evidencias es necesario: acordar qué evidencias o productos se incluirán en él; reunir las evidencias y organizarlas; evaluarlas, realimentar a los alumnos acerca del trabajo realizado y solicitar mejoras; y finalmente, pedir que presenten de nuevo las evidencias mejoradas para una evaluación final. En el siguiente cuadro se proponen algunas evidencias de trabajo que se desarrollarán en este libro y que pueden formar parte del portafolio de evidencias de los alumnos. Instrumento de evaluación sugerido

Bloque

Evidencia de trabajo

1

r Reporte escrito con las conclusiones de la discusión acerca de la importancia del ciclo celular en los diferentes procesos de los seres vivos. r Reporte escrito acerca de la actividad experimental en la que se observe la mitosis en células vegetales o animales que se encuentren en división. r Cuadro comparativo para establecer las diferencias entre la mitosis y la meiosis como procesos de reproducción en los organismos. r Organizador de información en el que se integren los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en su comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social.

2

r Guión y representación teatral en equipos de los términos abordados en el bloque: ADN, gen, herencia, características genéticas, dominancia incompleta, la codominancia y los alelos múltiples que presentan algunas características hereditarias, mutaciones, alteraciones genéticas, padecimientos en la alteración de los cromosomas, relacionándolos con el contexto en que vive.

3

r Guión radiofónico, con información sobre el empleo, beneficios e implicaciones de la biotecnología.

r Lista de cotejo.

4

r Reporte de la actividad experimental sobre la variabilidad genética en muestras de población, donde se analice la biodiversidad de los organismos que lo rodean y los beneficios que conlleva. r Exposición y apoyos gráficos.

r Rúbrica

5

r Representación teatral en la que los personajes sean los diversos sistemas y aparatos que integran el cuerpo humano, a fin de explicar su funcionamiento, importancia y relación con otros sistemas para el mantenimiento de la salud.

r Rúbrica.

6

r Herbario resultante de la investigación en equipos de trabajo acerca de las plantas medicinales presentes en la región, que incluya la siguiente información sobre los especímenes: ecorregión a la que pertenecen, tejidos que los componen y su función, presencia de adaptaciones al medio, clasificación, tipo de reproducción, usos y beneficios.

r Rúbrica.

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Lista de cotejo. Guía de observación. Lista de cotejo. Guía de observación.

r Rúbrica.

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¿ pa ra q ué? Es muy probable que más de una vez hayas escuchado acerca del descubrimiento de una nueva especie, o te hayas percatado de que una pequeña planta se empeña en crecer a pesar de no tener las mejores condiciones en su entorno. Quizá también hayas visto nacer cachorritos de una mascota o recuerdas alguna noticia que daba cuenta del nacimiento de un tigre u oso panda en el zoológico. Dado lo anterior, quizá te surgieron interrogantes como las siguientes: 1 ¿Qué similitudes comparten las plantas y los animales, a pesar de ser tan diferentes entre sí, para la formación de nuevos individuos? 2 ¿Por qué hay características específicas de los progenitores que se conservan generación tras generación? 3 ¿Cuáles son los procedimientos que han permitido al ser humano producir diversas razas de animales u organismos modificados? 4 ¿Cómo diferenciamos un pirul de un ahuehuete o un lobo de un perro? 5 ¿Cuál son los mecanismos fisiológicos de insectos, reptiles, mamíferos, aves o peces, para que puedan realizar las mismas funciones vitales? 6 ¿Porqué las plantas son tan importantes para la vida en el planeta? En las siguientes páginas encontrarás los conceptos y datos que te permitirán responder estas preguntas, ya que la biología estudia a todos los seres vivos, sus similitudes, diferencias, origen y sus funciones internas. Pasa las páginas, te garantizamos que después de hacerlo también podrás responder a la pregunta: ¿para qué estudiar Biología 2?

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BLOQUE

1

Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

Tiempo asignado al bloque r 9 horas

Desempeños del estudiante r
Reconoce la reproducción de los organismos como un mecanismo mediante el cual se perpetúan los seres vivos. r
Identifica la reproducción celular asexual como la base para la conservación de las características del organismo, y a la reproducción celular sexual como la base para la conjugación de las características de la especie. r
Identifica las etapas del ciclo celular y considera las implicaciones de las desviaciones que este proceso puede presentar, como es el caso del cáncer. r
Reconoce los avances científico-tecnológicos que han permitido mejorar la calidad de vida.

Objetos de aprendizaje r
Tipos de reproducción de los seres vivos. r
Estructuras químicas y biológicas involucradas en la reproducción celular. r
Ciclo celular. r
Enfermedades relacionadas con el desorden del ciclo celular. r
Avances científico-tecnológicos en el campo de la reproducción celular y sus implicaciones en la sociedad.

Competencias a desarrollar r
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus comportamientos y decisiones. r
Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

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r
Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r
Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. r
Explicita nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r
Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades. r
Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos hábitos de consumo y conductas de riesgo. r
Aplica distintas estrategias comunicativas según quiénes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. r
Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. r
Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. r
Sintetiza evidencias obtenidas en la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. r
Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. r
Reconoce los propios prejuicios, modifica sus propios puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. r
Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. r
Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. r
Privilegia el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos. r
Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente. r
Asume que el respeto de las diferencias es el principio de integración y convivencia en los contextos local, nacional e internacional.

E V A L U A C I Ó N

D I A G N Ó S T I C A

Muchas veces no nos damos cuenta de todo lo que sabemos sino hasta que nos preguntan por ello. Por eso, te proponemos que leas y respondas las siguientes preguntas acerca de algunos de los conocimientos, habilidades, actitudes y valores que se trabajarán en este bloque; así sabrás qué tanto sabes.

1 ¿Qué permite a los seres vivos continuar indefinidamente sus especies en la Tierra? a) b) c) d)

La luz solar. Su reproducción. La presencia de CO2. La presencia de agua.

a) b) c) d)

2 ¿Qué son la bipartición, la gemación y la esporulación? a) b) c) d)

Formas de Formas de Formas de Formas de

reproducción reproducción reproducción reproducción

3 ¿Qué se puede afirmar respecto a los descendientes de la reproducción asexual?

única. sexual. asexual. anormal.

Que Que Que Que

son idénticos a su progenitor. son diferentes a sus progenitor. tienen cierto parecido a su progenitor. tienen rasgos mezclados de su progenitor.

4 ¿Cuál de las opciones describe las condiciones indispensables para que la reproducción sexual pueda llevarse a cabo? a) b) c) d)

La presencia de un solo individuo. La presencia de dos individuos maduros. La presencia de los gametos masculino y femenino. La presencia de gametos maduros y la fecundación del gameto femenino por el masculino.

5 ¿Cómo se llama la estructura química fundamental que se encuentra en los cromosomas?

6 ¿Qué son los genes?

7 ¿Qué entiendes por ciclo celular?

8 ¿Qué sabes sobre el cáncer y las medidas que se deben tomar para evitarlo?

3

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Proyecto ¿Qué sabemos sobre la reproducción celular y de los organismos? A lo largo de este bloque estudiarás temas relacionados con los distintos tipos de reprodución de los seres vivos, así como las diversas estructuras químicas y biológicas involucradas en la reproducción y en el ciclo celular mediante el cual crecen y se dividen las células de tu cuerpo. También conocerán los procesos celulares que se requieren para que los organismos se reproduzcan, ya sea sexual o asexualmente, y que existen diferentes avances científico-tecnológicos relacionados con estos procesos. El propósito de este proyecto es que elaboren en equipo un tríptico en el que expliquen los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances científico-tecnológicos relacionados con ellos, de modo que valoren las implicaciones que éstos han tenido en su comunidad, región o país, incluyendo información sobre su impacto social. Para llevar a cabo el proyecto, realicen lo siguiente: a) Integren equipos de dos o tres personas. b) Seleccionen un ser vivo de su interés, ya sea un animal, una planta, un Archaea, una bacteria u otro organismo. c) Investiguen la reproducción de este ser vivo, su cariotipo, ciclo celular y tipo de reproducción de sus células. d ) Investiguen los avances científico-tecnológicos que facilitaron llegar a estos conocimientos. e) Valoren las repercusiones que estos avances y el conocimiento sobre este ser vivo han tenido para el ser humano, tanto en el contexto local como en el regional y global. f ) Organicen la información anterior en un tríptico a color. Si necesitan apoyo para elaborar el tríptico, pueden pedir ayuda a su profesor o profesora del Taller de lectura y redacción, así como revisar la sección Caja de herramientas (página 31). Recuerden que la versión final de este organizador de información se incluirá en su portafolio de evidencias. Si tienen dudas sobre los contenidos que debe desarrollar el tríptico, consulten la sección Pista de aterrizaje (página 30).

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

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Tipos de reproducción en los seres vivos Reproducción asexual Mitosis La mitosis es un tipo de división celular que origina dos células hijas con el mismo material genético que la célula madre, lo que implica para ésta una división exacta de su genoma. Para facilitar el estudio de la mitosis (figura 1.1 de la siguiente página), también llamada cariocinesis, se le ha dividido en las fases o etapas que se mencionan a continuación. 1. Profase. Está precedida por una interfase [figura 1.1 (a)], que corresponde a las fases G-1, S y G-2 del ciclo celular (ver pág 23). La profase suele subdividirse en dos etapas: temprana y tardía.

C O M P E T E N C I A

Disc ipl in ar Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

a) Profase temprana. Los cromosomas, que en la interfase tardía aparecen como delicados filamentos no individualizados dentro de la cavidad nuclear, comienzan a condensarse [figura 1.1 (b)]. En la célula animal el centrosoma se divide en dos centriolos que se desplazan en sentido contrario, rodeándose de radiaciones gelatinizadas, llamados áster. Entre uno y otro áster se forman algunos hilillos de proteína más densa, que da origen al huso. En las células vegetales, la ausencia de centriolos no altera la formación del huso. b) Profase tardía. La membrana nuclear y el núcleo se desintegran y los cromosomas continúan condensándose hasta que se hacen visibles los cromosomas integrados por un par de cromátidas hermanas unidas por el centrómero [figura 1.7 (b)], que es la estructura por medio de la cual se ponen en contacto con las fibrillas del huso [figura 1.1 (c)]. 2. Metafase. Las parejas de cromátidas pasan de estar distribuidas irregularmente a un acomodo ecuatorial, que se consigue por medio del centrómero, con lo que forman la “estrella madre” o “placa ecuatorial” [figura 1.1 (d)]. 3. Anafase. Los centrómeros de cada pareja de cromátidas se dividen, permitiendo la separación de las mismas. Una cromátida de cada pareja se desliza en sentido contrario, por medio de su centrómero, lo que forma dos lotes idénticos de cromosomas que constituyen las figuras llamadas “estrellas hijas” o “placas polares” [figura 1.1 (e)]. 4. Telofase. Las fibrillas del huso empiezan a desintegrarse hasta desaparecer; lo mismo le sucede al áster de cada extremo [figura 1.1 (f)]. 5. Citocinesis. Las cromátidas que han sido separadas en cada polo vuelven a tomar un aspecto indiferenciado, fibroso y se rodean de membrana nuclear. De esta manera integran a los núcleos de las células hijas, que quedan formadas cuando también se divide el citoplasma de la célula madre [figura 1.1 (g)]. Las células que se dividen por mitosis son células diploides (2n), que originan otras células diploides, pues el material cromosómico y citoplásmico se duplicó antes de iniciarse el proceso de división celular. Por lo anterior, este tipo de reproducción celular no sería conveniente para las células reproductoras o gametos, que son haploides (n), porque al unirse duplicarían el número de cromosomas.

Mitosis en células de cebolla. Puede verse cómo la cromatina de la célula en interfase (arriba) y los cromosomas de la anafase (abajo) están formados con el mismo material genético.

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Biología 2

Figura 1.1 Fases de la reproducción celular por mitosis.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

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LO

Cuenten

n

que sabe

Realicen, en equipos, la siguiente práctica de laboratorio para identificar las fases de la mitosis en células vistas en el microscopio. Material por equipo: t
Microscopio compuesto. t
Preparaciones fijas (elaboradas previamente con las instrucciones del profesor) que contengan células vegetales o animales en mitosis.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

Procedimiento: 1. Elaboren una hipótesis sobre lo que observarán en las preparaciones para identificar cada una de las fases de la mitosis. Pueden hacerlo usando la estructura siguiente: Si en la célula se observa,

,

entonces significa que se encuentra en la fase

2. Observen las preparaciones e identifiquen la fase de la mitosis en la que se encuentran, basándose en las hipótesis que escribieron. 3. Elaboren dibujos de todas sus observaciones. Incluyan el nombre la fase y expliquen, con sus palabras, en qué consiste. 4. Comparen su trabajo con el de otros equipos y hagan las correcciones necesarias al elaborar su reporte de investigación. 5. Entreguen su reporte de investigación al profesor, cuando reciban la versión revisada, agréguenla a su portafolio de evidencias.

LO

Cuenten

n que sabe

Tras realizar la siguiente actividad podrán explicar los cambios en las diferentes etapas de la mitosis. 1. Por sorteo, dividan las diferentes fases de la mitosis entre un número igual de equipos. 2. Cada equipo elaborará un diagrama o maqueta que represente lo que sucede en la etapa asignada, a partir de lo observado en la práctica de laboratorio que acaban de realizar en esta página. 3. Fijen un día para presentar sus trabajos.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

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Biología 2

4. El día de la presentación, vuelvan a sortear las fases y reasignen aquella que cada equipo debe exponer. Esto significa que cada equipo usará el material de otro equipo para su exposición, por lo que al elaborarlo deben ser claros y conocer todas las fases del proceso de mitosis. 5. Serán evaluados por la calidad de la maqueta o esquema que elaboraron y por el dominio que muestren del tema en la exposición (pero no por el material elaborado por otro equipo).

Reproducción asexual en células eucariotas unicelulares y algunas pluricelulares Las formas más comunes de reproducción asexual en células eucariotas unicelulares y algunas multicelulares se llevan a cabo por mitosis a partir de un solo progenitor. t
Fisión binaria o bipartición. Los organismos unicelulares se dividen a la mitad a través de la mitosis, con lo que originan dos organismos “hijos” idénticos al progenitor y entre sí, como ocurre con los protozoos. t
Gemación. Se presenta en organismos unicelulares y pluricelulares. Se caracteriza porque el organismo que va a dividirse forma un pequeño abultamiento llamado brote o yema, que al crecer puede separarse del organismo que lo originó. Esto ocurre en las levaduras y algunos organismos pluricelulares, como los cnidarios del género Hydra. t
Esporulación. Se presenta en organismos unicelulares (como ciertos protozoarios) y en algunos pluricelulares (por ejemplo, hongos, musgos y helechos) cuando forman pequeñas y numerosas células llamadas esporas.

(a) Bacteria, por bipartición

(b) Hydra, por gemación

(c) Hongo del pan, por esporulación

Organismos que presentan reproducción asexual.

Los hongos, musgos y helechos tienen ciclos alternos de reproducción asexual y sexual. En la reproducción asexual no existen gametos o células reproductoras, tampoco hay mezcla de genes de otro individuo, y los descendientes eucarióticos se originan por mitosis a partir de un solo progenitor, por lo que las características contenidas en la información genética de sus respectivos ADN serán casi las mismas que las del progenitor en todos los descendientes.

Partenogénesis A este tipo de reproducción se le llama unisexual, debido a que solamente participa la célula sexual femenina en la formación de un nuevo organismo. El óvulo, sin ser fecundado por algún macho, es estimulado a la segmentación del mismo.

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Fueron las observaciones en la reproducción de los áfidos (pulgones) durante 11 generaciones sucesivas sin fecundación lo que permitió al biólogo y filósofo Charles Bonnet (1720-1793) descubrir la partenogénesis, llamándola así, a partir de la unión de dos vocablos griegos parthenos, virgen o doncella, y génesis, origen o creación. Tomando en cuenta el número de cromosomas en el óvulo, se pueden distinguir dos tipos de partenogénesis: t
Partenogénesis diploide u obligada. Ocurre cuando en el óvulo no se efectúa la meiosis, dejándolo con una carga cromosómica diploide, es decir, poseen la misma característica de un óvulo fecundado y al desarrollarse forman hembras idénticas a la madre. Este tipo de partenogénesis se divide en dos grupos, de acuerdo con su presencia en las generaciones sucesivas, como se verá a continuación: ✔ Obligada completa. Todas las generaciones son partenogenéticas. Por ejemplo: géneros de la pulga típica de agua dulce como Artemia, Lepidurus, Lynceus, entre otros, y algunos crustáceos inferiores. ✔ Obligada cíclica. En ella se alternan generaciones partenogenéticas con generaciones por fecundación. Por ejemplo, áfidos (pulgones).

(a) Artemia, completa

(b) Áfidos, cíclica

Organismos que presentan reproducción por partenogénesis diploide.

t
Partenogénesis haploide o facultativa. Tipo de reproducción que se da cuando el óvulo por meiosis posee una carga haploide, que a su vez origina individuos machos haploides. Sin embargo, cuando alguno de estos óvulos es fecundado, origina hembras. Por ejemplo, en las abejas, los óvulos no fecundados originan zánganos y los óvulos fecundados a las obreras y a la abeja reina. t
Si los huevos con desarrollo partenogenético producen individuos machos se le llama partenogénesis arrenotoca; si los individuos son hembras, se llama partenogénesis telitoca; y si es indistinto, entre uno u otro sexo, se llama partenogénesis anfitoca. La partenogénesis se ha descrito en diferentes animales como es el caso de algunos insectos, anélidos, marsupiales, erizos de mar, batracios, peces, pavos y plantas.

Reproducción o multiplicación vegetativa Es otra de las formas de reproducción asexual. Esta es característica de plantas, y generalmente se lleva a cabo mediante porciones no especializadas para esta función, como tallos, raíces, hojas, ramas, etcétera.

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Biología 2

Entre las formas más comunes de reproducción vegetativa están los estolones, rizomas, cormos, bulbos y propágulos, etcétera. Cada uno de ellos es capaz de formar una nueva planta genéticamente idéntica a la que la originó: t
Estolones. Son crecimientos o brotes del tallo de algunas plantas. Los estolones se arrastran sobre la superficie de la tierra y echan raíces a intervalos; el ejemplo más característico es la fresa. t
Rizomas. Cuando el estolón es subterráneo, recibe el nombre de rizoma. En éstos las hojas son muy reducidas y carecen de clorofila, por lo que parecen pequeñas escamas colocadas a intervalos regulares. Las raíces pueden crecer principalmente en los nudos, o estar distribuidas en todo el rizoma. Los pastos usualmente llamados césped son un ejemplo de este tipo de reproducción. t
Cormos. Es un pequeño tallo que se encuentra bajo tierra en latencia, con muchas reservas nutritivas, como sucede con la gladiola y el azafrán. t
Bulbos. En este caso, el órgano de almacenamiento de alimento son las hojas (a diferencia de los cormos, en los que es el tallo). Tales hojas están muy engrosadas y forman las escamas del bulbo que rodean al tallo, como sucede en las cebollas y los tulipanes. t
Tubérculos. Algunos rizomas delgados tienen ciertas partes muy engrosadas en las que se almacenan alimentos, las cuales reciben el nombre de tubérculos; el ejemplo más conocido es la papa. t
Propágulos. Son pequeñas formaciones multicelulares que sirven para la reproducción asexual en helechos, musgos y hepáticas; por ejemplo, en el caso del género Marchantia, los propágulos se forman en conceptáculos especiales del talo, en forma de yemas y pequeños vástagos propagadores.

(a) Fresas, por estolones

(b) Pasto, por rizomas

(c) Gladiola, por cormos

(d) Tulipán, por bulbos

(e) Papa, por tubérculos

(f) Marchantia, por propágulos

Organismos que presentan reproducción vegetativa.

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LO

Cuenta

11

s

que sabe

Realiza la siguiente actividad, en la que elaborarás un organizador gráfico que te permitirá reafirmar lo que ya sabes sobre la reproducción asexual e investigar sobre la sexual, que se verá más adelante. 1. Completa la tabla, ya sea con información de las páginas de este libro o procedente de otras fuentes documentales. Tipo de reproducción Asexual

Subtipo de reproducción Fisión binaria

Ejemplos de organismos que lo presentan

Dominio al que pertenecen Archaea Bacteria

Medusas Asexual

Esporulación Reproducción vegetativa

Eukarya Avispas Abejas

Sexual

Reproducción sexual Meiosis La meiosis es fundamental para la división sucesiva de la célula y para reducir el número cromosómico a la mitad. Así los gametos resultantes (óvulos y espermatozoides, o esporas) obtienen la condición haploide (n), y al realizarse la fecundación se recupera el número cromosómico de la especie diploide (2n). Para llevarse a cabo, se realiza una doble división celular, que se conocen como primera y segunda divisiones meióticas. I. Primera división meiótica 1. Profase I. En forma parecida a la mitosis, se inicia con una diferenciación de cromosomas en el núcleo. Sin embargo, en la meiosis sucede un fenómeno especial de extraordinaria importancia: cada pareja de cromátidas, unidas por el centrómero, forman una diada (dos cromosomas hijos), por lo que de cada pareja anterior de cromosomas homólogos resulta una tétrada, es decir, dos cromátidas por cada uno de los anteriores cromosomas [figura 1.2 (a)] en la página siguiente. Los cuatro nuevos cromosomas o cromátidas se aparean, es decir, se ponen frente a frente por parejas de cromátidas homólogos, uno de origen paterno y otro de origen materno, y se entrecruzan longitudinalmente. Este hecho es muy importante y se conoce como entrecruzamiento cromosómico (crossing-over) o sinapsis (figura 1.3, página 13). Las cromátidas no “hermanas” que se entrecruzan, se adhieren entre sí en uno o más puntos e intercambian su material genético, por lo que los cromosomas resultantes tendrán información hereditaria de origen paterno y materno. El entrecruzamiento cromosómico es de gran significado evolutivo, porque multiplica las posibilidades de nuevas combinaciones genéticas.

C O M P E T E N C I A

Discipl i nar Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

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Biología 2

2. Metafase I. Los cromosomas homólogos se disponen en la placa ecuatorial uno frente al otro, formando a la estrella madre; los cromosomas se unen al huso por medio de sus centrómeros [figura 1.2 (b)].

Figura 1.2 Fases de la reproducción celular por meiosis.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

3. Anafase I. Las parejas de cromosomas homólogos empiezan a separarse rumbo a los polos pero en este caso no hay división de sus centrómeros, deslizándose por éstos para formar las placas polares o estrellas hijas [figura 1.2 (c)]. 4. Telofase I. El huso desaparece y se forma una membrana nuclear alrededor de los cromosomas que sufren un alargamiento. Cada célula hija tiene un contenido de ADN diploide (2n) [figura 1.2 (d)].

cromátidas hermanas de un homólogo duplicado

par de cromosomas homólogos duplicados

quiasmas (lugar del entrecruzamiento)

partes de los cromosomas que se cambiaron entre homólogos

Figura 1.3 Mediante el entrecruzamiento cromosómico que se realiza en la profase I de la meiosis, se mezclan las características paternas y maternas en los individuos de reproducción sexual.

Con frecuencia los fenómenos de esta etapa son tan cortos que pueden pasar inadvertidos. Enseguida se inicia la segunda división meiótica. II. Segunda división meiótica En general, la segunda división meiótica presenta el mismo esquema de una mitosis normal en cuanto a sus etapas, sólo que los cromosomas no se duplican, sino que solamente se reparten equitativamente en las nuevas células hijas, por lo que resultan células haploides (n), ya que únicamente contienen la mitad del número normal de cromosomas de la especie. La segunda división meiótica tiene los mismos pasos que la primera, pero se agrega el número dos romano para diferenciarlas [figura 1.2 (e-h)]: profase II, metafase II, anafase II y telofase II, donde al final de ésta se obtienen cuatro células hijas haploides (n) [figura 1.2 (i)].

Gametogénesis En el proceso de formación y maduración de los gametos, conocido como gametogénesis (figura 1.4), la división de las células por meiosis es fundamental. Por medio de la meiosis se forman y maduran los gametos o células reproductoras, que son haploides (n). Este proceso ocurre en las gónadas (testículos y ovarios), donde se producen células especializadas llamadas espermatogonias, que luego generan los espermatozoides; y ovogonias, que generan óvulos. En ambos casos, estas células especializadas (espermatogonias y ovogonias) llevan a cabo la reproducción meiótica I y II, con lo que se obtienen al final cuatro células haploides (n). En el caso de las espermatogonias, se forman cuatro espermatozoides n viables, y en el caso de las ovogonias se forman cuatro óvulos n, pero en este caso sólo uno es viable y los otros tres se reabsorben.

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Biología 2 ocurre en forma continua a partir de la pubertad

se desarrolla en el feto

se producen cada mes a partir de la pubertad

se produce después de la fecundación

óvulo espermatogonia

ovocito secundario (óvulo)

espermatocito primario espermatocitos secundarios espermátidas Meiosis I

Meiosis II

ovogonia espermatozoides

Diferenciación

cuerpo polar

ovocito primario

cuerpo polar cuerpo polar cuerpo polar

Figura 1.4 La gametogénesis es el proceso de formación y maduración de los respectivos gametos, es decir, mediante la espermatogénesis se originan los espermatozoides; y en la ovogénesis, los óvulos.

Meiosis I

Meiosis II

LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A

D isc i pl in ar Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

n

que sabe

En la siguiente actividad reforzarán el conocimiento que tienen acerca de la gametogénesis. 1. En equipos, observen la figura 1.4 sobre la gametogénesis y compárenla con otros diagramas obtenidos en diversas fuentes. Identifiquen en qué momentos ocurre tanto la primera como la segunda divisiones meióticas. 2. Basándose en los esquemas, respondan las siguientes preguntas: a) b) c) d)

¿Cuántas divisiones celulares observan en cada esquema? ¿Qué ocurre con los cromosomas en cada división? ¿Qué diferencia existe entre ovogonias y ovocitos? ¿Cuántos gametos se producen en la ovogénesis y cuántos en la espermatogénesis?

3. Expliquen por qué la gametogénesis es resultado de la meiosis. 4. Elaboren un cómic en el que representen los procesos de gametogénesis. Deben asegurarse que quede claro lo siguiente: Que la gametogénesis es resultado de la meiosis. Identificar cada una de las fases de la meiosis. Lo que ocurre a los cromosomas en cada una de esas fases. La diferencia entre ovogonias y ovocitos, así como entre espermatocitos y espermátidas. e) El número preciso de gametos resultantes. a) b) c) d)

5. Expongan su cómic ante el grupo y distribuyan copias a cada equipo. 6. Cada equipo se autoevaluará y coevaluará al resto tomando en cuenta la lista de cotejo que aparece enseguida.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

Criterio El mensaje es claro. Las imágenes muestran información correcta. Se incluyeron todas las fases de la meiosis. El cómic es creativo. Presenta limpieza y buena ortografía.

LO

Cuenta

Sí

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No

s

que sabe

Para recapitular lo aprendido sobre mitosis y meiosis realiza la siguiente actividad: 1. Elabora un cuadro comparativo en tu cuaderno sobre estos procesos de reproducción celular. Puedes basarte en el modelo que aparece a continuación. Meiosis

Mitosis

Función Tipo de reproducción con la que se asocia (sexual o asexual) Número y nombre de fases Número de células que se generan por cada célula madre Genera variabilidad genética (sí o no) 2. Entrega tu cuadro al profesor. Cuando te devuelva la versión revisada, incorpórala en tu portafolio de evidencias.

Fecundación interna y externa de los organismos La fecundación, también conocida como fertilización, se lleva a cabo en todos los seres vivos de reproducción sexual mediante la fusión de los gametos maduros. Los gametos masculino y femenino, que se formaron en la gametogénesis por medio de meiosis (que son células haploides (n), porque tienen la mitad de cromosomas), al momento de su fusión dan como resultado la formación del huevo o cigoto, en el que se recupera el número diploide (2n) de cromosomas de la especie. La formación del huevo durante la reproducción sexual tendrá como consecuencia que el nuevo individuo reciba la dotación de las características hereditarias que proceden de los organismos paterno y materno; y por tanto, no será idéntico a los progenitores, lo cual favorece la variabilidad de las características genéticas de la especie. t
Fecundacion interna. En los animales, generalmente ocurre este tipo de fecundación cuando, mediante la cópula, el macho deposita los espermatozoides en el interior del aparato reproductor de la hembra. La mayoría de los vertebrados producen gametos durante un periodo anual relativamente corto llamado celo. En algunas especies, los machos y las hembras deben desplazarse o emigrar a lugares especiales para el apareamiento y la procreación, y con frecuencia la sincronización reproductora requiere de una conducta especial llamada cortejo, como el croar de las ranas para atraer

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

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Biología 2

Fecundación interna. Después de la fecundación, en los seres humanos el cigoto formado se divide millones de veces para generar las células que compondrán todos los tejidos del cuerpo.

Fecundación externa. Después del apareamiento, las ranas hembra ponen grupos flotantes de miles de huevos.

a la hembra, o el baile específico en algunas aves desplegando plumajes muy coloridos. La especie humana y otros mamíferos tienen la capacidad de formar gametos durante todo el año y, en la mayoría de los hombres incluso, hasta en la vejez avanzada. Una ventaja de la fecundación interna para los organismos es que sus descendientes tienen mayores posibilidades de sobrevivencia y de continuidad de su especie debido a que se exponen menos a depredadores y a condiciones ambientales adversas. En las plantas, la fecundación interna se lleva a cabo cuando el polen, que es el gameto masculino, penetra por el gineceo formando un tubo polínico hasta llegar al óvulo dentro de la estructura reproductora femenina para fecundarlo. Cuando la fecundación ocurre entre distintos organismos, se le denomina fecundación cruzada. Este tipo de reproducción es muy importante porque también favorece la variabilidad genética y permite que las plantas puedan evolucionar. t
Fecundacion externa. En otros animales la fecundación es externa, como sucede, por ejemplo, con algunos peces, anfibios, calamares y corales. Estas especies han desarrollado mecanismos y estructuras especiales para asegurar la fecundación fuera del cuerpo. Por ejemplo, cuando la fecundación externa se realiza en el agua, los espermatozoides se hacen “pegajosos” y se adhieren a la superficie del óvulo. Este fenómeno se debe a una sustancia llamada fertilicina que procede del óvulo y se disuelve en el agua que lo circunda. En la fecundación externa, el desarrollo de las crías se lleva a cabo en el medio externo siendo vulnerables a la acción de sus depredadores y a los factores del medio que les son negativos. Por esta razón, en el caso de peces y ostras, y otros organismos, se producen miles de gametos para garantizar la supervivencia de la especie.

EN

Entremos

TU

Amplía

e

Horizont

Si en el lugar en el que vives existe un zoológico o museo de historia natural, pueden acudir para conocer más sobre la reproducción de las especies que allí se encuentran. Si no, busca en sitios confiables de Internet al respecto.

Acción

Para realizar la actividad siguiente, formen equipos de seis integrantes. 1. Dividan el trabajo de investigación de la manera siguiente: a) Dos integrantes buscarán información sobre las características de la fecundación externa, así como sus ventajas y desventajas. b) Otros dos investigarán sobre las características de la fecundación interna, así como sus ventajas y desventajas. c) Los dos restantes investigarán cinco organismos que presenten fecundación externa y cinco que presenten fecundación interna, y explicarán cómo se realizan. 2. Preparen un reporte para entregar al profesor. Incluyan toda la información recopilada y en la conclusión expliquen la ventaja de la reproducción sexual para la diversidad de las especies.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

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Estructuras químicas y biológicas involucradas en la reproducción celular LO

Cuenten

n que sabe

Realicen la siguiente actividad para saber qué tanto conocen sobre los temas que se abordarán en el bloque. 1. En equipos de dos personas anoten en su cuaderno las respuestas a las siguientes preguntas. Pueden escribir y dibujar para responder. t
¿Cuál es la forma del ADN y qué función tiene en los seres vivos? t
¿Qué diferencia existe entre la reproducción sexual y la asexual? t
¿Qué es el ciclo celular y cuáles son sus etapas? t
¿Qué importancia tiene el ciclo celular; es decir, qué pasaría si las células no lo presentaran? t
¿Qué relación tiene el cáncer con el ciclo celular? t
¿Qué otras enfermedades están relacionadas con el ciclo celular?

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

2. Guiados por el profesor, participen en una lluvia de ideas para discutir estos temas con el resto de sus compañeros de grupo. Tomen nota de las aportaciones que los demás hacen. 3. Elaboren un mapa conceptual con la información recabada. Incluyan dibujos que ejemplifiquen sus conceptos.

Los seres vivos, tanto unicelulares como pluricelulares, continúan o autoperpetúan sus especies por medio de la reproducción. Esto les permite incrementar el número de individuos en su población y compensar la pérdida de otros individuos que hayan muerto. Mediante la reproducción se preservan y continúan las características genéticas de los individuos y de las especies, a través del paso de varias generaciones. Así pues, debido a que la célula es la unidad de vida, es claro que tiene la capacidad de reproducirse, al dividirse y generar nuevas células.

ADN En 1962, James Watson (1928-), Francis Crick (1916-2004) y Maurice Wilkins (1916-2004) recibieron el premio Nobel en Medicina por descubrir la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN) y haber planteado la teoría de su duplicación (replicación). Sin embargo, es importante mencionar que para poder llegar a este descubrimiento fueron indispensables las aportaciones de otros científicos, como Frederick Griffith (1879-1941), Henry Dawson (1896-1945), Oswald Avery (1877-1955), Martha Chase (1927-2003), Rosalind Franklin (1920-1958) y otros más.

Historia del descubrimiento de la estructura del ADN En 1950, el estadounidense James Watson se trasladó a Inglaterra, donde conoció a Maurice Wilkins, del King’s College de Londres, quien obtuvo fotografías de

La reproducción es uno de los procesos básicos de los seres vivos de cualquier dominio, ya sea Archaea, Bacteria o Eukarya.

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Biología 2

gran calidad del ADN mediante la técnica de difracción de rayos X, y a la científica Rosalind Franklin, quien logró imágenes superiores a las de Maurice Wilkins, utilizando el mismo método.

La fotografía 51 (izquierda), obtenida mediante la difracción de rayos X por Rosalind Franklin (derecha), fue básica para comprender las dimensiones y estructura en la hélice del ADN. C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

DE

Cruce

Caminos

Los avances en microscopía, biofísica, bioquímica y citología fueron indispensables para describir la estructura del ADN en 1953. Actualmente este descubrimiento permite conocer la estructura de los cromosomas y genes, lo que ha propiciado grandes avances en la medicina, en el área forense y en la biotecnología.

En el transcurso de 1951, James Watson conoció también al biofísico Francis Crick, y decidieron trabajar juntos en el Laboratorio de Cavendish, de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, donde analizaron las fotografías del ADN de Wilkins y Franklin. Franklin impartía entonces conferencias sobre sus avances en las investigaciones del ADN, explicando que éste podría estar formado por dos o más cadenas paralelas enrolladas a manera de hélice, con los grupos fosfato proyectados hacia el exterior. Sin embargo, el 28 de febrero de 1953, Watson se dio cuenta de que las bases nitrogenadas podían colocarse y unirse por medio de enlaces de hidrógeno, siempre que se unieran la timina con la adenina por un lado, y la guanina con la citosina por otro. Junto con Crick comprobó que la estructura obtenida era la predicha matemáticamente y que sus contornos coincidían perfectamente con las fotografías tomadas por Franklin y Wilkins. Con lo anterior, ambos determinaron dónde se ubican los grupos fosfato y la desoxirribosa; asimismo, comprendieron cómo podía replicarse el ADN. Watson y Crick publicaron su hallazgo en la revista Nature en abril de 1953, gracias a lo cual, en 1962 recibieron, junto con Wilkins, el Premio Nobel en Medicina; no sucedió así con Franklin. Sobre la controversia, se ha afirmado que dado que ella murió en 1958, no pudo ser nominada al Nobel en 1962, debido a que sólo se otorga a personas vivas, pero en realidad hoy se sabe que, aún en vida, nunca fue considerada como candidata a dicho premio.

Estructura La molécula del ADN está formada por dos largas cadenas de nucleótidos enlazados por puentes de hidrógeno, colocados en forma de espiral paralela constituyendo una doble hélice, por tanto, estas cadenas son estructuralmente independientes. La secuencia o acomodo, así como la cantidad de combinaciones de las bases nitrogenadas de los distintos nucleótidos que forman las bandas es distinta no sólo de una especie a otra, sino también entre cada uno de los genes que forman los cromosomas de una misma especie. Cada gen es una secuencia de ADN, que contiene un mensaje que actúa como una instrucción en “lenguaje genético”, que define las características del individuo (figura 1.5).

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico Tipo primitivo

Aristas largas

Unidades del mapa 0

Ubicación real de los genes en el cromosoma

19

Mutante

Aristas cortas 13

Alas largas

Cuerpo gris

Alas regordetas

48.5

Cuerpo negro Centrómetro

Ojos rojos

54.5

Ojos púrpura

a75.5 Alas rectas

Alas curvadas

Ojos rojos

Ojos cafes

104.5

Figura 1.5 Los cromosomas están integrados por los genes, que son segmentos de ADN en un cromosoma.

El conocimiento actual que se tiene del ADN ha permitido determinar las relaciones de parentesco evolutivo entre distintas especies; se ha encontrando que, desde un punto de vista evolutivo, existen mayores diferencias en el número y la forma de los cromosomas entre las especies más alejadas, que entre las más cercanas. El ADN y el ARN (ácido ribonucleico) se forman con la unión de nucleótidos, donde en el acomodo o combinaciones de estas cuatro unidades o nucleótidos radica el código genético. A pesar de la variedad que hay entre genes y especies, el código genético es universal. Esto quiere decir, por ejemplo, que la secuencia de nucleótidos para codificar un aminoácido de una determinada proteína es la misma tanto en bacterias como en seres humanos. Durante la reproducción celular, los cromosomas, formados por el ADN que se replicó previamente, transmiten con exactitud la información genética de una célula a otra.

EN

Entremos

Acción

Para comprender mejor la relación entre los genes y la diversidad de especies, realicen la siguiente actividad. 1. En equipos de cuatro, investiguen cuáles son las especies animales y vegetales representativas de su comunidad.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

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Biología 2

2. Asignen a cada integrante del equipo una especie vegetal y una animal, para que investigue el número de cromosomas de cada uno. 3. Elaboren una tabla comparativa con sus resultados. Analícenla y a partir de ello discutan sobre las siguientes preguntas: a) ¿Cada especie tiene un número determinado de cromosomas? b) ¿La secuencia de nucleótidos del ADN en cada especie es distinta? ¿Por qué? c) ¿Por qué el ADN es fundamental para perpetuar las especies? 4. Expongan sus conclusiones al grupo y complementen sus respuestas con base en lo expuesto por todos los equipos.

Cromosomas C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

Los cromosomas son estructuras integradas por una larga molécula de ADN compactado y enrollado en proteínas básicas, llamadas histonas, que a su vez están plegadas y enrolladas de modo que logran reducir la longitud de la molécula del ADN a una milésima parte de su extensión plena (figura 1.6).

2

3

Figura 1.6 Disposición del ADN dentro de un cromosoma.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

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El ADN es la molécula donde radica toda la información hereditaria, y puede estar formado por miles o millones de pares de nucleótidos. A su vez, las moléculas de ADN que forman los cromosomas se dividen en unidades de material hereditario con un aspecto parecido a bandas o segmentos transversales, conocidos como genes. Cada uno de ellos, ocupa siempre un lugar preciso (llamado locus o loci) en el cromosoma de la especie a la que pertenece. de los genes Un solo cromosoma contiene cientos o miles de genes, en un orden lineal específico, a todo lo largo de su doble hélice de ADN. Como se explicó párrafos atrás, cada gen representa a una unidad hecentrómero reditaria, es decir, es responsable de la transmisión telómeros de una determinada característica. Sin embargo, para (a) Cromosoma eucarionte antes de la replicación del ADN ser más precisos, un gen puede transmitir más de una característica y, a su vez, determinadas características pueden depender de varios genes. cromosoma El avance de la genética molecular ha permitido replicado (dos cromátidas hélices dobles la elaboración de mapas de genes, con los que se hermanas de ADN) ubica la característica que cada uno de ellos transmicentrómero te, lo que ha ayudado a la detección y al control de (b) Cromosoma eucarionte después de la replicación del ADN algunas enfermedades hereditarias. Además de los genes, cada cromosoma cuenta con regiones especializadas para su funcionamiento: cromosomas un centrómero, dos telómeros y varias regiones de hijos independientes, cada uno con inicio para la replicación. una doble hélice Como se verá en detalle más adelante, cuando idéntica de ADN la célula se reproduce por mitosis, cada uno de los (c) Cromátidas hermanas que se separan en células  cromosomas duplica su material genético, con lo independientes que forma dos cromátidas hermanas (figura 1.7). El centrómero es la estructura con forma de disco Figura 1.7 Características de los cromosomas eucariotas que unirá las cromátidas hermanas temporalmente. durante la división celular. El centrómero puede estar en varias posiciones: en un extremo (formando cromosomas telocéntricos), al centro (formando cromosomas metacéntricos) o ligeramente desplazado a alguno de los extremos desde la parte central (con lo que forma cromosomas submetacéntricos). Además, esta estructura servirá para permitir el desplazamiento de los cromosomas en el uso acromático. Las regiones en los extremos de los cromosomas son los telómeros, que resultan de gran importancia en la replicación de moléculas lineales de ADN. Su nombre proviene de las raíces griegas télos, final, y mero, parte. Fueron descubiertos por la doctora Elizabeth H. Blackburn (1948-), investigadora del Departamento de Bioquímica y Biofísica de la Universidad de California, en San Francisco. Los telómeros están formados por el mismo ADN que integra los cromosomas, sólo que en éstos, según Blackburn, sus bases nitrogenadas presentan una secuencia especial llamada secuencia telomérica, que conforma los “extremos sellados” de los cromosomas que es distinta en cada especie. El hecho de que los telómeros sean los “extremos sellados” de los cromosomas, contribuye de forma relevante a darles estabilidad e integridad, pues los protege de la degradación enzimática e impide que los extremos de los cromosomas interactúen fácilmente con los extremos de otros cromosomas, lo cual es muy Aspecto de los telómeros en los extremos de los cromosomas. importante para evitar el surgimiento de mutaciones.

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Biología 2

Cariotipo humano masculino.

EN

Entra

Acción

Busca en Internet fotografías o ilustraciones de los cromosomas y el cariotipo humanos. Imprímelas, identifica sus partes y anota los nombres correspondientes. Señala el par 23 y lleva tus imágenes al salón de clases para comparar tu trabajo.

Al dividirse los telómeros, utilizan un segmento de ARN del cual obtienen los datos para hacer la copia o réplica (transcripción inversa) que necesariamente deberá llevarse a cabo en presencia de una enzima especial llamada telomerasa, cuya función principal es permitir que los telómeros se alarguen. En el caso particular de los mamíferos, el número de veces en que se divide cada estirpe de células depende, en parte, de sus telómeros. En un determinado ciclo celular, de acuerdo con el código o programa del reloj genético de cada estirpe celular, los telómeros empiezan a acortarse y ya no se replican. Cuando éstos llegan a su longitud mínima, la división celular se suspende, las células reducen su volumen, entran en senectud y en poco tiempo sobreviene la muerte. Casi todas las células cancerígenas poseen telómeros largos y contienen, además, una cantidad relativamente grande de telomerasa; posiblemente ésta sea la razón de que tanto en el organismo, como en el laboratorio, estas células se reproduzcan en forma casi indefinida durante largo tiempo. Independientemente del tiempo que cada tipo de célula normal logre vivir, todas y cada una llevan codificada en el ADN su muerte celular programada (MCP).

Cariotipo Existen acuerdos internacionales para representar ordenadamente las parejas de cromosomas de ciertas especies según su tamaño y morfología. A esto se le conoce como cariotipo. El cariotipo humano masculino consta de 46 cromosomas agrupados en 22 pares de cromosomas homólogos y un par heterólogo sexual, formado por un cromosoma X y uno Y, dando una nomenclatura XY. En el sexo femenino, el cariotipo se forma con 23 pares de cromosomas homólogos, debido a que el par final sexual tiene dos cromosomas X, lo que da una nomenclatura XX. El cariotipo prácticamente es equivalente al genoma, nombre que recibe el juego completo de genes de un individuo o de una especie.

Ciclo celular La célula, al igual que todos los organismos vivos, nace, crece, madura,se reproduce y muere. Por ello, muchos investigadores han considerado conveniente explicar las distintas etapas de su vida mediante el ciclo celular, que en células eucariotas se ha dividido en cuatro etapas (figura 1.8). 1. Fase G-l. Ocurren las funciones vegetativas —como el crecimiento— que se refleja en un aumento de la masa celular. Así, la célula hija, que inicialmente medía alrededor de la mitad de lo que medía la célula madre, crece por la síntesis de nuevo material celular, generado a partir de los compuestos químicos que adquiere mediante la nutrición. 2. Fase S. Se presenta la síntesis de proteínas, en la cual se duplica la cantidad del ADN, así como las estructuras celulares. Al final de esta etapa la célula contiene en su núcleo exactamente dos veces la cantidad de ADN y proteínas nucleares.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

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3. Fase G-2. La célula termina su crecimiento, diferenciación y maduración, como preparativo para llevar a cabo la reproducción. 4. Fase M. Se realiza la división celular, en la que se reparte el material genético. Consta de profase, metafase, anafase y telofase; y culmina con la división del citoplasma, es decir, la citocinesis.

Figura 1.8 Ciclo celular de las células eucariotas. celular ión vis n di or fisió p a i r a bin

ci m

ie

AD

N

c re

La interfase celular abarca las etapas G-1, S y G-2, que es el momento en que la célula se alimenta, aumenta de tamaño y duplica el número de sus componentes. Anteriormente la interfase se interpretaba como una etapa de reposo, pero se cometía un grave error, pues la célula nunca descansa. De hecho, es probable que durante la interfase se registre la mayor actividad metabólica. Así pues, el ciclo celular se repite como una sucesión de interfases y mitosis. Su duración en las células eucariotas es muy variable, según el reino y la especie a la que pertenezcan. Sin embargo, aun dentro de una misma especie, el ciclo celular difiere de acuerdo con la edad, el estado de salud, o el tejido que se trate. Por ejemplo, las neuronas humanas poseen ciclos celulares tan lentos que no logran completarse durante la vida de una persona; por ello, anteriormente se pensaba que las neuronas no se reproducían. Por otra parte, algunas células procariotas que se hallan en condiciones óptimas tienen un ciclo celular tan breve que pueden dividirse cada 20 minutos, como sucede con las bacterias. Su ciclo celular es más sencillo que en las células eucariotas, lo cual se debe a que cuentan con un único cromosoma circular y tienen un número más escaso de estructuras celulares (figura 1.9).

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oc

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Figura 1.9 Ciclo celular de las células procariotas.

LO

Cuenten

n que sabe

El ciclo celular nos permite crecer y recuperarnos de una herida, entre muchas otras funciones más. Para comprender la importancia de este ciclo celular en los diferentes procesos de los seres vivos (crecimiento, renovación y reparación), realicen la siguiente actividad. 1. Formen equipos y busquen información confiable sobre el ciclo celular. La información escrita puede ser impresa o digital; también los videos, animaciones e interactivos pueden aportar datos importantes. 2. A partir de su investigación, elaboren un reporte escrito de una cuartilla en el que expliquen la importancia del ciclo celular en los procesos de los seres vivos. 3. Entreguen el reporte a su profesor. Guarden la versión que el profesor les entregue revisada en su portafolio de evidencias.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

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Biología 2

Enfermedades relacionadas con el desorden del ciclo celular C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

La sobrevivencia y reproducción de todos los seres vivos se basa en el ciclo celular, pues gracias a este conjunto de eventos ordenados se logra la duplicación y división de una célula. Este proceso, que se realiza de forma adecuada mediante regulaciones precisas, permite que los organismos unicelulares puedan reproducirse; y que los organismos pluricelulares reemplacen células perdidas, y que también logren su reproducción mediante otras complejas secuencias de división celular. En los organismos pluricelulares todas las células forman parte de tejidos organizados y su número está estrictamente regulado. Así, las células nuevas sustituyen a las viejas y, al dejar de ser necesarias, mueren por apoptosis, es decir, muerte celular programada genéticamente. Desafortunadamente existen factores físicos y químicos capaces de predisponer o de ocasionar diferentes lesiones en el ciclo celular, que repercuten en fallos orgánicos, inmunodeficiencias o neoplasias (tumores). Un ejemplo de esto es el cáncer, en el que los ciclos celulares se llevan a cabo tan rápidamente, que las células no terminan de diferenciarse correctamente y dejan de funcionar con normalidad, dividiéndose rápidamente y acumulándose, como se verá con detalle a continuación.

Cáncer Su nombre proviene de la palabra griega cáncer, cangrejo. Es probable que esto se deba a que el cuerpo del cangrejo representa el tumor canceroso principal y sus patas, las prolongaciones o proyecciones de éste, a las que se les da el nombre de metástasis, que literalmente significa cambio de lugar. La oncología es la rama de la medicina que se encarga de su estudio y tratamiento. Los tumores o neoplasmas son resultado de la división sin control de un tipo de célula en los organismos pluricelulares, a causa de alteraciones en su ciclo celular normal. A su vez, la metástasis se produce cuando una sola célula cancerosa se desprende del neoplasma original y viaja a una región distinta del organismo, donde forma un nuevo tumor maligno o canceroso. Células cancerosas.

Metástasis del cáncer de pulmón. Las manchas corresponden con los tumores o neoplasmas.

Los síntomas del cáncer son muy variados, debido sobre todo a la diversidad de los tumores malignos y a la variedad de tejidos en los que se originan. No obstante, las etapas que se describen a continuación son comunes al desarrollo de todos los tumores cancerosos (figura 1.10). t
Iniciación. Se generan daños en el material genético de las células. t
Promoción. Las células con material genético dañado crecen y se multiplican descontroladamente. Los errores en los ciclos celulares de estas células promueven que las células cercanas también alteren sus ciclos celulares, con lo que se inicia la formación de tumores. t
Progresión. Se generan células que ya han acumulado los suficientes daños para formar el tumor y, en su caso, metástasis.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

TIC

TIC

Cáncer Etapas Iniciación Daño en los genes de las células

Promoción Las células dañadas crecen y se multiplican

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Progresión Se generan los tumores o neoplasmas, y sucede la metástasis

Figura 1.10 Etapas del cáncer.

Causas genéticas Las mutaciones relacionadas con el cáncer sólo involucran a los oncogenes (de la raíz onco, maligno), los cuales se considera que están relacionados férreamente con el control de la división celular. La existencia de los oncogenes, que son capaces de inducir a las células normales a ser cancerosas, fue propuesta desde 1910 por Francis Peyton Rous (1879-1970), quien recibió el Premio Nobel de Medicina en 1966. Aunque desde antes ya se sospechaba que existía una relación cercana entre las mutaciones y el cáncer, fue hasta finales de la década de 1970 cuando un grupo de investigadores, encabezado por los doctores John Michael Bishop (1936-) y Harold Elliot Varmus (1939-), comunicó el sorprendente hallazgo de la existencia de secuencias homólogas del oncogén SRC (virus del sarcoma de Rous). Este oncogén fue identificado en el ser humano y también en las células normales de pollo, en las levaduras, en la mosca de la fruta y en otros organismos. Tal descubrimiento demostró, entonces, que nuestro genoma posee genes productores de cáncer, los cuales fueron introducidos por ciertos retrovirus, pues se sabe que ciertos miembros de esta categoría son capaces de generar tumores cancerosos en aquellos organismos que infectan, como se detallará más adelante. En general, se puede decir que aunque el cáncer es una anomalía genética a nivel celular, muy pocos tipos de cáncer presentan patrones de herencia familiar, de acuerdo a la herencia mendeliana. Las investigaciones sobre el cáncer continúan debido a que, aunque los patrones mendelianos sobre el desarrollo de éste no están claros, es un hecho que existen genes que predisponen al organismo a presentar cáncer, quizá por la pérdida de capacidad de algunas células para reparar las fallas en su ADN. Cualquiera que sea la razón, los científicos de todo el mundo se esfuerzan para llegar al fondo de esta anomalía; así como, conocer las causas que llevan a la formación de los distintos tipos de tumores cancerígenos, y encontrar en cada caso la forma de evitarlos o curarlos.

Agentes mutagénicos El ciclo celular también puede ser alterado por la presencia de agentes mutagénicos; ya sean físicos (como las radiaciones), químicos (como algunos medicamentos o sustancias usadas en solventes o insecticidas) o biológicos (que además de los virus, también pueden ser causados por bacterias y hongos). En todo caso, estos agentes son capaces de provocar alteraciones genéticas, que derivan en perturbaciones al ciclo celular, lo que, en consecuencia, puede producir células cancerosas u otras enfermedades genéticas, tanto en células nuevas como en las ya existentes.

TIC

Busca videos en Internet sobre el mecanismo celular que desencadena el cáncer. Contesta las siguientes preguntas: t

{2VÏ son los genes? t

{$ØNP
QVFEF
HFOFSBSTF
una mutación en el NBUFSJBM
HFOÏUJDP
t

{$ØNP
QVFEF
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cáncer? t

{2VÏ
PDVSSF
DPO
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secuencia de ADN de MBT
DÏMVMBT
DVBOEP
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cáncer? t

{$Ømo se ve afectado el ciclo celular cuando se desarrolla cáncer? Comenta tus respuestas en equipo, y comparte los enlaces a los videos que encontraste sobre el tema.

Aunque Francis Peyton Rous fue nominado desde 1926 por algunos colegas para recibir el Nobel, el comité decidió otorgárselo hasta 1966, 40 años después. Uno de los periodos más largos que haya transcurrido desde el descubrimiento científico hasta el otorgamiento del premio correspondiente.

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Biología 2

Agentes mutagénicos biológicos virales Los virus capaces de inducir la formación rápida de tumores cancerosos son los llamados retrovirus transductores u oncogénicos, que en muchos casos alteran los genes supresores de tumores. Estos retrovirus tienen un genoma formado por ARN. Sin embargo, son capaces de producir réplicas de ADN mediante la enzima llamada transcriptasa inversa, y de integrar dichas réplicas de su material genético en los cromosomas de la célula huésped, con lo que se altera su ciclo celular. Invariablemente, las cepas de los retrovirus que inducen tumores contienen en su genoma un gen huésped, que es el material genético que se transmite a los cromosomas del huésped infectado. Este gen puede ser transmitido incluso a especies muy distantes en términos evolutivos, pero sólo son efectivos un número limitado de estos genes huésped, llamados oncogenes, que se considera que están relacionados férreamente con el control de la división celular. Cuando los genes huésped del virus se compararon con el mismo gen en La contaminación por radiación ha una célula normal, se observó que la copia del virus era igual al de la célula. demostrado ser uno de los más claros Lo anterior llevó a buscar los mismos genes en los tumores inducidos por agentes mutagénicos relacionados con sustancias carcinógenas (agentes mutagénicos químicos) y no por virus. Aunla aparición de cáncer. que en algunos casos se encontraron mutaciones, lo verdaderamente sorprendente fue que se descubrió, en el cariotipo de la especie humana, el oncogén Ras (llamado así por haber sido identificado en la cepa Rasheed de un virus). El gen Ras fue clonado, es decir, se crearon copias y se secuenció en diferentes tumores de tejidos epiteliales espontáneos e inducidos por sustancias químicas, en el que se observó que en cada ocasión se había producido una pequeña mutación. Es probable que la proteína producto de Ras intervenga en los factores de crecimiento que estimulan la división celular, por lo que este tipo de tumores se ha convertido ahora en un problema bioquímico.

EN

Entremos

C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

Acción

Para comprender con mayor claridad la anomalía del cáncer y cómo se genera a partir del desorden del ciclo celular, realicen la siguiente actividad. 1. En equipos investiguen en fuentes documentales impresas, electrónicas o mediante entrevistas con oncólogos, los siguientes aspectos: a) Etapas del ciclo celular afectadas con el desarrollo del cáncer. b) Agentes mutagénicos físicos, químicos o biológicos que pueden ser factores de riesgo para desarrollar cáncer en seres humanos. c) Estadísticas anuales sobre casos de cáncer en México y en el mundo, así como los principales tipos y poblaciones afectadas. d) Efectos económicos y sociales implicados en el tratamiento del cáncer. 2. Con base en lo investigado, escriban una lista de las actividades cotidianas que podrían modificar para evitar el riesgo de desarrollar cáncer. 3. Expongan al grupo sus conclusiones. 4. Elaboren grupalmente un periódico mural con la información expuesta, para informar a toda la comunidad escolar. Incluyan ilustraciones y las referencias consultadas.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

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Avances científico-tecnológicos en el campo de la reproducción celular y sus implicaciones en la sociedad LO

Cuenten

n que sabe

Realicen esta actividad para conocer y reflexionar sobre los avances e implicaciones que han tenido la ciencia y la tecnología en tu comunidad, país o el mundo, mediante una investigación documental. 1. Reunidos en equipos, lean esta información sobre el tratamiento de lesiones en la piel.

Microbiólogos, biotecnólogos y médicos utilizan la división de células in vitro como técnica de cultivo de tejidos en laboratorio para ayudar a regenerar piel en quemaduras y úlceras. El procedimiento es sencillo, se toman células de la piel del paciente y se colocan en un medio de cultivo, de modo que encuentren un medio propicio para dividirse y generar un crecimiento de tejido. Luego, ese tejido se coloca en el paciente como un gel, para que estimule el crecimiento de las células de la piel y cure la lesión cutánea.

2. A partir de la lectura anterior reflexionen sobre estos dos aspectos: a) Cómo este avance mejora la calidad de vida de las personas que reciben el tratamiento y de sus familias. b) Qué posibles repercusiones negativas podría tener dicho avance, consideren aspectos económicos, ambientales y éticos. c) Qué otros avances científicos fueron necesarios para lograr esta tecnología. 3. Realicen una investigación documental sobre otros avances científico-tecnológicos en el área de la reproducción celular, ocurridos en los últimos 30 años. 4. Elaboren una línea de tiempo que incluya el avance, la fecha y los científicos responsables. 5. Elijan seis de estos avances, dos que hayan repercutido en su comunidad, dos que hayan beneficiado al país y dos que sean de aplicación mundial. Analicen los mismos aspectos que se mencionan en el punto 2 de esta actividad. 6. Expongan sus líneas de tiempo ante sus compañeros y discutan las conclusiones presentadas.

El cáncer es una de las principales causas de muerte a nivel mundial, sin embargo, los estudios y avances logrados en este campo son un claro ejemplo de cómo el conocimiento de la reproducción celular ha generado grandes beneficios a la sociedad. Aunque en la actualidad existen diferentes métodos científico-tecnológicos para diagnosticar el cáncer, tratarlo y, en ocasiones, erradicarlo en sus diferentes tipos,

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. r Explicita nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

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Biología 2

también puede aplicarse el conocimiento científico que se tiene sobre él, para prevenirlo mediante diversas acciones. En primer lugar, las personas deben visitar periódicamente a su médico y practicarse las pruebas y exploraciones que éste juzgue convenientes. Sin embargo, también hay signos de alarma que cada individuo puede identificar en su cuerpo. Algunas de ellas son: t
Desarrollo de crecimientos anormales o abultamientos (tumores), en cualquier parte del cuerpo, aun si no causan dolor. t
Dolor constante en alguna parte del cuerpo. t
Hemorragias o secreciones anormales. t
Heridas que no cicatrizan. t
En el caso de las mujeres, protuberancias o endurecimiento en los senos. t
Ronquera o tos constante. t
Cambio en la apariencia de una verruga o lunar. t
Cambios notables en las funciones del intestino, de la vejiga, etcétera.

En la detección de tales signos, es imprescindible acudir al médico para que determine las causas y dé el tratamiento adecuado para el problema. Además de las visitas periódicas al médico, los principales métodos que se utilizan para detectar el cáncer, y que son muy importantes para las mujeres, son el ultrasonido en senos y las mastografías (radiografías del seno con rayos X), los cuales deben practicarse cada año o cada seis meses, a partir de los 40 años. Por otra parte, para prevenir el cáncer cérvico-uterino, las mujeres deben practicarse una citología que explora el recubrimiento de la vagina y del cuello uterino cuando menos una vez al año. El Papanicolaou es el examen más utilizado para detectar las alteraciones citológicas provocadas por el cáncer. Ahora se sabe que el virus del papiloma humano es el principal antecesor de cáncer cervico-uterino, por lo cual es importante que las adolescentes reciban la vacuna contra este virus, disminuyendo así la probabilidad de desarrollar este tipo de cáncer. Existen otros tipos de vacunas contra enfermedades virales que al paso del tiempo degeneran en algún tipo de cáncer como es el caso de la hepatitis viral. Los principales recursos científico-tecnológicos con los que contamos en la actualidad para mejorar la calidad de vida de las personas que desarrollan cáncer son la cirugía, la radiación y la quimioterapia. En ciertos casos, mediante una cirugía se extrae la parte principal de algún tipo de tumor maligno, pero siempre existe la posibilidad de que queden algunas células que continúen su reproducción descontrolada y generen metástasis. La quimioterapia y el tratamiento con radiaciones se fundamentan en que se ha observado que las células cancerosas por lo general son más sensibles a estos agentes tóxicos que las células normales. El factor de transferencia es una terapia que ayuda a elevar el sistema inmunitario de los pacientes con cáncer, ya que todos los tratamientos son inmunosupresores y ocasionan enfermedades oportunistas. Los resultados de algunas investigaciones recientes sugieren que la célula se vuelve cancerosa cuando pierde la capacidad para reparar los De acuerdo con la edad y género, es daños mutacionales de su ADN. necesario practicarse distintas pruebas para prevenir o detectar cáncer.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

Vacunas específicas contra el cáncer Hace relativamente poco tiempo que se comenzó a investigar y a probar en seres humanos una vacuna contra el cáncer, la cual está compuesta por células dendríticas portadoras de antígenos tumorales. Las células dendríticas, llamadas así debido a que presentan numerosas proyecciones en forma de brazos ramificados o dendritas, son un tipo de glóbulo blanco que forma parte del sistema inmunitario. En la piel, a este tipo de células se les conoce como células de Langerhans. Las células dendríticas son un tipo de glóbulo blanco muy escaso, pero desde 1992 se logró desarrollar métodos para obtener grandes cantidades de ellas en laboratorio a partir de células madre. El interés por obtener células dendríticas radica en la capacidad que tienen para capturar patógenos y células enfermas que invaden el organismo, a los que fagocitan o succionan mediante receptores similares a una ventosa. Además son capaces de eliminar a los virus por medio de la secreción de una sustancia llamada interferón alfa. Aunque ya se empieza a probar esta vacuna en pacientes que presentan cáncer muy avanzado, La vacuna contra el virus de papiloma humano, los investigadores consideran que aún que puede provocar cáncer, es otro método efectivo para prevenir esta enfermedad. Este se tienen que valorar varios problemas avance es ya una realidad para millones de potenciales importantes antes de ob- niñas mexicanas que han sido vacunadas entre tener una vacuna efectiva. los 9 y 12 años.

LO

Cuenta

s

que sabe

Realiza esta actividad para comprobar cuánto has aprendido sobre los temas estudiados en este bloque. 1. Elabora un organizador gráfico en el que sintetices la información sobre los siguientes temas: t
Estructura y función del ADN. t
Tipos de reproducción en los seres vivos. t
Ciclo celular y su relación con los procesos de crecimiento, reparación y renovación. t
Desórdenes en el ciclo celular y padecimientos causados por ello. 2. Compara tu organizador gráfico con el mapa conceptual que elaboraron en la página 17 para comprobar cómo cambió tu conocimiento sobre estos temas a lo largo del bloque.

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Biología 2

Pista de

aterrizaje

El primer bloque de aprendizaje de tu libro ha llegado a su fin, así que es hora de preparar la investigación sobre el ser vivo que eligieron y elaborar el tríptico. Para hacerlo, consideren lo siguiente: t
Tengan en cuenta, durante la investigación y elaboración del tríptico, que el objetivo es lograr que quienes conozcan la información se asombren con la información que se presenta. t
Si no están muy seguros de cómo desarrollar la investigación con los puntos detallados en la página 4, consideren además estos otros: ✔ Ciclo ✔ ✔ ✔ ✔ ✔

de las células del ser vivo seleccionado (de ser posible pueden detallarse los tiempos de cada etapa). Funciones de la mitosis en las células del organismo seleccionado. Función de la meiosis en las células del organismo seleccionado y tipo de células que la presentan. Tipo de reproducción (sexual o asexual) y ventajas de ello. Cariotipo del ser vivo seleccionado. Los avances científico-tecnológicos que permitieron el conocimiento de la estructura y función del ADN, los cromosomas y el cariotipo.

t
Ofrezcan copias del tríptico a sus compañeros. Reciban comentarios, realicen las correcciones pertinentes y coordínense para emprender una campaña de difusión en la escuela con los trípticos producidos por los diferentes equipos.

Rúbrica para evaluar desempeño Generen una rúbrica para evaluar a cada equipo y al finalizar las presentaciones, entréguenlas a los equipos correspondientes para que reciban realimentación acerca de su trabajo. Rúbrica para evaluación de: Tríptico y presentación Criterios y evidencias

Recomendaciones para la evaluación: Rúbrica Niveles de dominio

Inicial-Receptivo

Básico

Autónomo

Estratégico

Comunican información relativa a un tema. Evidencia: Contenido del tríptico.

No desarrolla todos los contenidos requeridos.

Presenta la mayor parte de los contenidos, pero no hace una valoración personal sobre los avances implicados.

Presenta la mayoría de los contenidos y una conclusión sobre los avances, pero la información no es clara.

Presenta todos los contenidos y una conclusión sobre los avances, basada en la información presentada.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Integran los principales conocimientos del bloque. Evidencia: Tríptico.

Los conocimientos del bloque que se integran son incompletos y poco adecuados.

Los conocimientos del bloque que se integran son los mínimos necesarios.

Los conocimientos del bloque que se integran son suficientes.

Los conocimientos del bloque se integran con suficiencia, claridad y adecuación.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Utilizan materiales de apoyo en la exposición. Evidencia: Presentación.

Hicieron la presentación Señalaron sólo algunos sin hacer claras puntos específicos del referencias al tríptico. tríptico.

Señalaron y se apoyaron en todos los puntos del tríptico.

Además de usar correctamente el tríptico durante la exposición, llevaron otros materiales audiovisuales de apoyo.

Ponderación: 20%

0.5 puntos

1.5 puntos

2 puntos

Realimentación:

1 punto

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

Caja de

herramientas

El tríptico Seguramente ya conoces lo que es un tríptico, recuerda que se trata de un impreso de corta extensión, cuya principal característica es que es un documento doblado o seccionado en tres partes. Un tríptico es un medio rápido y eficaz para comunicar información diversa. Para la elaboración de un tríptico es importante que tomes en cuenta los siguientes aspectos: En la carátula: t
Logo y nombre del equipo u organización que presenta el documento. t
Incluye un título muy atractivo. t
Una cabeza (frase corta) muy llamativa. t
Imagen creativa al centro. En el interior: t
En la primera sección incluye una introducción. t
El resto de la información se distribuye en los siguientes dobleces, para ir incrementando el interés del lector. t
Se incluyen imágenes, tablas o esquemas que ayuden a comprender el contenido. En la contraportada: t
Se indican los nombres de los responsables y las fuentes de información. De la redacción: t
Los mensajes deben ser claros, cortos pero atractivos. t
Se debe revisar la última versión para evitar errores ortográficos y gramaticales. t
Los párrafos deben estar relacionados unos con otros, mediante el uso de conectores. En el diseño: t
Las fotografías o gráficos deben ser ilustrativos y llamativos y estar relacionados con el texto. t
Se utilizan viñetas, cuadros, sombras y otros elementos creativos para ordenar la información. t
Se usan subrayados, negritas o diferentes tamaños de letra para destacar información importante. t
Existe contraste y armonía en el uso de colores. De la letra: t
Se suelen usar fuentes con un tamaño de 9 puntos aproximadamente. t
Se evita utilizar más de tres tipos de letras.

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Biología 2

Evalúa lo

aprendido Autoevaluación Instrucciones: Estima tu nivel de logro de los siguientes desempeños y escribe qué debes hacer para mejorarlo. 3. Lo puedo enseñar a otros Desempeños

2. Lo puedo hacer solo 1

2

3

1. Necesito ayuda

Para mejorar mi desempeño debo:

Reconozco la reproducción de los organismos como un mecanismo mediante el cual se perpetúan los seres vivos. Identifico la reproducción celular asexual como la base para la conservación de las características del organismo, y la reproducción celular sexual como la base para la conjugación de las características de la especie. Identifico las etapas del ciclo celular y considera las implicaciones de las desviaciones que este proceso pude presentar, como es el caso del cáncer. Reconozco los avances científico-tecnológicos que han permitido mejorar la calidad de vida.

Coevaluación Instrucciones: Evalúa el trabajo que realizó cada compañero de tu equipo cuando participaron en las secciones Cuenten lo que saben. Obtengan la suma del puntaje de acuerdo con la siguiente escala. 3. Muy bien

2. Bien

1. Regular

0. Deficiente

Integrantes del equipo Aspectos a evaluar

1

2

3

4

5

Aporta sus conocimientos para lograr los fines de la actividad. Propone maneras de llevar a cabo la actividad. Escucha y respeta las opiniones de los demás. Total de puntos

Heteroevaluación En la página 221 encontrarás una serie de preguntas que permitirán que tu profesor evalúe los conocimientos que adquiriste en este bloque. Respóndelas, recorta la hoja y entrégala a tu profesor.

Bloque 1 t Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

33

Evaluación de actividades de aprendizaje La siguiente es una lista de las actividades que le ayudarán a tu profesor a evaluar el trabajo que realizaste durante este bloque. En la página 217 encontrarás algunos modelos de los instrumentos de evaluación que utilizará. Instrumento para evaluarla

Actividad

Ubicación

Participar en una actividad experimental en la que se observe la mitosis en células vegetales o animales que se encuentren en división y elaborar un reporte escrito. Explicar los cambios a nivel celular en las diferentes etapas de la mitosis y elaborar un diagrama que las represente.

Cuenten lo que saben, pág. 7. Cuenten lo que saben, págs. 7 y 8.

Guía de observación. Rúbrica

Elaborar un organizador de datos en el que se clasifiquen los diferentes tipos de reproducción (sexual y asexual) en los organismos.

Cuenta lo que sabes, pág. 11.

Lista de cotejo.

Investigar en equipo el proceso de la meiosis en sus variantes gametogénesis y espermatogénesis. Elaborar una historieta o cartel bajo las especificaciones establecidas por el docente. Elaborar un cuadro comparativo para establecer las diferencias entre la mitosis y la meiosis como procesos de reproducción en los organismos.

Cuenten lo que saben, págs. 14 y 15. Cuenta lo que sabes, pág. 15.

Rúbrica.

Participar en una discusión grupal y una lluvia de ideas, con base en preguntas planteadas por el docente, acerca de la estructura y función del ADN, tipos de reproducción en los organismos, ciclo celular, procesos de crecimiento, reparación y renovación celulares y desórdenes en el ciclo celular (por ejemplo, cáncer, mutaciones, entre otros). Discutir en equipo la importancia del ciclo celular en los diferentes procesos de los seres vivos: crecimiento, renovación y reparación. Realizar un reporte escrito con las conclusiones.

Cuenten lo que saben, pág. 17

Guía de observación.

Cuenten lo que saben, pág. 23.

Lista de cotejo.

Realizar una investigación documental y reflexionar acerca de los avances e implicaciones que han tenido la ciencia y la tecnología en nuestro contexto (comunidad, país o el mundo). Elaborar un organizador gráfico con la información proporcionada por el docente en relación con: la estructura y función del ADN, tipos de reproducción en los organismos, ciclo celular, procesos de crecimiento, reparación y renovación celular y desórdenes en el ciclo celular (por ejemplo, cáncer, mutaciones, entre otros). Actividad integradora: Elaborar un organizador de información en el que se integren los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como, los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en su comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social.

Cuenten lo que saben, pág. 27. Cuenta lo que sabes, pág. 29.

Lista de cotejo.

Proyecto, pág. 4.

Guía de observación.

Lista de cotejo.

Lista de cotejo.

Portafolio de evidencias En este bloque desarrollaste actividades que forman parte de tu portafolio de evidencias del curso, para su evaluación final se sugiere lo siguiente: Evidencia de trabajo

Instrumento de evaluación sugerido

r Reporte escrito con las conclusiones de la discusión acerca de la r Lista de cotejo. importancia del ciclo celular en los diferentes procesos de los seres vivos.

r Reporte escrito acerca de la actividad experimental en la que se r Guía de observación. observe la mitosis en células vegetales o animales que se encuentren en división.

r Cuadro comparativo para establecer las diferencias entre la mitosis r Lista de cotejo. y la meiosis como procesos de reproducción en los organismos.

r Organizador de información en el que se integren los puntos rele- r Guía de observación. vantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en su comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social.

Recomendaciones de evaluación a. El equipo evaluará los reportes, tanto el escrito como el de la actividad experimental, el cuadro comparativo y el organizador de información usando listas de cotejo y guías de observación y hará las correcciones pertinentes. b. El docente evaluará los reportes, tanto el escrito como el de la actividad experimental, el cuadro comparativo y el organizador de información y los devolverá al equipo. c. El equipo hará las correcciones pertinentes e integrará las evidencias de trabajo a su portafolio.

BLOQUE

2

Reconoces y aplicas los principios de la herencia

Tiempo asignado al bloque r 8 horas

Desempeños del estudiante r
Aplica el concepto de ADN, gen y cromosoma para establecer la relación entre los genes y las características de los individuos. r
Realiza ejercicios de cruzas relacionadas con la ley de la segregación y la ley de la distribución, independiente de los caracteres hereditarios. r
Reconoce las anormalidades hereditarias ligadas a los cromosomas sexuales, como la hemofilia o el albinismo. r
Reconoce agentes mutágenos más comunes en nuestro ambiente, sus efectos y prevención. r
Describe las leyes que rigen la herencia de las características biológicas de los seres vivos. r
Diferencia las características genotípicas de las fenotípicas que pueden presentar los seres vivos. r
Reconoce que las mutaciones genéticas pueden provocar cambios adaptativos en una población.

Objetos de aprendizaje r
Concepto de ADN, gen y cromosoma. r
Las leyes de Mendel. r
Características genéticas (fenotipo, genotipo, homocigoto, heterocigoto, dominante, recesivo, alelo, locus). r
Variaciones genéticas (dominancia incompleta, codominancia, alelos múltiples). r
Teoría de Sutton y Morgan. r
Anomalías humanas ligadas a los cromosomas sexuales (hemofilia, albinismo, daltonismo, entre otras). r
Padecimientos comunes relacionados con el número anormal de cromosomas (aneuploidía y poliploidía) en cromosomas sexuales y autosomas.

Competencias a desarrollar r
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

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r
Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. r
Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades. r
Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. r
Aplica distintas estrategias comunicativas según quiénes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. r
Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r
Identifica ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. r
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. r
Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. r
Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. r
Ordena información de acuerdo con categorías, jerarquías y relaciones. r
Sintetiza evidencias obtenidas en la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. r
Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo con su relevancia y confiabilidad. r
Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos. r
Identifica las actividades que le resulten de menor y mayor interés y dificultad, reconociendo y controlando sus reacciones frente a retos y obstáculos. r
Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. r
Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de los distintos equipos de trabajo. r
Privilegia el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos.

E V A L U A C I Ó N

D I A G N Ó S T I C A

Muchas veces no nos damos cuenta de todo lo que sabemos sino hasta que nos preguntan por ello. Por eso, te proponemos que leas y respondas las siguientes preguntas acerca de algunos de los conocimientos, habilidades, actitudes y valores que se trabajarán en este bloque; así sabrás qué tanto sabes. 1 ¿Cuántos cromosomas conforman el cariotipo humano? a) b) c) d)

42 44 46 48

2 ¿Cómo se denomina a la transformación o cambio inesperado que experimenta un organismo en sus características, y que transmite a sus descendientes? a) b) c) d)

Rotación. Cariotipo. Mutación. Traslación.

3 ¿A quién se le considera padre de la herencia, sobre la cual estableció dos leyes que son conocidas con su nombre? a) b) c) d)

Walter S. Sutton. Thomas H. Morgan. Reginald C. Punnet. Johann Gregor Mendel.

4 ¿En qué organismos se presenta el síndrome de Down, producto de una mutación cromosómica? a) b) c) d)

Aves. Felinos. Plantas. Humanos.

5 ¿A qué se le da el nombre de herencia mendeliana?

6 ¿Quién fue Gregor Mendel y cuál fue la importancia de su trabajo?

7 ¿En qué consistió el mérito del trabajo de Walter S. Sutton y Theodor Boveri?

8 ¿Cuál fue la principal aportación del trabajo de Thomas H. Morgan al estudio de la herencia?

35

36

Proyecto ¿Cómo entender la herencia con facilidad? Los temas relacionados con la herencia a veces pueden parecer complejos, pero si se explican de forma adecuada, en realidad son sencillos. Además, son conceptos muy interesantes porque repercuten directamente en nuestras vidas, así como en las de todas las personas; por lo que conocer sobre ellos resulta fundamental. El propósito de este proyecto es que mediante una obra teatral, representen cómo se relaciona su vida cotidiana con los conceptos más importantes de la herencia. Así, podrán explicar algunas características hereditarias en sus familiares y amigos, para que entiendan la causa de algunos padecimientos genéticos que se presentan en personas de su comunidad. Para llevar a cabo este proyecto, organízate con tus compañeros en equipos y hagan lo siguiente: a) Investiguen y escriban definiciones breves de los siguientes conceptos: ADN, gen, herencia, características genéticas, dominancia incompleta, codominancia, alelos múltiples que presentan alguna característica hereditaria, mutaciones, alteraciones genéticas y padecimientos en la alteración de los cromosomas. b) Describan cómo esos conceptos se muestran en su vida diaria. c) Elaboren un guión teatral para títeres o marionetas, relacionando los conceptos de la herencia con situaciones cotidianas. d) Elaboren sus títeres con recortes de telas, calcetines o cualquier otro material de reúso que consideren adecuado. e) Elaboren su escenario y las diferentes escenografías que utilizarán según su guión. Pueden usar cartón, pinturas de agua y papeles de colores. f ) Planeen la iluminación de acuerdo con el lugar en el que harán la presentación de su obra. g) Realicen la presentación y pidan a un compañero de otro equipo que los registre con fotografías o video. Para elaborar su obra de teatro pueden pedir ayuda a su profesor de Taller de lectura y redacción, o de actividades estéticas, como Teatro. Al preparar la presentación de la obra de teatro ante el grupo, pueden consultar las secciones Pista de aterrizaje (página 58) y Caja de herramientas (página 59). Recuerden que las fotografías o el video de la presentación se incluirá en su portafolio de evidencias.

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

37

Conceptos de ADN, gen y cromosoma LO

Cuenten

n

que sabe

Antes de iniciar, es importante recordar qué es lo que conocen acerca de los temas de este bloque, ya que los han abordado en asignaturas de grados anteriores y quizá ya tienen conocimiento de ellos a través de otras fuentes. Para saberlo realicen la siguiente actividad. 1. Celebren una plenaria, para lo cual deberán nombrar un moderador y un secretario. 2. El moderador organizará una lluvia de ideas para que los integrantes del grupo mencionen y expliquen lo que saben acerca de los principios de la herencia. Pueden guiarse con la siguiente lista de preguntas: a) ¿Qué aportaciones hizo Mendel para comprender el concepto de herencia? b) ¿Cuáles son los genes dominantes y cuáles los recesivos? c) ¿Qué función tiene el ADN en la herencia? d) ¿Qué son el fenotipo y el genotipo? e) ¿A qué se refieren los conceptos homocigoto, heterocigoto, alelo y locus? f) ¿Qué anomalías cromosómicas humanas están ligadas a los cromosomas sexuales? 3. El secretario deberá anotar en el pizarrón los conceptos clave que se vayan generando a lo largo de la plenaria. 4. Su profesor llevará un registro del desarrollo de la plenaria con el fin de elaborar un diagnóstico y graduar la profundidad con la cual tratará cada tema en el desarrollo del bloque.

ADN El descubrimiento de la estructura del ADN en 1953, a partir de las observaciones de Watson, Crick, Wilkins y Franklin, tuvo como antecedente las investigaciones que Oswald Avery (1877-1955) y sus colaboradores —Colin M. MacLeod (19091973) y Maclyn McCarthy (1905-2005)— reportaron en 1944, y que fueron ratificadas en 1952 por los trabajos de Alfred Hershey (1908-1997) y Martha Chase (1927-2003). En dichas investigaciones se demostró experimentalmente que el ácido desoxirribonucleico (ADN) existente en todos los seres vivos, es el compuesto en el que se codifican las características que presentan los individuos, las cuales se transmitirán a sus descendientes. Los ácidos nucleicos son moléculas informativas constituidas por secuencias de nucleótidos, que tienen un orden y lugar específicos de acuerdo con el código genético de cada organismo. Cada nucleótido, a su vez, está conformado por un grupo fosfato, un azúcar (desoxirribosa) y una de cuatro bases nitrogenadas.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos. r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos a partir de evidencias científicas.

38

Biología 2

Los millones o miles de nucleótidos que forman la molécula del ADN se enlazan mediante el grupo fosfato de uno de ellos y la desoxirribosa del siguiente (figura 2.1 (a)); los cuales están dispuestos en dos largas cadenas formando una doble hélice (figura 2.1 (b)), como se explicó en el bloque anterior.

fosfato nucleótido

base

T

A

azúcar

C

G

G

C

C

C

G

A A

A

T

C

G A

T T

A

T

(a) Una hebra de ADN

(b) La doble hélice

Figura 2.1 Estructura del ADN. (a) Un nucleótido consta de un fosfato, un azúcar y una de cuatro bases: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). Una hebra simple de ADN consta de una larga cadena de nucleótidos unidos por enlaces entre el fosfato de un nucleótido y el azúcar del siguiente. (b) Dos hebras de ADN se tuercen una sobre la otra para formar una doble hélice.

Cromosoma El material genético de los organismos, codificado en su ADN, se encuentra divido en varias moléculas que se enroscan y compactan para formar los cromosomas (ver figura 1.2, en la página 8). Estas estructuras se organizan durante el proceso de reproducción celular, lo que permite que la célula madre tenga un mejor control sobre la distribución del ADN que otorgará a cada una de las células hija. El número de cromosomas es constante en los individuos de cada especie, pero muestra diferencias significativas entre ellas. Las células de los seres humanos, por ejemplo, cuentan con 46 cromosomas o 23, en el caso de los gametos sexuales. En bacterias suele existir un único cromosoma circular. En el peculiar caso de la hormiga australiana Myrmecia pilosula, las células de las hembras cuentan con apenas un par de cromosomas, y las de los machos, con un único cromosoma.

Gen Si bien la secuencia completa del ADN de un organismo es distinta de una especie a otra, también —en menor medida— en individuos de la misma especie. Estas di-

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

ferentes secuencias o combinaciones de las bases que forman los nucleótidos que constituyen las bandas determinan la producción de sustancias necesarias tanto para mantener la vida de los organismos, como para determinar las características que presentará un nuevo individuo. A cada uno de estos segmentos específicos se le conoce como gen. Es como si se tratara de un “lenguaje genético” que es capaz de codificar palabras (los genes) a partir de un número muy reducido de letras (las bases). La transmisión de los genes (y las características que codifican) de los progenitores a los descendientes ocurre en la reproducción.

Herencia Todos los seres vivos tienen la capacidad de reproducirse y, con ello, transmitir sus genes. Sin embargo, cada vez que los organismos se reproducen sexualmente existen pequeñas variaciones respecto a los padres, aunque también se conservan rasgos distintivos en las generaciones sucesivas. Esta transmisión de genes o rasgos de los progenitores a los descendientes se llama herencia. Así pues, los genes son los responsables de nuestra estatura, color de piel, color de ojos, tipo de cabello y cualquiera otra característica de nuestro cuerpo. En la reproducción sexual, cada progenitor contribuye con la mitad del ADN que se encuentra en sus cromosomas, para proporcionar el número final de éstos al descendiente. Un gen se puede expresar de distintas formas según la información que contenga; por ejemplo, el gen que codifica el tipo de pelo puede manifestarse de manera ondulada o bien de manera lacia; a cada una de las distintas manifestaciones de los genes se le conoce como alelos (figura 2.2). Todos los alelos tienen una posición determinada o fija en el cromosoma, a esta posición se le conoce como locus. Esto es de gran importancia, debido a que, como se verá más adelante, si los alelos cambian de posición en el cromosoma, pueden generarse graves trastornos en el funcionamiento del organismo.

gen 1

gen 2

mismos alelos

alelos diferentes

Figura 2.2 Los genes se encuentran en posiciones determinadas en los cromosomas, que son designadas loci (plural de locus). En el caso de las células diploides, cada par de homólogos puede o no tener los mismos alelos de un gen.

39

40

Biología 2

LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

n

que sabe

Para comprender mejor la relación entre genes, ADN y cromosomas, lleven a cabo la siguiente actividad, que será de gran utilidad en el siguiente tema sobre las aportaciones de Mendel. 1. En equipos de cuatro personas, realicen una investigación en al menos tres fuentes confiables, ya sea digitales o impresas, acerca de: a) La estructura mediante la cual los genes forman el ADN y éste, a su vez, los cromosomas. b) Tres genes humanos, las características que transmiten y su locus. 2. Elaboren el modelo de un cromosoma utilizando material de reúso que consideren adecuado. Por ejemplo, una botella transparente de agua podría representar el cromosoma, de modo que sea visible su estructura interna. Su modelo deberá mostrar las relaciones entre genes, ADN y cromosomas, y señalar los tres genes que investigaron. 3. Cada equipo mostrará su modelo y explicará al grupo cuál es la relación de los cromosomas, genes y ADN en las características de los individuos.

Las leyes de Mendel LO

Cuenta

C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

s

que sabe

Para iniciar el estudio de las aportaciones de Mendel al campo de la genética, enseguida elaborarás un glosario con términos clave relacionados con dicho campo, lo cual te facilitará la comprensión de los conceptos y actividades siguientes. 1. Elabora una investigación documental sobre los siguientes conceptos e información: a) Fenotipo y genotipo. b) Homocigoto y heterocigoto. c) Gen dominante y gen recesivo. d) Alelo. e) Locus. f) Variaciones genéticas y variaciones cromosómicas. g) Dominancia incompleta y codominancia. h) Alelos múltiples (incluyendo ejemplos de algunas características hereditarias en los individuos). 2. Con la información recopilada, elabora un glosario ilustrado: complementa las definiciones con un esquema, diagrama o ejemplo para hacerlas más claras. 3. Presenta tu trabajo al profesor para que lo evalúe.

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

41

Aunque desde antes de 1865 se tenía la idea de que la herencia biológica era el resultado de la mezcla de las características de los progenitores, aún se desconocía por completo el mecanismo mediante el cual se llevaba a cabo. Johann Gregor Mendel (1822-1884) hizo aportaciones de gran relevancia para la genética, lo que le ha valido ser conocido como el padre de esta disciplina. Tales contribuciones teóricas fueron resultado de la acertada interpretación de sus experimentos con entrecruzamientos de plantas, principalmente la planta del chícharo (Pisum sativum).

Experiencias de Mendel El éxito de Mendel —quien aprendió de su padre acerca de injertos y el cultivo de árboles frutales— se debió a la adecuada selección de la planta de experimentación, a su amplio dominio en la fecundación de plantas y a sus conocimientos de probabilidad. Mendel utilizó plantas de chícharo porque su flor es hermafrodita y sus órganos sexuales (estambres y pistilo) están completamente rodeados por pétalos, de tal manera que esta estructura impide que la flor sea fecundada por otra flor. Además, Mendel extraía los estambres de las flores para evitar la autofecundación, asegurando que sólo se fecundaran las plantas que él manipulaba (figura 2.3).

flor de chícharo intacta

Gregor Mendel fue un sacerdote agustino, que en 1865 descubrió y presentó las bases del mecanismo de la herencia biológica, mérito que le fue reconocido 30 años después, tras su muerte.

flor diseccionada para mostrar sus estructuras reproductoras Carpelo (femenino, produce óvulos)

Estambre (masculino, produce polen que contiene espermatozoides)

Figura 2.3 Características de la estructura de la flor del chícharo, donde se muestran los órganos masculino y femenino, que deben ser manipulados para lograr la fecundación cruzada.

Mendel aplicó análisis estadísticos y de probabilidad a los resultados. También tomó en cuenta características contrastantes observables, por ejemplo, tallos cortos o largos, semillas verdes o amarillas, vainas lisas o rugosas, entre otras.

Diseño experimental de Mendel Mendel cruzó plantas de flor morada de raza pura con otras de flor blanca. Observó que en la primera generación filial (F1) todos los descendientes eran de flor morada (figura 2.4 de la siguiente página). Pensó que el carácter de flor blanca no podría haber desaparecido, y que tal vez estaría en receso o espera, por lo que entonces cruzó entre sí descendientes de la primera generación filial (F1).

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Biología 2

polen Generación de los padres (P)

polen fecundación cruzada planta de flores moradas de raza pura

planta de flores blancas de raza pura Descendientes de la primera generación filial (F1)

todas las plantas de flores moradas

Figura 2.4 Toda la descendencia F1 presenta flores moradas, a pesar de ser el producto de progenitores con flores blancas y moradas.

El resultado de los descendientes de la segunda generación, a la que llamó F2, fue que en 25% de éstos volvió a aparecer el carácter de flor blanca y en 75%, el de flor morada. Esto se expresa con la relación 3:1, es decir, que de cada cuatro plantas tres eran de flor morada y una de flor blanca (figura 2.5). A las características observables de los individuos que se manifiestan en los descendientes se les llama fenotipo (flor blanca, flor morada) y a todas las características que se encuentran en los genes (ya sea que se manifiesten o no) se les llama genotipo.

Primera generación filial de descendientes (F1) se autopoliniza

Segunda generación filial de descendientes (F2 )

3/4 moradas

1/4 blancas

Figura 2.5 En la segunda generación (F2), producto de la autopolinización de plantas de flor morada de la F1, la característica de flor blanca se presenta nuevamente en una cuarta parte de los individuos.

Dominancia y recesividad A la característica que dominó y se manifestó en todos los individuos de la generación F1, es decir, que se hizo visible, la llamó carácter dominante. En cambio, a la característica que permaneció en espera o receso, es decir, que no se hizo visible, la llamó carácter recesivo.

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Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

Mendel concluyó que cada característica consta de dos caracteres o factores (dos genes). De ese modo, los descendientes de progenitores con características diferentes son híbridos; en cambio, cuando los dos factores o genes son iguales, se trata de una característica de línea o raza pura. Esto se muestra en el ejemplo de las plantas de chícharo, en tanto que las plantas de la segunda generación (F2), a pesar de ser en tres tercios de flor morada, en realidad tenían la siguiente distribución: 25% híbridas de flor blanca, 25% puras de flor morada y 50% híbridas de flor morada.

El cuadro de Punett El genetista británico Reginald C. Punnett (1875-1967) ideó un método para representar gráficamente los cruzamientos genéticos y determinar la probabilidad de manifestación de un rasgo en la descendencia. Para calcular la probabilidad de manifestación de un solo rasgo en la descendencia con el método del cuadro de Punnett, los dos alelos de uno de los progenitores se separan y se representan a un costado de un cuadro dividido en cuatro casillas, y los dos alelos del otro progenitor también se separan y generalmente se anotan en la parte superior, como se muestra en la figura 2.6. Se usan letras para representarlos. En el caso de una autofecundación, se repiten los alelos horizontal y verticalmente.

M

M

M

M

M

M

M

M

2.

3.

m

m

m

Mm

Mm

m

Mm

Mm

m

m

m

m

Mm

Mm

m

Mm

Mm

m

M = gen dominante para la característica de flor morada m = gen recesivo para la cararcterística de flor blanca

4.

M

1.

5.

Genotipo = 100% Mm Fenotipo = 100% flores moradas

Figura 2.6 Método para generar un cuadro de Punnett.

El resultado de las casillas representa el genotipo que tendrán los descendientes de tal cruce. Una vez definidos los genotipos, se determina el fenotipo según la dominancia o recesividad. Para el cálculo de probabilidad se debe considerar que el fenotipo resultante de cada cuadro representa un 25% de probabilidad de manifestación. Mediante el cuadro de Punnett se predicen las probabilidades de las proporciones de los distintos tipos de fenotipos y genotipos de los futuros descendientes. Hoy en día se sigue utilizando este método, aunque implica cierto margen de error.

Las leyes postuladas A partir de los cruzamientos, Mendel determinó que la herencia respetaba ciertos principios básicos, que se conocen como leyes de Mendel. Primera ley: de la segregación de los factores. Para cada característica o rasgo en un organismo hay un par de factores o genes que se segregan, es decir, se separan

M

44

Biología 2

durante la formación de gametos, pero que pueden aparecer nuevamente en la segunda generación (F2). Segunda ley: de la distribución independiente. Dos características o rasgos de un mismo organismo se distribuyen en los gametos de una manera totalmente independiente una de la otra. En los ejemplos de las páginas anteriores sobre el experimento con el color de las flores de las plantas de chícharo (figuras 2.4 y 2.5) resulta clara la aplicación de la primera de las leyes, mientras que en el cuadro de Punnet (figura 2.7) se observa cómo las características de color y forma se transmiten de forma totalmente independiente.

SsYy

Sy

sY

sy

SSYY

SSYy

SsYY

SsYy

SSyY

SSyy

SsyY

Ssyy

sSYY

sSYy

ssYY

ssYy

sSyY

sSyy

ssyY

SY

SY

Figura 2.7 Cuadro de Punnett donde se observa claramente cómo las características de color (y e Y) y texturas (s y S) de las semillas de chícharo se transmiten mediante genes independientes. Las minúsculas representan los genes recesivos y las mayúsculas, los dominantes, mediante el siguiente código: Y = amarillo; y = verde; s = rugoso; S = liso.

Sy

sY

sy ssyy

LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

n

que sabe

Mendel no sólo generó los conceptos que se expusieron en páginas anteriores, sino que también hizo otras importantes investigaciones para el desarrollo de la genética. Para conocerlas, realicen la siguiente actividad. 1. En equipos hagan una investigación documental, en fuentes impresas y digitales, sobre las aportaciones de Mendel en el campo de la genética. 2. Elaboren una línea del tiempo de dichas investigaciones. 3. Agreguen dibujos que ilustren diversos ejemplos y que establezcan cuál fue la relación de dichas investigaciones o trabajos con las características hereditarias propuestas por Mendel. 4. Presenten sus líneas del tiempo ante el grupo y elaboren una conclusión grupal avalada por su profesor.

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

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Características genéticas Fenotipo y genotipo, dominante y recesivo Ya se explicó uno de los conceptos básicos en la herencia: que todos los genes presentes en los cromosomas de un individuo forman el genotipo, y que el fenotipo es la expresión de ellos. Esta noción resulta de vital importancia, porque apunta a la necesidad de explorar la herencia, tanto por sus rasgos visibles como por la información contenida en el código genético. Esto está relacionado también con el concepto de carácter recesivo y carácter dominante, que, a grandes rasgos, podrían definirse por el hecho de que cuando un gen dominante y un recesivo se encuentran presentes en el genotipo de un individuo, sólo el dominante es visible, es decir, se expresa en el fenotipo. En los esquemas de herencia, como los cuadros de Punnett, se representa al gen dominante con mayúscula y al recesivo con minúscula. Durante su investigación con las plantas de chícharo, Mendel logró identificar las características independientes y establecer con claridad cuáles eran las dominantes y cuáles las recesivas (figura 2.8), gracias a la noción de diferencia entre genotipo y fenotipo. Rasgos

Forma dominante

Forma recesiva

Figura 2.8 Rasgos en las plantas de chícharo identificados y estudiados por Mendel.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

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Biología 2

EN

Entra

Acción

Realiza la siguiente actividad para guiar tus observaciones sobre la forma en que ciertos rasgos se presentan en el fenotipo de los integrantes de tu familia y cómo esto se relaciona con sus características. l. Completa la siguiente tabla a partir de las características de los integrantes de tu familia. Rasgos Color de piel (blanca, morena clara, morena oscura, negra, amarilla)

Color de ojos (negro, café oscuro, café claro, verdes, azules, grises)

Color de cabello (negro, café oscuro, café claro, pelirrojo, rubio)

Apariencia del cabello (lacio, rizado, ondulado)

Estatura (alta, media, baja)

Color de piel (blanca, morena clara, morena oscura, negra, amarilla)

Integrante de la familia

Abuela materna Abuelo materno Abuela paterna Abuelo paterno Madre Padre Hermano (a) 1 Hermano (a) 2 Yo

C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos a partir de evidencias científicas. r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

2. Observa los resultados de la tabla y responde en tu cuaderno las siguientes preguntas: a) ¿Qué rasgos fueron los más frecuentes y los menos frecuentes en los integrantes de tu familia? b) ¿Qué genes o rasgos identificaste como recesivos? c) ¿Qué rasgos fueron dominantes? d) ¿Existió un rasgo que se presentó en la generación de abuelos y nietos, pero no en los padres? e) ¿Cómo se relaciona lo anterior con los conceptos de genotipo y fenotipo? 3. Explica por qué el ADN se relaciona con las características genéticas de un individuo y cómo es que las características dominantes contenidas en los cromosomas están determinadas por los genes y el locus en el cromosoma. 4. Compara tu cuadro y respuestas con algunos de tus compañeros.

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

Homocigoto y heterocigoto, alelo, locus

47

par de cromosomas homólogos

Como ya se ha expuesto, cada gen ocupa un lugar determinado en el ADN, al que se conoce como locus, plural loci. Asimismo, se ha mostrado que cada característica o rasgo está determinado por dos factores o genes, llamados alelos. Ahora bien, cuando un individuo tiene alelos iguales de una característica se les llama homocigoto; éste podrá ser homocigoto dominante (semillas lisas SS, en la figura 2.7) u homocigoto recesivo (semillas rugosas ss, en la figura 2.7). Por el contrario, serán heterocigotos o híbridos aquellos que tienen alelos distintos para una característica (por ejemplo semillas lisas Ss, en la figura 2.7). Un mismo organismo puede presentar en un par de cromosomas análogos locus homocigotos y heterocigotos (figura 2.9).

Ambos cromosomas llevan el mismo alelo del gen en este locus. El organismo es homocigoto en este locus

loci de los genes

Este locus contiene otro gen para el cual el organismo es homocigoto

Cada cromosoma lleva un alelo diferente de este gen, así que el organismo es heterocigoto en este locus

el cromosoma del padre

el cromosoma de la madre

Figura 2.9 Los alelos de un mismo gen pueden ser iguales o distintos en los cromosomas homólogos de una célula diploide.

Variaciones genéticas Con el avance de los estudios sobre genética, diversos investigadores se percataron de que existían múltiples casos de genes que se comportaban de una forma distinta a la predicha por Mendel, con lo que se descubrieron nuevos principios que complementarían las leyes de Mendel, y que hoy se conocen como herencia posmendeliana.

Dominancia incompleta En algunos casos de cruzas no hay dominancia de un rasgo sobre otro, sino una mezcla de ambos rasgos, a este fenómeno se le conoce como dominancia incompleta. Por ejemplo, la cruza de la planta “maravilla” (Mirabilis jalapa): al no existir dominancia en el color de la flor de los progenitores, ya sea rojo (R) o blanco (R’), los descendientes híbridos de la generación F1 producen un nuevo fenotipo de flores rosas (R’R), que demuestra la mezcla de las características de los colores rojo y blanco (figura 2.10).

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

Generación F2

Generación progenitora (P1)

R

R’

RR

R’R

R’R

R’R’

Generación F1 R

R’ RR

R’R’

R’R Todas flores rosas

Figura 2.10 En la forma de herencia en la que hay ausencia de dominancia, también conocida como dominancia incompleta, las características de progenitores de raza pura se mezclan en la primera generación (F1) y se separan en la siguiente (F2).

48

Biología 2

En este caso, todas las flores rojas (RR) y blancas (R’R’) son homocigotos, y las rosadas (R’R) son heterocigotos. Para representar los alelos en la dominancia incompleta se utilizan letras mayúsculas iguales, a diferencia de lo que utilizó Mendel, porque ninguno domina, sino que se mezclan.

Codominancia Otro tipo de herencia posmendeliana es la codominancia, en la que se manifiesta el genotipo de ambos progenitores en el fenotipo del descendiente. Por ejemplo, si se cruza un gallo negro (NN) y una gallina blanca (BB), los hijos heterocigotos BN tendrán plumas negras y blancas.

Alelos múltiples En algunos casos, una misma característica o rasgo puede estar controlado por más de dos alelos, es decir, por alelos múltiples. Tal es el caso del color del pelaje de los conejos, el cual está controlado por cuatro alelos. En los seres humanos, para la determinación de los grupos sanguíneos existen tres alelos (O, A y B), que se expresan en los fenotipos O, A, B y AB.

LO

Cuenten

D is c ip li n ar Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Decide sobre el cuidado de la salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

n

Para comprender mejor las variaciones genéticas y las contenidas en los cromosomas, realicen la siguiente actividad. 1. En equipos de tres, investiguen la definición de las variaciones genéticas en los organismos, así como información sobre aquellas que se presentan contenidas en los cromosomas. Para ello consideren lo siguiente: a) Consulten en sitios electrónicos de instituciones académicas u organismos oficiales. b) Busquen videos elaborados por instituciones académicas o elaborados con fines didácticos. c) Obtengan imágenes o animaciones que les permitan observar de forma más clara los procesos descritos. 2. Integren la información que investigaron en un resumen u organizador gráfico. Es importante que en ambos casos dejen en claro los conceptos de dominancia incompleta, codominancia y alelos múltiples, y que incluyan ejemplos para lograrlo.

Cuenten

LO

C O M P E T E N C I A

que sabe

que sabe

n

Lo que ahora saben sobre el funcionamiento de la herencia les podría ayudar a resolver algunos casos hipotéticos, que, además, les permitirán reforzar sus conocimientos. Realicen esta actividad en equipos para comprobarlo. 1. Resuelvan los dos problemas siguientes.

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

49

Problema 1 a) Utilizando el cuadro de Punnett, representen el resultado de la cruza entre plantas de nochebuena roja con alelos puros RR y nochebuena blanca de alelos puros rr. b) Obtengan los alelos de la generación F1 y describan el fenotipo. c) Generen un segundo cuadro de Punnett que represente la cruza de dos individuos de la generación F1, de la que se obtendría la generación F2. d) Anoten el genotipo y fenotipo de cada uno de los individuos de la generación F2. e) Expliquen qué ley de Mendel se cumple en las generaciones F1 y F2. f ) Expliquen si en F1 o F2 existe codominancia o dominancia incompleta. Problema 2 a) Investiguen qué diferencias existen entre los glóbulos rojos de quienes poseen diferentes tipos de sangre y cómo se relaciona esto con las transfusiones. b) Partiendo del hecho de que existen tres alelos (O, A y B) para determinar el tipo de sangre, utilicen la información de los individuos ficticios de las parejas 1, 2 y 3 para comprender cómo se relacionan los alelos en los genotipos y fenotipos del tipo de sangre. Pareja 1 Padre 1: genotipo AA, fenotipo A Madre 1: genotipo BB. Fenotipo B

Pareja 2 Padre 2: genotipo AB, fenotipo AB Madre 2: genotipo AO, fenotipo A

Pareja 3 Padre 3: genotipo OO, fenotipo O Madre 3: genotipo BO, fenotipo B

c) A partir de sus observaciones, utilicen tres cuadros de Punnett para determinar cuáles son las combinaciones en el tipo de sangre que podrían tener los hijos de las parejas 1, 2 y 3. d) ¿En qué medida creen que las observaciones sobre los genes implicados en el tipo de sangre son útiles para la salud de las personas? 2. Expongan sus respuestas de los dos problemas ante el grupo.

Teoría de Sutton y Morgan A principios del siglo XX, con el redescubrimiento del trabajo de Mendel, surgieron algunos problemas que no podían resolverse aplicando únicamente las leyes de la herencia. Walter Stanboroug Sutton (1877-1916) y Thomas Hunt Morgan (18661945) fueron dos genetistas que estudiaron dichos problemas. La teoría cromosómica de la herencia, propuesta en 1902 por Sutton y Theodor Heinrich Boveri (1862-1915), enuncia que en las células diploides (las no sexuales), cada cromosoma tiene un par con el que comparte la misma forma y tamaño, por lo que son llamados cromosomas homólogos. Asimismo observó que los cromosomas homólogos se separan durante la meiosis. Sutton supuso que los dos alelos que confieren un rasgo se encuentran en los cromosomas y que hay un alelo en cada cromosoma homólogo; de tal manera que siempre que se separan los cromosomas homólogos durante la meiosis, también se separan los alelos de cada gen. Esta teoría permaneció en controversia hasta que, en 1915, Morgan consiguió que fuera aceptada al presentar sus experimentos con la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). Con ello aportó las pruebas necesarias para demostrar que los genes

C O M P E T E N C I A S

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50

Biología 2

corresponden a los factores a los que se refería Mendel y que, efectivamente, se encuentran localizados en los cromosomas. Morgan realizó cruzas de un macho de ojos blancos con una hembra de ojos rojos; en este caso se presentó una dominancia de ojos rojos en la progenie, lo que indicaba que el carácter ojos blancos era recesivo (figura 2.11a). Al cruzar estos descendientes entre sí, Morgan se percató de que sólo los machos podían mostrar el carácter ojos blancos (figura 2.11b).

Mosca de la fruta hembra de ojos rojos XRXR

Hembra portadora

XR

Hembra portadora

Xr

XR

Mosca de la fruta macho de ojos rojos XRY

(b)

Mosca de la fruta macho de ojos rojos XRY

XR

Y

Y

Hembra portadora XR XRXr

XRY

♀

♂

XRXR

Xr

XRXr

XRY

♀

Mosca de la fruta hembra de ojos rojos XRXr

♂

Hembra portadora

(a)

♀

XRY

♂ Macho de ojos blancos

X rX R

Generación F1

♀

XrY

♂

Generación F1

Figura 2.11 Herencia ligada al sexo en el color de los ojos de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster).

Este patrón de herencia explicó porque los cromosomas de los machos (XY) son los que determinan el sexo de la descendencia, ya que los gametos de las hembras (XX) siempre aportarán el cromosoma X y son los gametos del macho los que pasan un cromosoma X cuando procrean hembras (XX) o un cromosoma Y cuando procrean machos (XY) (figura 2.12).

Progenitor macho XY Espermatozoides X

Meiosis

Y

Sexo de la = 1/2 machos progenie 1/2 hembras

Meiosis

Progenitor hembra XY

Huevos

X XX

♀

XY

♂

XX

♀

XY

♂

X

Figura 2.12 Determinación del sexo en la Drosophila melanogaster (mosca de la fruta).

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

51

De los experimentos de Morgan se concluyó que algunos caracteres que se heredan están ligados al sexo, que el gen responsable del carácter residía en el cromosoma sexual X, y que probablemente otros genes también residían en cromosomas específicos.

LO

Cuenten

n

que sabe

Las aportaciones de Walter Sutton y Thomas Morgan a la genética son de gran trascendencia para entender los rasgos de la herencia. Para comprender mejor esto, realicen la siguiente actividad. 1. En equipos, busquen más información acerca de la Teoría cromosómica de la herencia, de Sutton y Morgan. 2. En una hoja grande de papel bond, expliquen por pasos cómo son los cromosomas homólogos y cómo se separan durante la meiosis, junto con los genes que los integran. 3. Elaboren modelos de cómo se ven los cromosomas en cada uno de los pasos. Pueden usar limpiapipas de colores y enroscar en las cromátidas (los brazos de los cromosomas) limpiapipas de otro color para ejemplificar los genes.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Decide sobre el cuidado de la salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

4. Expongan sus modelos ante el grupo.

Anomalías humanas ligadas a los cromosomas sexuales Gracias a los estudios de Morgan con la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), en la especie humana se han detectado decenas de enfermedades ligadas a los cromosomas sexuales; por ejemplo, el daltonismo (ceguera al color o confusión de unos colores con otros, como el rojo con el verde, relacionada con el cromosoma sexual X), o la hemofilia (falta de coagulación de la sangre, ligada también al cromosoma X).

Hemofilia La hemofilia es un buen ejemplo de transmisión de la herencia ligada al sexo (figura 2.13, en la siguiente página), en la que el gen recesivo de la enfermedad se presenta en los cromosomas X. De este modo, si un hombre es hemofílico (es decir, presenta un cromosoma XH), producirá 50% de gametos portadores de un cromosoma Y libre del trastorno genético y 50% con el cromosoma XH, portador de la enfermedad. Cuando las hijas portadoras lleguen a edad fértil, 50% de sus óvulos tendrán el gen patológico de la hemofilia, de manera que si alguno de éstos es fecundado por un espermatozoide con el cromosoma sexual Y, formará el par de cromosomas XHY de un varón y —a pesar de que el gen hemofílico es recesivo— la enfermedad se manifestará por no existir un gen alelo dominante sano, ya que en los varones humanos sólo existe un cromosoma sexual X.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Decide sobre el cuidado de la salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

Biología 2 Padres

Padre

Hijo

Padres

Madre (Portador)

Hija (Portador)

Padre (con hemofilia)

Hijo Hija (con hemofilia)

Hijo

Madre

Hijo Hija Hija (Portador) (Portador)

Figura 2.13 Esquema que ilustra cómo se hereda a los descendientes el cromosoma portador del gen de la hemofilia en parejas con un progenitor portador del mismo

Daltonismo Un proceso semejante a lo que sucede en la transmisión de la hemofilia ocurre en el mecanismo de la transmisión del daltonismo y demás enfermedades que se transmiten a través del cromosoma X. En el caso de que una mujer sana tenga descendencia con un hombre enfermo, el 100% de los descendientes serán fenotípicamente sanos (por causa del gen dominante en las mujeres, y por ausencia del cromosoma X portador en los hombres). Sin embargo, aunque en las mujeres nunca se manifieste la enfermedad, seguirán siendo portadoras, como lo muestra la tabla 2.1. Por lo anterior, las mujeres portadoras de daltonismo u otra enfermedad relacionada con el cromosoma X, aunque no presenten ceguera a los colores (o los rasgos de otra enfermedad) y tengan descendencia de varones sanos, transmitirán la enfermedad a sus descendientes, por lo que en la generación F2, su descendencia será: 50% de descendientes sanos (XX y XY), 25% de hombres enfermos (X*Y) y 25% de mujeres portadoras (X*X).

Tabla 2.1 Primera generación F1, descendientes de un progenitor femenino sano (XX) y un progenitor masculino enfermo (X*Y) de un padecimiento relacionado con el cromosoma X.

Madre sana: XX Padre enfermo: X*Y espermatozoides

óvulos

52

X*

Y

X

XX*

XY

X

XX*

XY

Generación F1 50%: hombres sanos (XY). 50%: mujeres portadoras sanas (X*X).

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

Tabla 2.2 Segunda generación F2, descendientes de un progenitor femenino portador sano (XX*) de la generación F1 y un progenitor masculino sano (XY).

Madre portadora: XX* Padre sano: XY

óvulos

espermatozoides X

Y

X

XX

XY

X*

X*X

X*Y

Amplía

TU

En estos casos, todas las hijas tampoco presentarán signos visibles de la enfermedad, pero la mitad de ellas también serán portadoras, como muestra la tabla 2.2.

53

e Horizont

Realicen una entrevista a un médico, ya sea un familiar suyo o uno que atienda en alguna clínica o consultorio de su comunidad. Recaben datos de su experiencia directa sobre daltonismo y hemofilia. Registren la entrevista y compártanla con sus compañeros.

Generación F2: 50%: descendientes sanos (XX y XY). 25%: hombres enfermos (X*Y). 25%: mujeres portadoras sanas (X*X).

Albinismo El albinismo es un problema hereditario que puede presentarse en cualquier grupo animal, incluido el ser humano. Consiste en la ausencia parcial o total de la pigmentación de la piel, el pelo y el iris de los ojos, debido a la falta de conversión de la tirosina en melanina, que es el pigmento que da los tonos de color a las distintas partes del cuerpo. El gen dominante que codifica la enzima tirosinasa se conoce como TYR. Un individuo padecerá albinismo si es homocigoto de un alelo mutante de TYR, quecodifica enzima tirosinasa no funcional o defectuosa. El albinismo fue estudiado por el inglés Archibald Garrod (1857-1936), quien descubrió que consiste en un bloqueo de la relación gen-enzima en la vía metabólica que lleva de la tirosina a la melanina, y calificó este tipo de problemas, acuñando el término, como “errores congénitos del metabolismo”.

Padecimientos comunes relacionados con el número anormal de cromosomas (aneuploidía y poliploidía) en cromosomas sexuales y autosomas Todos los cambios del código hereditario a nivel genético o cromosómico que no son causados por la recombinación son mutaciones, las cuales representan una de las principales causas de la variabilidad genética. Si bien es cierto que algunas de las mutaciones presentan desventajas, la selección natural conservaría aquellas mutaciones que resultaran ventajosas para los individuos. Las mutaciones pueden presentarse en un nivel genético o cromosómico, en forma espontánea causada por agentes naturales, o pueden ser inducidas. Los investigadores Hugo de Vries (1848-1935) y William Bateson (1861-1926) definieron a las mutaciones como variaciones discontinuas que son heredables, y como mutante al individuo que las porta. A los factores que causan mutaciones se les denomina agentes mutágenos.

Niño con ausencia congénita de pigmentación conocida como albinismo, que deja desprotegido al organismo y lo expone a los daños producidos por la exposición al Sol.

54

Biología 2

En general, los agentes mutágenos se clasifican en tres tipos de acuerdo con su origen: físicos, químicos y biológicos. t
Agentes mutágenos físicos. Incluyen radiaciones como las atómicas, rayos X, radiaciones cósmicas, rayos ultravioleta (UV), rayos gamma, así como temperaturas y presiones extremas, entre otros. t
Agentes mutágenos químicos. Los más frecuentes son algunos medicamentos, algunas drogas, el alcohol, ciertos alimentos contaminados y algunos contaminantes del aire. t
Agentes mutágenos biológicos. Los más comunes son los virus, que pueden ocasionar defectos en la transcripción del ADN o en la división celular.

EN

Entremos

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Decide sobre el cuidado de la salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

Acción

Para conocer más sobre los agentes mutágenos, realicen la siguiente actividad. 1. En equipos, investiguen en fuentes impresas o digitales la información necesaria para completar la siguiente tabla. Efectos en la célula

Efectos en el organismo

Medidas preventivas para evitar los efectos

Presencia en la vida cotidiana

e

Horizont

Formen equipos y localicen personas que se dediquen a la reproducción de plantas de invernadero, ganado, aves de corral, peces, caballos o conejos, entre otros. Preparen previamente una encuesta de unas 10 preguntas sobre el proceso de cruza y selección de los progenitores. También indaguen sobre las enfermedades genéticas que presentan dichas especies. Registren su trabajo con fotografías o video para compartirlo con sus compañeros y profesor.

Mutágenos biológicos

TU

Amplía

Mutágenos químicos

Mutágenos físicos

Luz ultravioleta Rayos X Radiación nuclear Radiación electromagnética Bebidas alcohólicas Medicamentos Cigarro y drogas

Virus del papiloma humano Virus de la hepatitis Virus de inmunodeficiencia humana

2. Hagan una lista sobre posibles agentes mutágenos presentes en el ambiente en el que viven, así como la forma en que podrían prevenir sus efectos.

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

3. Elaboren un mapa conceptual acerca de los tipos de mutaciones y los agentes mutágenos. 4. Presenten sus resultados ante el grupo en una plenaria.

Dependiendo del grado en el que se presente la mutación, éstas se clasifican como: génicas (alteran los genes), cromosómicas (alteran el cromosoma) y genómicas (alteran una serie de cromosomas). t
Mutaciones génicas. También llamadas mutaciones puntuales, pueden deberse a sustituciones de pares de bases en los nucleótidos, es decir, pueden adicionarse o perderse uno o varios pares de nucleótidos, de número distinto a tres o a un múltiplo de tres, lo que ocasionaría una alteración en la “lectura” del ADN, ya que la codificación de los ácidos nucleicos se realiza a base de codones o tripletes. Un ejemplo de mutación génica en el ser humano es el de la hemoglobina de células falciformes (anemia falciforme), que sólo depende de un cambio en uno de los nucleótidos. En este caso, para la síntesis de la hemoglobina A, que viaja en los eritrocitos, la adenina (A) se sustituye por timina (T), lo que ocasiona que se sintetice valina en vez de ácido glutámico (figura 2.14), esto genera una alteración que forma la hemoglobina S, que altera la forma de los eritrocitos. Hemoglobina A

Hemoglobina S

Treonina

Treonina

Prolina

Prolina

Ácido glutámico

Valina

Ácido glutámico

Ácido glutámico

Figura 2.14 Una mutación génica o puntual puede ser la causa de un cambio de bases nitrogenadas, lo que conlleva a la síntesis de una proteína como la hemoglobina S, que puede ocasionar graves anemias.

t
Mutaciones cromosómicas. Alteran la morfología de los cromosomas. Este tipo de mutaciones, que también se conocen como aberraciones, en general producen alteraciones mayores que las anteriores y pueden ser de los siguientes tipos: ✔ Deleciones o deficiencias. Consisten en la pérdida de una parte del cromosoma, ya sea en los extremos o en la parte intermedia. En el ser humano se presentan alteraciones, como las que se mencionan a continuación.

55

56

Biología 2

– Síndrome de Cri du Chat (“maullido de gato”), asociado con la pérdida del brazo corto del cromosoma 5. Los niños con este síndrome presentan daño cerebral y cuando son bebés emiten un llanto similar al maullido de un gato. – Síndrome del cromosoma Philadelphia, causado porque dos cromosomas, el 9 y el 22, intercambian genes. Esta enfermedad se asocia con la leucemia mieloide crónica. ✔ Inversiones. En ellas un fragmento del cromosoma está invertido respecto a su posición normal. ✔ Duplicaciones. Se deben a la repetición de algún fragmento del cromosoma. ✔ Translocaciones. Consisten en el intercambio de fragmentos entre cromosomas no homólogos; cuando no existe intercambio recíproco; a estas translocaciones se les llama transposones. t
Mutaciones genómicas. También son alteraciones cromosómicas que afectan el número normal de cromosomas, tanto en autosomas como en cromosomas sexuales, ya sea por deficiencia o por exceso: ✔ Aneuploidía. Consiste en la falta o exceso de uno o más cromosomas. Es el caso más común de mutaciones genómicas y en los seres humanos se manifiesta con los siguientes síndromes: – Síndrome de Down. Se trata de una trisomía en el par 21, lo que significa que se presentan tres cromosomas en lugar de dos. Esto provoca múltiples alteraciones, como discapacidad cognitiva, baja estatura, lengua de mayor tamaño que el normal, alteraciones en las articulaciones de los tobillos, adquisición frecuente de infecciones respiratorias, manos pequeñas y gruesas con dedos cortos y gruesos, entre otras (figura 2.15).

Figura 2.15 Cariotipo característico de la trisomía 21, que presenta tres copias del cromosoma 21, lo que produce el síndrome de Down.

– Síndrome de Edwards. Consiste en una trisomía en el par 18, es decir, presenta tres cromosomas en lugar de dos; o bien, tan sólo una pequeña parte adicional de un tercer cromosoma. Los niños que padecen este síndrome presentan profundas alteraciones mentales, malformaciones y

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

57

severas anormalidades cardiacas y renales. Casi la mitad muere antes de nacer y la mayoría de los que sobreviven muere antes de cumplir un año. ✔ Aneuploidía en los cromosomas sexuales humanos. Se manifiesta por la falta o exceso de cromosomas sexuales. En condiciones normales, los cromosomas se cuantifican en 44 autosomas más los dos sexuales XX o XY, para un total de 46 cromosomas. Los desordenes más conocidos son: – Síndrome de Turner, 44X0. Las células del individuo presentan 45 cromosomas, pues falta un cromosoma sexual X. Esta alteración da origen a mujeres gruesas de estatura baja, cuello ancho que con frecuencia presenta un pliegue (“cuello alado”). Sus ovarios son rudimentarios o no se desarrollan, por lo que la mayoría son estériles y además tienen problemas menstruales. – Polisomía X. Corresponde a cariotipos femeninos cuya fórmula cromosómica tiene de uno a tres cromosomas X adicionales. En promedio, se presenta una de estas alteraciones por cada mil nacimientos del sexo femenino. A este tipo de mujeres, que se les conoce como metahembras, las caracteriza un aspecto normal aunque un poco infantil; presentan una ligera discapacidad cognitiva; y aunque su menstruación es escasa, pueden llegar a ser fértiles. – Síndrome de Klinefelter, 44XXY. En general este síndrome corresponde a hombres altos y delgados, con bajo coeficiente mental, de brazos muy largos y senos con cierto desarrollo. Sus genitales y conductos internos son masculinos, aunque sus testículos están muy poco desarrollados y no producen esperma, por lo que son estériles. Existen casos de Klinefelter en los que han encontrado 48 cromosomas (44XXYY) y hasta 49 (44XXXXY). ✔ Poliploidía. Son mutaciones en las que se encuentran una, tres o más series de cromosomas, cuando lo normal es ser diploide. Esta mutación es más frecuente en las plantas que en los animales. Las plantas con poliploidías impares (triploides, pentaploides, etc.) son estériles porque forman gametos con series incompletas de cromosomas, circunstancia que el ser humano ha aprovechado para multiplicarlas asexualmente y obtener, de algunas de ellas, frutos sin semillas.

LO

Cuenten

n

que sabe

Es importante integrar y reforzar la información que hemos visto hasta el momento, para lo cual realizarán la siguiente actividad. 1. En parejas, elaboren una historieta, tríptico o cartel en el que: a) Se muestre la relación entre las mutaciones y los cambios que ha presentado el ser humano. b) Se incluya una reflexión crítica sobre las ventajas y desventajas que las mutaciones genéticas tienen para los seres vivos, cuando éstas son ocasionadas por la acción de agentes mutágenos físicos y químicos de uso cotidiano. c) Se aborden las anomalías humanas más comunes ligadas a los cromosomas sexuales, como la hemofilia y el albinismo, y a los cromosomas somáticos o autosomas, refiriéndose al número anormal de cromosomas en el ser vivo, como la aneuploidía y poliploidía. 2. Presenten sus historietas, trípticos o carteles ante el grupo, apoyados en un programa de presentación de diapositivas.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos a partir de evidencias científicas. r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. r Decide sobre el cuidado de la salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

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Biología 2

Pista de

aterrizaje

El segundo bloque de aprendizaje de tu libro ha llegado a su fin, así que es hora de que preparen la presentación de los resultados de su trabajo. Para hacerlo, consideren lo siguiente: t
Establezcan una fecha para la presentación de su obra de teatro con títeres. t
Preparen el guión de su obra procurando incluir los temas: ADN, gen, herencia, características genéticas, dominancia incompleta, codominancia, alelos múltiples que presentan alguna característica hereditaria, mutaciones, alteraciones genéticas, padecimientos en la alteración de los cromosomas y el modo en que estos conceptos se relacionan con situaciones cotidianas. t
Preparen el escenario, la escenografía y la iluminación con anticipación, para que puedan probarlas antes de su presentación en un ensayo general.

Rúbrica para evaluar desempeño Generen una rúbrica para evaluar a cada equipo y al finalizar las presentaciones, entréguenlas a los equipos correspondientes para que reciban realimentación acerca de su trabajo. Rúbrica para evaluación de: Representación teatral con títeres o marionetas Criterios y evidencias

Recomendaciones para la evaluación: Rúbrica

Niveles de dominio Inicial-Receptivo

Básico

Autónomo

Estratégico

Seleccionan y comunican la información (a) correcta, (b) clara, (c) completa y (d) que permita comprender los conceptos clave. Evidencia: Video o fotos de la representación teatral. Guión escrito.

La información contenida presenta una de las cuatro características.

La información contenida presenta dos o tres de las cuatro características.

La información contenida en el guión teatral es correcta y completa. Pero aunque se presenta de manera clara, no permite comprender los conceptos de la herencia.

La información contenida en el guión teatral es correcta, completa y se presenta de manera clara. Además, permite comprender los conceptos de la herencia.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Trabajaron en forma colaborativa: (a) se involucraron todos los miembros, (b) respetaron los roles asignados y (c) cumplieron en tiempo y forma. Evidencia: Representación teatral.

Lograron la presentación del trabajo, pero no presentan ninguno de los elementos.

Manifestaron uno de los elementos.

Manifestaron dos de los elementos.

Manifestaron todos los elementos.

Ponderación: 30%

0.5 puntos

1 puntos

2 puntos

3 puntos

Prepararon con anticipación y claridad la presentación. Evidencia: Guión, títeres, escenografía, escenario e iluminación.

La presentación fue improvisada, tanto en el guión como en los elementos escenográficos.

Se planificó el guión, pero se improvisaron los elementos escenográficos.

Se preparó el guión y los elementos escenográficos, pero no se ensayó previamente y se cometieron errores.

Se preparó el guión y los elementos escenográficos y resultó evidente que hubo trabajo previo en los ensayos.

Ponderación: 30%

0.5 puntos

1 punto

2 puntos

3 puntos

Realimentación:

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

Caja de

herramientas

La ciencia también es divertida Tal vez consideren que hacer un títere es difícil, o que elaborarlos tiene poca relación con la ciencia y la biología, pero no es así. Existe un creciente interés por generar nuevas formas de abordar los temas científicos y hacerlos llegar a cada vez más personas mediante programas de televisión, revistas, sitios de Internet y, por supuesto, representaciones teatrales. A esto se le conoce como divulgación científica, y es muy importante porque permite que las personas puedan tener acceso a las nociones más básicas de la ciencia y también con las investigaciones científicas más recientes. Teniendo esto en cuenta, comprenderás la importancia de realizar este tipo de actividades, y con las siguientes recomendaciones encontrarás muy sencilla la elaboración de sus marionetas o títeres. t
No se limiten en el tipo de materiales, pueden usar desde tela y cartón, hasta botellas de plástico y calcetines. Además, si los elaboran con materiales de reúso, reducirán enormemente el costo. t
Para planear cómo representarán cada elemento, ayúdense con los distintos diagramas que aparecen en las páginas del bloque, que además, también les podrían ayudar a pensar en las acciones para el guión. t
No se compliquen intentando crear marionetas muy profesionales, lo que importa es que sea claro qué representan y que tengan características que los permitan distinguir con facilidad.

Al crear los títeres o marionetas lo más importante es dejar fluir tu creatividad e imaginación.

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60

Biología 2

Evalúa lo

aprendido Autoevaluación Instrucciones: Estima tu nivel de logro de los siguientes desempeños y escribe qué debes hacer para mejorarlo. 3. Lo puedo enseñar a otros

Desempeños

2. Lo puedo hacer solo 1

2

3

1. Necesito ayuda

Para mejorar mi desempeño debo:

Aplico el concepto de ADN, gen y cromosoma para establecer la relación entre los genes y las características de los individuos. Puedo realizar ejercicios de cruzas relacionadas con la ley de la segregación y la ley de la distribución, independiente de los caracteres hereditarios. Puedo reconocer las anormalidades hereditarias ligadas a los cromosomas sexuales, como la hemofilia y el albinismo. Puedo reconocer agentes mutágenos más comunes en nuestro ambiente, sus efectos y prevención. Puedo describir las leyes que rigen la herencia de las características biológicas de los seres vivos. Distingo las características genotípicas de las fenotípicas que pueden presentar los seres vivos. Puedo reconocer que las mutaciones genéticas pueden provocar cambios adaptativos en una población.

Coevaluación Instrucciones: Evalúa el trabajo que realizó cada compañero de tu equipo cuando participaron en las secciones Cuenten lo que saben. Obtengan la suma del puntaje de acuerdo con la siguiente escala. 3. Muy bien

2. Bien

1. Regular

0. Deficiente

Integrantes del equipo Aspectos a evaluar

1

2

3

4

5

Aporta sus conocimientos para lograr los fines de la actividad. Propone maneras de llevar a cabo la actividad. Escucha y respeta las opiniones de los demás. Total de puntos

Heteroevaluación En la página 223 encontrarás una serie de preguntas que permitirán que tu profesor evalúe los conocimientos que adquiriste en este bloque. Respóndelas, recorta la hoja y entrégala a tu profesor.

Bloque 2 t Reconoces y aplicas los principios de la herencia

61

Evaluación de actividades de aprendizaje La siguiente es una lista de las actividades que le ayudarán a tu profesor a evaluar el trabajo que realizaste durante este bloque. En la página 217 encontrarás algunos modelos de los instrumentos de evaluación que utilizará. Actividad

Ubicación

Instrumento para evaluarla

Participar en una lluvia de ideas aportando información que sea indicadora de los conocimientos previos que posee.

Cuenten lo que saben, pág. 37.

Guía de observación y lista de cotejo.

Elaborar en un organizador de información los términos de ADN, gen y cromosoma, para comprender las aportaciones de Mendel en el campo de la genética, mostrando una actitud de colaboración en un ambiente de respeto.

Cuenten lo que saben, pág. 40.

Lista de cotejo.

Cuenta lo que Elaborar un glosario con términos relacionados con genética: fenotipo, genotipo, homocigoto, heterocigoto, dominante, recesivo, alelo, locus, variaciones genéticas y variaciones cromosómicas, sabes, pág. 40. dominancia incompleta, codominancia, alelos múltiples.

Rúbrica

Elaborar una investigación documental acerca de las aportaciones de Mendel a la genética. Con la información obtenida, elaborar un resumen (deberá contener diversos ejemplos y su relación con las características hereditarias en los seres vivos) y compartirlo con el grupo.

Cuenten lo que saben, pág. 44.

Lista de cotejo.

Describir las características de las variaciones genéticas y las contenidas en los cromosomas, participando colaborativamente y respetando las opiniones de sus compañeros. Elaborar un resumen resaltando los conceptos de dominancia incompleta, la codominancia y los alelos múltiples que presentan algunas características hereditarias en los seres vivos.

Cuenten lo que saben, pág. 48.

Guía de observación y lista de cotejo.

Resolver ejercicios para comprender la ley de la segregación y la ley de la distribución independiente de los caracteres hereditarios. Presentar al grupo los ejercicios resueltos con su interpretación correspondiente, con una actitud de respeto y colaboración.

Cuenten lo que Lista de cotejo. saben, págs. 48-49.

Elaborar en equipos en un organizador de información la teoría cromosómica de Sutton y Morgan y presentar al grupo la importancia de esta teoría, mostrando una actitud positiva de colaboración y respeto.

Cuenten lo que saben, pág. 51.

Guía de observación y lista de cotejo.

Presentar en forma de tríptico, cartel o historieta, la relación entre las mutaciones y los cambios que ha presentado el ser humano; reflexionando críticamente sobre las ventajas y desventajas de las mutaciones genéticas en los seres vivos ocasionadas por la acción de agentes físicos y químicos de uso cotidiano, las anomalías humanas más comunes ligadas a los cromosomas sexuales (hemofilia, albinismo) y a los cromosomas somáticos (autosomas), al número anormal de cromosomas en el ser vivo (aneuploidía y poliploidía). Al finalizar exponer ante el grupo haciendo uso de las TIC.

Cuenten lo que saben, pág. 57.

Rúbrica

Actividad integradora: Realizar una representación teatral en equipos de los términos abordados en este bloque: ADN, gen, herencia, características genéticas, dominancia incompleta, la codominancia y los alelos múltiples que presentan alguna característica hereditaria, mutaciones, alteraciones genéticas, padecimientos en la alteración de los cromosomas, relacionándolos con el contexto en el que vive.

Proyecto, pág. 36.

Rúbrica.

Portafolio de evidencias En este bloque desarrollaste actividades que forman parte de tu portafolio de evidencias del curso, para su evaluación final se sugiere lo siguiente: Evidencia de trabajo r Guión y representación teatral en equipos de los términos abordados en este bloque: ADN, gen, herencia, características genéticas, dominancia incompleta, la codominancia y los alelos múltiples que presentan alguna característica hereditaria, mutaciones, alteraciones genéticas, padecimientos en la alteración de los cromosomas, relacionándolos con el contexto en que vive.

Instrumento de evaluación sugerido r Rúbrica.

Recomendaciones de evaluación a. El equipo evaluará el guión y la representación teatral usando una lista de cotejo y hará las correcciones pertinentes. b. El docente evaluará el guión y la representación teatral y lo devolverá al equipo. c. El equipo hará las correcciones pertinentes y e integrará el guión al portafolio.

BLOQUE

3

Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología

Tiempo asignado al bloque r 4 horas

Desempeños del estudiante r
Reconoce las aportaciones de la biotecnología desde la Antigüedad hasta la época moderna, destacando sus aplicaciones e influencia en la sociedad. r
Explica la utilidad de la ingeniería genética en el desarrollo de la biotecnología moderna. r
Reconoce las implicaciones de la manipulación genética. r
Valora el uso de la biotecnología en la solución de problemas que busca el bienestar del ser humano.

Objetos de aprendizaje r
Concepto de biotecnología.

62

r
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. r
Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. r
Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r
Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. r
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. r
Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos. r
Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. r
Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información.

r
Aplicaciones de la biotecnología en la época antigua y moderna.

r
Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.

r
Fundamentos de la técnica del ADN recombinante y su utilización en la ingeniería genética.

r
Propone maneras de solucionar un problema y desarrolla un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.

r
Beneficios de la biotecnología en diferentes campos.

r
Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.

Competencias a desarrollar

r
Privilegia el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos.

r
Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

r
Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente.

E V A L U A C I Ó N

D I A G N Ó S T I C A

Muchas veces no nos damos cuenta de todo lo que sabemos sino hasta que nos preguntan por ello. Por eso, te proponemos que leas y respondas las siguientes preguntas acerca de algunos de los conocimientos, habilidades, actitudes y valores que se trabajarán en este bloque; así sabrás qué tanto sabes. 1 ¿Cómo se llama a la sistematización de conocimientos y técnicas aplicados en cualquier actividad, con fines prácticos o comerciales, en los que se utiliza o altera algún organismo o célula? a) b) c) d)

Ingeniería. Tecnología. Arqueología. Biotecnología.

2 ¿Desde hace cuánto tiempo el ser humano aplica la biotecnología para diversos fines? a) b) c) d)

3 ¿Con qué nombre se designa la actividad mediante la que se utilizan productos de ciertos microorganismos, como bacterias, para eliminar contaminantes del agua, suelo y ambiente en general?

Desde el siglo pasado. Desde la última década. Desde hace miles de años. Desde hace unos mil años.

a) b) c) d)

Ambientación. Contaminación. Biorremediación. Industrialización.

4 ¿Cuál de las siguientes opciones es un ejemplo de las aplicaciones de la biotecnología en beneficio del ser humano? a) b) c) d)

Confección de ropa. Fabricación de pinturas. Producción de pintura para autos. Elaboración de antibióticos, insulina, vacunas y fármacos.

5 ¿Cómo interviene la biotecnología en la elaboración del pan, el vino o la cerveza?

6 ¿Cómo funciona la técnica del ADN recombinante y para qué se utiliza?

7 Describe lo que sabes acerca de la ingeniería genética.

8 ¿A qué se refiere el término organismo transgénico, que muchas veces se utiliza en la ganadería y en la agricultura?

63

64

Proyecto Biotecnología: ¿peligro o beneficio? En los últimos años el avance de la biotecnología ha sido vertiginoso gracias al aumento en el conocimiento científico y a las mayores capacidades en la tecnología de la computación. Aunado a esto, los medios de comunicación han jugado un papel fundamental en la difusión de los avances biotecnológicos, al divulgarlos y hacerlos más accesibles al público en general. El propósito de este proyecto es que destaques la importancia de la biotecnología mediante la creación de un programa de radio, cuyo fin es dar a conocer información sobre su uso, beneficios e implicaciones. Para llevar a cabo este proyecto, organícense en equipos y realicen lo siguiente: a) Revisen los temas que se incluyen en este bloque y recaben información que encuentren en medios confiables sobre el empleo, beneficios e implicaciones de la biotecnología. Esta información debe agruparse en cuadros sinópticos. b) Elaboren un guión radiofónico, cuyo objetivo sea difundir en la comunidad escolar la información que investigaron. c) Presenten su programa de radio ante sus compañeros, ya sea previamente grabado o en vivo. Para elaborar su programa de radio pueden pedir ayuda a su profesor de Comunicación o Taller de lectura y redacción de semestres pasados. Recuerden que la versión final de su programa de radio se incluirá en su portafolio de evidencias. Para elaborarlo también pueden consultar las secciones Pista de aterrizaje (página 72) y Caja de herramientas (página 73).

Bloque 3 t Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología

65

Concepto de biotecnología LO

Cuenten

n

que sabe

Quizá hayas escuchado hablar de términos como manipulación genética, cultivos resistentes a plagas o animales transgénicos. Todos ellos son producto de la biotecnología, pero ¿qué tanto sabes de ella? En esta actividad lo descubrirás. 1. Escribe el nombre de algún proceso, técnica o ser vivo que sea producto de la biotecnología. Luego, descríbelo considerando: a) b) c) d)

Cuál es el proceso de producción de dicha biotecnología. Desde hace cuánto tiempo se practica. Qué utilidad tiene. Qué beneficios y perjuicios implica, (considerando aspectos económicos, éticos, culturales, ambientales y de salud).

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

2. A partir de lo que cada alumno escribió, realicen una discusión grupal para conocer sus perspectivas sobre el tema y responder cuáles son los beneficios e implicaciones de la biotecnología. Háganlo de manera ordenada, respetando la participación de cada uno de sus compañeros. 3. Obtengan una conclusión grupal que luego habrán de valorar con base en la información contenida en este bloque.

La tecnología es la sistematización de conocimientos y técnicas aplicados a cualquier actividad, ya sea con fines prácticos o comerciales. Cuando con este proceso se aplican métodos y técnicas en los que se utiliza o altera algún organismo vivo, una célula o incluso una molécula biológica, se habla de biotecnología o tecnología biológica. La biotecnología moderna se apoya constantemente en la ingeniería genética, que incluye métodos directos para modificar el material genético, suprimiendo, adicionando o alterando la información de éste, pues una de sus herramientas principales es el ADN recombinante. La técnica del ADN recombinante es la modificación de la información original del ADN de los organismos, con genes completos o partes de ellos, provenientes de otros organismos. El ADN se selecciona y se produce en laboratorios dentro de bacterias, levaduras o virus, y luego se transfieren a animales o plantas para desarrollar, entre otros, tratamientos para algunas enfermedades; vacunas; hormonas; plantas con mejor aporte nutricional y más resistentes a plagas o con mayor tolerancia a la sequía; y mejoras en animales para alimentación humana. Estos organismos con ADN modificado son los organismos transgénicos u organismos genéticamente modificados (OGM). Algunas ramas de la biotecnología moderna son: t
Terapia génica, en la que se usa ADN recombinante para la producción de fármacos. t
Biología genómica, que hace un estudio a nivel molecular de los organismos. t
Bioinformática, que aplica tecnología de punta, recopila datos y secuencias de ADN para su análisis molecular, entre otras actividades.

La biotecnología tiene crecientes aplicaciones en diversas áreas de la industria humana y la medicina.

66

Biología 2

Aplicaciones de la biotecnología en la época antigua y moderna C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

La biotecnología no es una novedad, pues es una técnica que ha sido practicada por la humanidad desde hace más de 10 mil años, lo que se ha determinado a partir de hallazgos arqueológicos, que nos permiten conocer que para aquella época el ser humano había iniciado la domesticación de plantas, con lo que obtenía cosechas agrícolas.

Reproducción selectiva de plantas y animales La reproducción selectiva de plantas y animales comenzó con el entrecruzamiento de especies que poseían las características deseables y con la selección de los mejores descendientes para ser progenitores, lo que produjo nuevas variedades de vegetales y animales: es decir, especies mejor adaptadas a las condiciones ambientales y con características más codiciadas. La transferencia de genes se ha convertido en una herramienta común en el estudio de la regulación genética, por lo que también se usa actualmente para mejorar las especies.

DE

Cruce

Caminos

La existencia de alimentos transgénicos ha ocasionado el surgimiento de ciertos grupos sociales y religiosos que se oponen a su consumo por considerarlos un riesgo para la salud de quien los

La cercana relación de los asirios con sus caballos, especialmente en cuestiones militares, quedó atestiguada en diversos grabados.

consume. Más allá de esto, es un hecho real que la ingeniería genética ha permitido avances significativos en campos como la medicina, la agricultura y la ganadería, como se verá más adelante.

Un ejemplo de la aplicación de la biotecnología durante la Antigüedad se encuentra en algunos relieves asirios que datan del año 870 a. C. En ellos, se revela que este pueblo se dedicaba a la agricultura y la crianza de ganado, empleando técnicas de selección artificial para mejorar el ganado o los cultivos. Otro caso de la tecnología biológica practicada desde la Antigüedad son los caballos, que se seleccionaban según la actividad a la cual se destinaban. Al principio se buscaba que tuvieran características idóneas para cabalgar o cargar, pero más tarde fueron criados para desempeñar funciones de tracción y para la guerra. Así, diversas culturas antiguas practicaron la domesticación de animales y cultivaron plantas haciendo una selección de sus características de manera artificial, lo cual les permitía mejorar las razas y obtener una mayor producción de sus cultivos. Sin embargo, todos esos procesos fueron empíricos hasta los inicios de la genética, en los siglos XIX y XX, con Johann Gregor Mendel (1822-1884), Thomas Hunt Morgan (1866-1945) y otros científicos que manipularon características genéticas para beneficio de la humanidad. Fue a partir de 1970 cuando el conocimiento de la célula y su funcionamiento hicieron posible la existencia de técnicas para manipular la información genética. A su vez, este hecho permitió la aparición de la ingeniería genética, encargada de construir, reconstruir, manipular y editar los genes de los organismos.

Bloque 3 t Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología

67

Elaboración de vino y cerveza Una muestra más de la aplicación de la biotecnología en la edad antigua es la obtención de las bebidas alcohólicas que se producían desde antes del 2000 a.C. Por ejemplo, en Babilonia, Egipto, Grecia y Roma se elaboraban cerveza y vino. En la producción de estas bebidas se usa la levadura Saccharomyces cerevisiae, que fermenta el extracto azucarado de la cebada, en el caso de la cerveza, o el jugo de la uva (que se emplea para obtener vino). La diferencia entre el vino que se producía en la Antigüedad y el actual es que éste último se elabora con levaduras modificadas mediante biotecnología para que produzcan mejor y mayor cantidad de alcohol; aunque en algunas comunidades e industrias aún se obtiene el vino con métodos tradicionales.

Elaboración de pan

La industria cervecera mexicana posee altos estándares de tecnología y calidad.

En la Antigüedad los primeros panes eran ácimos, es decir, que no se usaba la fermentación para elaborarlos. Después se comenzó a emplear microrganismos —que se siguen usando hasta hoy en día—, como las levaduras Saccharomyces cerevisiae, que esponjan el pan mediante el desprendimiento de CO2, el cual forma las burbujas que inflan la masa y le dan consistencia.

LO

Cuenten

(a)

n

que sabe

Son muchos los tipos de biotecnología que surgieron en la Antigüedad y que se practican aún hoy en día, aunque con ciertos cambios. Esta actividad les permitirá conocer más acerca de esto. 1. Guiados por su profesor, comenten de forma grupal varias de las biotecnologías que se usan en la actualidad. 2. Valoren aquellas que son más importantes para el progreso humano y asignen cada una de ellas a un equipo diferente.

(b)

La fabricación del pan ácimo (a) quedó atestiguada en distintos grabados y pinturas murales egipcias (b).

3. En equipos, investiguen: a) b) c) d)

¿Cuándo surgió dicha técnica? ¿Cómo se realizaba el proceso en la Antigüedad? ¿Cómo se realiza el proceso actualmente? ¿Qué beneficios culturales, económicos, sociales, ambientales o de salud implicó dicha biotecnología en la Antigüedad y cuáles implica actualmente?

4. Elaboren una línea de tiempo en la que presenten la información recopilada por medio de fotografías, imágenes, textos y fechas. De un lado de la línea señalen los avances y, del otro, las implicaciones. 5. Realicen un cartel informativo que resuma la información más importante, para poder compartirlo con la comunidad escolar e invitarlos a conocer las líneas de tiempo. 6. Monten una exposición o periódico mural con su línea de tiempo y las de los otros equipos.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

68

Biología 2

Fundamentos de la técnica del ADN recombinante y su utilización en la ingeniería genética Técnica del ADN recombinante C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

En los laboratorios farmacéuticos para generar hormonas (como la insulina humana y la hormona del crecimiento humano) o medicamentos (como interferón, vacunas y antibióticos), se recurre a la técnica del ADN recombinante, utilizando bacterias o levaduras. Dicha técnica consiste en ensamblar genes, o partes de éstos, provenientes de una especie, en organismos de la misma especie o de otra distinta. Para ello, se utilizan técnicas de secuenciación del ADN que permite conocer la secuencia total del genoma y las porciones que codifican determinadas caraterísticas del organismo del que se quiere obtener algún beneficio. Una vez secuenciado el ADN, se selecciona la porción que codifica la característica buscada y, utilizando moléculas llamadas enzimas de restricción, se “corta” el fragmento del ADN adecuado. Posteriormente, en la misma enzima, se inserta dentro de una bacteria en forma de plásmido, que es una secuencia de ADN. Estos plásmidos se encuentran naturalmente en bacterias y levaduras, y son secuencias que contienen alguna característica especial que no está incluida en el ADN de un cromosoma. De este modo, las bacterias que contienen ese plásmido modificado llevarán a cabo las funciones que codifican la nueva porción de ADN.

Elaboración de hormonas

plásmido (ADN) Esquema de la célula procarionte (bacilo)

Figura 3.1 Los plásmidos de una bacteria contienen información que le ayuda a subsistir, pero que es independiente de su ADN fundamental.

La técnica del ADN recombinante cambió la forma en que se obtenían algunas hormonas. Una muestra de ello es la producción de insulina, que fue la primera hormona humana de origen transgénico y cuyo uso se autorizó en 1982. Al principio, la insulina que se administraba a pacientes diabéticos insulinodependientes era extraída de otros seres humanos o de animales, lo que ocasionaba la transmisión de algunas enfermedades del donador al receptor. Para obtener esta insulina transgénica, se identificó la secuencia del ADN humano que codifica la producción de insulina; usando enzimas de restricción se “cortó” ese fragmento de ADN y se insertó en plásmidos que, posteriormente, se clonaron y fueron introducidos en las bacterias. Actualmente gracias a dicha técnica, la industria farmacéutica produce y comercializa la insulina, y se evita la transmisión de enfermedades. La insulina humana puede salvar la vida de un paciente enfermo con diabetes, porque regula el nivel de glucosa en su sangre.

Elaboración de antibióticos Los antibióticos son sustancias producidas por el metabolismo microbiano en muy bajas concentraciones, como una estrategia entre bacterias para evitar el crecimiento de otros microorganismos y competir por alimento o espacio.

Bloque 3 t Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología

69

Con la misma tecnología descrita para la producción de insulina se han desarrollado nuevos antibióticos. Entre los principales antibióticos generados mediante este método están las penicilinas, ampicilinas, cefalosporinas y estreptomicinas y los derivados generacionales de cada uno de ellos.

LO

Cuenten

n que sabe

La técnica del ADN recombinante es fundamental para la biotecnología. Realicen la siguiente actividad para que conozcan más ejemplos sobre su funcionamiento. 1. Su profesor les asignará, por equipos, algunas biotecnologías que impliquen el uso de la técnica del ADN recombinante. 2. En equipos, investiguen el mecanismo de dicha técnica y valoren sus implicaciones biológicas y sociales. Además, pregunten su opinión al respecto a personas de su comunidad o familia, para conocer cuál es la perspectiva que se tiene de ella. 3. Presenten los resultados de su investigación documental y de campo. Apóyense en medios audiovisuales, como diapositivas, audios de los entrevistados o animaciones sobre la técnica del ADN recombinante.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

Beneficios de la biotecnología en diferentes campos En la figura 3.2 se presenta un esquema que resume los usos de la biotecnología en la época actual, los cuales se detallarán en los siguientes apartados.

Biotecnología Métodos y técnicas en los que se utiliza o altera algún organismo vivo con fines prácticos o comerciales

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

Agricultura y ganadería Producción de organismos vivos (plantas o animales) para consumo humano, y mejora de sus características

Industria Producción de alimentos, medicamentos y otros productos industriales no contaminantes.

Ambiente Tratamiento de aguas negras, control de derrames de petróleo, detoxificación de suelos y agua, entre otros

Área médica Prevención y control de algunas enfermedades, producción de medicamentos, hormonas, vacunas, anticuerpos, anticoagulantes, etcétera.

Figura 3.2 Usos de la biotecnología en la época moderna.

TU

Amplía

se aplica en:

e Horizont

Reúnanse en equipos y vean la película La isla, del año 2005, dirigida por Michael Bay, protagonizada por Ewan McGregor y Scarlett Johansson. Guiados por su profesor, comenten grupalmente sus impresiones respecto a las implicaciones éticas de la reproducción asistida y el impacto de la biotecnología en los seres humanos.

70

Biología 2

TIC

TIC

TIC

A pesar de ser ancestral, la técnica para la producción de vino se actualiza constantemente, tanto en cuestiones industriales como en biotecnología. Una investigación reciente de la Universitat de València a cargo de Emilia Matallana, obtuvo una nueva cepa de levaduras para uso industrial mediante procesos de modificación genética de la Saccharomyces cerevisiae. Busca en Internet noticias o presentaciones acerca del tema.

Industria Uno de los campos en los que se utiliza la biotecnología es en la biorremediación e impacto ambiental, que consiste en utilizar microorganismos —como las bacterias— para que, mediante las enzimas que produce su metabolismo, eliminen contaminantes del suelo, el agua y el ambiente en general. La industrialización ha repercutido en los ecosistemas, por ejemplo, el uso de pesticidas químicos o los derrames de petróleo ocasionan daños irreparables a la fauna y flora que trascienden a toda la cadena trófica. En respuesta a esto, la industria biotecnológica ha desarrollado biopesticidas que no agreden el ambiente, y bacterias capaces de degradar las manchas de petróleo, que de otra forma serían casi imposibles de eliminar. Finalmente, mediante la biotecnología también se pueden obtener distintos productos industriales, optimizando procesos industriales tradicionales o generando nuevos procesos; tal es el caso de detergentes, azúcares, aditivos y saborizantes alimenticios.

Biomedicina Terapia celular En la terapia celular se usan trasplantes de células vivas a otros organismos, con el fin de reparar tejidos o funciones de organismos dañados. Estos tejidos pueden obtenerse de células madre o células troncales, que tienen la ventaja de ser totipotenciales, es decir, que pueden diferenciarse en células de casi cualquier tipo para la reparación de los tejidos. Así, por ejemplo, para pacientes con quemaduras se cultivan en el laboratorio células madre obtenidas de cordones umbilicales humanos, con la finalidad de inducirlas a una diferenciación para formar células de la piel. Dichas células pueden ser trasplantadas a estos pacientes para favorecer una recuperación más rápida y así evitar infecciones que se generarían al tener tejidos vivos expuestos. Aunque en la actualidad muchos países cuentan con bancos de células madre para ser usadas en la reparación de diversos tejidos, ésta sigue siendo una técnica muy costosa.

Reproducción asistida La biotecnología también se usa en la reproducción asistida para aquellas parejas que no pueden concebir hijos. Se pueden formar embriones a partir de la extracción del genoma de un espermatozoide, que luego es insertado en uno de los óvulos de la paciente, con el fin de inducir la formación de un cigoto que pueda implantarse en la matriz (preparada previamente con hormonas para el procedimiento). De este modo, es posible lograr el desarrollo de un bebé sano.

Proyecto Genoma Humano

La reproducción asistida es quizá una de las biotecnologías más conocida.

La biotecnología también se ha utilizado en el desarrollo del hoy concluido Proyecto Genoma Humano. Su objetivo fue la codificación de toda la información genética del ser humano, tanto aquella necesaria para el correcto funcionamiento del organismo, como la que genera enfermedades. Con esto se pretende diagnosticarlas con exactitud y así determinar el tratamiento adecuado. También se tienen identificados genes que codifican otras características, como la predisposición a las adicciones al alcohol, el tabaco y otras drogas. Sin embargo, es necesario resaltar que incluso en individuos con dicha predisposición, el cumplimiento de estilos de vida sanos puede evitar el surgimiento de tales adicciones.

Bloque 3 t Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología

71

Clonación reproductiva Un campo muy polémico de la utilización de la biotecnología es la clonación reproductiva, que consiste en la reproducción no sexual de individuos genéticamente idénticos al progenitor. El ejemplo más conocido, aunque no el único, es el de la oveja Dolly, clonada a partir de una célula adulta diferenciada. Dolly posteriormente fue cruzada y tuvo varios descendientes, pero fue sacrificada a los seis años por padecer una severa enfermedad pulmonar y artritis, aun cuando la expectativa de vida para un individuo de su especie es de alrededor de 12 años. Sin embargo, no se ha determinado con precisión si dichas enfermedades fueron causadas a partir del hecho de ser un clon.

Bioética La correcta aplicación de la biotecnología en diversas áreas parece no tener límites, pues cada vez son más las ventajas y descubrimientos que pueden constituir una solución a diversos problemas. A pesar de ello, han surgido voces que cuestionan si dichas aplicaciones están bioéticamente reguladas. Ello dependerá de que los avances de la biotecnología se dirijan a un rumbo en el que sus aplicaciones tengan un beneficio real, no sólo para el ser humano, sino para la naturaleza también. Por ello, en México se creó en 1992 la Comisión Nacional de Bioética, con el propósito de resaltar los principios éticos que deben regular las investigaciones con seres humanos y con animales. Además, en México también existe el Código Ético para la Investigación Biomédica, elaborado por investigadores.

El nacimiento de Dolly (1996-2003) abrió la puerta a la discusión pública sobre los límites éticos de la manipulación genética.

LO

Cuenten

n

que sabe

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r

Es probable que la idea que tenían sobre la biotecnología haya cambiado sustancialmente desde que comenzaron este bloque. Para comprobarlo, realicen en equipos la siguiente actividad.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

1. Individualmente, integren en una tabla la información sobre diferentes biotecnologías que conocieron a través de este libro y mediante las investigaciones que han realizado hasta ahora. Sigue el modelo que se muestra a continuación. BIOTECNOLOGÍA

USOS

BENEFICIOS

IMPLICACIONES Económicas

Éticas

Culturales

2. En equipos, analicen sus tablas y relean la conclusión a la que llegaron en la primera sección Cuenten lo que saben (página 65). 3. Discutan cuáles son los cambios de apreciación que experimentaron en el conocimiento que tenían sobre la biotecnología y la forma en que la valoran.

Ambientales

De salud

72

Biología 2

Pista de

aterrizaje El tercer bloque de aprendizaje de tu libro ha llegado a su fin, así que es momento de que preparen su programa de radio para compartir la información que recabaron sobre el empleo, beneficios e implicaciones de la biotecnología. Para hacerlo, consideren lo siguiente: t
Establezcan una fecha para presentar su programa y fijen con su profesor la duración que tendrá. t
Elaboren el guión de un programa de radio que incluya toda la información que debieron recabar a lo largo del bloque y la consultada en medios de información confiables. t
Entreguen una copia del guión a su profesor antes de la grabación final o la presentación en vivo, para que les haga comentarios preliminares. t
Ensayen antes de hacer la grabación o presentación en vivo ante el grupo. t
Entre todos, evaluarán el trabajo y desempeño de cada equipo; para hacerlo pueden utilizar una rúbrica como la que se muestra a continuación.

Rúbrica para evaluar el desempeño Generen una rúbrica para evaluar a cada equipo y al finalizar las presentaciones, entréguenlas a los equipos correspondientes para que reciban realimentación acerca de su trabajo. Proceso a evaluar: Programa de radio Criterios y evidencias

Recomendaciones para la evaluación: Coevaluación Niveles de dominio

Inicial-Receptivo

Básico

Autónomo

Estratégico

Comunican información relativa al tema. Evidencia: Programa de radio.

Aunque el programa de radio menciona el tema, no quedan claros los conceptos ni las ideas.

Los materiales dejan en claro algunos temas, pero también presentan confusión en la definición de otros.

Los materiales explican de manera clara el tema y los diferentes conceptos básicos.

Además de dejar en claro el tema y los conceptos básicos, el programa de radio lo presenta de manera creativa e interesante.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

La ejecución del programa de radio corresponde con la planeación realizada. Evidencia: Guión.

El contenido del programa de radio se relaciona muy poco con los materiales del guión.

Aunque existen cambios respecto al guión, no se explica para qué se hicieron ni por qué fueron necesarios.

Hay cambios respecto al guión original, pero se justifica claramente las razones por las que se hicieron.

Los cambios fueron mínimos, pues se planeó meticulosamente cada parte del programa de radio. En todos los casos, las variaciones se registraron y explicaron.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

La calidad del programa de radio es buena. Evidencia: Presentación del programa de radio.

La presentación del programa se preparó improvisadamente y se notan fallas incluso en la calidad del sonido.

A pesar de tener buena calidad, hay repeticiones y errores en la presentación del programa, como falsos comienzos.

La presentación del programa contiene pequeños errores.

La presentación del programa está libre de errores.

Ponderación: 20%

0.5 puntos

1 punto

1.5 puntos

2 puntos

Realimentación:

Bloque 3 t Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología

Caja de

herramientas

Recomendaciones para elaborar un programa de radio Para preparar su programa de radio, sigan estas recomendaciones: 1. Consideren alternativas de acuerdo con sus recursos y los de su escuela: t
Si su escuela cuenta con cabina de radio, concerten una cita para la presentación del programa. Pueden hacer el programa en vivo o transmitir una versión previamente grabada. t
Si no tienen una cabina de radio disponible, busquen la posibilidad de utilizar el micrófono de la escuela durante el receso para presentar su programa y difundir la información. En este caso también pueden hacer el programa en vivo o transmitir una versión previamente grabada. t
Presenten en el salón de clases una grabación casera que hayan hecho usando una computadora, una grabadora o sus teléfonos celulares. t
Si hacen una presentación en vivo, usen una cortina a modo de telón, para ocultarse y poder producir el programa detrás de ella. 2. Acuerden los siguientes puntos: a) b) c) d)

Nombre del programa, concepto y objetivos. Duración y horario de transmisión. Público al que va dirigido. Secciones del programa, locutores y colaboradores.

3. Planeen los tiempos del programa, pensando en la cantidad de información y música. Consideren qué materiales utilizarán para los sonidos especiales, música y ambientación. Plasmen todo esto en un guión, como el que se muestra a continuación: EJEMPLO DE UN GUIÓN Control Locutorio Inicia música suave, LAURA: (Retando) ¡Juan!.. ¿y tu qué para introducir la sabes de la biotecnología? información. 3 segundos. PEDRO: (Con tono de duda y tratando Sonido de gruñido de de quedar bien con Laura) ¿Tiene dinosaurio. algo que ver con la película de Parque 3 segundos. Jurásico? Sonido de cristalería de LUIS: ¡Jaja! No, Pedro, esto es ciencia laboratorio y agua en de verdad, que está no sólo en los ebullición… laboratorios, sino en nuestra vida 10 segundos diaria… 4. Ensayen varias veces, para ir midiendo y regulando los tiempos, lograr un buen seguimiento del guión y producir los efectos de sonidos de forma adecuada.

73

74

Biología 2

Evalúa lo

aprendido Autoevaluación Instrucciones: Estima tu nivel de logro de los siguientes desempeños y escribe qué debes hacer para mejorarlo. 3. Lo puedo enseñar a otros

2. Lo puedo hacer solo

Desempeños

1

2

3

1. Necesito ayuda

Para mejorar mi desempeño debo:

Reconozco las aportaciones de la biotecnología desde la Antigüedad hasta la época moderna, destacando sus aplicaciones e influencia en la sociedad. Explico la utilidad de la ingeniería genética en el desarrollo de la biotecnología moderna. Reconozco las implicaciones de la manipulación genética. Valoro el uso de la biotecnología en la solución de problemas que busca el bienestar del ser humano.

Coevaluación Instrucciones: Evalúa el trabajo que realizó cada compañero de tu equipo cuando participaron en las secciones Cuenten lo que saben. Obtengan la suma del puntaje de acuerdo con la siguiente escala. 3. Muy bien

2. Bien

1. Regular

0. Deficiente

Integrantes del equipo Aspectos a evaluar

1

2

3

4

5

Aporta sus conocimientos para lograr los fines de la actividad. Propone maneras de llevar a cabo la actividad. Escucha y respeta las opiniones de los demás. Total de puntos

Heteroevaluación En la página 225 encontrarás una serie de preguntas que permitirán que tu profesor evalúe los conocimientos que adquiriste en este bloque. Respóndelas, recorta la hoja y entrégala a tu profesor.

Bloque 3 t Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología

Evaluación de actividades de aprendizaje La siguiente es una lista de las actividades que le ayudará a tu profesor a evaluar el trabajo que realizaste durante este bloque. En la página 217 encontrarás algunos modelos de los instrumentos de evaluación que utilizará. Actividad

Ubicación

Instrumento para evaluarla

Participar dando respuesta a las preguntas acerca de los beneficios e implicaciones de la biotecnología (tomando en cuenta las diversas perspectivas; por ejemplo, cultura, género, entre otros), de manera ordenada y respetando la participación de sus compañeros.

Cuenten lo que saben, pág. 65.

Guía de observación.

Investigar en equipos el empleo de la biotecnología en la época antigua y moderna (por ejemplo, alimentos transgénicos), considerando las ventajas e implicaciones biológicas y sociales que tiene y presentarla en plenaria ante el grupo mediante un organizador gráfico, como un cartel o una muestra comparativa de alimentos transgénicos.

Cuenten lo que saben, pág. 67.

Rúbrica

Participar activamente en la presentación de un trabajo sobre biotecnología, de manera ordenada y respetando las intervenciones de sus compañeros, valorando los beneficios e implicaciones biológicas y sociales que se presentan en su contexto.

Cuenten lo que saben, pág. 69.

Rúbrica

Integrar en una tabla la información sobre el empleo, beneficios e implicaciones de la biotecnología.

Cuenten lo que saben, pág. 71.

Lista de cotejo.

Valorar, mediante la elaboración de un guión y un programa de radio, la información sobre el empleo, beneficios e implicaciones de la biotecnología.

Proyecto, pág. 64.

Lista de cotejo.

Portafolio de evidencias En este bloque desarrollaste actividades que forman parte de tu portafolio de evidencias del curso, para su evaluación final se sugiere lo siguiente: Evidencia de trabajo r Guión radiofónico con información

sobre el empleo, beneficios e implicaciones de la biotecnología.

Instrumento de evaluación sugerido r Lista de cotejo.

Recomendaciones de evaluación a. El equipo evaluará el guión radiofónico usando una lista de cotejo y hará las correcciones pertinentes. b. El docente evaluará el guión radiofónico y lo devolverá al equipo. c. El equipo hará las correcciones pertinentes e integrará el guión al portafolio.

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BLOQUE

4

Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

r 9 horas

r
Principio de la selección natural y su relación con la genética de poblaciones. r
Causas y objetivos de la evolución por selección natural y artificial.

Desempeños del estudiante

Competencias a desarrollar

r
Aplica el concepto de evolución biológica. r
Interpreta el flujo de genes entre poblaciones como un factor que cambia las frecuencias de los alelos. r
Ejemplifica los sucesos fortuitos que pueden cambiar las frecuencias de los alelos en las poblaciones (deriva genética). r
Valora la biodiversidad de los organismos que lo rodean y los beneficios que representa dicha biodiversidad. r
Distingue las principales evidencias de la evolución biológica, relacionando la selección natural y artificial con la biodiversidad de las especies en nuestro planeta. r
Describe las principales causas de la variabilidad genética y del cambio evolutivo. r
Valora los mecanismos biológicos que permiten la adaptación de los organismos a los cambios ambientales.

r
Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. r
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. r
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. r
Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. r
Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. r
Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r
Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. r
Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r
Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos. r
Reconoce los propios prejuicios, modifica sus propios puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. r
Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente.

Tiempo asignado al bloque

Objetos de aprendizaje r
Antecedentes y teoría de la evolución de Darwin y Wallace. r
Principales causas de la variabilidad genética y el cambio evolutivo: ✓
Mutación. ✓
Flujo de genes. ✓
Deriva genética. ✓
Interacción con el ambiente. ✓
Apareamiento no aleatorio. ✓
Selección natural.

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E V A L U A C I Ó N

D I A G N Ó S T I C A

Muchas veces no nos damos cuenta de todo lo que sabemos sino hasta que nos preguntan por ello. Por eso, te proponemos que leas y respondas las siguientes preguntas acerca de algunos de los conocimientos, habilidades, actitudes y valores que se trabajarán en este bloque; así sabrás qué tanto sabes. 1 ¿Qué teoría propone que los seres vivos fueron creados por una fuerza sobrenatural y que no pueden cambiar, transformarse o evolucionar? a) b) c) d)

Teoría fijista. Teoría del catastrofismo. Teoría del transformismo. Teoría de la evolución biológica.

2 ¿Quiénes propusieron la teoría de la evolución biológica? a) b) c) d)

Platón y Alfred R. Wallace. Anaximandro y Charles Darwin. Charles Darwin y Alfred R. Wallace. Alfred R. Wallace y Thomas Malthus.

3 ¿A quién se le considera el padre de la teoría sintética de la evolución? a) b) c) d)

Ernst Mayr. Julian S. Huxley. Thomas Malthus. Theodosius Dobzhansky.

4 ¿Qué se produce como consecuencia de la recombinación genética y de las mutaciones genéticas y cromosómicas? a) b) c) d)

La poza genética. La selección natural. La variabilidad genética. El aislamiento reproductivo.

5 ¿Cuáles son las principales causas del aislamiento reproductivo entre las poblaciones?

6 ¿Qué son los fósiles y qué se puede conocer a través de ellos?

7 ¿Qué aspectos evolutivos estudia la embriología comparada?

8 ¿Qué se entiende por flujo genético?

77

78

Proyecto ¿Son iguales todos los frijoles? Quizá hayas notado que existen diversas variedades de semillas de frijol, y que muchas veces se utilizan específicamente para elaborar distintos guisados en la región en la que vives. Las plantas de frijol, al igual que cualquier otro ser vivo, son producto de la evolución. ¿Qué podrías conocer sobre ellas al analizar sus distintas variedades? El propósito de este proyecto es que relaciones las variedades genéticas que pueden encontrarse en organismos de interés alimenticio —como el frijol (Phaseolus vulgaris)—, con las diferentes regiones donde se producen y que descubras cómo el ambiente ha influido en el establecimiento de estas variaciones genéticas. Este proyecto está inspirado en los experimentos que Wilhelm Johannsen realizó en 1903, en los que estudió el efecto de la selección basándose particularmente en el peso de la semilla. Para llevar a cabo este proyecto, organícense en equipos y hagan lo siguiente: a) Consigan en mercados locales al menos 10 semillas de seis variedades de frijol. Pregunten a quienes las venden cuál es el nombre común y lugar de procedencia. b) Pregunten en sus familias qué platillos suelen prepararse con las variedades de frijol recolectadas. c) Registren el color, nombre común y procedencia de cada variedad de semilla. d ) Pesen y midan cada una de las semillas de cada variedad. Registren todos los datos en tablas y obtengan el peso y tamaño promedio por variedad. e) Investiguen el experimento de Johannsen sobre la variabilidad de semillas de frijol y la fórmula que propuso; adáptenla para analizar los datos obtenidos. f ) Presenten ante el grupo los datos recabados y su análisis en una presentación electrónica o con apoyo de pliegos de papel bond. Para elaborar este proyecto pueden pedir ayuda a sus profesores de Historia, Matemáticas e Informática. Además, de necesitar orientación sobre el proceso de medición de sus ejemplares, consulten la sección Caja de herramientas (página 102). Si tienen dudas sobre las características que debe tener su presentación ante el grupo, pueden consultar la sección Pista de aterrizaje (página 101). Recuerden que la versión final de su reporte de investigación formará parte de su portafolio de evidencias.

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

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Antecedentes y teoría de la evolución de Darwin y Wallace LO

Cuenten

n

que sabe

Esta actividad les permitirá investigar las diferentes teorías de la evolución que han existido, a fin de exponerlas frente al grupo. 1. Dividan al grupo en seis equipos; cada uno estará encargado de investigar una las siguientes teorías: a) Teoría fijista. b) Teoría del transformismo. c) Teoría del catastrofismo. d ) Teoría del uniformismo. e) Teoría del evolucionismo. f ) Teoría de Darwin y Wallace.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

2. Cada equipo desarrollará los siguientes aspectos de la teoría que se le haya asignado: a) Postulados básicos de la teoría. b) Cultura o personajes que formularon o defendieron la teoría. c) Contexto histórico de la teoría: tipo de vestimenta, país y situación social, política y económica. 3. Presenten su investigación de manera creativa, de tal manera que haya una ambientación en el salón según el contexto histórico. Por ejemplo, los expositores pueden vestir según la época y la personalidad del autor o la cultura.

Antecedentes a la teoría de Darwin y Wallace El ser humano siempre se ha cuestionado el origen de los fenómenos que lo rodean. Las siguientes preguntas han surgido en numerosas ocasiones a lo largo de la historia y prehistoria de la humanidad: ¿de dónde proviene tal variedad de animales, plantas, hongos y microorganismos?, ¿existe alguna relación de origen entre los seres vivos?, ¿por qué hay tantas especies y son tan diversas? Las respuestas han sido variadas, según la cultura y el tiempo. A continuación se presentan las respuestas más conocidas que se han dado a estas interrogantes.

Teoría fijista La teoría fijista sostiene que la naturaleza en su totalidad es una realidad definitiva e inmutable o inalterable, que los seres vivos han sido creados por un ser sobrenatural (Dios) y que no pueden cambiar, ni transformarse, ni evolucionar, sino que permanecen invariables o fijos, de ahí el nombre de la teoría.

La creación de Adán, famosa obra de Miguel Ángel pintada en la Capilla Sixtina a inicios del siglo XVI, muestra un capítulo icónico para la teoría fijista, según la cual, un ser sobrenatural fue responsable de la creación de todo lo existente, incluyendo el ser humano.

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Biología 2

Su origen proviene de las antiguas culturas judeo-cristiana y griega. La primera sostenía que el origen de cada uno de los seres vivos se debe a un acto creador específico; la segunda postulaba, según el pensamiento Aristotélico, que los seres vivos se mantenían invariables a lo largo del tiempo. Hacia el siglo XVIII, el naturalista sueco Carl von Linné (1707-1778) desarrolló formalmente la teoría del fijismo, manteniendo el argumento de que “hay tantas especies diferentes como formas diversas fueron creadas en un principio por el ser infinito”, es decir, todos los seres vivos se habían creado de manera separada e independiente, estableciendo así la grandeza de Dios y de su creación.

Teoría del transformismo El filósofo, matemático y astrónomo francés, Pierre Louis Moreau de Maupertuis (1698-1759) señaló que las especies cambian a lo largo del tiempo; el naturalista Georges-Louis Leclerc (1707-1788), conocido como el Conde de Buffon, expresó en su libro Historia natural la idea de que los organismos inicialmente creados podrían transformarse o adaptarse al medio en el que se desarrollaran. El transformismo se basó en las pruebas y evidencias de los estudios de anatomía comparada, de embriología, de fisiología y de paleontología; todos ellos observaban las diferencias y similitudes entre las especies, así como en su variedad de adaptaciones al medio. Esto permitió establecer la noción de que una especie “original” fue el patrón o modelo del cual se derivaron todas las especies actuales. Algunos argumentos transformistas empíricos (es decir, basados en la experiencia, experimentación y percepción) son: t
Las especies no son inmutables o inalterables. t
En el pasado, la Tierra presentaba un aspecto muy distinto al actual. t
Antiguamente existieron formas vivientes distintas a las actuales, que coexistieron con otras que sí han perdurado hasta nuestros días.

Teoría del catastrofismo

Cuvier fue capaz de observar similitudes anatómicas entre animales extintos y especies vivientes, como en esta lámina en la que compara la mandíbula de un mamut (arriba), con la de un elefante asiático (abajo). A pesar de ello, descartó cualquier interpretación transformista de sus hallazgos.

El zoólogo y naturalista francés George Cuvier (1769-1832), al que se le considera padre de la anatomía comparada y de la paleontología, planteó una hipótesis fijista, llamada catastrofismo. El descubrimiento constante y el estudio de fósiles de especies ya desaparecidas fueron argumentos necesarios para asegurar que en el pasado existieron especies diferentes a las actuales. Lo anterior llevó a Cuvier a proponer que la desaparición de aquellas especies se debía a fenómenos catastróficos, tales como inundaciones, glaciaciones o terremotos; de tal suerte que aquellas especies primitivas fueron reemplazadas por “versiones mejoradas” por acción de un ser superior. Es decir, las especies se creaban por deseo de un ser sobrenatural y se extinguían debido a catástrofes naturales.

Teoría del uniformismo Un opositor de la idea fijista y catastrofista fue el escocés James Hutton (17281799), considerado el padre de la geología, quien postuló la teoría del uniformismo. Esta teoría fue desoída por sus contemporáneos, y no fue sino hasta el siglo siguiente que cobró relevancia al ser retomada por el geólogo escocés Charles Lyell (17971875). Ambos científicos realizaron estudios sobre las características de las rocas y los registros de los diversos procesos de erosión, sedimentación, invasión y levantamiento

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

de la corteza terrestre a lo largo del tiempo, que les permitieron explicar la presencia de residuos fósiles en capas geológicas superpuestas. A partir de estas observaciones postularon que los procesos físicos que alteran la superficie del planeta se han producido desde épocas remotas, demostrando así que el planeta también ha tenido cambios paulatinos y constantes a través del tiempo, que no siempre han sido drásticos o catastróficos. Esta teoría también reveló datos aproximados sobre la edad de la Tierra, referida en millones de años, y no en unos cuantos miles como se había venido asegurando. Tal información fue muy útil para Darwin, quien basó parte de sus estudios en ella.

Lamarckismo El naturalista francés Jean-Baptiste de Monet (1744-1829), caballero de Lamarck, presentó por primera vez una teoría de la evolución biológica que dedujo al observar la relación entre las características de organismos fósiles (extintos o no) y las de los organismos actuales. Lamarck declaró que la naturaleza fue creando (por generación espontánea), de forma gradual y sucesiva, la gran diversidad de grupos y especies de plantas y animales, partiendo de los más simples a los más complejos. También propuso que a medida que el ambiente cambiaba, también lo hacían los organismos, iniciando con una modificación de hábitos y luego con cambios anatómicos, que permitían la formación de una nueva especie. Esta teoría de la evolución biológica se basaba en las siguientes premisas: t
Impulso vital. Los seres vivos poseen de forma natural una fuerza interior que los lleva a ser cada vez mejores y más complejos. t
Necesidades fisiológicas. Ante los cambios en el medio ambiente, surgen nuevas necesidades para los organismos, lo que produce cambios en sus hábitos originales. t
Uso y desuso de los órganos. Estos nuevos hábitos desarrollados por los organismos promueven el desarrollo del órgano más utilizado, provocando a su vez la atrofia de aquellos con menor uso. t
Los nuevos caracteres se heredan. Dichos cambios (desarrollo o atrofia de algún órgano), adquiridos durante la vida de un individuo, son transmisibles a sus descendientes.

Sin embargo, los postulados fundamentales de Lamarck no explican cómo ha sucedido dicha transformación, ni cuál es el mecanismo causal que la determinó.

Teoría de la evolución de Darwin y Wallace La evolución biológica se puede definir como el proceso de cambios en las características de los seres vivos desde el origen de la vida (hace alrededor de 4 mil 500 millones de años), a lo largo del tiempo y en su interacción con el medio. Ello ha dado como resultado la diversidad biológica. El estudio de los procesos evolutivos tiene un enfoque filogenético, es decir, trata de determinar el grado de parentesco evolutivo entre las distintas especies de seres vivos.

Darwin y el viaje del Beagle Charles Darwin (1809-1882) emprendió en 1831 una expedición científica alrededor del mundo con una duración de cinco años, abordo del barco Beagle. El joven

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Biología 2

Darwin iba en calidad de naturalista, por lo que cuando el navío atracaba, recogía ejemplares de las costas y realizaba excursiones tierra adentro. Gracias a este trabajo Darwin, recolectó evidencias que más tarde le servirían para postular su teoría. En las islas Galápagos, Darwin encontró el fenómeno que le resultaría más ilustrador: los pinzones. Este grupo de aves comprende 14 especies muy similares, que aunque comparten tamaño, difieren en comportamiento, canto y forma del pico. Darwin concluyó que cada especie presentaba adaptaciones que la hacían diferente del resto, y que le permitían aprovechar de manera más eficiente el alimento disponible de su hábitat (figura 4.1).

Figura 4.1 Cuatro especies de pinzones representativas de las 14 especies estudiadas por Darwin en las Islas Galápagos.

Wallace y la selección natural En el caso de Alfred R. Wallace (1823-1913), su intervención en el desarrollo de la teoría de la evolución por selección natural comienza en una isla en Indonesia oriental, donde padeció una fiebre tropical. Durante este episodio febril, y teniendo en su experiencia cuatro años de exploración en el Amazonas y en las islas de Indonesia, Wallace tuvo la brillante idea de incorporar los postulados descritos por el economista Thomas Malthus (1766-1834), que explican la regulación del crecimiento de las poblaciones humanas, a las dinámicas poblaciones de otros seres vivos.

El origen de las especies En 1858 Wallace escribió una carta a Darwin en la que le exponía su teoría sobre selección natural, muy similar a la que Darwin había esbozado en cartas previas

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

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después de su viaje en el Beagle. Darwin se sorprendió por la gran coincidencia de la teoría de Wallace y sus múltiples observaciones, con las de él mismo. Ante esto, Charles Lyell y Joseph Dalton Hooker (1817-1911), convencieron a Darwin de presentar ante la Linnean Society las cartas que él mismo había escrito años anteriores en conjunto con la última carta de Wallace. En dicha sociedad estos manuscritos pasaron desapercibidos y no se les tomó mayor importancia. Después de este hecho, Darwin trabajó arduamente para publicar un año después su afamado libro: El origen de las especies. Posteriormente, Darwin retomaría las ideas de Malthus, a través de Wallace, para explicar que existen más crías que individuos adultos, porque hay factores que reducen la población, como enfermedades, falta de alimento y depredadores. Lo anterior genera una competencia entre los individuos de una población, en la que resultan exitosos o sobrevivientes aquéllos con variaciones o características favorables (es decir, los mejor adaptados), que además son quienes perpetúan su especie y transmiten a sus descendientes aquellas variaciones que les dieron ventaja.

Evidencias que sustentan la teoría de la evolución biológica La teoría científica de la evolución biológica se apoya en diferentes evidencias, tales como: los fósiles, la distribución geográfica, la anatomía y la embriología comparadas y, muy recientemente, también la bioquímica comparada.

Evidencias paleontológicas: los fósiles Una de las evidencias más importantes que apoyan el proceso evolutivo son los restos fósiles, que son estudiados por la paleontología (de los términos paleo, viejo; ontos, ser, y logos, tratado). Los restos fósiles constituyen una evidencia directa de las adaptaciones evolutivas. Se usan para construir modelos del organismo y de su hábitat, así como para descubrir sus relaciones evolutivas con otras líneas anteriores o posteriores. La palabra fósil deriva del latín fossilis, que significa “aquello que es excavado”. Se considera fósil a cualquier resto que revele la existencia de vida en el pasado (figura 4.2).

Huevos en un nido

Heces fosilizadas (coprolitos)

Figura 4.2 Diferentes tipos de fósiles.

Huesos

Huella

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas de carácter científico, condultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

Impresión de la piel

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Biología 2

Los fósiles pueden ser partes duras del organismo que se han conservado al paso del tiempo: huesos, conchas, dientes, semillas, madera, piel o huevos; o bien, cualquier huella o señal que el ser haya dejado: moldes y vaciados, huellas de pisadas, impresiones, etcétera. En algunos casos se han encontrado fósiles de organismos completos, esto ha sucedido con algunos insectos y arácnidos atrapados en resinas, como el ámbar. También, de manera excepcional, se han descubierto organismos conservados en bloques de hielo, como ocurrió en Siberia, donde se hallaron mamuts con una antigüedad de más de 37 mil años. En general, la fosilización de las partes duras, de los huevos o de las heces fecales de los organismos se debe a que la materia orgánica, de forma paulatina, es sustituida por algún producto mineral (sílice, carbonatos de calcio o de magnesio, piritas de hierro, etc.), hasta reemplazarla totalmente. Dado que el área que ocupaba la materia orgánica es semejante al de una piedra, el proceso se conoce como petrificación. Otros fósiles son resultado de distintas situaciones. Los moldes se formaron por el endurecimiento de las sustancias que rodeaban un organismo. Las impresiones corresponden a partes de algunos seres, y casi siempre son laminares, por ejemplo, las hojas de helecho que quedaron sobre algún material muy blando, que al endurecer conservó grabada esa forma. Finalmente, las pisadas y los rastros son huellas que un animal pudo haber dejado sobre barro blando u otro material similar que endureció.

Evidencias por la distribución geográfica de los seres vivos o biogeografía La mayoría de los seres vivos se distribuyen de acuerdo con las características de las zonas geográficas. Los principales factores que inciden en la distribución geográfica de los organismos terrestres son el clima y las barreras acuáticas. Cuando la población de una especie queda aislada durante varias generaciones, van apareciendo cambios en las características de sus individuos, causadas por algunas mutaciones y recombinaciones genéticas al azar, que pueden ser inducidas por las condiciones del medio, y con el transcurso del tiempo pueden originar nuevas especies (especiación).

Evidencias que aportan la anatomía y la embriología comparadas C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. r Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

En el campo de la anatomía comparada, la evidencia anatómica de que ha ocurrido una evolución es el parecido entre distintos tipos de organismos, pues hace suponer a los científicos que éstos provienen de un ancestro común que sufrió modificaciones cuando los grupos de organismos evolucionaron. Sus estructuras son similares, pero sus funciones pueden ser diferentes. A dichas estructuras se les conoce como homólogas. Las estructuras homólogas presentan la misma estructura básica e igual relación respecto a otros órganos y, en general, tienen el mismo patrón de desarrollo embrionario. Las homologías son similitudes en la estructura de algunas partes del cuerpo entre varias especies, aun lejanas taxonómicamente, que permiten reconocer relaciones de parentesco evolutivo. Muestra de ello es la semejanza entre la estructura anatómica de las alas de un murciélago y de un ave, el brazo del ser humano y la aleta de un delfín o una foca, que está determinada por un ancestro común (figura 4.3).

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

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húmero cúbito radio Pterodáctilo

Delfín

carpo metacarpo

Perro Ser humano

falanges

Ave

Murciélago Volar

Foca

Oveja

Musaraña

Nadar

Correr

Asir

Figura 4.3 Las estructuras homólogas presentan la misma anatomía básica y el mismo patrón de desarrollo embrionario, aunque puedan servir a diferentes funciones en cada especie.

Figura 4.4 La ballena (b) y la boa constrictor (c) conservan estructuras vestigiales, que, sin embargo, son funcionales en la salamandra (a).

Amplía

TU

En contraste, las estructuras y los órganos análogos son aquellos que tienen la misma función (o muy parecida), pero en los que su estructura y origen son muy diferentes. Considera, por ejemplo, las alas de insectos como mariposas, abejas y moscas, y las de las aves: en ambos casos los órganos son utilizados para el vuelo, pero difieren mucho entre sí. Hay otro tipo de estructuras sin función aparente, conocidas como órganos vestigiales (figura 4.4); del latín vestigium, huella o traza. Un ejemplo es el cóccix del ser humano, que es el final de la columna vertebral y carece de función, pero que en muchos mamíferos se prolonga para formar la cola. Esto significa que el ser humano presenta una estructura vestigial como prueba de ancestros comunes con otras especies.

e Horizont

Para reconocer las diferencias entre los órganos homólogos y análogos, visiten un acuario o tienda de mascotas, o busquen un libro sobre especies marinas. Observen los peces, las tortugas, los escualos y los cetáceos; si es posible, tomen fotografías. Busquen esquemas de la anatomía interna de las aletas de dichos organismos para comparar las aletas de cada grupo, según su anatomía interna y función. Clasifiquen qué aletas son órganos homólogos y cuáles órganos análogos, y presenten su investigación ante el grupo.

86

Biología 2

Por otro lado, la embriología comparada también aporta pruebas del proceso evolutivo al analizar el desarrollo embrionario de los organismos de diferentes especies; así, se ha encontrado que, en etapas tempranas del desarrollo embrionario, los peces, las aves y los humanos se parecen entre sí, lo que hace suponer un ancestro común.

(a) Pollo

(b) Ratón

(c) Ser humano

En etapas tempranas del desarrollo embrionario, en distintos grupos de vertebrados, se presentan similitudes que revelan sus relaciones evolutivas.

LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. r Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

n

que sabe

Todas las especies que existen sobre la Tierra son el resultado de muchos años de evolución. En esta actividad se convertirán en detectives del pasado al realizar muestras comparativas de la evolución de animales y plantas de la región, mediante la utilización de imágenes. 1. En equipos pequeños, elijan un mamífero, reptil, planta, pez o anfibio que sea común o representativo de la región en la que viven. Piensen en otros tres seres vivos que sean parecidos a los que eligieron. 2. Investiguen en fuentes confiables, ya sean impresas o digitales: a) El nombre común y científico de la especie elegida, y por lo menos tres de sus ancestros evolutivos. b) El nombre común y científico de las especies que juzgaron parecidas, y tres ancestros. c) Elaboren un diagrama de flujo que represente con imágenes las relaciones en el tiempo de cada especie con sus ancestros y, si existe, los ancestros que compartan las especies contemporáneas. 3. Reflexionen y respondan: a) ¿Qué similitudes existen entre la especie de su elección y la especie, o especies, con la que comparten un ancestro común? b) ¿Cuáles de esas características le han dado ventajas para sobrevivir a la especie en su hábitat? 4. Compartan sus diagramas de flujo y sus respuestas con el resto del grupo.

Análisis bioquímicos y genéticos Hay homologías bioquímicas y fisiológicas que de manera indirecta evidencian que los organismos evolucionaron de ancestros comunes. Fundamentalmente son las dos siguientes: t
Todos los seres vivos están constituidos por los mismos componentes inorgánicos y orgánicos, entre ellos agua y sales minerales, así como carbohidratos,

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

Una disciplina de gran importancia en la clasificación de los organismos es la citogenética, la cual busca averiguar las diferencias entre una especie y otra con base en el estudio del número y la estructura de los cromosomas. Las similitudes bioquímicas son probablemente la evidencia más sorprendente de la evolución, lo que es anatómicamente, lo es molecularmente. En los últimos años, el desarrollo de la biología molecular ha permitido dar pasos agigantados para comprender las relaciones de parentesco entre las especies y darnos una idea mucho más completa de nuestros orígenes, entre otras cosas. Un ejemplo es la hemoglobina, que es común a todos los mamíferos; sin embargo, en cada especie presenta pequeñas diferencias. A mayor número de diferencias, menor parentesco. Estas diferencias pueden ser observadas comparando las secuencias de ADN que codifican para la hemoglobina en cada mamífero. Otra molécula que se utiliza para comparar los parentescos entre las especies es la molécula citocromo c (figura 4.5).

TIC

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proteínas y lípidos, que se organizan para formar los sistemas moleculares que conforman las células. t
El material genético (ADN y ARN) se encuentra en todos los seres vivos y presenta el mismo mecanismo de codificación hereditario.

TIC

Las técnicas moleculares se han convertido en una herramienta muy importante para el estudio taxonómico y sistemático de los seres vivos. Mediante esfuerzos internacionales se han formado bases de datos de secuencias de ADN, que están disponibles libremente en Internet, como GenBank. Aunque es una herramienta especializada y está en inglés, tú puedes consultarla; para ello entra a http://www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/ y escribe el nombre científico de la especie en el buscador, seleccionando la base de datos “Genome”.

Figura 4.5 La secuencia de ADN que codifican el citocromo c en seres humanos y ratones difiere en apenas 30 nucleótidos de los 315 que lo conforman. Tabla 4.1 Evidencias que apoyan la teoría de la evolución biológica.

Evidencias

Principales características

Fósiles

Los fósiles son cualquier evidencia que revela la existencia de vida en el pasado, como las pisadas y los rastros, las impresiones, los moldes y los vaciados; pero, sobre todo, aquellos organismos que se conservaron, parcial o totalmente, en materiales como resinas, asfalto, hielo, o bien, mediante la petrificación.

Distribución geográfica

Los seres vivos se distribuyen de acuerdo con las características de cada zona geográfica; cuando una población queda aislada por barreras geográficas se presentan cambios en las características de sus individuos e incluso pueden generarse nuevas especies. (Continúa)

87

88

Biología 2 (Continuación)

Evidencias

Principales características

Anatomía y embriología comparadas

Las principales evidencias anatómicas son las estructuras homólogas (misma estructura básica y mismo patrón embrionario, aunque tengan funciones diferentes, como las aletas de los peces y los brazos del ser humano) o los órganos vestigiales (como el cóccix del ser humano). La embriología estudia comparativamente el desarrollo embrionario de organismos de distintas especies que revelan su grado de parentesco evolutivo.

Bioquímica comparada

Las principales pruebas bioquímicas revelan que todos los seres vivos se encuentran básicamente formados por los mismos componentes químicos y regidos por el mismo material genético (ADN).

LO

Cuenten

n

que sabe

La teoría de la evolución es la más aceptada entre los científicos porque cuenta con numerosas evidencias que la apoyan. En esta actividad elaborarán un esquema gráfico que ejemplifique las pruebas de que ha ocurrido una evolución progresiva de los seres vivos: los fósiles, la distribución geográfica de los mismos organismos, y la comparación de anatomía, embriología y bioquímica entre organismos diferentes. 1. Relean la información sobre las pruebas que apoyan la teoría de la evolución, expuesta en las páginas anteriores y que se resume en la tabla 4.1. 2. Amplíen la información consultando otras fuentes confiables. 3. Elaboren un collage, cuyo objetivo principal sea demostrar de forma gráfica cada una de las evidencias de la evolución. 4. Monten sus collages en el salón, y debatan de manera respetuosa el modo en que estas evidencias comprueban la evolución biológica.

Principio de la selección natural y su relación con la genética de poblaciones C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

La genética de poblaciones es el estudio de la aplicación de las leyes de Mendel y otros principios genéticos a poblaciones de organismos completas, en vez de sólo a individuos. También estudia los cambios en las frecuencias géneticas en una población y, como tal, se relaciona estrechamente con la genética evolutiva, pues la evolución depende de los cambios en las frecuencias genéticas. La genética de poblaciones ha aportado dos fundamentos teóricos que son necesarios para comprender después los principios que permiten la evolución de los organismos: el concepto de poza genética y el principio de Hardy-Weinberg.

Poza genética Una población ecológica tiene un acervo genético, conformado por todos los genes de todos los individuos que la conforman, que se mantiene casi constante y se he-

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

t
Las frecuencias alélicas, que es la proporción o frecuencia de alelos de un gen en los individuos que forman parte de una población. En poblaciones de individuos con células diploides, cada uno de ellos aportará dos alelos. t
Las frecuencias genotípicas, que es la proporción de genotipos de un gen determinado presentes en los individuos que forman parte de una población. En poblaciones de individuos con células diploides, cada uno de ellos aportará un genotipo representado por dos alelos.

La poza genética es la constitución genética de cada población y hace que las generaciones se conserven casi invariables a través del tiempo. (Figura 4.6)

Cruce

DE

reda de una generación a otra. Dicho cúmulo genético se nombra poza o reserva genética (o génica). En la poza genética se pueden determinar dos frecuencias:

Caminos

En el documental La marcha de los pingüinos, la cinematografía y la música se conjuntan con la biología. En él, puedes presenciar el asombroso ritual de cortejo entre los pingüinos emperador y su ardua labor en el cuidado de sus crías. Es un excelente recurso que ejemplifica lo que es una poza genética, y cómo los progenitores las transmiten a sus descendientes.

La poza genética para el gen que da color al pelajecontiene 20 copias del aleloB y 30 copias del alelo b Población: 25 individuos

Poza genética: 50 alelos

B B B B B B B B BB

Bb

Bb

Bb

bb

bb

BB

Bb

Bb

Bb

bb

bb

BB

Bb

Bb

Bb

bb

bb

BB

B B B B b

b

b

b

B B B B b

b

b

b

B B B B b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

Bb

Bb

Bb

bb

bb

b bb

b

89

Figura 4.6 Poza genética de una población de 25 ratones. Obsérvese que dado que son organismos diploides, los 25 individuos aportan 50 alelos.

90

Biología 2

El principio de Hardy-Weinberg C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

En 1908, el matemático inglés Godfrey Harold Hardy (1877-1947) y el médico alemán Wilhelm Weinberg (1862-1937), de manera independiente, postularon este principio con la idea de ayudar a la comprensión del proceso de la herencia en las poblaciones. El principio de Hardy-Weinberg plantea que: “bajo condiciones muy específicas, las frecuencias genéticas y genotípicas tienden a permanecer constantes en una población de individuos con reproducción sexual cruzada”. Las condiciones específicas para ello serían: t
La población debe ser infinitamente grande. t
No debe haber mutaciones de ninguna clase. t
La población debe ser cerrada, sin fenómenos migratorios. t
El apareamiento de la población debe ser al azar. t
La selección natural debe estar ausente, pues durante ella, algunos genotipos son favorecidos sobre otros.

De acuerdo con lo anterior, “la estabilidad se mantendrá dentro de un cúmulo génico, generación tras generación, mientras las fuerzas selectivas no cambien”. Este postulado permite determinar la probabilidad de diferentes combinaciones en la progenie de la población mediante la siguiente ecuación: p + q = 1, que se comprende mediante la siguiente explicación: Las frecuencias alélicas se representan de la siguiente manera:

DE

Cruce

Caminos

La ecuación de HardyWeinberg es un claro ejemplo de cómo las matemáticas y la biología se relacionan, pues a partir de ellas se puede determinar información relevante, aplicando procedimientos algebraicos básicos, aun contando únicamente con un grupo parcial de datos. Por ejemplo, si de una población se conoce únicamente que la frecuencia de individuos homocigotos dominantes es del 70%, se puede determinar que p2 = 0.7 y, obteniendo la raíz cuadra (la operación inversa de la potencia al cuadrado) de 0.7, se podrá determinar entonces el valor de p. En consecuencia, se puede conocer también el valor de q (q = 1 – p) y la distribución de los alelos en los genotipos de los individuos, mediante p2 + 2pq + q2 = 1.

p = frecuencia relativa del alelo dominante q = frecuencia relativa del alelo recesivo Así pues, p y q forman un grupo completo de frecuencias relativas, y ambos suman el entero que representa todas las apariciones individuales de los alelos del gen en cuestión: p + q = 1. Ahora bien, para comprender cómo sucederá el entrecruzamiento de estos alelos en genotipos, se derivan las siguientes ecuaciones: (p + q)2 = 1 (p + q)2 = p 2 + 2pq + q 2 p 2 + 2pq + q 2 = 1 Para comprobar la ecuación, consideremos el siguiente diagrama de Punnett, que muestra las frecuencias relativas genotípicas de una población: Tabla 4.2 Frecuencias genotípicas de una población de alelos dominantes A, y recesivos a.

A

a

A

AA 25%

Aa 25%

25% Homocigoto dominante AA 50% Heterocigoto Aa

a

Aa 25%

aa 25%

25% Homocigoto recesivo aa

En este caso, la frecuencia alélica de la poza genética de dicha población será: A = 0.5 y a = 0.5

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

91

En consecuencia, p y q tendrán un valor de 0.5. Entonces, de ello se obtendría que las frecuencias genotípicas serán: AA = p 2 = (0.5)2 = 0.25, es decir, que los homocigotos dominantes AA serán el 25% de la población. Aa = 2pq = 2((0.5)(0.5)) = 0.5, es decir, que los heterocigotos Aa serán el 50% de la población. aa = q 2 = (0.5)2 = 0.25, es decir, que los homocigotos recesivos aa serán el 25% de la población.

LO

Cuenta

s

que sabe

Resuelve el siguiente ejercicio, en el que tendrás que calcular la distribución de los alelos en una población para una característica determinada, apoyándote en la ecuación de Hardy-Weinberg. También será útil para que pongas en práctica los conceptos de poza genética, alelo dominante y alelo recesivo. 1. Considera el siguiente caso hipotético: En una población de 100 individuos humanos, 4% escribe con la mano izquierda y presenta el homocigoto recesivo aa. En esa misma población, los heterocigotos Aa y los homocigotos AA escriben con la mano derecha. 2. Calcula los siguientes elementos: a) Frecuencia del alelo recesivo y del dominante. b) Poza genética. c) Distribución de los alelos en los genotipos de la población. Si tienes dudas, repasa el ejemplo en párrafos anteriores y consulta la información de la sección Cruce de caminos de la página 90. 3. Coteja tu método y resultado con los de tus compañeros para determinar los resultados del ejercicio.

Incidencia de la selección natural en la genética de las poblaciones En la selección natural, los factores del medio no causan la evolución, pero sí la dirigen al determinar qué variaciones deben persistir y cuáles deben ser eliminadas. Los factores selectivos del medio son tanto abióticos (temperatura, humedad, luz o presión, entre otros), como bióticos (competencia, depredación, reproducción, etcétera).

Teoría sintética de la evolución En general, ésta integra planteamientos de la teoría de la evolución de las especies por selección natural de Charles Darwin y la teoría genética de Gregor Mendel como base de la herencia biológica.

Teoría sintética moderna de la evolución Actualmente existe la teoría sintética moderna de la evolución, en cuyo desarrollo, además de las ideas de Darwin y Mendel, se incluyen los conocimientos de la genética moderna, la mutación como fuente única de variación, la genética de poblaciones matemáticas y las aportaciones de científicos como Sewall Wright (1889-1988), Ronald Aylmer Fisher (1890-1962), Theodosius Dobzhansky (1900-1975), Wilhelm Johannsen (1857-

Theodosius Dobzhansky fue autor de Genética y el origen de las especies, publicada en 1937, por la que se le considera padre de la teoría de la síntesis evolutiva moderna.

92

Biología 2

1927), John Burdon Sanderson Haldane (1892-1964), Julian Huxley (1887-1975), Ernst Mayr (1904-2005) y George Gaylord Simpson (1902-1984). Esencialmente, la teoría sintética moderna de la evolución introdujo la conexión entre dos descubrimientos importantes: la unidad de la evolución (los genes) con el mecanismo de la evolución (la selección natural). También unificó varias ramas de la biología, especialmente la genética, la citología, la sistemática y la paleontología. La teoría sintética moderna de la evolución reconoce los siguientes procesos básicos: t
Mutaciones. t
Variabilidad. t
Selección natural. t
Aislamiento reproductivo.

Además, identifica tres procesos accesorios que influyen sobre la acción de los procesos básicos: t
Migración. t
Hibridación. t
Deriva genética.

La teoría sintética moderna de la evolución revalida el concepto fundamental de la teoría de Darwin y Wallace, por lo que también se le conoce como teoría neodarwinista.

Principales causas de la variabilidad genética y el cambio evolutivo El principio de Hardy-Weinberg planteó las condiciones necesarias para que una población mantuviese su poza genética estable a lo largo del tiempo, y, simultáneamenD is c ip li n ar te estableció que las alteraciones en estas condiciones ideales producirán variabilidad Valora las preconcepciones genética, permitiendo eventualmente la evolución de las especies. personales o comunes La variabilidad genética es la capacidad de una población o una especie para sobre diversos fenómenos formar nuevas combinaciones en su material hereditario o ADN, lo que da origen naturales a partir de evidencias científicas. a nuevas variaciones o diferencias. Es importante considerar que la evolución biológica no siempre se manifiesta mediante cambios estructurales, sino también en variaciones en los niveles molecular, fisiológico y conductual. Así pues, la variabilidad genética se refiere al conjunto de pequeños cambios que nos ayudan a distinguir a los individuos de una misma población y, a consecuencia de ella pueden reconocerse diferencias entre los miembros de la misma. Un ejemplo claro es nuestra capacidad para reconocer personas o mascotas, que aunque son de la misma especie, poseen características que los hacen inconfundibles. Las principales fuentes de la variabilidad genética son la mutación y la recombinación genética, en individuos de reproducción sexual, aunque la primera también se presenta en individuos de reproducción asexual. Las fuentes secundarias que influyen en la variabilidad son el flujo de genes (o migración), el apareamiento no aleatorio (la hibridación), la deriva genética y la selección natural. Cada miembro de estas poblaciones de La variabilidad genética permite la diversidad biológica en una caracoles es claramente distinto de los población o en una especie. Cuanto mayor sea la variabilidad genétidemás, como consecuencia de la variabilidad genética. ca, mayores serán las posibilidades de adaptación al medio. C O M P E T E N C I A

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

En las siguientes páginas se desarrolla cada uno de los factores que originan o influyen en la variabilidad genética.

LO

Cuenten

n

que sabe

La siguiente actividad les permitirá demostrar, mediante una dinámica de simulación experimental, la variabilidad genética en una población imaginaria de pingüinos emperador. Material individual: t
100 canicas: 50 de un color y 50 de otro. t
Dos frascos oscuros con capacidad para contener 50 canicas cada uno. Procedimiento: 1. Mezcla las canicas. Éstas representarán la poza genética que determina el tamaño de las patas de los pingüinos emperador. Las canicas de un color representarán el alelo dominante de patas grandes (A), y las otras, el alelo recesivo de patas chicas (a). 2. Coloca la mitad de esta mezcla de canicas en cada uno de los recipientes de forma aleatoria. Asegúrate de que queden 50 canicas en cada uno. Un frasco representará los alelos aportados por los machos a sus crías, y el otro los alelos aportados por las hembras. 3. Simula el nacimiento del miembro de una segunda generación; para ello, extrae al azar una canica del bote de los machos y otra del bote de las hembras. Recuerda que en individuos de células diploides cada progenitor aporta un alelo para el genotipo del descendiente. 4. Registra el resultado en una tabla como la que se muestra a continuación, y determina cuál será el fenotipo (la característica que será visible); para ello, considera que el alelo dominante se manifestará en homocigotos dominantes (AA) y heterocigotos (Aa), mientras que el alelo recesivo sólo será visible en homocigotos recesivos (aa).

Ejemplo 1 2 3…

Alelo aportado por el macho (A o a) A

Alelo aportado por la hembra (A o a) a

Alelos presentes en el genotipo de la cría (AA, Aa o aa) Aa

Fenotipo en la cría

Patas grandes

5. Repite la simulación del nacimiento 10 veces. 6. A partir de los resultados de sus tablas, concluyan en grupo lo siguiente: a) ¿Que fenotipo predominó en la nueva generación simulada? b) ¿Existe la misma proporción de alelos dominantes y de alelos recesivos en la generación de las crías que en la de los progenitores? c) Si los pingüinos emperador hembra tuvieran preferencia para reproducirse con los pingüinos emperador macho de patas grandes, ¿qué sucedería con la variabilidad genética de esta población al paso de las generaciones?, ¿qué ocurrirá con el alelo que codifica para patas chicas? 7. Entrega la tabla y respuestas a tu profesor.

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Biología 2

Recombinación genética C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes

En los individuos de reproducción sexual, la recombinación genética ocurre en la profase I de la meiosis, durante el entrecruzamiento cromosómico. La recombinación genética amplifica la variación y puede derivar en exponer los alelos que no han sido visibles en el fenotipo a lo largo de varias generaciones. Las nuevas combinaciones genéticas se manifiestan como variaciones o diferencias entre los individuos de una misma especie.

Mutación Como se explicó en el bloque 2, todos los cambios del código hereditario a nivel genético o cromosómico son mutaciones, excepto los cambios que causa la recombinación. Las pequeñas mutaciones genéticas y cromosómicas son la fuente básica de la variabilidad genética. Con el paso del tiempo, las mutaciones pueden llegar a cambiar la constitución genética de las poblaciones.

1 Se inicia con colonias de bacterias que nunca han estado expuestas a antibióticos

2 Se usa terciopelo para transferir las colonias a posiciones idénticas en tres cajas de Petri que contengan el antibiótico estreptomicina

3 Se Incuba las cajas de Petri

4 Sólo crecen colonias resistentes a la estreptomicina; las pocas colonias están exactamente en las mismas posiciones en cada caja Petri

Figura 4.7 Las mutaciones son espontáneas y no, una respuesta al ambiente. El experimento ilustrado demuestra que la mutación que permitió sobrevivir a las bacterias estaba presente en ellas desde un inicio, y que éstas no cambiaron en respuesta a la presencia del antibiótico.

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

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Flujo de genes El flujo genético, también conocido como migración, se produce cuando los individuos de una población se trasladan a otra y se cruzan con los individuos de la población a la que llegan. Estas cruzas pueden favorecer ciertos cambios en algunos genes que sean distintos en los migrantes y los residentes. El flujo de genes disemina los alelos provechosos para toda la especie y contribuye a que los individuos de una región extensa se conserven como una sola especie. El flujo genético también ocurre en plantas, cuando el viento o algún otro medio de transporte desplaza las semillas o polen hacia poblaciones lejanas. La migración propicia también la hibridación, la cual se explicará más adelante. Generación 1

BB

BB

BB

BB

BB

Bb

Bb

Bb

Bb

Bb

Bb

Bb

Bb

Bb

Bb

bb

bb

bb

bb

bb

Bb

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bb

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bb

bb

bb

bb

bb

bb

bb

bb

En cada generación, se aparean sólo dos individuos elegidos al azar; sus descendientes forman toda la generación siguiente

frecuencia de B ! 50% frecuencia de b ! 50%

Generación 2

frecuencia de B ! 25% frecuencia de b ! 75%

Generación 3

bb

bb

bb

bb

bb

bb

bb

bb

bb

bb

frecuencia de B ! 0% frecuencia de b ! 100%

Figura 4.8 El ejemplo muestra cómo las frecuencias de los alelos pueden alterarse sustancialmente debido a la deriva genética, generada en este caso, por la elección al azar de un reducido número de individuos para procrear la siguiente generación.

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Biología 2

Deriva genética D is c ip li n ar Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

La deriva genética (o génica) está conformada por el cambio en las frecuencias de los genes (ya sea aumento o disminución), en las generaciones sucesivas de una población pequeña, que resulta del azar. Cuanto más pequeño sea el número de individuos capaces de reproducirse en una población, mayores serán los cambios en las frecuencias alélicas debidas a la deriva genética, pues este es un proceso de azar y representa un caso especial del fenómeno general conocido como errores o variación del muestreo.

Entremos

EN

C O M P E T E N C I A

Acción

Para conocer más sobre la deriva genética, realicen la siguiente actividad. 1. Identifiquen cinco especies que por su baja densidad sean ejemplo de la deriva genética. Para lograrlo, consulten algunos de los libros recomendados en la bibliografía al final del libro u otros que encuentren en su biblioteca y sean pertinentes. 2. Añadan a su lista de ejemplos el siguiente caso: La población de leones marinos se redujo por la caza excesiva hasta quedar en riesgo. Ante ello, se instituyó la ley para la protección de los leones marinos, con la cual la población se recuperó hasta llegar a 30 mil individuos, pero éstos presentan una reducida variabilidad, ya que son descendientes de un grupo de apenas 20 individuos que sobrevivieron inicialmente. 3. A partir de los seis casos recolectados, contesten: a) ¿Por qué se incrementa el número de organismos homocigotos cuando el apareamiento no es aleatorio? b) ¿Existe o podría existir flujo de genes en las poblaciones que estudiaron? ¿Por qué? 4. Elaboren un collage de especies que presenten deriva genética y expóngalo ante el grupo, junto con sus reflexiones.

Interacción con el ambiente Los animales son capaces de obtener y procesar la información acerca de las condiciones del ambiente, y éste influye directamente en sus ciclos reproductivos y en el desarrollo de las crías. La selección natural regula la variabilidad de acuerdo con las distintas relaciones organismo-genes-ambiente; derivado de esto, se reconocen cuatro tipos de selección: t
Selección direccional. Si el ambiente sufre cambios progresivos en una dirección determinada, este tipo de selección puede producir cambios adaptativos en ciertas características de los individuos de una población. Un ejemplo se da en las bacterias que son sometidas a un antibiótico, lo que favorecerá la selección de bacterias que presentan resistencia, como se vio en la figura 4.7. t
Selección estabilizadora. Actúa manteniendo genéticamente estable una población en sus características promedio, si las condiciones del medio son constantes. Un ejemplo se da en el tamaño de las lagartijas del género Aristelliger, en las que aquellas con un tamaño promedio tienen mayores posibilidades de

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

sobrevivir en comparación con las más pequeñas, que tienen problemas para defender su territorio, o las mayores al promedio, que son fácilmente detectables por los predadores. t
Selección disruptiva. Actúa separando una población homogénea en varias poblaciones, cada una con adaptaciones distintas. Este tipo de selección suele aparecer en especies que se encuentran en hábitats limitados o ecotonos, como pantanos, orillas de lagos y suelos con diferentes características. Un ejemplo de esto ocurre en los salmones; cuando la hembra desova, los machos se acercan para tratar de fecundar los huevos. Lo logran tanto los individuos más grandes, capaces de luchar y vencer a los de menor tamaño, como también los más pequeños, capaces de ocultarse entre las rocas, sin pelear. Así, puede observarse en la población resultante una menor proporción de machos del tamaño promedio en la especie. t
Selección sexual. Se presenta a causa del comportamiento de los individuos y está favorecida por el dimorfismo sexual. Se da, por ejemplo, en algunas aves, en las que la hembra se apareará con el macho de mayor colorido o mejor canto. Selección direccional

Se favorece el tamaño mayor que el promedio

Se favorece el tamaño promedio

Selección disruptiva Se favorecen tanto el tamaño inferior al promedio como el superior al promedio

porcentaje de la población

tiempo

antes de la selección

Selección estabilizadora

después de la selección

Con el paso del tiempo, el fenotipo promedio se desplaza hacia un tamaño más grande

El fenotipo promedio no cambia; declina la variabilidad fenotípica

Con el paso del tiempo, la población se divide en dos grupos fenotípicos

característica, como tamaño

Figura 4.9 Esquema que ilustra la forma en que las selecciones direccional, estabilizadora y disruptiva inciden sobre las poblaciones.

Apareamiento no aleatorio El apareamiento no aleatorio se lleva a cabo en los organismos que seleccionan a sus parejas por los rasgos del fenotipo, y con lo que indirectamente seleccionan un genotipo. Esto puede inducir un cambio evolutivo en la población. Existen dos ejemplos de este tipo de apareamiento:

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Biología 2

t
Endogamia y autofertilización. Ocurre en el apareamiento entre organismos con similitudes genéticas. Este fenómeno se produce en diversas poblaciones cuando la frecuencia de apareamiento entre vecinos cercanos es mayor que aquella entre miembros de poblaciones distantes. Así, los individuos vecinos tenderán a estar más emparentados entre sí, es decir, serán genéticamente más similares. Un ejemplo extremo es la autofecundación, que sucede generalmente en plantas y algunos caracoles de agua dulce. t
Apareamiento selectivo. Cuando los individuos eligen a su pareja por su fenotipo, se incrementan los organismos homocigotos, lo que hace cambiar las frecuencias fenotípicas e induce a las poblaciones a evolucionar. Ejemplos de esto son los seres humanos y los pingüinos.

Selección natural Es el mecanismo evolutivo básico. Mediante él, las poblaciones que presentan características más favorables hacia los factores selectivos del ambiente son las que sobreviven y pueden transmitir sus características a sus descendientes. El más claro ejemplo con el que hasta ahora se cuenta para apreciar la relación organismo-genes-ambiente, es el cambio que experimentaron algunas poblaciones de la mariposa Biston betularia, en las regiones industriales de Europa, fenómeno conocido como melanismo industrial (figura 4.10). Originalmente, estas mariposas o polillas eran en su mayoría de color blanquecino o gris pálido, con lo que lograban confundirse entre los troncos de los árboles que habitaban, lo que las hacía menos visibles para sus depredadores. En este estado inicial, eran pocos los individuos con el cuerpo y las alas oscuras. La intensa industrialización y el hollín de las fábricas oscureció los troncos de los árboles, con lo que las mariposas de tonos claros se volvieron presa fácil de sus depredadores. En contraste, las de alas oscuras eran ahora menos visibles. Así, al estar mejor adaptadas al ambiente, las mariposas de colores oscuros sobrevivieron y pudieron transmitir sus genes a las siguientes generaciones. Con el paso del tiempo, la frecuencia de polillas grises u oscuras se hizo más alta que la frecuencia de las polillas blancas.

Figura 4.10 El melanismo industrial que se presentó en ciertas poblaciones de la mariposa Biston betularia es un claro ejemplo de los mecanismo de la selección natural.

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

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En esta actividad reforzarán los conocimientos explicados en las páginas precedentes, a través de la elaboración de un organizador gráfico. 1. Formen equipos de seis personas y asignen uno de los siguientes temas a cada uno de sus integrantes: a) Mutación. b) Flujo de genes. c) Deriva genética. d) Interacción con el ambiente. e) Apareamiento no aleatorio. f ) Selección natural. 2. Cada integrante deberá investigar y preparar la información que se menciona a continuación sobre el tema que le fue asignado: a) La forma en el concepto influye en originar o modificar la variabilidad genética. b) Ejemplos de casos de especies cuya variabilidad genética sea resultado de este proceso. 3. Con la información de todos los integrantes, elaboren un mapa conceptual de gran tamaño, titulado: “Factores que originan variabilidad genética”, donde incluyan todos los conceptos estudiados y utilicen imágenes impresas a color para ejemplificar los casos de las distintas especies. 4. Un equipo expondrá al azar uno de los conceptos investigados y el resto de la información será dada por los equipos restantes, asignados también al azar. 5. Su profesor o profesora evaluará la creatividad, calidad de información y el grado de involucramiento de todo el grupo para la construcción del conocimiento.

Causas y objetivos de la evolución por selección natural y artificial La biodiversidad de nuestro planeta es el resultado de la evolución de todos los seres vivos en el transcurrir del tiempo. Las especies vivientes derivan de aquellas que existieron en el pasado. Para Darwin, la selección natural es un proceso que impulsa e imprime dirección a los cambios evolutivos; casi siempre, ésta actúa de forma lenta, mediante acumulación de variaciones favorables, pequeñas y sucesivas. En ocasiones, tales variaciones provocan la división de un grupo evolutivo en dos, mediante el proceso llamado especiación, gracias al cual cada una de esas especies continuará su propio camino evolutivo. De acuerdo con la teoría sintética, la evolución biológica puede explicarse a partir de la acción conjunta de pequeñas mutaciones favorables y recombinaciones genéticas (variabilidad), que son inducidas por la selección natural; esta última también produce la adaptación de las especies al paso del tiempo. Por su parte, la selección artificial se practicaba desde épocas antiguas en plantas y animales, con el objeto de obtener características deseables en sus descendientes. El ser humano es el responsable de llevar a cabo el proceso de selección artificial, el cual inició con la domesticación de especies de animales o de plantas. Posteriormente distinguió a los organismos más fértiles y los rasgos deseables y heredables, a partir de los cuales determinó las características que quería preservar, separando eventualmente a los individuos que las poseían.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

Biología 2

Caminos

Los motivos que se esconden tras los procesos de la reproducción artificial a veces son sorprendentes y revelan la interrelación entre disciplinas que por lo general se consideran lejanas. Tal es el caso de la raza de perros Doberman, que muestra un vínculo insospechado entre la recolección de impuestos y la crianza de perros. Karl Friedrich Louis Dobermann (1834-1894) fue un recaudador de impuestos en Turingia (actual Alemania), que además era encargado del depósito de perros. Como resultado de esta coincidencia y del riesgo que representaba cobrar impuestos en barrios peligrosos, Dobermann comenzó a desarrollar una raza canina que le sirviera como fiel guardián y potente protector a la vez, que luego fue mejorada y estabilizada para llegar a las características que presenta en la actualidad.

Este proceso se repitió a lo largo de varias generaciones hasta lograr variedades estables, que pudieron ser utilizadas con fines agrícolas, ganaderos, estéticos o de otro tipo. Existen dos tipos de selección artificial: t
La selección positiva, que favorece la reproducción entre ejemplares con características deseadas. t
La selección negativa, que impide la reproducción entre ejemplares con características indeseables.

(a) Bulldog inglés

(b) Salchicha

(c) Cow chow

(d) Akita

Las razas caninas son uno de los ejemplos más claros de selección artificial.

La belleza de las plantas ornamentales; las múltiples variedades de perros, gatos y palomas; el alto rendimiento de los frutos comestibles; y las variedades de alimentos como el maíz y el plátano son sólo algunos ejemplos de la selección artificial mediante la transmisión de las características deseadas.

Amplía

TU

DE

Cruce

e Horizont

Asistan en equipos a una tienda de mascotas o acuario para observar peces japoneses o dorados, o busquen información sobre ellos en Internet. Observen la variedad de colores que presentan, las formas

Cuenta

LO

100

de las aletas y los ojos. Investiguen por qué hay tanta variedad de peces japoneses y qué método se utilizó para obtenerlos. Compartan con el resto del grupo las notas de sus observaciones.

s

que sabe

Esta actividad te permitirá valorar la importancia de la variación genética y la selección natural y artificial, relacionándolas con tu contexto, a modo de conclusión del bloque. 1. Contesta de manera personal estas preguntas: a) Describe la forma en que la variación genética se refleja en tu vida diaria. b) ¿Cuáles son las diferencias entre la selección natural y la selección artificial? ¿En qué beneficia conocer esto al ser humano? c) ¿Cuáles son las consecuencias de la selección artificial para el ser humano y otros seres vivos? 2. A partir de las reflexiones, elabora un ensayo de dos cuartillas en el que compares las causas, objetivos, importancia e implicaciones de la selección natural y la selección artificial.

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

Pista de

101

aterrizaje

El cuarto bloque de aprendizaje de tu libro ha llegado a su fin, así su que es hora que preparen la presentación de los resultados de su proyecto. Para hacerlo, consideren lo siguiente: t
Establezcan una fecha para la presentación de los resultados de su investigación. t
Especifiquen los lineamientos que deberán contemplar tanto su exposición como su reporte de investigación: objetivo, procedimiento, resultados en tablas, fotografías o dibujos de las variedades de semillas, mapas de la procedencia de las especies, dificultades encontradas y otros que consideren pertinentes. t
Desarrollen su reporte y material gráfico para apoyarlos en la presentación. t
Entreguen el reporte al profesor y presenten ante el resto del grupo sus conclusiones, valorando si los resultados fueron los esperados. t
Entre todos evaluarán el trabajo y desempeño de cada equipo, para hacerlo pueden utilizar una rúbrica como la que se muestra a continuación.

Rúbrica para evaluar el desempeño Generen una rúbrica para evaluar a cada equipo y, al finalizar las presentaciones, entréguenlas a los equipos correspondientes para que reciban realimentación acerca de su trabajo. Rúbrica para evaluación de: Presentación y reporte de investigación Criterios y evidencias

Recomendaciones para la evaluación: Rúbrica

Niveles de dominio Inicial-Receptivo

Básico

Autónomo

Estratégico

Comunican información relativa a un tema. Evidencia: Presentación.

La introducción, el desarrollo, los resultados y las conclusiones del proyecto se presentan incompletos e inconexos.

La introducción, el desarrollo, los resultados y las conclusiones del proyecto se presentan de modo poco definido y desvinculado.

La introducción, el desarrollo, los resultados y las conclusiones del proyecto se presentan de modo escueto, pero coherente.

La introducción, el desarrollo, los resultados y las conclusiones del proyecto se presentan con claridad y articulación.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Integran los principales conocimientos del bloque. Evidencia: Reporte de investigación.

Los conocimientos del bloque que se integran son poco adecuados.

Los conocimientos del bloque que se integran son los mínimos necesarios.

Los conocimientos del bloque que se integran son suficientes.

Los conocimientos del bloque se integran con suficiencia, claridad y adecuación.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Utilizan materiales de apoyo en la exposición. Evidencia: Material complementario para la presentación.

El material de apoyo es insuficiente y no fue usado durante la presentación.

El material de apoyo es el mínimo necesario y fue usado vagamente en la presentación.

El material de apoyo es suficiente, pero no se hizo un uso constante de él en la presentación.

El material de apoyo es adecuado, suficiente y explicativo, y fue útil durante la presentación.

Ponderación: 20%

0.5 puntos

1 punto

1.5 puntos

2 puntos

Realimentación:

102

Biología 2

Caja de

herramientas Recomendaciones para la medición Registro. Antes de iniciar las medidas de cada objeto: t
Elabora una tabla que te permita ir registrando los datos de forma ordenada. t
Sigue el orden establecido para evitar la pérdida o duplicación de datos Longitud. Para medir objetos pequeños es recomendable el uso de un vernier, que brinda una precisión excelente. Es una especie de pinza graduada, usada normalmente en los laboratorios.

Vernier

Peso. De acuerdo con el equipamiento de tu laboratorio, sigue las instrucciones adecuadas. Balanza granataria. Es aquella conformada por un disco y brazos graduados con pesas que desplazan sobre ellos. Para prepararla: t
Verifica que la balanza esté colocada en una mesa fija y nivelada, pues los movimientos y la inclinación pueden alterar tus datos. t
Cerciórate de que la balanza esté nivelada. Para probarlo, retira cualquier objeto y pon las pesas en cero; la balanza debe estar en equilibrio. t
Si la balanza no logra el equilibrio en cero, mantén las pesas donde se marque cero y mueve el tornillo de ajuste (está situado normalmente debajo del plato de la balanza) hasta encontrar el equilibrio.

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

Balanza granataria

Balanza digital. Están integradas por un plato, el mecanismo de peso (generalmente dentro de una caja cerrada) y la pantalla donde se despliega el peso obtenido. Para prepararla: t
Revisa también que la mesa esté fija y nivelada. t
Para ajustar la balanza, oprime el botón TARE o TARA hasta que la pantalla marque ceros.

Balanza digital

103

104

Biología 2

Evalúa lo

aprendido Autoevaluación Instrucciones: Estima tu nivel de logro de los siguientes desempeños y escribe qué debes hacer para mejorarlo. 3. Lo puedo enseñar a otros

2. Lo puedo hacer solo

Desempeños

1

2

1. Necesito ayuda Para mejorar mi desempeño debo:

3

Aplico el concepto de evolución biológica. Puedo identificar el flujo de genes entre poblaciones como un factor que cambia las frecuencias de los alelos. Ejemplifico los sucesos fortuitos que pueden cambiar las frecuencias de los alelos en las poblaciones (deriva genética). Valoro la biodiversidad de los organismos que me rodean y los beneficios que representa dicha biodiversidad. Distingo las principales evidencias de la evolución biológica, relacionando la selección natural y artificial con la biodiversidad de las especies en nuestro planeta. Puedo describir las principales causas de la variabilidad genética y del cambio evolutivo. Valoro los mecanismos biológicos que permiten la adaptación de los organismos a los cambios ambientales.

Coevaluación Instrucciones: Evalúa el trabajo que realizó cada compañero de tu equipo cuando participaron en las secciones Cuenten lo que saben. Obtengan la suma del puntaje de acuerdo con la siguiente escala. 3. Muy bien

2. Bien

1. Regular

0. Deficiente Integrantes del equipo

Aspectos a evaluar

1

2

3

4

5

Aporta sus conocimientos para lograr los fines de la actividad. Propone maneras de llevar a cabo la actividad. Escucha y respeta las opiniones de los demás. Total de puntos

Heteroevaluación En la página 227 encontrarás una serie de preguntas que permitirán que tu profesor evalúe los conocimientos que adquiriste en este bloque. Respóndelas, recorta la hoja y entrégala a tu profesor.

Bloque 4 t Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies

105

Evaluación de actividades de aprendizaje La siguiente es una lista de las actividades que le ayudarán a tu profesor a evaluar el trabajo que realizaste durante este bloque. En la página 217 encontrarás algunos modelos de los instrumentos de evaluación que utilizarán. Actividad

Instrumento para evaluarla

Ubicación

Formar equipos de trabajo con el fin de desarrollar las diferentes teorías de la evolución: teoría fijista, teoría del transformismo, teoría del catastrofismo, teoría del uniformismo, teoría del evolucionismo y teoría de Darwin-Wallace. Exponer frente a grupo explicando cada una de las teorías, demostrando una actitud colaborativa y respetando las opiniones del grupo.

Cuenten lo que saben, pág. 79.

Guía de observación.

Realizar muestras comparativas de evolución de animales y plantas de la región mediante la utilización de imágenes.

Cuenten lo que saben, pág. 86.

Lista de cotejo.

Realizar un esquema gráfico representando cuáles son las pruebas de que ha ocurrido una evolución progresiva de los seres vivos. Como son los: fósiles, la distribución geográfica de los mismos organismos, la comparación de anatomías, embriología y bioquímica entre organismos diferentes. Analizar las evidencias de evolución como un hecho comprobable de la evolución biológica debatiendo de manera respetuosa las opiniones del grupo.

Cuenten lo que saben, pág. 88.

Lista de cotejo.

Resolver los ejemplos proporcionados por el o la docente para entender los conceptos de poza genética, alelo dominante, alelo recesivo y reserva genética. Interpretar el resultado, a partir de los ejemplos resueltos, calcular la distribución de los alelos en una población para una característica determinada apoyándose en la ecuación de Hardy-Weinberg: p + q = 1 donde p es la frecuencia de alelo A; y q es la frecuencia del alelo a.

Cuenta lo que sabes, pág. 91.

Guía de observación.

Demostrar mediante una dinámica de simulación experimental, la variabilidad genética en una población AA, Aa o aa. Elaborar las conclusiones entre todo el grupo. Reportar la conclusión de la dinámica experimental.

Cuenten lo que saben, pág. 93.

Guía de observación y lista de cotejo.

Elaborar y organizar en un organizador gráfico información sobre los términos: mutación, flujo de genes, deriva genética, interacción con el ambiente, apareamiento no aleatorio y selección natural.

Cuenta lo que sabes, pág. 99.

Lista de cotejo.

Resaltar la importancia de la variación genética, selección natural y artificial relacionándolo con su contexto. Realizar un ensayo sobre las causas y objetivos de la evolución por selección natural y artificial.

Cuenta lo que sabes, pág. 100.

Lista de cotejo.

Realizar la actividad experimental sobre la variabilidad genética en muestras de población, donde analice la biodiversidad de los organismos que lo rodean y los beneficios que conlleva.

Proyecto, pág. 78.

Rúbrica.

Portafolio de evidencias En este bloque desarrollaste actividades que forman parte de tu portafolio de evidencias del curso, para su evaluación final se sugiere lo siguiente: Evidencia de trabajo r Reporte de la actividad experimental sobre la variabilidad genética en muestras de población, donde se analice la biodiversidad de los organismos que lo rodean y los beneficios que conlleva. r Exposición y apoyos gráficos.

Instrumento de evaluación sugerido r Rúbrica.

Recomendaciones de evaluación a. El equipo evaluará el reporte, la exposición y los apoyos gráficos usando una rúbrica y hará las correcciones pertinentes. b. El docente evaluará el reporte, la exposición y los apoyos gráficos y los devolverá al equipo. c. El equipo hará las correcciones pertinentes al reporte, la exposición y los apoyos gráficos y los integrará al portafolio.

BLOQUE

5

Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos y los comparas con otros organismos del reino animal

Tiempo asignado al bloque r 30 horas

Desempeños del estudiante r
Describe la organización del cuerpo humano y la función que desempeñan sus aparatos y sistemas para mantener la homeostasis en éste, comparándolo con otros organismos del reino animal. r
Comprende la importancia de mantener el organismo en buen estado. r
Desarrolla actitudes para el cuidado de su salud.

Objetos de aprendizaje r
r
r
r
r


Definición e importancia de la homeostasis. Mecanismos mediante los cuales se mantiene la homeostasis. Organización del cuerpo humano. Estructura y función de los principales tejidos en el organismo. Conformación de los aparatos y sistemas a partir de órganos y éstos a partir de tejidos. r
Características, función y problemas de salud más frecuentes en su comunidad, país y el mundo, relacionados con cada uno de los aparatos y sistemas constituyentes del organismo en el ser humano. ✔
Aparato respiratorio. ✔
Sistema ✔
Sistema urinario. tegumentario. ✔
Sistema nervioso. ✔
Sistema muscular. ✔
Sistema glandular. ✔
Sistema esquelético. ✔
Aparato reproductor. ✔
Aparato digestivo. ✔
Sistema circulatorio o de transporte.

Competencias a desarrollar r
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. r
Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r
Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos. r
Decide sobre el cuidado de la salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. r
Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades. r
Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos hábitos de consumo y conductas de riesgo.

106

r
Contrasta los resultados obtenidos de una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. r
Aplica distintas estrategias comunicativas según quiénes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. r
Identifica ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. r
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener y expresar ideas. r
Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. r
Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. r
Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. r
Sintetiza evidencias obtenidas en la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. r
Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. r
Elige las fuentes de información más relevantes para su propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. r
Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos a partir de evidencias científicas. r
Reconoce los propios prejuicios, modifica sus propios puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. r
Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción de conocimientos. r
Identifica las actividades que le resulten de menor y mayor interés y dificultad, reconociendo y controlando sus reacciones frente a retos y obstáculos. r
Propone maneras de solucionar un problema y desarrolla un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. r
Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. r
Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. r
Privilegia el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos. r
Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente. r
Asume que el respeto de las diferencias es el principio de integración y convivencia en los contextos local, nacional e internacional. r
Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos, y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

E V A L U A C I Ó N

D I A G N Ó S T I C A

Muchas veces no nos damos cuenta de todo lo que sabemos sino hasta que nos preguntan por ello. Por eso, te proponemos que leas y respondas las siguientes preguntas acerca de algunos de los conocimientos, habilidades, actitudes y valores que se trabajarán en este bloque; así sabrás qué tanto sabes. 1 ¿Cuál es el órgano más grande en el cuerpo humano? a) b) c) d)

La piel. El hígado. El estómago. Los pulmones.

2 ¿Qué órganos tienen como funciones principales proporcionar movimiento al cuerpo, mantener la postura y brindar calor? a) b) c) d)

Huesos. Nervios. Músculos. Ligamentos.

3 ¿Qué sistema del cuerpo está integrado, entre otros componentes, por cartílagos y ligamentos? a) b) c) d)

Muscular. Nervioso. Digestivo. Esquelético.

4 ¿Cuál es la glándula que está situada detrás del estómago, y que produce una sustancia que degrada los azúcares y almidones? a) b) c) d)

El colon. El hígado. El páncreas. La vesícula biliar.

5 ¿Qué es la homeostasis?

6 ¿Cuál es la diferencia entre un tejido, un órgano, un sistema y un aparato?

7 ¿Cuáles son los principales sistemas y aparatos que conforman el cuerpo humano?

8 Menciona tres enfermedades que se presentan comúnmente en el ser humano y refiere que sistemas o aparatos se ven implicados en ellas.

107

108

Proyecto ¿Todos los sistemas en orden? En este bloque conocerás las características anatómicas y funcionales de los aparatos y sistemas que componen el cuerpo humano y de otros animales. Sin el correcto funcionamiento de cada uno de ellos y sin la coordinación de todos entre sí, sencillamente no estarías leyendo estas líneas. El propósito de este proyecto es entender de una manera diferente cuál es la función y relación de cada uno de los aparatos que integran tu cuerpo para mantener la salud. Para ello, te proponemos realizar una representación teatral en la que los personajes sean los diversos sistemas y aparatos que integran el cuerpo humano. Para llevar a cabo este proyecto, organícense en al menos cinco equipos y realicen lo siguiente: a) Escriban un guión teatral para representar uno o dos de los aparatos o sistemas del cuerpo humano, a fin de explicar su funcionamiento, importancia y relación con otros sistemas. b) Planifiquen y elaboren su escenografía y vestuario. c) Presenten su obra al finalizar este bloque. d) De ser posible, regístrenla mediante un video o fotografías para evaluarla después. Para elaborar su representación teatral pueden pedir ayuda a sus profesores de Teatro, Literatura, Lengua española o Taller de lectura y redacción. Recuerden que la versión final de su guión, así como las fotografías o video de su representación se incluirán en su portafolio de evidencias. Para reforzar la presentación de su obra ante el grupo consulten la sección Pista de aterrizaje (página 188) y Caja de herramientas (página 189).

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

109

Definición e importancia de la homeostasis LO

Cuenten

n

que sabe

Si te has preguntado cómo es tu cuerpo por dentro, qué aspecto tiene y cómo trabajan de forma coordinada las partes que lo conforman, esta actividad te permitirá aclarar un principio básico que lo explica todo: la homeostasis. 1. Haz una investigación documental individual acerca de lo siguiente: a) ¿Qué es la homeostasis y qué importancia tiene para nuestro organismo? b) En el campo de la homeostasis, ¿qué es retroalimentación? c) Menciona cinco ejemplos de retroalimentación negativa y cinco de retroalimentación positiva en el contexto de la homeostasis. d) ¿Cómo podrías aplicar tus conocimientos acerca de la homeostasis para conservar tu cuerpo saludable? 2. Guiados por su profesor, compartan sus resultados con el resto del grupo. (a)

(b)

Los seres vivos están sometidos a cambios constantes en las condiciones de su ambiente a lo largo de un mismo día (a) y conforme varían las estaciones del año (b).

El medio físico que habitan los seres vivos no es constante. A lo largo de un día ocurren fluctuaciones en la intensidad de la luz, la temperatura ambiental, la presión atmosférica y la humedad, entre otros. Asimismo, conforme transcurre el año se presentan cambios más drásticos de estas llamadas variables ambientales. Es por ello que cada día y durante todo el año, cualquier organismo vivo experimenta retos de adaptación y supervivencia. En consecuencia, surgen sistemas de regulación fisiológica capaces de oscilar de forma sincronizada con los fenómenos externos.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

110

Biología 2

Los rangos de temperatura en el ser humano son bien conocidos, y dado que su alteración es un síntoma claro de afecciones en el organismo, los médicos suelen revisarla en los pacientes al diagnosticar enfermedades.

Un ejemplo de dichos sistemas es la homeostasis, que se define como un proceso por medio del cual los organismos unicelulares y pluricelulares mantienen ciertas variables dentro de sus límites fisiológicos a través de mecanismos de regulación. Las variables pueden ser la temperatura o la concentración de agua, sales, nutrimentos o glucosa, entre otros. Los diversos mecanismos de regulación se activan ante señales de cambio, que pueden darse en su entorno o en su medio interno. Se considera que un organismo vivo está en perfecta homeostasis cuando su medio interno presenta las concentraciones óptimas de gases, nutrimentos, iones y agua; además de que su temperatura y presión son las adecuadas para el buen estado y funcionamiento de las células. En el caso contrario, es decir, cuando la homeostasis se altera, pueden presentarse distintas anormalidades y enfermedades, y si el equilibrio no regresa pronto, con frecuencia ocurre la muerte. Todo cambio, también llamado estrés, que es detectable en el ámbito externo o interno porque es capaz de alterar el estado óptimo del organismo obtiene el nombre de estímulo (o factor estresante). Una vez captado algún tipo de estímulo, el mecanismo de regulación correspondiente iniciará y no se detendrá hasta emitir respuesta. Cada individuo realiza constantes ciclos de monitoreo sobre el estado en que se encuentra y envía información de vuelta a una región central de control, a lo que se conoce como sistema de retroalimentación y que consta de tres componentes: receptor, centro de control y efector (figura 5.1). t
Receptor. Es toda estructura sensorial que capta cualquier estímulo. El impulso aferente es aquel que ingresa por las diferentes partes del cuerpo hacia el centro de control. t
Centro de control. Es la zona que recibe, evalúa y determina el tipo de respuesta al impulso aferente. Delimita el nivel al que debe mantenerse cada variable del organismo. t
Efector. Recibe y ejecuta la respuesta que envía el centro de control. Se le llama impulso eferente a la información enviada por el centro de control hacia el o los órganos, aparatos o sistemas del organismo.

En el ser humano, cada estructura del organismo, desde el nivel celular hasta el de sistema, contribuye a conservar el medio interno dentro de los límites fisiológicos. Sin embargo, el centro de control está conformado por el sistema endocrino y el sistema nervioso central (SNC); los receptores y los efectores pueden ser la mayoría de las células del cuerpo y, los impulsos aferentes o eferentes podrán ser transportados por el sistema circulatorio, el sistema linfático o el sistema nervioso periférico, según el tipo de estímulo que se haya recibido.

Estímulo

Aumenta el estímulo hasta satisfacer su necesidad (positiva)

Corrige la alteración y elimina el estímulo (negativa)

Efector

Receptor

Excita al receptor

Señal sobre la alteración homeostática (positiva o negativa)

Señal para corregir (negativa) o aumentar la alteración (positiva)

Figura 5.1 Sistema de retroalimentación.

Centro de control

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

111

Los sistemas de retroalimentación son de dos tipos: t
La menos común, llamada retroalimentación positiva, implica que la respuesta no revertirá el estímulo original, sino que lo intensificará. Por ejemplo: en los mamíferos, durante el alumbramiento, ante el estímulo que producen las contracciones, la respuesta es que éstas aumentan hasta el nacimiento de la cría. t
La retroalimentación negativa, la más frecuente, sucede cuando la respuesta resiste y revierte el estímulo original, para regresar al organismo a su condición óptima. Por ejemplo: los protozoos —que se encuentran en medios acuáticos cuyas concentraciones de sales fluctúan— regulan constantemente la concentración de líquidos y de iones en su medio interno mediante vacuolas contráctiles. La observación, descripción, análisis y estudio de los sistemas de retroalimentación y mecanismos de regulación de diferentes organismos le han permitido al ser humano delimitar el estado de salud en diversos organismos, con lo que resulta posible detectar oportunamente la presencia de patologías y enfermedades, así como elaborar tratamientos que aceleren la recuperación del equilibrio interno.

Mecanismos mediante los cuales se mantiene la homeostasis Como se estudió en el curso de Biología 1, los principales mecanismos de regulación en los organismos pluricelulares son la termorregulación y la osmorregulación; sin embargo, es importante conocer con mayor detalle aquellos que realiza el cuerpo humano (ver tabla 5.1 en la página siguiente). En el ser humano, los sistemas endocrino y nervioso son los responsables de mantener dentro de sus límites fisiológicos el medio interno del cuerpo, dichos sistemas evalúan y dan respuesta tanto a los estímulos internos como a los externos. Las características y funciones generales de estos sistemas son:

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

t
Sistema nervioso: ✔ ✔ Controla las respuestas motoras, frecuentemente rápidas y de corta duración. ✔ Regula y dirige la dilatación de la pupila, reacciones reflejo, presión sanguínea, concentración de oxígeno y bióxido de carbono en la sangre. ✔ Utiliza los nervios para transportar impulsos. (a) Pupila contraída

t
Sistema endocrino: ✔ Controla las respuestas de desarrollo, frecuentemente lentas y duraderas. ✔ Regula y dirige el crecimiento, la reproducción, la concentración de glucosa en la sangre, la relación entre carbohidratos, grasas y proteínas y los efectos de la alimentación y ayuno en el cuerpo. ✔ Utiliza el torrente sanguíneo para transportar hormonas.

Cuando ambos sistemas, el nervioso y el endocrino, participan en regular la energía a partir de los alimentos y en la conservación de la temperatura interna del cuerpo, se le llama sistema neuroendocrino. Todos los demás aparatos y sistemas (respiratorio, gastrointestinal, urinario, etc.) contribuyen en la homeostasis del cuerpo, lo que se explicará en detalle más adelante.

(b) Pupila dilatada

La contracción y dilatación de la pupila responde a un estímulo externo, que se origina al variar la cantidad de luz que entra al ojo.

Hambre.

Presión arterial y ritmo cardiaco.

Temperatura.

Luz.

Estímulo

Dolor de estómago, gruñidos.

Ayunos, poca alimentación.

Aparato digestivo.

Sistema circulatorio (corazón y pulmones).

Depresión, baja ingesta de calorías, espacios con calefacción y poca o nula ventilación.

Baja.

Externo: piel. Interno: aparato digestivo (hígado).

Ejercicio Sistema físico, sustos, circulatorio preocupaciones. (corazón y pulmones).

Externas: Poco abrigo. Interno: Ayuno prolongado, baja ingesta de calorías.

Baja.

Externo: piel. Interno: zona con infección.

Retina (bastones).

Retina (conos).

Receptor

Alta.

Día caluroso, ejercicio, espacios reducidos sin ventilación.

Noche, áreas con poca o nula iluminación.

Poca.

Alta.

Día, áreas con abundante iluminación.

Causas principales

Mucha.

Tipo

Tabla 5.1 Algunos mecanismos homeostáticos en el cuerpo humano.

Sistema circulatorio y sistema nervioso periférico.

Aparato respiratorio, sistema nervioso periférico.

Sistema circulatorio, sistema nervioso periférico.

Externo: sistema nervioso periférico. Interno: aparato digestivo.

Sistema nervioso periférico y sistema linfático.

Nervio óptico.

Nervio óptico.

Vía del impulso aferente

Fibras radiales.

Fibras circulares.

Vía del impulso eferente

Sistema Páncreas neuroendocrino. (glucagón).

Sistema Glándulas neuroendocrino. suprarrenales (cortisol).

Sistema Glándulas neuroendocrino. suprarrenales (adrenalina y noradrenalina).

Sistema Folículos neuroendocrino. pilosos, músculos esqueléticos.

Sistema Glándulas neuroendocrino. sudoríparas, sistema circulatorio.

Sistema nervioso central.

Sistema nervioso central.

Centro de control

Apetito, ganas de comer.

Respiración lenta y profunda.

Coloración rojiza, jadeo, respiraciones cortas y poco profundas.

Piloerección (piel de gallina), espasmos musculares, escalofríos.

Sudoración, vasodilatación (piel rojiza).

Dilatación de la pupila.

Contracción de la pupila.

Respuesta

Mantener el nivel de glucosa.

Aumentar la presión arterial y regular el ritmo cardiaco.

Disminuir la presión arterial y regular el ritmo cardiaco.

Aumentar la temperatura.

Bajar la temperatura.

Regular la visión.

Objetivo

112 Biología 2

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

113

LO

Cuenten

n

que sabe

Realicen la siguiente actividad experimental para observar en sus propios cuerpos la evidencia de algunos procesos homeostáticos. Material por equipo: t
Lámpara de mano. t
Lupa. t
Hielo. t
Cronómetro. t
2 L de agua potable.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

Procedimiento: 1. Formen equipos de cuatro personas. 2. Enciendan la lámpara y acérquenla a un lado de los ojos de cada integrante. Observen unos segundos y registren qué ocurre con la pupila. Alejen la lámpara y acérquenla de nuevo; tomen notas, describiendo también cómo se alteró su visión. 3. Registren el número de latidos de cada integrante del equipo durante un minuto. Hagan 20 sentadillas y, al terminar, vuelvan a contar las pulsaciones; registren el dato. Anoten también si sudaron. Rehidrátense con agua y apunten cuánta bebió cada uno de ustedes. 4. Apliquen hielo en la parte anterior de uno de sus brazos durante un minuto. Con la lupa, observen su piel y tóquenla. Registren los cambios que se aprecian en ella y su sensibilidad. 5. Elaboren un reporte escrito que incluya la tabla con los resultados. Con base en ello, expliquen cómo los mecanismos de respuesta observados mantienen la homeostasis ante la variación de la intensidad luminosa, el esfuerzo físico y los cambios de temperatura. 6. Discutan grupalmente sus observaciones.

Organización del cuerpo humano En las páginas anteriores se explicaron los mecanismos homeostáticos mediante los cuales el ser humano conserva su equilibrio interno; no obstante, el éxito de la homeostasis se logra gracias al funcionamiento coordinado de los aparatos y sistemas corporales. El cuerpo humano está formado aproximadamente por 50 billones de células, todas ellas con un origen común en el cigoto, el cual, después de experimentar repetidas divisiones, dio lugar a generaciones de células que proliferaron por mitosis. En este proceso, las células se distribuyeron en tres capas embrionarias (endodermo, mesodermo, ectodermo), y de éstas se diferenciaron y especializaron todos los tipos celulares que conocemos hasta el día de hoy. La diferenciación de las células en los organismos pluricelulares genera un mejor desempeño de las células resultantes en una función en especial, aunque también una mayor interdependencia entre ellas para mantener los procesos vitales; es decir, cuanto más especializadas son las células, mejor desarrollan una función en particular, pero, en contraparte, son menos capaces de llevar a cabo todas las funciones vitales del organismo.

Un embrión humano dividiéndose.

114

Biología 2

Así pues, el funcionamiento integral del ser humano no recae solamente en el buen desempeño de los aparatos y sistemas, ni en la cantidad o especialidad de las células que posea, sino en la extraordinaria estructura y organización que ha desarrollado para realizar múltiples actividades que le permiten sobrevivir.

Estructura y función de los principales tejidos en el organismo C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

Un tejido es el agrupamiento de células especializadas con morfología semejante, que realizan una función común y tienen el mismo origen embriológico. Cada tejido está compuesto por: t
Células. t
Líquido intersticial o tisular: contenido en el espacio entre una célula y otra. t
Matriz extracelular: formada por fibras (colágenas, elásticas o reticulares) y la sustancia fundamental amorfa, es decir, que carece de una estructura especial porque se encuentra en forma de gel. Los tejidos pueden ser de consistencia sólida (hueso), semisólida (grasa) o líquida (sangre) y, generalmente, su clasificación se realiza con base en el origen embrionario, la estructura y la función que desempeñan, las cuales pueden ser: de protección, de secreción o transporte de sustancias, de sostén, de movimiento y de relación con el medio exterior.

(b) Grasa o tejido adiposo

(a) Hueso

(c) Células sanguíneas

Micrografías de distintos tejidos del cuerpo humano.

Existen cuatro tejidos básicos en el cuerpo humano y en cualquier organismo del reino animal: epitelial, conjuntivo, muscular y nervioso. En la tabla 5.2 se presentan sus principales características y funciones. Tabla 5.2 Tejidos básicos en los organismos animales.

TEJIDOS ANIMALES Tejidos Epitelial.

Se dividen en U Simple. U Estratificado. U Glandular.

Principales características Sus células forman capas continuas muy unidas entre sí, que cubren superficies corporales externas e internas, como la piel o el recubrimiento de aparatos y sistemas. Las glándulas secretan productos (sudor, enzimas, hormonas).

Funciones Protección, absorción, excreción, secreción, sensación. Y también barrera que regula selectivamente el paso de productos.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

Conectivo U Hueso y cartílago Sus componentes mantienen unidas a las o conectivo-fibroso. demás células del organismo; en general conjuntivo. U Tendones y necesitan una sustancia o matriz de diferente naturaleza, de acuerdo con la función de cada ligamentos . tipo. U Tejido adiposo. U Sangre. Muscular. U Estriado o Sus células tienen miofibrillas que les dan gran capacidad contráctil. Algunas pueden esquelético. medir hasta 4 cm. En animales, el músculo U Liso. es de movimientos voluntarios (estriado) o de U Cardiaco. movimientos involuntarios (liso y cardiaco). Nervioso. U Neuronal. Sus células son de dos tipos: neuronas y neuroglia. La neurona es la unidad estructural U Neuroglia. y funcional, presentan ramificaciones cortas o dentritas, y axones, que son largos y conducen los impulsos en direccion contraria al cuerpo celular. Las células de la neuroglia protegen y sostienen a las neuronas.

115

Sostén, unión y protección de partes delicadas del organismo. En la médula roja de huesos se originan las células sanguíneas (globulos rojos y blancos). Movimiento, mantenimiento de la postura corporal además de que ayuda a producir calor al cuerpo. Genera y transmite impulsos que coordinan las funciones de aparatos y sistemas del individuo, porque es la red de comunicación interna y externa que mantiene la homeostasis del organismo.

Conformación de los aparatos y sistemas a partir de órganos y éstos a partir de tejidos El estudio del cuerpo humano es amplio e integral, por ello es importante diferenciar cuál es su estructura básica y cuáles las más complejas. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los niveles de organización que se presentan en el cuerpo humano son comunes a muchas especies de animales. De forma sucinta, los niveles de organización son los que se aprecian en la figura 5.2., y que se detallan a continuación. Tejidos: epitelial

conectivo

Células: células epiteliales

Órgano: estómago arteriola vénula vaso linfático páncreas

músculo

estómago

Sistema orgánico: aparato digestivo

intestino grueso boca faringe esófago hígado intestino delgado vesícula

Figura 5.2 Diagrama que muestra cómo la conformación del cuerpo a partir de células, tejidos, órganos, sistemas y aparatos es común a las especias animales.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

116

Biología 2

t
Célula. Es la unidad funcional más pequeña del organismo. En conjunto definen el tamaño, la forma y las características del cuerpo, ya que cada una de ellas contiene en su núcleo la información biológica (ADN) que se ha de portar y manifestar. t
Tejido. Es un conjunto de células especializadas, con morfología similar, que realizan una función determinada en el organismo. t
Órgano. Está formado por dos o más tejidos con el fin de llevar a cabo funciones particulares. Cada órgano desempeña una función distinta a los demás y posee un tamaño, forma, apariencia y ubicación específica en el cuerpo. t
Sistema y aparato. Se forman por la unión de diferentes órganos que contribuyen a realizar una función general común mediante secuencias de acción. Se diferencian entre sí debido a la dependencia que tienen entre sí los órganos que los conforman. Los órganos que forman los sistemas son homogéneos o semejantes por su estructura y origen, pero realizan su función de manera independiente; si uno de ellos llega a fallar o faltar, todos los demás pueden continuar realizando su función. En cambio, los órganos que forman los aparatos son heterogéneos o muy diferentes entre sí, pero llevan a cabo su función de manera coordinada y dependiente, de tal modo que si un órgano falla, todo el aparato se verá dañado. En este nivel destacan los siguientes sistemas y aparatos, que pueden apreciarse en la tabla 5.3 y que se verán con detalle en las siguientes páginas.

A partir de lo anterior puede comprenderse que la asociación de células, tejidos, órganos, aparatos y sistemas tiene como función la supervivencia del individuo y de la especie. Tabla 5.3 Sistemas y aparatos que conforman el cuerpo humano.

Músculo cardiaco

Sistema tegumentario

Sistema muscular

Sistema esquelético

Sistema circulatorio o de transporte

Mujer

Masculino Femenino

Hombre

Sistema nervioso

Sistema glandular

Sistema urinario

Aparato respiratorio

Aparato digestivo

Aparato reproductor

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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LO

Cuenten

n

que sabe

En la siguiente actividad elaborarán, en equipos, un cuadro comparativo sobre los principales tipos de tejido humano, así como un diagrama con su localización. 1. Amplíen lo que han leído en este libro sobre los principales tipos de tejido del cuerpo humano, con información obtenida de fuentes impresas y digitales confiables. 2. Elaboren en un pliego de papel bond una tabla comparativa sobre los tejidos, considerando incluir los siguientes datos: a) Nombre del tejido. b) Función. b) Localización en el cuerpo. c) Imagen.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

3. En otro pliego de papel bond dibujen la silueta de un cuerpo humano. Localicen en ella cada tipo de tejido. 4. Contrasten en plenaria el trabajo de cada equipo.

Características, función y problemas de salud más frecuentes en su comunidad, país y el mundo, relacionados con cada uno de los aparatos y sistemas constituyentes del organismo en el ser humano Sistema tegumentario El cuerpo humano, como el de muchos otros seres vivos, presenta distintos niveles de organización. En sus primeros niveles, las células con forma y función semejantes se organizan para constituir distintos tipos de tejidos, los cuales integran los órganos. A su vez, varios órganos que trabajan juntos para realizar determinadas funciones conforman los aparatos y sistemas. Uno de ellos es el sistema tegumentario, y los órganos que lo integran son la piel (figura 5.3), y sus apéndices o faneras, representados estos últimos por el pelo, las uñas, las glándulas sebáceas y sudoríparas, más algunos receptores que responden a la vibración, al tacto o a la presión. La piel es el órgano más grande en nuestro cuerpo. Se calcula que la piel extendida de un hombre adulto normal cubriría un área aproximada de 2 m2. Las funciones más importantes que cumple son las siguientes: t
Mantenimiento de la temperatura corporal, en la que también participan las glándulas sudoríparas. t
Percepción de estímulos: temperatura, presión y dolor. t
Protección, ante calor, frío, luz ultravioleta, la deshidratación y la invasión de gérmenes. t
Excreción de agua, sales y otros componentes orgánicos. t
Inmunidad.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

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Biología 2

Estructura de la piel La piel está integrada por varias estructuras celulares. La epidermis es la parte externa más delgada; ésta se une a la región interna llamada dermis; por debajo de la dermis se encuentra una capa subcutánea llamada hipodermis, la cual une a la capa reticular con los órganos subyacentes, como huesos y músculos. A continuación se describe cada estructura con más detalle.

tallo del pelo

capa de células muertas

lecho capilar

glándula sebácea

poro epidermis

células epidérmicas vivas

dermis

terminaciones nerviosas sensoriales tejido adiposo y conectivo subdérmico

folículo piloso arteriolas vénulas

vasos linfáticos

músculo (detiene al vello en posición vertical)

glándula sudorípara

Figura 5.3 Estructura de la piel.

t
Epidermis. Se compone de epitelio escamoso estratificado, que es un tipo de tejido en el cual las células que lo conforman están dispuestas como se muestra en la figura 5.3. Dicho epitelio tiene cuatro tipos de células: ✔ Los queratinocitos, que producen queratina, sustancia gracias a la cual la piel es impermeable. ✔ Los melanocitos, que generan melanina, pigmento que da color a la piel. ✔ Las células de Langerhans y de Granstein, formadas en la médula ósea, las cuales participan en la inmunidad creando antígenos. t
Dermis (figura 5.3). Se constituye por tejido conectivo que incluye fibras de colágeno y elásticas. Dependiendo de la zona del cuerpo, la dermis puede ser gruesa (plantas de manos y pies) o muy delgada (párpados, pene, escroto). Una parte importante de la dermis es la capa reticular, que consta de tejido conectivo y fibras elásticas de colágeno que se entrelazan como red; entre ellas se encuentra tejido adiposo, folículos pilosos, nervios, glándulas sebáceas y conductos de las glándulas sudoríparas. La piel tiene gran capacidad de estiramiento gracias al colágeno que la constituye, esto se observa, por ejemplo, en el vientre de las mujeres embarazadas. t
Hipodermis (figura 5.3). Es la capa subcutánea de la piel. Está integrada por tejido conectivo laxo (areolar) y adiposo, donde las fibras de la dermis llegan a ella para fijar la piel al tejido subcutáneo y a los órganos subyacentes.

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Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

Faneras de la piel Las faneras son estructuras de protección derivadas de la piel; por ejemplo, los pelos, las glándulas y las uñas. t
Pelo (figura 5.3). Su función es la protección. El cabello de la cabeza resguarda el cráneo de la luz solar y lo protege de lesiones; las cejas y pestañas, por su parte, evitan que las partículas extrañas entren a los ojos, de modo similar a la función de los pelos en el interior de la nariz. Cada pelo o cabello se acompaña de glándulas sebáceas y un haz de fibras de músculo liso, que se contrae ante la sensación de temor o ante el frío, lo que genera el estado conocido popularmente como “piel de gallina”. t
Glándulas de la piel. Se clasifican en tres tipos: ✔ Sebáceas (figura 5.3). Secretan una sustancia aceitosa llamada sebo, que tiene funciones, como evitar que el cabello se seque y se vuelva quebradizo, o que la piel permanezca lubricada. Generalmente están unidas a los folículos pilosos en la dermis. ✔ Sudoríparas y ceruminosas (figura 5.3) Segregan sudor para mantener la temperatura y eliminar desechos. Las ceruminosas son glándulas sudoríparas modificadas que producen cerumen, localizadas, sobre todo, en el conducto auditivo externo. t
Uñas (figura 5.4). Parte sólida y dura de las células queratinizadas de la epidermis. Se localizan en las partes dorsales del extremo de los dedos de los pies y las manos. Su función, además de proteger los extremos de los dedos, es permitir prensar y manipular objetos pequeños.

Borde libre

Lúnula

Matriz

Cuerpo de la uña

Lecho unguial

Figura 5.4 Estructura de la uña.

LO

Cuenten

n

que sabe

El sistema tegumentario también está presente en otros mamíferos, aunque sus estructuras sean distintas. La siguiente actividad les permitirá conocer más acerca de esto.

C O M P E T E N C I A

1. En equipos, busquen información sobre el sistema tegumentario de cuatro mamíferos, incluyendo al ser humano. Identifiquen: a) Constituyentes de su sistema tegumentario y funciones en general, enfatizando en las características y funciones de la piel. b) Esquema de su sistema tegumentario.

Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

D iscip li na r

2. Cada integrante elegirá el sistema tegumentario de un mamífero y elaborará una presentación con diapositivas o dibujos, usando un código de color para distinguir cada parte. 3. Comparen sus presentaciones y especifiquen las diferencias en un cuadro comparativo como el que se muestra a continuación, con el fin de resaltar las particularidades y semejanzas de cada sistema tegumentario. Entreguen sus trabajos a su profesor. Mamífero Ser humano Mamífero 2 Mamífero 3 Mamífero 4

Elementos que constituyen el sistema tegumentario

Características

Funciones

Semejanzas

Diferencias

120

Biología 2

Problemas de la salud relacionados con el sistema tegumentario C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

El sistema tegumentario puede sufrir diversas enfermedades e infecciones, como cáncer de la piel, eritema solar, acné, psoriasis, lupus eritematoso sistémico, micosis, úlceras y llagas, que se detallarán brevemente a continuación.

t
Cáncer de la piel. Puede ser ocasionado por la exposición a la radiación ultravioleta (UV) de los rayos solares. Este hecho puede romper la cadena del ADN en la piel y provocar mutaciones genéticas que produzcan un grave tumor maligno llamado melanoma, originado en los melanocitos. t
Eritema solar. Conocida comunmente como quemaduras solares, son lesiones causadas por la exposición prolongada a la radiación ultravioleta, la cual provoca muerte celular, inflamación, y el posterior desprendimiento de piel muerta. t
Acné. Consiste en la inflamación de las glándulas sebáceas. Se presenta cuando ciertas bacterias se alimentan del sebo producido por las glándulas e infectan los folículos pilosos. En algunos casos, el quiste o saco de células del tejido conectivo desplaza las células de la epidermis, lo que genera cicatrices permanentes en quienes la padecen. Es uno de los padecimientos de la piel más frecuentes en la adolescencia. t
Psoriasis. Es una enfermedad crónica no contagiosa. Se caracteriza porque en la piel aparecen placas o pápulas, rojizas, levemente El uso de bloqueador solar reduce el riesgo de elevadas, como pequeñas protuberancias redondeadas, cubiertas desarrollar eritemas solares y cáncer de la piel. con pequeñas escamas. En general, la psoriasis se localiza en el cuero cabelludo, los codos, las rodillas, la espalda y los glúteos. t
Lupus eritematoso sistémico. Enfermedad inflamatoria incurable que, en ocasiones, provoca erupciones rojizas a lo largo de las mejillas y la nariz. Además puede generar síntomas como dolores articulares, adelgazamiento, fiebre leve, fatiga y caída del cabello. Su origen es autoinmune, es decir, que el organismo ataca a sus propios tejidos porque no los diferencia de los extraños. Puede desencadenarse ante el uso de medicamentos como penicilinas, sulfas o tetraciclina, así como por la exposición excesiva al Sol, lesiones, trastornos emocionales, infecciones y agentes estresantes.

Adicionalmente, existen otros problemas en el sistema tegumentario, como las micosis causadas por hongos en la piel, el cuero cabelludo y las uñas; así como las úlceras o llagas que se forman debido a la presión de algún objeto que lesiona la piel.

DE

Cruce

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

Caminos

La nanotecnología manipula, sintetiza y usa materiales a partir de sus configuraciones atómicas, mediante el control de la materia a nanoescala. En ella confluyen las ciencias naturales, en especial la física y la química, para obtener nuevos materiales que pueden ser aprovechados en distintas áreas.

En la medicina, las nanopartículas ayudan en el tratamiento de ciertas enfermedades y en la recuperación de quemaduras de la piel. Así, la nanotecnología se ha convertido en uno de los más prometedores avances científicos y ha difuminado las fronteras disciplinarias de la ciencia.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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Cuenta

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que sabe

Conocer más sobre el sistema tegumentario puede servirte para reconocer los problemas de salud más comunes y saber prevenirlos. 1. De manera individual, investiga acerca del sistema tegumentario humano, considerando: a) Definición y constituyentes del sistema tegumentario. b) Esquema del sistema tegumentario en el ser humano. c) Características generales de la piel. d ) Cinco enfermedades infecciosas y cinco no infecciosas que pueden desarrollarse en la piel y las faneras, identificando las más comunes en tu localidad, país y el mundo. e) Cuidados para evitar dichos problemas de salud. 2. Con base en tu investigación, completa la siguiente tabla. SISTEMA TEGUMENTARIO Constituyentes Características

Pelo • Es elástica

Problemas de salud infecciosos

• Micosis

Problemas de salud no infecciosos

• Cáncer

Medidas de prevención

• Utilizar protector solar

3. Intercambia tu tabla con un compañero para comparar y evaluar las respuestas.

Sistema muscular Los músculos trabajan junto con los huesos y las articulaciones, y en la especie humana representan aproximadamente el 40% del peso total del cuerpo. Desempeñan tres funciones principales: t
Movimiento del cuerpo. t
Mantenimiento de la postura. t
Producción de calor del cuerpo.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

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Biología 2

cráneo

frontal

mandíbula trapecio clavícula

deltoides

esternón

pectoral mayor

húmero costilla

bíceps

discos intervertebrales

tríceps

vértebras pelvis oblicuo externo

ulna o cúbito radio

recto del abdomen

coxis (hueso caudal) carpianos

metacarpianos falanges

cuádriceps

fémur

rótula

gastrocnemio tibia

tibial anterior

peroné tarsianos metatarsianos falanges

Figura 5.5 El sistema muscular trabaja en conjunto con el sistema esquelético para dar movilidad al cuerpo. En el diagrama se muestran los principales huesos y músculos del cuerpo humano.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

LO

Cuenta

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s

que sabe

En esta actividad, realizarás una investigación documental para conocer más sobre los diferentes tipos de músculo que integran tu cuerpo. 1. De manera individual consulta fuentes impresas, digitales o multimedia (como videos o animaciones), sobre los siguientes aspectos del sistema muscular humano: a) Esquema general del sistema muscular. b) Tipos de músculos que lo conforman. c) Características, funciones e importancia de cada uno. d) Imagen del tejido de cada tipo muscular. e) Las tres enfermedades más comunes que se presentan en cada tipo muscular. f) Cuidados para prevenir dichos padecimientos.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

2. Sintetiza la información en un esquema en el que se aprecie la interrelación entre los componentes del sistema muscular. 3. Participa en plenaria para compartir los resultados de tu investigación mediante el esquema que elaboraste.

Los músculos se clasifican en estriados y lisos. t
Los músculos estriados o esqueléticos (pues se adhieren a los huesos) son aquellos que las personas contraen a voluntad. El cuerpo humano tiene 650 músculos de este tipo. Las células del músculo estriado presentan estrías o estructuras en forma de bandas paralelas, visibles al microscopio. t
El músculo cardiaco o miocardio forma gran parte de las paredes del corazón. Aunque también es estriado, es de movimiento involuntario y está coordinado con el sistema nervioso. t
El tejido de los músculos lisos es un tejido visceral no estriado de movimiento involuntario que se localiza en las paredes de los órganos internos huecos, como los vasos sanguíneos, la vejiga, la uretra y los intestinos. Músculo cardiaco fibra muscular Músculo esquelético

discos intercalados con uniones comunicantes que enlazan las células adyacentes

fibra muscular

núcleos núcleos

Músculo liso fibra muscular

núcleo

Figura 5.6 Diferentes tipos de músculo que se hallan en el cuepo humano.

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Biología 2

LO

Cuenta

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que sabe

En esta actividad reafirmarás las diferencias y semejanzas entre cada tipo muscular, para que puedas identificar cada uno con facilidad. 1. Con base en lo aprendido, completa la siguiente tabla. Tipos de músculo

Características

Función

Semejanzas

Diferencias

Liso y estriado

Liso y cardiaco

Estriado y cardiaco

2. Compara tu tabla con otros tres compañeros. Revisen las respuestas. Si existen divergencias, dialoguen, lleguen a un acuerdo y hagan las correcciones pertinentes. 3. Guiados por su profesor, compartan su trabajo en plenaria.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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Contracción de las fibras musculares estriadas Todo movimiento que realiza el cuerpo humano se da gracias al trabajo coordinado entre el sistema nervioso, el sistema esquelético y el sistema muscular; éste último formado por miles de fibras musculares. La comunicación entre nervio y músculo es realizada por neuronas motoras o motoneuronas. El axón de las motoneuronas tiene su origen en la médula espinal, y su terminal se divide y ramifica para entrar en contacto con cada fibra muscular a través de una estructura llamada placa motora o unión neuromuscular (figura 5.7). Una motoneurona inerva en varias fibras musculares, conformando una unidad motora. placa motora La liberación de acetilcolina por una neurona motriz provoca un potencial de acción en una fibra muscular

fibra muscular

Figura 5.7 Placa motora o unión neuromuscular.

El número de fibras por unidad motora es variable, dependiendo del tipo de músculo y actividad a realizar, por ejemplo: los movimientos de los músculos del rostro se realizan con poca fuerza, pero requieren movimientos muy precisos, por ello sus unidades motoras se conforman por pocas fibras; por el contrario, en los músculos de mayor tamaño (pecho, abdomen, espalda, etc.), que requieren de más fuerza y menor precisión, el número de fibras por unidad motora aumenta.

sarcómero

fibra muscular

miofibrilla

miofibrilla

sarcolema

(a) Corte transversal de una fibra muscular

Figura 5.8 Estructura de una fibra muscular.

líneas Z

filamento delgado de octina

filamento grueso de miosina

(b) Un sarcómero

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Biología 2

La unidad motora posee un umbral de excitación: si la intensidad es inferior a éste, las fibras permanecerán inactivas, pero si la intensidad es igual o superior, cada fibra se contraerá al máximo. Este comportamiento es conocido como ley del todo o nada. Ahora bien, la contracción y relajación de los músculos inicia en la fibra muscular. Cada fibra es una célula cilíndrica, larga, multinucleada, que se encuentra cubierta por una fina membrana elástica (sarcolema), que contiene un gran número de miofibrillas. Estas estructuras contienen a su vez 1,500 filamentos gruesos de miosina y 3,000 filamentos delgados de actina (figura 5.8 de la página anterior), ambas moléculas proteínicas encargadas de la contracción muscular, ordenadas de forma interpuesta. Cada miofibrilla posee bandas claras (I) y oscuras (A) alternadamente (figura 5.9). La porción central de cada banda A presenta una formación clara, a la que se denomina H, que desaparece al momento de la contracción muscular. Por otro lado, la parte central de la banda I se divide en dos partes iguales por una especie de disco, llamado línea Z. A la distancia existente entre dos líneas Z se le conoce como sarcómero y, durante la contracción, los sarcómeros se acortan, es decir, existe un acercamiento entre las líneas Z. (a) Sarcómeros antes de la contracción banda l

banda A

banda l

banda A

líneas Z

banda l

H

músculo relajado

sarcómero

sarcómero

filamento delgado

filamento grueso

(b) Sarcómeros contraídos

músculo contraído

sarcómero

sarcómero

H desaparece en la contracción muscular y el espacio entre las líneas Z se acorta.

Figura 5.9 Contracción de una fibra muscular.

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Cuenten

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que sabe

Una forma artística e innovadora de compartir sus conocimientos puede ser a través de una historieta. Para descubrirlo, realicen la actividad de la siguiente página.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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1. En equipos de cuatro personas, organícense para elaborar una historieta sobre la contracción muscular, considerando: a) Estudiar previamente el proceso de contracción de fibras musculares estriadas, identificando lo que ocurre y los componentes que intervienen en este tipo de contracción. b) Planear cómo representar en la historieta cada componente y su función. c) Verificar que el proceso se describa de inicio a fin. d) Abordar los principales problemas de salud del sistema muscular y las medidas de prevención para evitarlas. 2. Presenten su historieta a otro equipo y coevalúense entre sí de manera responsable y objetiva, considerando el nivel de dominio de los temas y el cumplimiento de los puntos solicitados en esta actividad. 3. Aclaren las dudas que hayan surgido con su profesor y presenten sus historietas ante el grupo. 4. Realicen con las historietas un compendio que pueda permanecer en la biblioteca como material de consulta.

Sistema esquelético El sistema esquelético se constituye por los huesos y los tejidos conjuntivos que forman los cartílagos y los ligamentos. Sus principales funciones son de sostén, protección, movimiento, producción de sangre; así como el almacenamiento y liberación de minerales al torrente sanguíneo. En la especie humana, el esqueleto alcanza su madurez entre los 20 y 25 años de edad, consta de 206 huesos y numerosos tipos de articulaciones que los unen entre sí, lo que permite realizar gran variedad de movimientos y actividades. En las primeras semanas de desarrollo, el esqueleto del feto está formado por cartílago. Con el crecimiento, 99% del cartílago se convierte en tejido óseo. El 1% restante se conserva en partes blandas como las orejas, la nariz, la tráquea, los bronquios y las articulaciones.

Huesos Son órganos impregnados con sales minerales, como fosfato y carbonato de calcio, por lo que son de estructura muy resistente y elástica. Se les clasifica en largos, cortos y planos. Su tamaño es muy variado: algunos huesos largos, como el fémur, superan en ocasiones el medio metro de longitud; en contraste, los huesecillos del oído medio apenas miden unos milímetros. En la superficie de los huesos existen protuberancias, relieves, fosas, surcos, canales y espinas que desem- Durante el desarrollo de un peñan funciones articulares o posibilitan la inserción de vertebrado, el cartílago se ligamentos y tendones. convierte en tejido óseo. Cada hueso largo está rodeado por una fina membrana fibrosa llamada periostio que contiene numerosas terminaciones nerviosas y vasos sanguíneos, los cuales se interrumpen en el límite de las zonas articulares y en las regiones en que se insertan los ligamentos y tendones. Debajo del periostio se encuentra la médula ósea, que se divide en dos tipos: la médula amarilla, que es rica en grasa, y la médula roja, constituida por células en

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

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Biología 2

constante división que generan osteoblastos, osteocitos y osteoclastos (que son las células que construyen el hueso). Además, las células de la médula roja generan la mayoría de los elementos celulares de la sangre.

médula osea

periostio

El tejido óseo está conformado por cuatro elementos característicos, como se aprecia en esta imagen.

hueso compacto endosito

LO

Cuenten

D is c ip li n ar Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

Reúnanse en equipos de cinco integrantes y realicen lo siguiente. 1. Busquen en fuentes confiables impresas o digitales: a) Esquema del sistema esquelético: diferentes tipos de hueso que se encuentran en el ser humano y su ubicación. b) Clasificación de los huesos según su estructura y su forma. c) Nombre que reciben los componentes del sistema óseo que unen un hueso con otro. d) Las funciones que realiza el sistema esquelético. e) La interrelación que existe entre el sistema esquelético y otros sistemas del cuerpo. f) Los problemas de salud más frecuentes que afectan el sistema esquelético en su comunidad y en su país y las medidas de prevención para cada uno. 2. A partir de su investigación generen un esquema propio del sistema esquelético señalando huesos largos, cortos y planos; coloreen con rojo las zonas en las que hay cartílago, y con azul donde hay ligamentos. Anoten en forma de llamadas la información sobre la función, la interrelación con otros sistemas y las enfermedades. 3. Guiados por su profesor, compartan en plenaria la presentación de sus trabajos con la información que recabaron y sus reflexiones.

TIC

TIC

C O M P E T E N C I A

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que sabe

TIC

Busca en Internet recursos multimedia con los que puedas ampliar lo que ya sabes sobre la interrelación que existe entre el sistema muscular y el sistema óseo, así como la importancia que tienen los

ligamentos, cartílagos y articulaciones. Un video que te puede servir para este fin se encuentra en la siguiente dirección: http://video.google.com/videoplay?doc id=2462244099418401004#

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Cartílagos Están formados por un material firme y flexible que carece de nervios y rara vez presenta vasos sanguíneos. En las articulaciones, que son las estructuras en las cuales dos o más huesos se ponen en contacto, el cartílago proporciona una cubierta gruesa y elástica encargada de facilitar el movimiento. El cartílago también se encuentra en la estructura del tórax, donde proporciona flexibilidad a las paredes. Hay distintos tipos de articulaciones. Los huesos de las articulaciones fijas o sinartrosis están unidos entre sí de manera sólida, como las suturas del cráneo. Las articulaciones semimóviles o anfiartrosis mantienen unidos los huesos mediante ligamentos, como las de la espina dorsal. Las articulaciones de movimiento libre o diartrosis, como las de la rodilla, tienen una cavidad rodeada de una cápsula de cartílago articular fibroso y ligamentos que refuerzan la cápsula; también poseen cartílagos que recubren los extremos de los huesos que se oponen (figura 5.10).

Ligamentos Son tejidos fibrosos elásticos que contribuyen a unir un hueso con otro en las articulaciones. Debido a su elasticidad, soportan las tensiones extremadamente bien.

Cuádriceps (extensor): estira la pierna

Bíceps femoral (flexor): dobla la pierna

fémur

tendón: inserción del cuádriceps tendón: inserción del bíceps femoral

rótula

cartílago ligamento: del fémur al peroné

ligamento: de la rótula a la tibia

peroné

tibia

Figura 5.10 La rodilla es una de las articulaciones más importantes del cuerpo humano, además de presentar una compleja mecánica. Emularla representa un reto aún para la tecnología actual.

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D iscip li na r Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

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C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

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¿Todos los vertebrados poseen huesos y músculos como los del ser humano? ¿Cómo se relaciona el sistema músculo-esquelético de una serpiente para arrastrarse, o el de un murciélago para volar? 1. En equipos, busquen en Internet videos interactivos u otros materiales audiovisuales para contestar las preguntas anteriores. 2. Compartan la información que recabaron mediante una presentación de diapositivas, usando textos breves, esquemas e imágenes. Destaquen con claridad la importancia de ligamentos, cartílagos y articulaciones para el sistema esquelético.

Cuenten

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La biorrobótica es una tecnología que se basa en las dimensiones y en las características de las articulaciones y de los huesos para diseñar prótesis y órganos mecánicos, que son usados en la medicina para realizar cirugías o suplir la falta de un órgano o una parte de él. La biorrobótica también tiene usos en la industria, como maquinaria de gran precisión para el diseño, ensamblaje, sellado y empaquetado de objetos.

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El contacto con la realidad nos permite analizar el conjunto de los sistemas orgánicos y nos genera nuevas preguntas. En esta actividad conocerán y aprenderán acerca de lo que hay en el interior de un organismo. Material por equipo: t
Lupa. t
Bisturí. t
Cuchillo. t
Guantes de látex. t
Bandeja o plato grande. t
Plástico o mantel de plástico. t
Pollo entero y limpio. Procedimiento: 1. Cubran su mesa o área de trabajo con el plástico o mantel. 2. Coloquen el pollo sobre el plato o charola y, con ayuda del cuchillo, córtenlo longitudinalmente, es decir, por la mitad. 3. En una de las mitades, retiren los músculos que recubren los huesos para tener una imagen precisa de su sistema esquelético. 4. Comparen la estructura de los distintos huesos y clasifíquenlos en largos, cortos y planos. 5. Elaboren un dibujo de cada uno. Reflexionen y expliquen cómo se relaciona la estructura de cada hueso con su función. 6. En la otra mitad del pollo, localicen ligamentos, cartílagos y articulaciones. 7. Observen con la lupa y dibujen las distintas estructuras de cada uno. Reflexionen y expliquen cómo se relaciona la estructura de cada parte con su función. 8. Elaboren un reporte con los esquemas y dibujos realizados. Incluyan conclusiones sobre las diferencias entre la estructura y la función de huesos, tendones, cartílagos y articulaciones.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

131

Aparato digestivo El aparato digestivo de los animales y del ser humano tiene como función principal la degradación o simplificación de los alimentos, que comúnmente están formados por compuestos de moléculas grandes y complejas, como proteínas, lípidos y carbohidratos, como se analizó en el curso de Biología 1.

LO

Cuenten

n

que sabe

La siguiente actividad les permitirá identificar qué saben sobre el aparato digestivo y conocer más acerca de éste. 1. Completen en sus cuadernos la siguiente tabla, que se conoce como SQA (saber, querer saber y aprender), para descubrir qué tanto saben acerca del aparato digestivo. Al finalizar esta actividad, revísenla de nuevo para completar la última columna y verificar qué tanto progresó su conocimiento. ¿Qué sé?

¿Qué quiero saber?

¿Qué aprendí?

2. Tras escribir qué tanto conocen sobre el aparato digestivo, realicen una primera investigación documental, basándose en al menos tres fuentes distintas, para ahondar sobre los siguientes temas: a) Función general del aparato digestivo. b) Órganos que lo conforman y función que desempeñan. c) Esquema a color del aparato digestivo. 3. Presenten los resultados a través de un organizador gráfico como el que se describe a continuación. En papeles de colores, elaboren siluetas de tamaño real de los órganos que conforman el aparato digestivo; dibujen luego la silueta de uno de ustedes en un pliego de papel y peguen sobre ésta los órganos donde correspondan. Señalen con letreros el nombre y la función principal de cada órgano. 4. Expongan su organizador gráfico ante el grupo y sitúenlo en alguna pared del salón, para que los apoye durante el desarrollo del tema.

Procesos digestivos Los procesos digestivos son las actividades que se llevan a cabo en el organismo animal antes, durante y después de la digestión. Incluyen las siguientes etapas:

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

132

Biología 2

1. Ingestión de alimentos. Entrada de alimentos en el organismo. 2. Digestión. Degradación de los alimentos mediante procesos químicos y mecánicos. 3. Absorción. Paso de los alimentos digeridos a los vasos sanguíneos y linfáticos para ser transportados e incorporados a los tejidos. 4. Defecación o egestión. Eliminación de productos no digeridos.

Aparato digestivo humano Los órganos del aparato digestivo humano se clasifican en dos grupos: t
Órganos del tracto digestivo. Comienza en la boca, continúa con la faringe, el esófago, el estómago y los intestinos. t
Órganos accesorios o auxiliares. Estos son: los dientes, la lengua, las glándulas salivales, el hígado, la vesícula biliar y el páncreas. Con excepción de los dientes y la lengua, estos órganos se ubican fuera del tracto digestivo y producen secreciones para la degradación química de los alimentos (figura 5.11).

Glándulas salivales: secretan el líquido lubricante y las enzimas de digestión del almidón

Faringe: comparte el paso digestivo y respiratorio

Cavidad oral, lengua, dientes: trituran el alimento y lo mezclan con la saliva

Epiglotis: dirige el alimento hacia el esófago

Esófago: transporta el alimento al estómago

Hígado: secreta bilis (también desempeña muchas funciones no digestivas) Vesícula: almacena la bilis del hígado

Páncreas: secreta las soluciones amortiguadoras de pH y varias enzimas digestivas

Intestino grueso: absorbe vitaminas, minerales y agua; aloja bacterias; produce heces

Figura 5.11 Principales órganos del aparato digestivo humano.

Estómago: degrada el alimento y empieza la digestión de proteínas

Intestino delgado: digiere y absorbe el alimento

Recto: almacena las heces

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

En el ser humano, la digestión química y mecánica inicia desde la boca debido a que la saliva contiene una enzima llamada amilasa que comienza la degradación de los alimentos. La digestión mecánica se da durante la masticación, al macerar y moler los alimentos con ayuda de dientes y muelas, y moverlos de un lado a otro mediante la lengua. Este proceso forma el bolo alimenticio, suave y flexible, que se puede deglutir con facilidad. Después entran en función otros órganos: t
Faringe. Es la cavidad de la garganta. Está constituida por un conducto músculo-membranoso en forma de cono, con el extremo ancho hacia arriba y el angosto hacia abajo, en el punto donde se continúa con el esófago. t
Esófago. Es un conducto músculo-membranoso que permite llevar los alimentos al estómago. Los músculos circulares del esófago se contraen progresivamente, en un movimiento conocido como peristaltismo, que obliga al bolo alimenticio a descender hasta el estómago. t
Estómago. Es una dilatación del tracto digestivo, situada en posición oblicua de izquierda a derecha. Su forma varía según esté vacío o contenga alimentos. El estómago presenta dos orificios: el superior se llama cardias y comunica con el esófago; el inferior es el píloro y comunica con el duodeno (la primera porción fija del intestino delgado) (figura 5.12). Las paredes del estómago cuentan con abundantes glándulas que producen moco para evitar que se autodigiera. Cuando los alimentos llegan al estómago, se mezclan con el jugo gástrico y se transforman en un líquido poco viscoso, llamado quimo. Llegado este punto, las ondas que integran el peristaltismo se vuelven más fuertes y desplazan el alimento hacia la primera parte del intestino delgado. cardias

capas musculares

píloro

duodeno

recubrimiento estomacal

membrana exterior

Figura 5.12 El estómago es una dilatación del tracto digestivo; el cardias controla el paso de alimentos del esófago al estómago y el píloro regula el paso del estómago al duodeno.

t
Intestino delgado. Es una parte del tracto digestivo que en promedio mide 25 milímetros de diámetro y 6 metros de longitud. En él se distinguen tres regiones: la cercana al estómago es el duodeno, y es más o menos fija, las restantes son el yeyuno y el íleon, respectivamente, y son móviles.

133

134

Biología 2

En el intestino delgado se completa la digestión química de alimentos, que depende de sus secreciones y las del estómago, el páncreas, el hígado y la vesícula biliar. El jugo intestinal es un líquido amarillento producido por las paredes del intestino delgado que sirve de transporte y permite la rápida absorción de algunas sustancias del quimo a través de las vellosidades del intestino. t
Páncreas. Es una glándula alargada situada entre el estómago y el intestino delgado. Su tamaño varía según cada sujeto y el sexo del mismo. En promedio mide 12.5 centímetros por 25 milímetros. Se une al intestino delgado a través de dos conductos por los que vierte sus productos. El jugo pancreático contiene enzimas como la amilasa pancreática, que continúa con la degradación de los almidones. Otras de sus enzimas digieren proteínas, como la tripsina. La lipasa pancreática actúa sobre las grasas neutras como los triglicéridos. t
Hígado. Se localiza por debajo y a la derecha del diafragma. Sus células, los hepatocitos, producen bilis que se transporta y almacena en la vesícula biliar. La bilis participa en la digestión intestinal emulsificando las grasas, es decir, fragmentándolas en gotas microscópicas. En este órgano también se localizan células retículo endoteliales estrelladas que se encargan de fagocitar (comer) bacterias y aquellos glóbulos rojos y blancos que estén viejos o deteriorados. El hígado almacena y emplea los nutrimentos que recibe de la sangre para sintetizar compuestos necesarios para el organismo (proteínas, glucógeno, vitaminas y algunos minerales); además elimina los compuestos tóxicos que llegan. t
Vesícula biliar. Almacena y concentra la bilis del hígado.

Hígado: produce bilis, que se almacena en la vesícula

conducto biliar conducto pancreático

Vesícula: almacena y libera la bilis al intestino delgado a través del conducto biliar duodeno Células en el recubrimiento del intestino delgado: producen enzimas que completan la digestión de carbohidratos y proteínas

Estómago: libera el quimo ácido en el intestino delgado Páncreas: produce bicarbonato de sodio y enzimas digestivas y los libera en el intestino delgado a través del conducto pancreático

Figura 5.13 El intestino delgado utiliza, durante la digestión, secreciones provenientes de diferentes órganos.

Una vez que se ha realizado la digestión química, ocurre la absorción o el paso de los productos terminales de la digestión del tracto digestivo a la sangre o a la linfa, para ser llevados a las células a través de las vellosidades.

135

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

Las paredes intestinales están formadas por una capa de células epiteliales que forman pliegues llamados vellosidades intestinales. Cada vellosidad cuenta con una red de capilares sanguíneos y un vaso linfático; esto hace que la pared intestinal tenga gran irrigación (figura 5.14). capilares

pliegue del recubrimiento intestinal

microvellosidades

vellosidades

quilífero

arteriola vaso linfático

glándula intestinal

vénula (a) Intestino delgado

(b) Un pliegue del recubrimiento intestinal

(c) Una vellosidad

(d) Células de una vellosidad

Figura 5.14 Las vellosidades intestinales son repliegues que aumentan la superficie de absorción del intestino.

Además de los productos nutritivos, también se absorben agua, electrolitos (como sodio, cloruros, ioduros, nitratos) y vitaminas liposolubles (principalmente A, D, E y K); todos ellos son transportados hasta las células para que los asimilen. La siguiente tabla muestra una síntesis de los órganos que conforman el aparato digestivo (exceptuando el intestino grueso). Tabla 5.4 Digestión química.

Órganos

Enzima

Biomolécula o alimento que degrada

Producto

Glándulas salivales

Amilasa salival

Almidones (polisacáridos)

Maltosa (disacárido)

Estómago

Pepsina (activada a partir de su precursor, el pepsinógeno por el ácido clorhídrico)

Proteínas

Péptidos

Páncreas

Amilasa pancreática Tripsina (activada a partir del tripsinógeno por la enterocinasa) Quimotripsina (activada a partir del quimotripsinógeno por la tripsina) Carboxipolipeptidasa (activada a partir de la procarboxipolipeptidasa por la tripsina) Lipasa pancreática

Almidones Proteínas Aminoácido terminal del extremo carboxilo (ácido) de péptidos Grasas neutras (triglicéridos) emulsificadas por las sales biliares

Maltosa (disacárido) Péptidos y aminoácidos Ácidos grasos y monoglicéridos

Intestino delgado

Maltasa Sacarasa Lactasa Peptidasas Aminopeptidasa Dipeptidasa

Maltosa Sacarosa Lactosa Ácidos terminales del extremo Amino de péptidos Dipéptidos

Glucosa Glucosa y fructosa Glucosa y galactosa Aminoácidos

(Continúa)

136

Biología 2

(Continuación)

Órganos Páncreas e intestino delgado

Enzima Nucleasas Ribonucleasa Desoxirribonucleasa

Biomolécula o alimento que degrada Nucleótidos del ácido Nucleótidos del ácido desoxirribonucleico

Producto Pentosas y bases nitrogenadas

LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

n

que sabe

En la siguiente actividad elaborarán una presentación audiovisual sobre los problemas de salud más comunes en su comunidad que estén relacionadas con el aparato digestivo; así como medidas de prevención pertinentes. 1. En equipos, elaboren una encuesta sobre las enfermedades relacionadas con el aparato digestivo que han padecido miembros de su comunidad. Pueden ser preguntas como las siguientes: t
¿Se ha enfermado alguna vez del estómago/páncreas/apéndice/hígado/vesícula biliar? O bien, ¿padece o ha padecido gastritis, úlceras, anorexia, bulimia? t
¿Hace cuánto tiempo? t
¿Cuáles fueron sus síntomas? t
¿Cuál fue la causa de que se enfermara? t
¿Qué medidas de prevención contempla ahora para no enfermar de nuevo? 2. Con apoyo de una videocámara o grabadora apliquen la encuesta. 3. Analicen las respuestas obtenidas y generen tablas, gráficas y esquemas para presentarlas, a partir de información obtenida en fuentes confiables acerca de la frecuencia con que se presentan en su país este tipo de padecimientos, las causas que los originan y las medidas de prevención. Incluyan las respuestas o testimonios más ilustrativos. 4. Expongan su audiovisual en el salón de clases y atiendan las preguntas de sus compañeros o maestro. Otra opción para realizar esta actividad es elaborar un collage o periódico mural, que podrá ser colocado en los muros de la escuela para informar a la comunidad acerca de estos padecimientos.

La última parte de los procesos digestivos se realiza en el intestino grueso. t
Intestino grueso. Este, que es el último órgano del tracto digestivo, es llamado así porque su diámetro es mayor que el del intestino delgado. En él se identifican cuatro regiones: ciego, colon, recto y el conducto anal, que termina en un orificio externo: el ano. Cuando los restos de alimentos no digeridos pasan al intestino grueso, las abundantes poblaciones de microorganismos (principalmente bacterias), que viven en simbiosis en él, descomponen los restos y los transforman en materia fecal. Como producto del metabolismo de las bacterias se forman vitaminas del complejo B y K, que se absorben junto con agua y electrolitos. Los alimentos indigeribles forman la materia o bolo fecal, que el organismo expulsa mediante la defecación o egestión.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

LO

Cuenta

137

s

que sabe

¿Tienen estómago las lombrices de tierra? ¿Poseen las aves un intestino delgado proporcionalmente tan grande como el nuestro? Para responder estas preguntas te proponemos realizar lo siguiente: 1. Investiga de forma documental y con imágenes acerca del aparato digestivo de un mamífero, un ave y una lombriz de tierra. Identifica: a) Órganos que integran sus aparatos digestivos. b) Función de cada órgano. c) Esquema del aparato digestivo de cada uno.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

2. Con la información recabada completa la siguiente tabla. Órgano

Funciones Mamífero

Ave

Lombriz de tierra

Boca Esófago Estómago Intestino delgado Intestino grueso Páncreas Vesícula biliar Hígado Otro: __________ 3. Una vez que hayas completado la tabla, responde las preguntas con las que inició esta actividad. 4. Comparte los resultados de tu investigación en plenaria, de modo que se obtenga una tabla que conjunte la información de todos los alumnos.

Sistema circulatorio o de transporte Los órganos del sistema circulatorio humano son el corazón, las arterias, las venas y los capilares. El corazón es el centro del sistema circulatorio. Se ubica en la parte media izquierda de la cavidad torácica, encima del diafragma. Es un órgano muscular hueco, cuya parte más angosta se proyecta hacia abajo, adelante y a la izquierda; delante de la columna vertebral y entre los dos pulmones. El corazón humano promedio pesa entre 320 y 340 gramos, y mide 12 centímetros de longitud por 10 centímetros de ancho. Su tejido muscular tiene características de músculo estriado. En su exterior se observan arterias y venas coronarias, así como nervios.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

138

Biología 2

La pared del corazón se divide en tres capas musculares: epicardio, miocardio y endocardio, como muestra la figura 5.15. De las tres, el miocardio constituye la mayor parte del corazón. Corazón su pared se forma por:

Epicardio (envoltura membranosa)

Miocardio (masa muscular cardiaca)

Endocardio (membrana interna)

Figura 5.15 Componentes de la pared cardiaca

En el corazón existen cuatro cavidades, las dos superiores son las aurículas, de paredes delgadas; y las dos inferiores, los ventrículos, de paredes gruesas y fuertes. Unos se comunican con los otros por las válvulas aurículo-ventriculares, que son láminas elásticas, fijas por su base, que semejan tapaderas, y permiten el paso de la sangre únicamente en un sentido. arteria pulmonar (al pulmón izquierdo)

aorta vena cava superior

aurícula izquierda arteria pulmonar (al pulmón derecho) venas pulmonares (del pulmón izquierdo) venas pulmonares (del pulmón derecho)

válvula auriculoventricular

válvulas semilunares

aurícula derecha

ventrículo izquierdo válvula auriculoventricular

vena cava inferior

músculo más grueso del ventrículo izquierdo

ventrículo derecho

aorta descendente (a la parte inferior del cuerpo)

Figura 5.16 Corazón humano en el que se observan sus cuatro cavidades que se comunican por medio de válvulas.

En los ventrículos nacen arterias y a las aurículas llegan venas. Otros componentes del sistema circulatorio humano son las arterias y arteriolas. Las arterias son conductos músculo-membranosos que transportan la sangre del corazón a los tejidos. De cada ventrículo parte una arteria; del derecho, la arteria pulmonar,

139

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

que lleva la sangre a los pulmones; y del izquierdo la aorta, que distribuye la sangre a todo el cuerpo (figuras 5.16 y 5.17). En su trayecto, las arterias se ramifican en vasos de menor diámetro, llamados arteriolas. Estas se adelgazan hasta originar los capilares arteriales, cuyo diámetro oscila entre 8 y 12 micras (tan pequeños que los glóbulos circulan formando hileras). Las paredes de las arterias constan de tres capas, en tanto que las de los capilares arteriales sólo tienen la capa interna, lo que facilita la difusión de nutrimentos, gases y desechos. A diferencia de las arterias y las arteriolas, las venas y vénulas, llevan la sangre de regreso al corazón. La reunión de capilares venosos origina vasos más gruesos, las vénulas; y la fusión de éstas, da lugar a las venas. Conforme aumenta su grosor, los vasos adquieren capas en sus paredes, análogas a las de las arterias. Las venas poseen válvulas que garantizan que el flujo de la sangre se dirija hacia el corazón. Se ubican en grupos de dos o tres en el mismo nivel, y son más numerosas en las extremidades (figura 5.18 en la página siguiente). La reunión de los capilares pulmonares origina cuatro venas pulmonares (dos para cada pulmón), que terminan en la aurícula izquierda (figura 5.16). Los demás capilares del organismo se fusionan para formar varias venas que terminan en dos vasos muy gruesos, llamados vena cava superior y vena cava inferior. Estos vierten la sangre en la aurícula derecha, en la que también desemboca la vena coronaria que trae sangre de los tejidos del corazón.

Circulación

arteria carótida vena yugular aorta vena cava superior

arteria pulmonar capilares pulmonares

corazón

hígado vena cava inferior

intestino

arteria femoral

riñón

vena femoral

La sangre es un medio de transporte que circula en un sistema de tubos cerrados. Esto es posible por el funcionamiento del corazón, que se llena de sangre y se contrae para impulsarla hasta los capilares arteriales de todas las regiones del cuerpo. Los ventrículos expulsan sangre en cantidades semejantes del lado derecho e izquierdo, pero el camino que ésta recorre es distinto, lo que da origen a la circulación pulmonar y a la general.

Circulación pulmonar También conocida como circulación menor, lleva la sangre venosa a los alvéolos pulmonares en los que se efectúa el intercambio de los gases de la respiración, con ayuda de la hemoglobina. Principales pasos de la circulación pulmonar: 1. La sangre venosa sin oxígeno llega a la aurícula derecha. La aurícula se contrae (sístole auricular), la válvula atrioventricular se abre y la sangre pasa y llena el ventrículo derecho.

Figura 5.17 Sistema circulatorio humano. Las venas (sangre desoxigenada) se observan de color azul. Las arterias (sangre oxigenada) están representadas en color rojo.

140

Biología 2 red capilar dentro de los tejidos corporales esfínter precapilar

arteriola vénula

capilar

válvula endotelio músculo liso tejido conectivo arteria

del corazón

al corazón

vena

Figura 5.18 Estructuras e interconexiones de los vasos sanguíneos. Las válvulas unidireccionales de las venas obligan a la sangre desoxigenada a correr hacia el corazón.

2. El ventrículo derecho se contrae y la presión de la sangre empuja y cierra las valvas de la válvula atrioventricular. 3. La presión del interior del ventrículo aumenta hasta que la arteria pulmonar cede su presión, cuando se abre la válvula semilunar pulmonar y la sangre entra a la arteria pulmonar. 4. Por medio de sus ramificaciones, la arteria pulmonar lleva la sangre venosa a los pulmones. 5. En los pulmones, la sangre venosa pasa a través de los numerosos capilares que rodean los alvéolos pulmonares. En éstos se lleva a cabo el intercambio gaseoso, es decir, la hemoglobina de los eritrocitos de la sangre venosa libera el bióxido de carbono, y se combina con el oxígeno para formar a la oxihemoglobina, característica de la sangre arterial. 6. Los capilares venosos que se encuentran en el pulmón se unen para formar vénulas, que al fusionarse varias veces dan lugar a las venas pulmonares. Mediante éstas, la sangre ya oxigenada regresa a la aurícula izquierda, con lo que se completa el ciclo de la circulación pulmonar.

Circulación general También llamada circulación mayor, envía la sangre oxigenada desde la aurícula izquierda hacia todo el cuerpo; después, la sangre regresa al corazón por la aurícula derecha. Por medio de esta circulación, el organismo lleva oxígeno y nutrimentos a todos los tejidos, además, recoge los productos de desecho y los transporta hasta otros órganos para su eliminación.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

141

La circulación mayor se realiza de la siguiente forma: 1. La sangre oxigenada o arterial llega a la aurícula izquierda, que al llenarse está en la etapa de diástole auricular (fase de relajación o dilatación). Cuando la aurícula se llena, inicia la sístole auricular, la válvula se abre, la sangre entra al ventrículo izquierdo y lo llena. 2. Cuando la sangre llena el ventrículo, la válvula se cierra y se presenta la sístole ventricular (contracción). 3. Cuando la presión intraventricular es superior a la presión en la aorta, la válvula semilunar de la aorta se abre y permite que la sangre penetre en este vaso a gran presión. 4. La sangre es impulsada por todo el sistema arterial, y el empuje llega hasta los capilares del organismo, para que la red vascular pueda efectuar sus funciones. 5. Los capilares se unen para formar vénulas que al fusionarse originan venas que constituirán los grandes vasos por los cuales la sangre llegará de nuevo a la aurícula derecha. El ciclo cardiaco es la alternancia de contracción y relajación de las cavidades del corazón. Comprende tres periodos: sístole o contracción, diástole o dilatación, y relajación o recuperación (figura 5.19).

La sangre desoxigenada se bombea a los pulmones

La sangre oxigenada se bombea al cuerpo

La sangre desoxigenada del cuerpo entra en el ventrículo derecho

La sangre oxigenada de los pulmones entra en el ventrículo izquierdo

1 Las aurículas se contraen y la sangre pasa a los ventrículos

La sangre llena la aurícula y empieza a fluir pasivamente hacia los ventrículos

2 Luego, los ventrículos se contraen y la sangre pasa por las arterías a los pulmones y al resto del cuerpo

3 El ciclo finaliza cuando el corazón se relaja

Figura 5.19 El ciclo cardiaco.

EN

Entremos

Acción

La siguiente actividad en equipo les permitirá familiarizarse de forma experimental con la anatomía del corazón. Material por equipo: t
Corazón de res o cordero. t
Charola. t
Bisturí. t
Guantes de látex para cada integrante.

t
Esquema del corazón a color. t
Lupa. t
Cámara fotográfica (opcional).

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

142

Biología 2

Procedimiento: 1. Colóquense los guantes. No manipulen el corazón sin ellos. 2. Observen la apariencia externa del corazón. Identifiquen venas, arterias y las válvulas. Elaboren dibujos de lo observado. 3. Sitúen el corazón en la charola y, con el bisturí, córtenlo por la mitad para identificar aurículas y ventrículos. Dibújenlo también. 4. Utilizando el corazón diseccionado como modelo, uno de los equipos explicará ante el grupo cómo se lleva a cabo la circulación sanguínea.

Células sanguíneas La sangre es un tejido conectivo. En la especie humana, los hombres contienen de 5 a 6 litros y las mujeres, entre 4 y 6 litros. Tiene una consistencia líquida viscosa. Se desplaza por los vasos del sistema circulatorio a una temperatura promedio de 37° C y tiene un color rojo oscuro en las venas y rojo brillante en las arterias. La sangre tiene dos tipos de componentes: t
El plasma, es líquido y contiene sustancias disueltas; constituye el 55% de la composición total de la sangre. t
El 45% restante incluye glóbulos rojos o eritrocitos, glóbulos blancos o leucocitos (de los que existen distintas categorías) y plaquetas o trombocitos. ✔ Eritrocitos, glóbulos rojos o hematíes. Son células carentes de núcleo. Están especializadas en el transporte de los gases de la respiración, para lo cual poseen hemoglobina, una proteína con un pigmento llamado hematina, que contiene hierro. La hemoglobina se combina con el oxígeno para formar la oxihemoglobina en los capilares pulmonares. Los glóbulos rojos del Los globulos rojos mantienen el equilibrio del pH, la viscosidad y la ser humano tienen forma densidad de la sangre. Se originan en la médula roja de los huesos (eritroparecida a un disco poiesis) y su tiempo promedio de vida es de alrededor de 120 días. Transbicóncavo. La hemoglobina currido este lapso, son destruidos por el bazo y el hígado, pero cerca de que contienen transporta al 85% del hierro que contienen es reutilizado; el otro porcentaje (15%) debe O2 de la respiración. ser repuesto mediante la ingesta de alimentos. ✔ Leucocitos o glóbulos blancos. Poseen núcleo, y no contienen hemoglobina. Se originan en el bazo, el timo, la médula roja de los huesos y los ganglios linfáticos. El aumento de glóbulos blancos (leucocitosis) se produce ante infecciones como la pulmonía, los abscesos y la apendicitis. Su disminución (leucopenia) ocurre ante enfermedades como la tifoidea y la tuberculosis. Pueden atravesar las paredes de los vasos capilares (diapedesis), para llegar a los tejidos y fagocitar los gérmenes patógenos protegiendo así al organismo. Existen varios tipos de glóbulos blancos: t
Linfocitos. Se relacionan con la síntesis de anticuerpos, proteínas especiales que inactivan a los antígenos, sobre todo, de bacterias. t
Monocitos. Son células grandes que actúan de manera muy efectiva como defensas naturales del organismo, al fagocitar a los gérmenes. Los glóbulos blancos o leucocitos t
Polimorfonucleares. Se subdividen en: tienen movimientos ameboideos con t
Neutrófilos. Fagocitan gérmenes, como bacterias y hongos; y libelos que atrapan y fagocitan a los ran una enzima (lisozima) que destruye ciertas bacterias. gérmenes.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

✔ Eosinófilos. Liberan sustancias que contrarrestan los efectos de la inflamación en las reacciones alérgicas y fagocitan los complejos antígeno-anticuerpo y ciertos parásitos. ✔ Basófilos. Participan en las reacciones alérgicas. La proporción de los distintos tipos de leucocitos varía en las diferentes enfermedades, sobre todo en las infecciosas, por esto, para diagnosticar padecimientos se emplean recuentos diferenciales de ellos.

En resumen, las funciones de los glóbulos blancos son: t
Proteger al organismo de la acción de gérmenes, como bacterias, hongos y virus, ya sea fagocitándolos o ejerciendo sobre ellos actividades antibióticas. t
Ayudar en la cicatrización y regeneración, porque toman de la sangre los materiales necesarios para estos procesos y los llevan a los tejidos. También fagocitan los desechos celulares. t
Ayudar a mantener la concentración normal de proteínas en el plasma sanguíneo. t
Guardar relación con la síntesis de anticuerpos y confieren inmunidad contra algunas enfermedades. t
Ayudar a la coagulación de la sangre. t
Permitir contrarrestar la inflamación en las reacciones alérgicas. El tiempo de vida de los distintos lecucocitos varía desde días hasta meses, pero algunos mueren precozmente ante infecciones o al atravesar las mucosas del aparato urinario o del digestivo, de donde son expulsados. t
Plaquetas o trombocitos. Son elementos sin núcleo, de forma discoidal. Miden de 2 a 4 micras de diámetro y se encuentran alrededor de 300 mil en cada milímetro cúbico de sangre.

Las plaquetas son fundamentales para que se logre la coagulación sanguínea; cuando se presenta una herida o cuando la sangre sale del organismo y se pone en contacto con el aire, se desintegran y liberan una sustancia llamada tromboplastina, que provoca la coagulación (figura 5.20). fibrinógeno plaquetas

trombina

glóbulo rojo atrapado

fibrina

Se adhieren plaquetas y se activan

tejido dañado (sangre)

(líquido intersticial)

ruptura en la pared del vaso

pared de vaso sanguíneo

Plaquetas taponan la abertura

Figura 5.20 La función de las plaquetas es producir la coagulación de la sangre. Al desintegrarse, liberan la tromboplastina, indispensable para la coagulación.

La tabla de la siguiente página resume las principales características y funciones de los componentes sanguíneos.

red de fibrina

143

144

Biología 2 Tabla 5.5 Componentes de la sangre.

Componente sanguíneo Eritrocitos, glóbulos rojos o hematíes.

Leucocitos o glóbulos blancos.

Principales características Forma de discos bicóncavos. Diámetro: 7 a 8 micras. Contienen hemoglobina. Carecen de núcleo. 1 mm3 de sangre contiene de 4.5 a 5 millones de eritrocitos. Viven 120 días. Células nucleadas. Diámetro: 9 a 10 micras. 1 mm3 de sangre contiene entre 4 mil y 10 mil leucocitos.

Plaquetas o Elementos discoidales. trombocitos. Diámetro: 2 a 4 micras. 1 mm3 de sangre tiene 300 mil plaquetas. Plasma Líquido de color ámbar. sanguíneo. Surge después de separar los glóbulos y plaquetas. Sus proteínas le dan viscosidad.

Subtipos o componentes

Principales funciones t
La hemoglobina presente en los eritrocitos se combina con el O2 y lo lleva a las células t
Mantienen el equilibrio del pH en la sangre.

t
Linfocitos. t
Monocitos. t
Neutrófilos t
Eosinófilos. t
Basófilos.

t
Protegen al organismo de la acción de gérmenes. t
Ayudan en los procesos de cicatrización y regeneración. t
Ayudan a mantener en el plasma la concentración normal de proteínas. t
Confieren inmunidad contra ciertas enfermedades. t
Ayudan a contrarrestar la inflamación en reacciones alérgicas. t
Ayudan en la coagulación de la sangre, entre otros. t
En las heridas las plaquetas liberan tromboplastina, indispensable para la coagulación.

t
Agua. t
Sales minerales. t
Gases. t
Proteínas (albúminas, globulinas, fibrinógeno) t
Productos nitrogenados no proteicos. t
Sustancias nutritivas. t
Sustancias reguladoras.

t
Actúa como fuente de nutrimento para las células. t
Es el medio de transporte y eliminación de los desechos del metabolismo a través de los riñones. t
Sus sales participan en la presión osmótica y el pH, etcétera. t
Ayuda a regular la presión sanguínea y la osmótica. t
Sus anticuerpos combaten a microorganismos patógenos. t
Es indispensable para la coagulación. Transporta sustancias reguladoras como hormonas y enzimas, entre otras.

EN

Plasma Entremos

Acción

Realicen en equipos la siguiente actividad que les permitirá familiarizarse de forma experimental con los componentes de la sangre. Material por equipo: t
Microscopio con objetivo de inmersión. t
Suero fisiológico. t
Porta y cubreobjetos.

t
Alcohol de 70°. t
Lancetas esterilizadas. t
Goteros limpios.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

Procedimiento: 1. Obtengan muestras de sangre de cada integrante del equipo. Para hacerlo, limpien con alcohol uno des sus dedos, y pínchenlo con mucho cuidado con la lanceta esterilizada. Ésta será de uso individual. 2. Para observar las células, coloquen en el portaobjetos una gota de suero. Luego, pongan sobre ésta la gota de sangre y encima, el cubreobjetos. Esto permitirá que la sangre quede parcialmente diluida y evitará que se seque pronto. 3. Coloquen el portaobjetos en el microscopio y enfoquen. Soliciten el apoyo de su profesor para asegurar la identificación de los distintos tipos de células sanguíneas. 4. Una vez que hayan identificado cada tipo de célula, dibújenlas y señalen sus características distintivas. 5. A partir de su observación, anoten en su cuaderno qué diferencias estructurales notaron entre los glóbulos rojos, los blancos y las plaquetas.

145

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

6. Investiguen en fuentes confiables impresas o digitales para responder las siguientes preguntas: a) ¿Qué sucedería si tuviera un conteo bajo de glóbulos rojos? b) ¿Qué ocurre si se tiene un conteo alto de glóbulos blancos? c) ¿Qué podría suceder si tuviera un bajo nivel de plaquetas? 7. Compartan sus respuestas, dibujos y conclusiones con el grupo. 8. Integren todo en un reporte y entréguenlo a su profesor.

El plasma es un líquido que se compone de productos inorgánicos y orgánicos, los más importantes son: t
Agua. Representa aproximadamente 90% del plasma. Su cantidad se mantiene constante debido a la ingesta y la excreción, que se efectúa, esta última, por medio de los riñones. t
Sales minerales. Las sales que contiene (principalmente cloruro de sodio) provienen de los alimentos ingeridos y de las reacciones químicas que ocurren en el organismo. Permiten conservar la presión osmótica, el nivel de pH normal y el equilibrio fisiológico entre los tejidos y la sangre. t
Gases. Son los gases respiratorios: oxígeno y bióxido de carbono. t
Proteínas plasmáticas. Representan un 8.5% del plasma. Las más importantes son albúminas, globulinas y fibrinógeno. t
Productos nitrogenados no proteínicos. Principalmente, urea, ácido úrico, creatina, creatinina y sales de amonio; en general éstos son productos resultantes de la degradación. t
Sustancias nutritivas. El plasma también contiene los productos finales de la digestión de los alimentos: aminoácidos, glucosa, ácidos grasos y glicerol. t
Sustancias reguladoras. Son productos como las hormonas que regulan muchas funciones y son generadas por las glándulas endocrinas, así como las enzimas, producidas por las células para catalizar reacciones.

La sangre interviene en la homeostasis con estas funciones: t
Regula la temperatura corporal. t
Participa en la osmorregulación del organismo. t
Regula el pH del organismo.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

146

Biología 2

t
Desempeña un importante papel en la protección del organismo y la conservación del estado de salud, en la defensa contra microbios y toxinas, por medio de sus células especializadas; y evita pérdidas importantes de sangre y otros líquidos corporales por medio de la coagulación.

LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

n

que sabe

Con esta actividad comprenderán la importancia que tiene la intervención del sistema circulatorio en el mantenimiento de la homeostasis de un organismo. 1. En equipo, busquen información en fuentes confiables, ya sea digitales o impresas, sobre los siguientes aspectos: a) Constituyentes y funciones del sistema circulatorio y del sistema linfático. b) Esquemas a color de los sistemas circulatorio y linfático. 2. Reúnan y lleven a la clase material para elaborar un modelo a escala del cuerpo humano en tres dimensiones, en el que se represente el sistema circulatorio y linfático. Sugerencias: t
Utilicen estambre de colores rojo y azul para representar el sistema circulatorio, y verde para el sistema linfático. t
Incluyan flechas que indiquen la dirección del flujo sanguíneo. t
Identifiquen con letreros los componentes de cada sistema y su función. Hagan énfasis en señalar y explicar los espacios en que se interrelacionan ambos sistemas para conformar el sistema de transporte. 3. Expongan su modelo al resto del grupo y entre todos completen la siguiente tabla. Sistema

Constituyente

Función

Circulatorio (Agreguen el esquema)

Linfático (Agreguen el esquema)

4. Discutan en plenaria: a) ¿Qué relación existe entre ambos sistemas? b) ¿Qué diferencias funcionales hay entre los dos sistemas? c) ¿Cómo intervienen ambos sistemas en la homeostasis? 5. Corrijan o hagan las adecuaciones a la tabla de su equipo.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

147

Sistema linfático El sistema linfático es otro de los sistemas de transporte del organismo humano. Está integrado por los vasos linfáticos, la linfa, los ganglios linfáticos y demás estructuras que contengan tejido linfático rico en linfocitos, como las tonsilas o amígdalas, el bazo y el timo, éstos últimos dos son órganos productores de linfocitos y anticuerpos (y como se vio anteriormente, el bazo además destruye los eritrocitos viejos). Los vasos linfáticos poseen una estructura semejante a las venas, pero son más elásticos y por ellos circula la linfa. Los más gruesos terminan en grupos llamados ganglios linfáticos que poseen abundantes linfocitos. Los ganglios filtran la linfa y se encuentran dispersos por todo el cuerpo, generalmente formando grupos (figura 5.21). Esto se puede detectar fácilmente durante una infección, ya que los ganglios se inflaman. El sistema linfático está estrechamente relacionado con el sistema circulatorio sanguíneo, ya que el conducto torácico vierte su contenido en el sistema venoso. El sistema linfático también colabora en la defensa del organismo porque contiene numerosos linfocitos que fagocitan a gérmenes invasores, como virus y bacterias que se encuentran, sobre todo, en los aparatos respiratorio y digestivo y en el sistema urinario.

timo

conducto torácico bazo

nódulos linfáticos vasos linfáticos

Figura 5.21 Sistema linfático humano.

LO

Cuenta

s

que sabe

¿Tienen sangre las lombrices? ¿La estructura del corazón de un ave es igual a la del nuestro? Para responderlo: 1. Realiza una investigación documental acerca del sistema circulatorio de un mamífero, un ave y una lombriz de tierra. Identifica: a) Órganos que integran el sistema circulatorio de cada uno. b) Función de cada órgano. c) Esquema a color del sistema circulatorio de cada organismo.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

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Biología 2

2. Con la información recabada completa el siguiente cuadro. Organismos

Diferencias Constituyente

Semejanzas Función

Constituyente

Función

Mamífero y ave Mamífero y lombriz de tierra Ave y lombriz de tierra 3. Una vez concluida la investigación responde las siguientes preguntas: a) ¿Cuántos corazones tiene una lombriz? b) ¿De qué color es la sangre de una lombriz? c) ¿Cómo respira una lombriz? d ) ¿Qué constituyente del sistema circulatorio de un mamífero no posee un ave?

Problemas de salud relacionados con los sistemas de transporte C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

Los organismos superiores pueden presentar diferentes tipos de problemas de salud relacionados con los sistemas de transporte; en el caso del ser humano, probablemente los más frecuentes e importantes son la aterosclerosis y la hipertensión.

Aterosclerosis o arterioesclerosis Designa los distintos procesos degenerativos que afectan las paredes de los vasos sanguíneos, caracterizados por la formación de depósitos de grasa ricos en colesterol. Estos engrosamientos pueden extenderse hasta las capas medias de las paredes de los vasos que afectan (figura 5.22). endotelio coágulo colesterol en la sangre

ruptura en la capa centro graso

músculo liso

capa fibrosa

macrófagos llenos de colesterol

Figura 5.22 Esta imagen muestra la forma que suelen presentar las placas de grasa que se generan en las paredes de las arterias y que ocasionan la aterosclerosis.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

149

El engrosamiento anormal de las paredes arteriales reduce su fuerza, elasticidad y capacidad para conducir la sangre. Este hecho aumenta la presión sanguínea y provoca diversos trastornos según los tejidos que afecte; por ejemplo, en las manos, las piernas y los pies, se generan enfriamientos, calambres, dolores y, en casos extremos, gangrena (muerte de tejidos). La aterosclerosis puede afectar otros tejidos. Si el problema se localiza en el cerebro, las personas sufren confusiones, olvidos, senilidad cerebral prematura y, a veces, lesiones cerebrales. En lo que toca al corazón, cuando las arterias coronarias sufren aterosclerosis, por su incapacidad funcional pueden ocasionar angina de pecho, una condición sumamente dolorosa que consiste en la falta de circulación en el miocardio. Adicionalmente, las placas de grasa pueden combinarse con plaquetas y formar trombos o coágulos, los cuales se desprenden y son arrastrados dentro de la corriente sanguínea. La presencia de un trombo dentro de un vaso no roto recibe el nombre de trombosis. Si el trombo no se desintegra espontáneamente, por lo general origina otros problemas, debido a que es un obstáculo que disminuye el paso de sangre y el aporte de oxígeno y nutrientes a los tejidos. Si el trombo es arrastrado hasta un vaso sanguíneo de menor calibre, puede bloquear e interrumpir bruscamente la circulación, ocasionando una embolia (derrame sanguíneo interior), muchas veces con graves consecuencias. Los trombos en la arteria coronaria favorecen los infartos cardiacos, que son muy peligrosos y producen gran dolor. La mayoría sobrevive a un primer infarto, pero aún así, esta cardiopatía (enfermedad del corazón) causa numerosas muertes. La tasa de mortalidad por trombosis coronarias es más alta cuando la dieta de la persona incluye gran cantidad de grasas saturadas, pues éstas incrementan la tendencia a formar los coágulos. Además, la genética de cada individuo tiene una participación importante en el surgimiento de esta enfermedad.

Hipertensión La hipertensión consiste en una anomalía de la presión sanguínea que se torna anormalmente alta. Es el problema más frecuente de los relacionados con el corazón y los vasos sanguíneos. Aunque no es un criterio universal, se acepta que la presión sanguínea normal de un adulto sano es de 120/80 mmHg, y si una persona tiene presión de 140/90 mmHg ya se encuentra en el límite de la hipertensión. La hipertensión puede causar lesiones en el corazón, el encéfalo y los riñones. Cuando la presión es alta, el corazón requiere de mayor energía para bombear la sangre; este aumento de esfuerzo provoca que el miocardio se haga más grueso y aumente de tamaño, por lo que necesitará más oxígeno; si no tiene este elemento en suficiente cantidad, puede originarse angina de pecho o un infarto del miocardio. La hipertensión no es curable, pero puede ser controlada. Por ejemplo, las personas obesas hipertensas suelen ser sometidas a una dieta para disminuir su peso, ya que la aterosclerosis está relacionada con este otro padecimiento. Con frecuencia, a los hipertensos también se les restringe la ingestión de sodio, con el objetivo de disminuir la retención de líquidos en el organismo y, con ello, reducir su volumen sanguíneo. Otro factor que aumenta la presión sanguínea es la nicotina, pues es un vasoconstrictor; por lo tanto, los hipertensos no deben fumar. Además, es conveniente la práctica de ejercicios que relajen y reduzcan la hipertensión.

La hipertensión se relaciona muchas veces con estilos de vida poco saludables, como el consumo excesivo de grasas saturadas o sal, así como el tabaquismo.

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Biología 2

LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

n

que sabe

Mejorar ciertos hábitos puede prevenir algunas enfermedades relacionadas con los sistemas de transporte. Por eso, estas actividades les propone investigar más sobre ellas. 1. Con la ayuda de su profesor, asignen por equipos una de la siguientes enfermedades relacionadas con el sistema circulatorio: hipertensión arterial, aterosclerosis, várices, anemia, leucemia, u otras que les indique su profesor. 2. Visiten los centros de salud u hospitales de su comunidad para solicitar folletos informativos o entrevistar al personal de atención para obtener más información. Indaguen también sus causas y las medidas de prevención que se pueden adoptar para evitarlas. 3. Completen lo investigado con más información obtenida de fuentes confiables acerca de la incidencia de dichas enfermedades en su país y en el mundo. 4. Elaboren un tríptico o un periódico mural con la información recopilada considerando incluir: definición, causas, síntomas, factores de riesgo, rango de edad en que se presentan, tratamiento y medidas preventivas. 5. Organicen la presentación de esta información en su escuela e inviten a los padres de familia y vecinos para que conozcan sus trabajos. 6. Elaboren un reporte escrito de esta actividad, en el que señalen la relación existe entre estas enfermedades y el sistema de transporte sanguíneo y linfático.

Aparato respiratorio LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

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que sabe

Los sistemas y aparatos que conforman el cuerpo no actúan de manera aislada, pues todos buscan mantener el equilibrio homeostático. Realicen la siguiente actividad para que comprendan cómo trabajan juntos los sistemas de su cuerpo. 1. Investiguen en fuentes documentales confiables la información necesaria para responder las siguientes preguntas: a) ¿Qué gases distribuye y recoge la sangre? ¿Cómo ayuda esto a mantener el equilibrio homeostático? b) ¿Qué gases obtiene el cuerpo humano a través de la respiración? ¿Cómo ayuda esto a la homeostasis? c) ¿En qué momento se conectan las funciones del aparato respiratorio y del sistema circulatorio? d) ¿En qué beneficia este trabajo conjunto al cuerpo humano? e) ¿Cuáles con los trastornos respiratorios más comunes en la región en que vives, en tu país y en el mundo? 2. Organícense en equipos y con base en sus respuestas elaboren un organizador gráfico, esquema o modelo, en el que describan el recorrido del aire de la nariz a los alveolos, representando el papel que cumple la sangre en al transporte e intercambio de oxígeno y bióxido de carbono. Compárenlo con la información que se presenta a continuación.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

En mamíferos superiores, como el ser humano, la eficiencia de la ventilación respiratoria se facilita por el diafragma, una especie de tabique muscular que divide al cuerpo en cavidad torácica (en la que se ubican los pulmones) y cavidad abdominal (figura 5.23).

cavidad nasal faringe epiglotis

cavidad oral

laringe esófago tráquea aros de cartílago

bronquiolos

bronquios

venas pulmonares diafragma

arteria pulmonar

Figura 5.23 Principales órganos del aparato respiratorio humano.

El aire inhalado entra por las fosas nasales, o por la boca; pasa a la laringe y continúa por la tráquea, que es un conducto cartilaginoso, dividido en dos conductos más cortos, llamados bronquios primarios derecho e izquierdo. Cada uno de los bronquios primarios penetra en un pulmón, dentro del cual se ramifica en conductos muy finos y pequeños, que son los bronquiolos, limitados sólo por una capa de tejido. A su vez, cada bronquiolo termina en un conglomerado de pequeños y numerosos sacos más o menos redondeados, conocidos como alvéolos. En las paredes de los alvéolos se extiende una red de vasos capilares en los que se lleva a cabo el intercambio gaseoso respiratorio por difusión. De esta manera, el bióxido de carbono, que se encuentra en mayor parte en el plasma y también combinado con la hemoglobina de los glóbulos rojos en forma de carbohemoglobina, es liberado y sale por el alvéolo, para ser exhalado por la nariz. En tanto, el oxígeno del aire que ha entrado por la inhalación penetra a los capilares por difusión y se combina con la hemoglobina para formar la oxihemoglobina (figura 5.24). La oxihemoglobina presente en la sangre arterial es muy inestable, lo que permite que el oxígeno sea fácilmente cedido a todas las células que forman los tejidos del organismo, y que en su lugar se recoja CO2.

151

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Biología 2

a la vena pulmonar de la arteria pulmonar

capilar membrana alveolar membrana respiratoria

(aire)

CO2

O2

líquido surfactante

El oxígeno se difunde hacia los glóbulos rojos

El bióxido de carbono se difunde hacia los alveolos

Se calcula que en los pulmones de un hombre adulto diariamente entran al menos 10 mil litros de aire, de los cuales en promedio se retienen 500 litros de oxígeno, que es el volumen requerido por sus tejidos para la respiración celular. Se calcula que en cada pulmón hay un promedio de 350 millones de alvéolos, lo que los convierte en órganos sumamente eficientes para satisfacer las necesidades de oxígeno del metabolismo. Se conoce como ciclo completo de la respiración a los movimientos que comprenden la inspiración (entrada del aire) y la espiración (salida). La frecuencia respiratoria es el número de ciclos completos que se efectúan en un minuto, que en un hombre adulto tiene un promedio de 16 veces por minuto; sin embargo, la frecuencia varía mucho con la edad, la actividad física, el estado de vigilia o la salud.

Figura 5.24 La hemoglobina de los glóbulos rojos se combina con el oxígeno y forma la oxihemoglobina, que convierte la sangre venosa en sangre arterial.

LO

Cuenta

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

s

que sabe

La siguiente actividad te permitirá reconocer qué tanto has aprendido acerca del aparato respiratorio. 1. Ingresa a Internet y busca un video en el que puedas observar el proceso de respiración. Una opción es el video titulado “La Increíble máquina Humana —Parte 3 de 10—”, en el que podrás observar —entre los minutos 6:40 y 9:49— los conductos por los que pasa el aire a los pulmones y la forma en que trabajan los alveolos, a través de una endoscopía. 2. Toma notas que te ayuden a resolver las siguientes interrogantes: a) ¿Cuáles son los componentes del aparato respiratorio? b) ¿Qué es la oxihemoglobina? c) ¿Cómo es el recorrido del oxígeno, desde que entra a nuestra nariz hasta que es absorbido por las células? d ) ¿Cuál es la frecuencia respiratoria normal de un hombre joven adulto? 3. Consulta la bibliografía de este libro, y de acuerdo con las fuentes que estén presentes en tu biblioteca, repasa el proceso de respiración. Complementa tus notas. 4. Contrasta tu información con la que estudiaste en las páginas de este libro. 5. Ahora, reunido con otros tres compañeros, investiguen en fuentes electrónicas confiables cómo se puede realizar un modelo de pulmón usando los siguientes materiales: una botella de plástico duro cortada por la mitad, un guante de látex, dos popotes, dos globos, cinta adhesiva. El modelo debe ser capaz de imitar el comportamiento del diafragma y hacer que los pulmones se inflen y desinflen.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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LO

Cuenten

n

que sabe

Esta actividad complementa a la que realizaste en la página 150 acerca del aparato respiratorio. En equipos de cinco integrantes realicen lo siguiente. 1. Elaboren el cuestionario para aplicar una entrevista que les permita identificar cuáles son los padecimientos del aparato respiratorio más comunes, sus síntomas, la frecuencia con la que aparecen y los cuidados que se requieren para cada uno. Pueden tomar como modelo el que realizaron en la sección Cuenten lo que saben de la página 136. 2. Apliquen su entrevista a 20 alumnos y 5 profesores. 3. Vacíen en una tabla los resultados de sus entrevistas. Guiense con la siguiente. Padecimiento

Síntomas

Frecuencia

Cuidados

4. Investiguen, en fuentes electrónicas confiables, más información acerca de las enfermedades más comunes del aparato respiratorio y sus síntomas; relacionen esa información con lo manifestado por las personas entrevistadas y completen su tabla. 5. El tabaquismo y la contaminación están estrechamente relacionados con enfermedades respiratorias, para comprobar lo anterior busquen imágenes de pulmones dañados por estas causas. 6. Discutan qué papel cumple la sangre en el trasporte del intercambio de oxígeno y bióxido de carbono, y qué medidas son adecuadas para prevenir las enfermedades respiratorias. 7. Expongan ante el grupo su investigación, apoyándose en imágenes de pulmones dañados por tabaquismo y por contaminación.

LO

Cuenten

n

que sabe

Es momento de comparar las distintas estructuras respiratorias de organismos que alguna vez estuvieron vivos. Para ello, realiza la siguiente actividad en equipos de cuatro integrantes. Material por equipo: t
Lupa. t
Bisturí. t
Cuchillo. t
Guantes de látex. t
2 charolas o platos grandes.

t
Plástico o mantel de plástico. t
Un pollo sin completo y sin plumas. t
Un pez grande completo. t
Tres lombrices de tierra.

Procedimiento: 1. Realicen una búsqueda en fuentes impresas o digitales confiables acerca de los aparatos respiratorios de un pollo, un pez y una lombriz de tierra. Busquen también el del ser humano. Dibujen o impriman los esquemas de cada uno. 2. Cubran su mesa de trabajo con el plástico o mantel. 3. Coloquen los tres organismos sobre las charolas o platos grandes.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

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Biología 2

4. Para cada animal, elaboren cortes con el bisturí hasta identificar las estructuras respiratorias. 5. Observen con la lupa y elaboren los dibujos que representen claramente las particularidades de sus estructuras respiratorias. 6. Expliquen qué diferencias y semejanzas encuentran entre las estructuras respiratorias de: a) El pez y el pollo. b) El pez y la lombriz de tierra. c) El pez y un ser humano. 7. Elaboren un reporte de esta actividad y entréguenla a su profesor.

Sistema urinario LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

n

que sabe

La siguiente actividad les dará un panorama de lo que saben acerca del sistema urinario y les permitirá aprender más acerca de él. 1. Su profesor escribirá en el pizarrón un listado con los elementos que constituyen el sistema urinario en el ser humano. 2. Hagan una lluvia de ideas con las funciones que cada constituyente desempeña. 3. Con la información aportada, cada uno elabore un resumen. 4. Realicen una investigación documental sobre los constituyentes del sistema urinario y su función, enfatizando en el mecanismo de formación de la orina y su excreción. Pueden basarse en laagua información contenida en este libro. agua dulce sal El agua por ósmosis; 5. Elaboren por equipos un organizador gráfico donde se entra explique el mecanismo de la la sal se mueve hacia fuera formación de orina y su excreción, a partir de lo que han investigado. La sal se 6. Comparen su organizador con el resumen inicial acerca debombea lo que ya sabían sobre hacia dentro mediante el sistema urinario, y discutan grupalmente las diferencias encontradas. Su organitransporte activo zador gráfico formará parte de su portafolio de evidencias.

Los seres pluricelulares requieren de un medio de transporte para proporcionar a Sal y algo de todas sus células elementos necesarios —como agua, nutrimentos y gases—, Los riñones conservancon la salel agua entran al y excretan grandes tragar el alimento objetivo de mantener constante la composición química y los líquidos internos a cantidades de orina diluida través de la osmorregulación. (a) Pez de agua dulce agua sal

agua dulce El agua entra por ósmosis; la sal se mueve hacia fuera

agua salada

Sal y algo de agua entran al tragar el alimento y al beber agua de mar

La sal se bombea hacia dentro mediante transporte activo

El agua sale por ósmosis; la sal se mueve hacia dentro La sal se bombea por transporte activo

Sal y algo de agua entran al tragar el alimento

Los riñones conservan la sal y excretan grandes cantidades de orina diluida

Parte de la sal se excreta en pequeñas cantidades de orina (b) Pez de agua salada

(a) Pez de agua dulce

Figura 5.25 En los peces de agua dulce (a) agua la osmorregulación busca soportar el gran ingreso de agua que se genera por salada Sal y algo de agua entran ósmosis perder las al tragar sin el alimento y alsales en el organismos, mientras que en los peces de agua salada (b) sucede lo contrario. beber agua de mar

El agua sale por ósmosis; la sal se mueve hacia dentro

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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La osmorregulación requiere del intercambio de agua y sales entre el medio extracelular y el medio externo, para compensar la pérdida y ganancia de dichas sustancias en los organismos. En el caso de los animales, el agua que entra al organismo puede eliminarse mediante los órganos excretores en forma de orina. Además de agua, la orina desecha solutos y productos del metabolismo. Sin embargo, debe considerarse que los órganos excretores también retienen agua y algunos solutos (como sodio y potasio), para mantener las concentraciones adecuadas, necesarias para el organismo. En los vertebrados que poseen sistema circulatorio, la sangre pasa por los órganos excretores —en general, los riñones—, que son los principales órganos de la osmorregulación. En todos los grupos de vertebrados los riñones son muy similares en su anatomía y fisiología. Además de estos órganos, el sistema urinario está formado por conductos y por la vejiga urinaria. Los riñones funcionan con el principio de filtración-reabsorción y secreción tubular. Al inicio del proceso, el líquido que albergan contiene casi todos los compuestos presentes en la sangre, el riñón procesa por filtración todo el volumen inicial —y a veces reabsorbe hasta 99% de los compuestos— con lo que elimina sólo el 1% en forma de orina.

Sistema urinario humano En los mamíferos, los riñones se localizan a los lados de la columna vertebral, en la región lumbar, adosados a la pared dorsal del cuerpo. Tienen una forma oval, semejante a la de un frijol, con una escotadura en su lado interno llamada hilio, por la que salen la arteria y la vena renal. En el ser humano, miden en promedio 12 centímetros de largo por 7 de ancho y 4 de espesor y se alojan en una cápsula de tejido adiposo rodeada por una hoja de tejido fibroso. De los riñones salen dos tubos delgados, los uréteres, los cuales descienden hasta desembocar en la vejiga urinaria (figura 5.26).

riñones

uréteres

arteria renal izquierda hilio vena renal izquierda aorta

vena cava

vejiga urinaria uretra (en el pene)

Figura 5.26 Componentes del sistema urinario humano.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

156

Biología 2

El riñón (figura 5.27) consta de las siguientes partes: t
Corteza renal. Formada por más de un millón de pequeñas unidades excretoras llamadas nefronas o nefrones, ampliamente provistas de vasos sanguíneos. t
Médula renal. Bordea a la pelvis renal y contiene las pirámides renales. t
Pelvis renal. Se encuentra a nivel del hilio, como una cavidad que se continúa con el uréter hacia abajo.

pelvis renal (corte para mostrar la trayectoria de la orina) arteria renal

corteza renal médula renal pelvis renal

vena renal

conducto recolector

uréter

nefrona médula renal ampliación de una sola nefrona y el conducto recolector

orina hacia la vejiga

corteza renal

Figura 5.27 Corte transversal del riñón humano en el que se observa su estructura interna. Su irrigación explica el constante intercambio de productos entre la sangre y las nefronas.

La vejiga es un órgano muscular hueco en el que se acumula la orina. Se ubica en la cavidad pélvica, detrás del pubis. La orina accede a ella por los dos uréteres, que atraviesan su pared, y sale mediante un orificio que la conecta con la uretra, que es un conducto músculo-membranoso. Los millones de nefronas de la corteza renal son clave para comprender el riego sanguíneo, que se genera mediante el penacho de capilares con el que los riñones toman líquidos y sustancias de la sangre. Estos capilares forman el glomérulo, y están situados en una depresión en forma de copa llamada cápsula glomelurar o de Bowman. De la cápsula del glomérulo parte un tubo largo (túbulo) que consta de una porción contorneada proximal, llamada asa de Henle, y una porción contorneada distal que desemboca en el conducto colector que lleva la orina a la pelvis

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

renal (figura 5.28). Los nutrimentos se reabsorben selectivamente del líquido filtrado en el túbulo y son devueltos a la sangre; pero los desechos disueltos en agua se retienen para formar la orina.

Formación y concentración de orina El mecanismo por el que se produce la orina (figura 5.29), consta de cuatro fases:

conducto recolector

túbulo distal túbulo proximal cápsula de Bowman

t
Filtración del plasma sanguíneo. La función glomérulo primordial de la nefrona es retirar o depurar ciertas sustancias del plasma sanguíneo conforme éste pasa por sus vasos capilares. Para ello posee paredes en extremo permeables. arteriolas La filtración tiene lugar en el glomérulo de cada nefrona, a través de las membranas vénula permeables, y es posible gracias a las diferencias de la presión hidrostática. El filtrado de la sangre depende de diversas presiones opuestas entre sí, la más importante de ellas, la presión hidrostática-sanguínea glomerular, que es —como su nombre rama de la lo indica— la presión sanguínea presente en arteria renal el glomérulo. Su importancia reside en que tiende a desplazar el líquido hacia fuera del rama de la vena renal glomérulo, con lo que ocasiona la ultrafiltración. t
Reabsorción tubular. El túbulo proximal se asa de Henle encarga de eliminar del cuerpo —por medio capilares de la orina— el exceso de agua, los productos finales del metabolismo (como urea, ácido Figura 5.28 Características generales de una nefrona. úrico, creatinina, sulfatos y fenoles), así como el exceso de electrolitos (sodio, potasio y cloruro). En tanto, reabsorbe la mayor parte de las proteínas grandes, como las que forman parte de la sangre. t
Secreción tubular. Corresponde a la secreción de orina, que es el producto de las actividades renales. La orina normal es un líquido de color amarillo o ámbar, que es de color claro al ser excretada, pero que se vuelve turbia posteriormente y cambia de tonalidad de acuerdo con los últimos alimentos que se hayan ingerido. Contiene sustancias disueltas tales como urea, creatinina, ácido úrico, cloruro de sodio, iones potasio, sulfato, amonio, magnesio, en ocasiones algunos fármacos, entre otros. En síntesis, son sustancias que deben ser eliminadas. t
Excreción. La orina secretada se drena por los uréteres y se desplaza por peristaltismo a la vejiga urinaria, donde se acumula. La orina sale del cuerpo por la uretra, por medio de la excreción.

La velocidad de filtración glomerular en el ser humano es en promedio de 1.25 mililitros por minuto, por lo que en un día puede llegar a 180 litros. Igualmente, cada día se excreta (o expulsa) de 1 a 2 litros de orina junto con las diversas sustancias disueltas que deben ser eliminadas, y que fueron desechadas por los túbulos de la nefrona, aunque tal cantidad se reduce en el verano. Resulta entonces que alrededor de 99% del filtrado glomerular es reabsorbido por los túbulos.

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Biología 2

Figura 5.29 Proceso de formación y concentración de la orina.

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Cuenten

C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

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que sabe

Conocer la conformación del sistema urinario y sus funciones no sólo nos permite comprender las enfermedades relacionadas con él, sino también saber prevenirlas. Esta actividad les permitirá comprobarlo. 1. En equipos, investiguen en diversas fuentes documentales cuáles son las enfermedades del sistema urinario más frecuentes en su región, el país y el mundo. Consideren: a) Qué causa la enfermedad y qué estructuras se ven comprometidas. b) Qué medidas de prevención existen y cómo se relacionan éstas con la función de las estructuras del sistema urinario. 2. Asignen a cada equipo una enfermedad de las que consideren más importantes. 3. Elaboren un cartel, según la enfermedad asignada, que ayude a difundir las medidas para prevenirla. 4. Organicen una campaña, de una semana de duración, para difundir esta información en su comunidad escolar, usando los carteles que realizaron.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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Cuenta

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que sabe

¿Expulsan los peces orina? ¿Tienen los insectos nefronas? Esta actividad te permitirá conocer cómo funciona el sistema urinario en animales vertebrados e invertebrados. 1. Elige un organismo vertebrado (que no sea el ser humano) y un organismo invertebrado que llamen mucho tu atención. 2. Investiga en fuentes confiables cómo son sus sistemas urinarios. 3. Dibuja esquemas a color con la información recopilada en medio pliego de papel bond. 4. Monta una exposición con tus compañeros sobre los sistemas urinarios de distintos animales e inviten a otros grupos de su escuela a conocer sus trabajos.

Sistema nervioso El sistema nervioso (SN) permite detectar, interpretar y responder en forma rápida, integrada y coordinada a los distintos estímulos del medio, tanto internos como externos. El mecanismo de coordinación nerviosa de los organismos incluye los siguientes pasos: 1. La información se obtiene a través de los órganos receptores. 2. La información se transmite, clasifica y procesa. 3. Se ejecutan las respuestas a los estímulos mediante los órganos efectores.

Receptores Como se dijo al inicio del bloque, los receptores pueden ser tejidos especializados o una sola terminación nerviosa capaz de responder a un estímulo. Se clasifican en dos tipos: los que perciben los cambios del medio externo (exteroceptores) y los que perciben los cambios en el interior del cuerpo (interoceptores). t
Exteroceptores. Reciben estímulos externos, por ejemplo, luz, sonido u olores. Entre ellos existen los termorreceptores, que perciben calor o frío; los quimiorreceptores, para el gusto y el olfato; o los fotorreceptores, que perciben la luz y son fundamentales para la visión. t
Interoceptores. Perciben cambios en el interior del cuerpo. Entre ellos se encuentran los viceroceptores, encargados de recibir estímulos viscerales, a través de los que se generan sensaciones como sed, hambre o dolor visceral. Otra clase fundamental son los propioceptores, que se subdividen en tres tipos: musculares, articulares y vestibulares, e intervienen en la sensación somática profunda recibida por los receptores debajo de la piel, en los músculos, ligamentos, articulaciones, y en el oído interno. Gracias a ellos, se controla la vibración, presión, movimiento, posición, equilibrio y dolor.

Clasificación y procesamiento La información obtenida por los receptores se selecciona, filtra y procesa en diferentes niveles, antes de ser transferida al encéfalo. Las redes de filtrado seleccionan y dejan pasar sólo partes de la información, además de efectuar procesos que mejoran la información que llegará a los niveles superiores.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos. r Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

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Biología 2

Un ejemplo claro de lo anterior sucede en la visión. En el procesamiento de la información, los fotorreceptores se conectan con distintos tipos de neuronas situadas en varios niveles de la retina. Las células ganglionares, cuyos axones forman el nervio óptico, son menos que las células receptoras (conos y bastones). Derivado de esto, el nervio óptico no puede transportar el cuadro completo de la imagen que cae sobre la retina, así que la información se discrimina o procesa por la propia retina antes de que la señal sea enviada al cerebro. Cabe señalar que la evaluación o procesamiento de la información visual es diferente en cada grupo animal.

La neurona, unidad funcional del sistema nervioso C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

El sistema nervioso está formado por células llamadas neuronas, que poseen prolongaciones largas o axones, mismas que reciben los estímulos y transmiten impulsos nerviosos. Este contacto entre neuronas se llama sinapsis, y se efectúa a través de excitabilidad eléctrica en las prolongaciones cortas de la neurona o dendritas (figura 5.30).

Figura 5.30 La neurona es la unidad anatómica y funcional del sistema nervioso. Además del cuerpo celular, las neuronas poseen prolongaciones largas (axones), que funcionan como cables que reciben sensaciones y transmiten impulsos, así como prolongaciones cortas (dendritas), mediante las cuales se comunican con otras células nerviosas.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

Cruce

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que sabe

DE

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Cuenten

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Es importante reforzar el conocimiento acerca de las neuronas antes de profundizar en el sistema nervioso. Esta actividad les permitirá hacerlo. 1. En equipos, investiguen en este libro y en otras fuentes confiables cómo es la estructura de una neurona, la función que realiza cada constituyente y cómo se clasifican. 2. Modelen una neurona con pasta modeladora biodegradable de colores, o con migajón de pan coloreado con pintura vegetal. Cada constituyente debe tener un color diferente y una etiqueta que explique nombre y función de cada una de sus partes. 3. Presenten sus modelos ante el grupo, explicando los constituyentes y funciones de las neuronas y la forma en que éstas se clasifican.

Transmisión de la información. Las neuronas transmiten los impulsos nerviosos. En los vertebrados, el axón suele estar recubierto por una vaina de mielina, formada por las células de Schwan, entre las cuales existen estrangulamientos carentes de mielina que son los nódulos de Ranvier. La excitabilidad de las células depende de la diferente concentración de iones a ambos lados de la membrana celular y de la capacidad de transporte activo a través de estas membranas. Durante la excitación se genera una corriente eléctrica, debida al flujo de partículas cargadas a través de la membrana, conocida como potencial de membrana. La información se transporta por los nervios sensitivos en forma de potencial de acción, que consiste en un rápido aumento temporal de la permeabilidad de la membrana, causado por el movimiento de iones y el potencial de membrana (figura 5.31). Un potencial de acción salta de un nodo a otro, acelerando en gran medida la conducción en el axón

célula de Schwann

nodo

mielina

cubierta de mielina axón

axón

Figura 5.31 El potencial de acción se transmite de un nódulo de Ranvier al siguiente.

Los axones mielínicos característicos de los vertebrados son muy pequeños, lo que les brinda la gran ventaja de contar con un sistema nervioso muy complejo, con altas velocidades de conducción, cuyos conductores no ocupan mucho espacio.

Caminos

El sistema nervioso es esencial para nuestra percepción de las diversas formas de arte: literatura, pintura, música, cine, teatro, fotografía, entre otras. Durante los inicios de la fotografía se dio un importante suceso que permitió el avance del conocimiento anatómico, ya que mediante tinciones de nitrato de plata (compuesto ampliamente usado para fabricar las primeras fotografías), el español Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), entusiasta de la fotografía, observó por primera vez las estructuras de las neuronas, hecho por el que es considerado padre de la neurociencia.

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Biología 2

Sinapsis. Es la transferencia de información del axón de una neurona a otra. Ocurre cuando el extremo terminal de un axón se expande y forma el botón del axón, que hace contacto con una dendrita o con el cuerpo de una neurona, pero éstas no se unen, sino que entre ellas queda un pequeñísimo espacio sináptico (figura 5.32). La transmisión de la información de la terminal del axón a la neurona postsináptica se realiza por la liberación de un neurotransmisor de las vesículas sinápticas.

1 Se inicia un potencial de acción

2 El potencial de acción llega a la terminal sináptica de la neurona presináptica vesícula sináptica 3 La carga positiva del potencial de acción hace que las vesículas sinápticas liberen neurotransmisores

4 Los neurotransmisores se unen a los receptores en la neurona postsináptica

terminal sináptica de la neurona presináptica

dendrita de la neurona postsináptica

neurotransmisores

hendidura sináptica

6 Los neurotransmisores son regresados a la terminal sináptica, se degradan o se extienden hacia fuera de la hendidura sináptica

neurotransmisor 5 El neurotransmisor hace que los canales de iones se abran y los iones fluyan hacia dentro o hacia fuera

iones

receptor

Figura 5.32 La sinapsis se presenta cuando el axón de una neurona hace contacto con la dendrita de otra neurona.

D is c ip li n ar Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

Cuenten

LO

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que sabe

La sinapsis permite el intercambio de información entre las neuronas. Para comprender a fondo el mecanismo de transmisión del sistema nervioso y la acción de los neurotransmisores, realicen esta actividad.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

1. Integrados en los mismos equipos que en la actividad anterior, en la que modelaron una neurona, elaboren un diagrama de la sinapsis sobre un pliego de papel bond. Especifiquen el mecanismo de transmisión del impulso nervioso y ejemplifiquen la acción de tres neurotransmisores que investiguen. 2. Presenten su diagrama ante el grupo y su profesor.

Respuesta a los estímulos Las respuestas a los estímulos registrados por los receptores, por lo general, son muy diferentes entre sí. Comprenden desde la respuesta difusa o generalizada, hasta la respuesta precisa de los vertebrados superiores. t
Arco reflejo. Los arcos son respuestas involuntarias innatas a diferentes estímulos y están controladas por la médula espinal. El arco reflejo se presenta desde las primeras etapas de vida; puede observarse en el reflejo de succión de los mamíferos recién nacidos o en las aves recién nacidas que abren el pico al sentir la presencia de sus padres. Muchas actividades de nuestra vida diaria son actos reflejos; entre ellos están, por ejemplo, retirar automáticamente la mano al tocar algún objeto muy caliente (figura 5.33); cerrar los ojos si percibimos que algo nos golpeará; y el reflejo rotuliano, que es la extensión de la pierna cuando se recibe un golpe a nivel de la rótula (en la rodilla).

2 La señal se transmite a través de la neurona sensorial del dolor a la médula espinal 1 Un estímulo doloroso activa una neurona sensorial del dolor

raíz dorsal

interneurona neurona sensorial

médula espinal

neurona motriz estímulo

5 El músculo efector provoca una respuesta de retiro

raíz ventral

4 La neurona motriz estimula al músculo efector

Figura 5.33 Mecanismo del reflejo de retiro ante el dolor.

3 La señal se transmite a una interneurona y luego a una neurona motriz

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Biología 2

El arco reflejo simple implica dos neuronas interconectadas. Comienza en una neurona sensitiva que recibe el estímulo del receptor, y luego va de la neurona motora al efector, que casi siempre es un músculo. Algunos actos reflejos, como rascarse, son complejos porque involucran varios segmentos espinales. t
Reflejo condicionado. Es una respuesta aprendida por medio de experiencias. El condicionamiento se presenta cuando se cambian las características de un reflejo innato. El comportamiento aprendido puede ser muy amplio; va desde cambios muy simples en animales poco evolucionados hasta conductas complejas, como escribir en un teclado, coser, tejer, cocinar o manejar un automóvil. t
Actos voluntarios. Son respuestas conscientes y complejas en las que intervienen la médula espinal y los centros del encéfalo, sobre todo la corteza cerebral. Muchos de estos actos se inician en la corteza cerebral, sin la presencia de un estímulo exterior; es el caso del pensamiento consciente, la memoria, el habla, la inteligencia y el juicio, entre otros.

Cuenten

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que sabe

D is c i pl in a re s r Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. r Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

El sistema nervioso es un receptor de información de estímulos tanto internos como externos; dicha información se integra para emitir una respuesta, lo que permite mantenar la homeostasis del organismo. Realicen esta actividad para comprobarlo. 1. En equipos de tres personas, lleven un registro escrito de las reacciones que observen en partir de las siguientes situaciones (pueden usar una tabla para hacerlo más sencillo). a) Uno de ustedes será el voluntario. Deberá sentarse sin que uno de sus pies se sostenga sobre el suelo. Otro de ustedes golpeará suavemente debajo de la rodilla del voluntario. b) El voluntario seguirá sentado y otro de ustedes acercará la mano rápidamente a la cara del voluntario, sin tocarlo. c) Arrojen al voluntario una pelota dos veces. Después simulen repetir la acción una tercera vez, pero sin arrojar la pelota. d ) Pidan al voluntario que pruebe una sustancia picante, una agria y una dulce. e) Cubran los ojos del voluntario y háganlo tocar objetos suaves, ásperos, pegajosos, afelpados y fríos. 2. Identifiquen el tipo de estímulo de cada situación, el tipo de respuesta que generó y cómo se mantuvo la homeostasis. 3. Comparen sus resultados con otros equipos y, mediante una discusión, guiados por su profesor, elaboren una conclusión grupal.

Entremos

EN

C O M P E T E N C I A S

Acción

Los estímulos involucran a las neuronas y a los órganos receptores y efectores. Para comprenderlo mejor, realicen la actividad de la siguente página.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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1. En equipos, consigan una linterna de pilas, un pliego de papel bond y marcadores de distintos colores. 2. Suponiendo que el funcionamiento de neuronas es similar al de la lámpara; identifiquen qué sería análogo (o semejante) al estímulo, a las sustancias transmisoras de impulsos eléctricos, a la respuesta y al momento de la sinapsis. 3. Representen sus conclusiones mediante un dibujo de una neurona y la lámpara, en el que señalen los elementos análogos. 4. Expongan ante el grupo sus conclusiones.

Clasificación del sistema nervioso por área de acción A partir de sus diferentes funciones, el sistema nervioso se divide en: t
Sistema nervioso central (SNC), que se subdivide en cerebro y médula espinal. t
Sistema nervioso periférico (SNP). Se subdivide en neuronas sensoriales y neuronas motrices. Estas últimas se subdividen, a su vez, en el sistema nervioso somático y el sistema nervioso autónomo.

Sistema nervioso somático Produce los movimientos voluntarios de músculos esqueléticos o estriados. Consta de 12 pares de nervios craneales y 31 pares de nervios raquídeos, que transmiten impulsos (principalmente estímulos externos) desde los receptores hacia el sistema nervioso central. En la parte motora de las vías nerviosas del sistema somático, cada neurona eferente (que conduce el impulso nervioso del centro a un órgano de respuesta) tiene fibras que proceden del sistema nervioso central y hacen sinapsis directamente con la fibra del músculo esquelético o estriado.

Sistema nervioso autónomo Regula la actividad de los músculos lisos, el miocardio y las glándulas. Está íntimamente relacionado con el sistema nervioso central y también es influido por las hormonas del sistema endocrino (figura 5.34 de la página siguiente). En el sistema nervioso autónomo hay dos neuronas eferentes entre las cuales está presente un ganglio. La primera de estas neuronas se extiende desde el sistema nervioso central hasta el ganglio, donde hace sinapsis con la segunda neurona que conecta con el efector visceral. El sistema nervioso autónomo o vegetativo se subdivide en dos sistemas: el simpático y el parasimpático. t
Sistema nervioso simpático. Ubicado en la región torácico-lumbar, prepara al organismo para enfrentar situaciones de tensión. Para ello puede provocar incremento en la velocidad de los latidos cardiacos, dilatación de los vasos sanguíneos y aumento de la glucosa en sangre. Actúa en combinación con las glándulas adrenales o suprarrenales, que secretan adrenalina. t
Sistema nervioso parasimpático. Localizado en el encéfalo y en el nacimiento de la médula, actúa en forma contraria al sistema simpático, pues su principal función es controlar la homeostasis interna del organismo: regulariza la frecuencia cardiaca y las concentraciones de glucosa en la sangre.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

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Biología 2

DIVISIÓN PARASIMPÁTICA DEL SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO

DIVISIÓN SIMPÁTICA DEL SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO ojo contrae las pupilas dilata las pupilas glándulas salivales estimula la y lagrimales salivación y las lágrimas inhibe la salivación y las lágrimas

craneales

craneales contrae las vías respiratorias cervicales

pulmones

disminuye el ritmo cardiaco corazón

estimula el páncreas para que libere insulina y enzimas digestivas torácicos

estimula la producción de glucosa y la libera estimula la secreción de epinefrina y norepinefrina de la médula suprarrenal

páncreas

estómago

estimula la digestión

intestino delgado

dilata los vasos sanguíneos en los intestinos

torácicos

inhibe la digestión

riñón

bazo

lumbares

cervicales

aumenta el ritmo cardiaco

hígado

riñón

relaja las vías respiratorias

lumbares

intestino grueso

recto vejiga

sacros

sacros

relaja la vejiga

estimula la vejiga para que se contraiga

ganglios simpáticos

útero estimula la excitación sexual

genitales externos

estimula el orgasmo

Figura 5.34 El sistema nervioso autónomo regula las actividades de las vísceras del organismo.

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Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

LO

Cuenten

n que sabe

En esta actividad, concentrarán y compararán la información sobre las funciones del sistema nervioso somático y del autónomo, y aquéllas del SNC y del SNP, ejemplificando la acción de la división simpática y de la parasimpática. 1. Elaboren un esquema del cuerpo humano y sus órganos en la mitad de un pliego de papel bond. Dibujen todos los nervios del sistema nervioso autónomo y del somático. 2. En la otra mitad del mismo pliego elaboren una tabla en la que se clasifiquen los órganos que se relacionan con el sistema nervioso autónomo y del somático, explicando qué coordinación existe entre el sistema nervioso y los órganos de los aparatos digestivo y respiratorio, y de los sistemas excretor y de transporte. 3. En otro pliego de papel elaboren un cuadro comparativo de las funciones del SNC y las del SNP, agregando ejemplos de la acción simpática y parasimpática. 4. Expongan su trabajo ante el grupo y elaboren conclusiones grupales.

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

Constituyentes del sistema nervioso del ser humano El sistema nervioso de los vertebrados es el centro de regulación y la red de comunicaciones que coordina e integra las funciones del organismo y las de éste con su medio. Los órganos que integran al sistema nervioso se originan del ectodermo en las primeras etapas del desarrollo embrionario, a partir de una invaginación que posteriormente se cierra, llamada conducto mural. Después, este tubo origina la médula espinal metamerizada y una zona cefálica muy desarrollada de la que se formarán los órganos del encéfalo; la abertura central del conducto neural se reduce hasta convertirse en el epéndimo de la médula. Tanto la médula como el encéfalo están protegidos por el esqueleto. El sistema nervioso presenta complejidad creciente a través de las cinco clases de vertebrados (figura 5.35).

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

anillo de ganglios

cerebro

médulas nerviosas

red de neuronas difusa (a) Hydra

(b) Gusano plano

ganglios cerebrales (cerebro) (c) Pulpo

Figura 5.35 El sistema nervioso de los diferentes grupos de animales es progresivamente más complejo, y, en consecuencia, está conformado por diferentes estructuras.

Sistema nervioso central El sistema nervioso central (SNC) interpreta e integra la información que recibe. Está formado por el cerebro y la médula espinal. Éstos se encuentran protegidos por tres membranas de tejido conjuntivo llamadas meninges: la piamadre, la aracnoides y la duramadre, las cuales en conjunto forman una funda protectora que separa el tejido nervioso del óseo.

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Biología 2

t
Piamadre. Se adhiere directamente a la médula y a los órganos del encéfalo. t
Aracnoides. Es la capa intermedia entre las otras dos meninges. t
Duramadre. Es la más gruesa de las tres membranas, se adhiere a los huesos que forman el cráneo y a los arcos neurales de las vértebras. t
Líquido cefalorraquídeo. Se encuentra entre la piamadre y la aracnoides; tiene funciones de nutrición y de protección. Cerebro

Es la parte más voluminosa del sistema nervioso central. Ocupa el espacio de la caja craneana y se integra por prosencéfalo, mesencéfalo y romboencéfalo (figura 5.36). PROSENCÉFALO (dentro de la línea punteada de color azul)

corteza cerebral

meninges

cráneo cuerpo calloso

tálamo

hipotálamo glándula hipófisis

MESENCÉFALO cerebelo puente de Varolio bulbo raquídeo

ROMBOENCÉFALO

médula espinal

(a) Corte lateral del cerebro humano

corteza cerebral (materia gris) cuerpo calloso

axones mielinizados (materia blanca)

tálamo

ganglios basales

hipotálamo hipocampo

sustancia nigra

(b) Corte transversal del cerebro

Figura 5.36 El encéfalo es la parte más grande del sistema nervioso central, se integra con los órganos que se muestran en esta figura.

Prosencéfalo. Situado en la parte superior del tallo cerebral. Está constituido por: t
Tálamo. Integra toda la información sensorial, excepto la olfativa, y regula las emociones.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

t
Hipotálamo. Localizado debajo del tálamo, controla la homeostasis interna, regula el sueño y la temperatura corporal. t
Cerebro. Es la parte más grande del prosencéfalo. En la especie humana adulta pesa entre 1.2 y 1.4 kilogramos. Se divide en los hemisferios derecho e izquierdo, cubiertos por una corteza cerebral (figura 5.37) y a su vez, interconectados con fibras y fascículos en forma cruzada, debido a lo cual el hemisferio derecho controla el lado izquierdo del cuerpo y el hemisferio izquierdo controla el lado derecho del cuerpo. Los dos hemisferios están unidos por el cuerpo calloso, una masa grande de fibras nerviosas, por la cual se transmite información de un hemisferio a otro. Además, en cada hemisferio existe una cavidad llamada ventrículo lateral, que se comunican entre sí por el conducto central o epéndimo de la médula espinal. Como ya se había mencionado, la superficie externa del cerebro es la corteza, también conocida como sustancia gris. Presenta profundos pliegues que forman surcos arrugados (similares a una nuez sin cáscara) llamados circunvoluciones. Los surcos más profundos dividen la corteza en cuatro lóbulos por cada hemisferio: frontal, parietal, temporal y occipital. Debajo de la sustancia gris se ubica la sustancia blanca, que debe su color a que las masas de fibras nerviosas que la componen tienen vainas grasosas. El cerebro desempeña funciones que regulan numerosos ritmos biológicos. En la corteza existen zonas sensitivas y zonas motoras. Las primeras interpretan los estímulos homónimos; en tanto, las áreas motoras regulan los movimientos. Este órgano también regula la actividad y el tono muscular, y desempeña funciones en los aspectos emocionales relacionados con la supervivencia. Lóbulo frontal

área sensorial primaria

área motriz primaria

Lóbulo parietal

pierna

área premotriz

tronco brazo

funciones intelectuales más elevadas

mano

área de asociaciones sensoriales Lóbulo occipital área de asociaciones visuales

cara

área motriz del habla

lengua área auditiva primaria

área de asociaciones auditivas: comprensión del lenguaje

área visual primaria

memoria Lóbulo temporal

Figura 5.37 Mapa de la corteza cerebral del hemisferio izquierdo en el que se muestra las zonas de ésta que gobiernan distintas funciones.

Mesencéfalo. También conocido como cerebro medio, es una división cerebral de la que se derivan los tubérculos cuadrigéminos y los pedúnculos cerebrales. Los tubérculos cuadrigéminos son centros reflejos que controlan los movimientos de los

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Biología 2

globos oculares, la cabeza y el tronco como respuesta a estímulos visuales y auditivos. Los pedúnculos cerebrales son un par de haces de fibras que transmiten impulsos entre el puente de Varolio y los hemisferios cerebrales, y recibe información de todos los órganos de los sentidos. Romboencéfalo. Conectado en el extremo inferior con la médula espinal, transmite impulsos en las partes del cerebro y de éstas hacia la médula espinal y el mesencéfalo. Se compone por: t
Bulbo raquídeo o médula oblonga. Parte del tallo cerebral más cercana a la médula, encargada de desempeñar funciones en estado de conciencia y vigilia; regular la frecuencia y fuerza de las contracciones cardiacas; ajustar el ritmo de la respiración; controlar la deglución, el vómito, la tos y el estornudo; y ajustar el calibre de los vasos sanguíneos. t
Protuberancia anular o puente de Varolio. Porción del tallo cerebral situada arriba del bulbo raquídeo, que conecta el bulbo raquídeo y la médula espinal con estructuras superiores, tales como los hemisferios del cerebro. Transmite impulsos entre las partes del encéfalo y de éstas a la médula espinal. El puente de Varolio parece controlar la transición entre la vigilia y el sueño y los patrones de la respiración. t
Cerebelo. Localizado debajo de la porción posterior del cerebro, es la segunda parte más grande después del cerebro. Está formado por un cuerpo central llamado vermis, y dos hemisferios cerebelosos o laterales. La sustancia gris está en su superficie. El cerebelo se encarga de la coordinación muscular, el aprendizaje motriz, el equilibrio y las sensaciones de ira y placer. Médula espinal

Alojada en un canal vertebral, consiste en un largo tubo nervioso que por el exterior tiene forma cilíndrica y en su sección transversal, elíptica. Es de color blanquecino y está protegida por las meninges y el líquido cefalorraquídeo. En ella, la sustancia gris se encuentra en la parte central y la blanca, en la periférica (figura 5.38).

materia blanca contiene axones mielinizados

materia gris contiene los cuerpos celulares de las neuronas motrices y las interneuronas

raíz dorsal contiene los axones de las neuronas sensoriales

ganglio de la raíz dorsal contiene los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales

nervio espinal raíz ventral contiene los axones de las neuronas motrices

Figura 5.38 Corte transversal de la médula espinal en el que se observan sus estructuras.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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De la médula nacen los nervios raquídeos, que se conectan con ella mediante dos raíces: la ventral o anterior, y la dorsal o posterior. En la médula no se interpreta la información que proviene de la periferia, pero sí pueden transmitirse y controlarse algunos movimientos sin recurrir al encéfalo, como el arco reflejo. El encéfalo y la médula constituyen el sistema nervioso central y son continuos (como si la médula se ensanchara en la parte de la cabeza), por lo que muchos de los procesos suben al encéfalo o bajan de éste en algún nivel de la médula.

LO

Cuenten

n que sabe

¿Qué características tendrá el sistema nervioso de una cucaracha que le permite reaccionar de forma tan rápida cuando alguien quiere atraparla? Realicen la siguiente actividad para reconocer la presencia del sistema nervioso en otros animales: 1. En equipos, busquen documentales, animaciones o videos en Internet en los que se expliquen las particularidades de los sistemas nerviosos de animales diversos. 2. Escojan el video que más claro y explicativo les haya parecido. 3. Compartan el material seleccionado, ya sea mediante una proyección en clase o a través de una reseña escrita en fichas, acompañada de la dirección electrónica, para que el resto del grupo pueda consultarlo.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

4. A partir de los ejemplos presentados por todos los equipos, elaboren una discusión y conclusión grupal sobre la presencia del sistema nervioso en animales distintos al ser humano.

Neurotransmisores

TIC

TIC

Los impulsos nerviosos son el medio más rápido del que dispone el organismo para regular y mantener la homeostasis. Cuando un estímulo hace que la cara interna de la membrana celular se vuelva positiva, se dice que la membrana tiene potencial de acción, el cual viaja de un punto a otro de la membrana (potencial migratorio). A la capacidad de una neurona para responder a un estímulo y transformarlo en impulso nervioso, se le llama excitabilidad. Los potenciales postsinápticos pueden ser excitadores e inhibidores, dependiendo de su polaridad; las sinapsis son siempre de un tipo o del otro, por lo que una neurona responde de acuerdo con la información que ha recibido. La transmisión de la información, del engrosamiento terminal de axón a la neurona postsináptica, se realiza gracias a que las vesículas sinápticas liberan un transmisor químico, el cual es sintetizado por las neuronas. Una de las principales sustancias transmisoras del impulso nervioso a través del espacio sináptico es la acetilcolina. Los neurotransmisores se unen a proteínas de la membrana plasmática postsináptica, que constituyen receptores de neurotransmisores. En general, el neurotransmisor debe inactivarse muy rápido, para lo cual existe una enzima que lo elimina y restaura el estado inicial, evitando que éste se mantenga, y genere un potencial sináptico continuo. Por ejemplo, para la acetilcolina, un neurotransmisor que tiene acción en la sinapsis y en las funciones neuromusculares, existe la enzima acetilcolinesterasa. Otros neurotransmisores son la dopamina, que está en el mesencéfalo y estimula los receptores renales; la serotonina, que disminuye la agresión, entre otras muchas funciones; y la glicina, que entre múltiples funciones, activa receptores de canales iónicos.

TIC

Busca en Internet información confiable sobre cómo actúan los diferentes neurotransmisores (ácido glutámico, ácido aspártico, noradrenalina, dopamina, glicina, etc.) para mantener estables las funciones corporales. Elabora una tabla en Excel donde organices tus resultados, para poder compararlos con los de tus compañeros.

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Biología 2

Problemas de salud relacionados con el sistema nervioso Adicciones C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

Se denomina adicción o fármacodependencia a la dependencia psíquica o física que tiene un organismo por determinadas drogas. Por droga debe entenderse toda sustancia que altera la función o estructura de algún tejido, por lo que además de las drogas ilícitas, en esta definición se incluyen los medicamentos, la nicotina, el alcohol y cafeína. Algunas conductas que pueden favorecer las adicciones son: t
Ingerir estimulantes para estar despierto durante mucho tiempo o para incrementar el rendimiento deportivo. t
Tomar pastillas para dormir. t
Emplear tranquilizantes. t
Consumir esporádicamente algún tipo de droga, como medio de escape a los problemas o por razones sociales. t
Utilizar drogas inhibidoras del apetito por padecer anorexia o para disminuir la obesidad.

La dependencia psicológica y física hacia la droga es muy difícil de vencer; además, conlleva consecuencias como trastornos, padecimientos y enfermedades irreversibles e incluso, mortales. En estos casos, el sistema nervioso se ve particularmente afectado, con síntomas como ansiedad, depresión, psicosis o paranoia; pero también puede causar daño en otros aparatos y sistemas, como hepatitis, cirrosis o trastornos cardiovasculares.

Alcoholismo El alcoholismo es una enfermedad que provoca daño físico y mental en las personas. Es un padecimiento incurable, progresivo y mortal. El alcohol es un narcótico que actúa sobre el sistema nervioso central. Una vez ingerido, se asimila en el estómago y en el intestino delgado. Actúa en el sistema nervioso disminuyendo la velocidad y la precisión de las reacciones musculares, y provocando palpitaciones rápidas del corazón. Además, hace que la sangre se congestione en la piel, lo que da una sensación de bochorno. La ingestión de grandes dosis de alcohol puede ocasionar parálisis del centro respiratorio y llevar a la muerte. Los siguientes son algunos riesgos relacionados con el alcoholismo:

El consumo de alcohol durante el embarazo puede generar, en los casos más graves, el síndrome del alcoholismo fetal, que producirá en el producto ojos pequeños, nariz corta y cabeza pequeña, además de daños irreparables en el cerebro, que producen desórdenes cognitivos.

t
Con la ingesta de alcohol se altera la conducta. Se pierde el juicio, desaparecen las inhibiciones y se da rienda suelta a los impulsos. Algunas personas entristecen y llegan al llanto, mientras que otras se vuelven irritables o agresivas, por lo que el consumo excesivo de alcohol se relaciona estrechamente con la violencia. t
Dado que el alcohol disminuye los reflejos, las personas que conducen un automóvil después de ingerir bebidas alcohólicas tienen más probabilidades de causar un accidente. t
El individuo alcohólico por lo general tiene grandes dificultades familiares y en el trabajo. t
El alcohol desinhibe a las personas y afecta su criterio y toma de decisiones, por ello fomenta tener relaciones sexuales sin protección, con lo que se corre el riesgo de adquirir infecciones de transmisión sexual (como sida, gonorrea, herpes genital o sífilis).

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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t
Como el alcohol pasa al torrente sanguíneo sin necesidad de ser digerido, sus efectos empiezan a sentirse uno o dos minutos después de haberlo ingerido. Enseguida inicia en el organismo un proceso de eliminación y oxidación. Si la concentración de alcohol llega a 500 mg por 100 mL de sangre, ocasiona la muerte. t
En los bebedores frecuentes, el alcohol provoca menos resistencia para diferentes enfermedades e infecciones.

El alcoholismo también contribuye al desarrollo de otras enfermedades. Se calcula que 4% de los alcohólicos desarrollan delirium tremens, una grave psicosis (alteración mental) que produce alucinaciones que pueden durar varios días, las cuales van acompañadas de confusión mental, pérdida de apetito, náusea y temblores. Como ya se mencionó, el alcoholismo es incurable. Incluso si la persona deja de beber durante años, quedará expuesta a sufrir una recaída al tomar un solo trago. Además, el padecimiento es progresivo, por lo que el alcohólico beberá cada vez más, provocándose mayor deterioro; y es mortal, porque los daños físicos y mentales que origina pueden ocasionar la muerte.

LO

Cuenten

n que sabe

El alcohol es sólo una de las drogas que son capaces de generar adicción. Esta actividad les permitirá profundizar en otras. 1. Visiten un Centro de Integración Juvenil o clínica familiar para entrevistar a un profesional sobre los tipos de drogas que se utilizan con más frecuencia. Consideren preguntar: a) ¿Qué efectos negativos tienen las drogas en la salud física y psicológica? b) ¿Qué afecciones provocan en el sistema nervioso? c) ¿Cuáles son las causas más comunes por las que empieza el consumo de drogas? d) ¿Qué consecuencias sociales, familiares y económicas se desencadenan por el uso de drogas? 2. Elaboren un cómic que trate algún asunto relacionado con el abuso de las drogas. Utilicen la información que han recopilado y consideren que deben enfatizar las alteraciones que producen las drogas en el sistema nervioso central y el mecanismo mediante el que esto sucede. 3. Presenten los cómics ante sus compañeros de grupo y, de ser posible, ante los de otros grupos y grados.

Sistema glandular El sistema glandular está integrado por las glándulas endocrinas. Participa en la integración de diferentes funciones corporales porque trabaja en combinación con los mensajes que el sistema nervioso envía a través de las neuronas. Sus mensajeros son las hormonas, sustancias químicas que viajan por el torrente sanguíneo. Las glándulas endocrinas liberan sus hormonas en el espacio extracelular que rodea a las células secretoras; enseguida, las hormonas entran en los capilares y son transportadas por el torrente sanguíneo hasta llegar a las células blanco, que son el destino final. Hormonas y su función. Las hormonas son productos químicos que pertenecen al grupo de las proteínas (tabla 5.6). Se producen en células u órganos especializados y, por lo general, son transportadas a otro órgano o estructura (órgano blanco) sobre el que tienen una acción específica.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

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Las hormonas son de gran importancia para el metabolismo como reguladoras y coordinadoras químicas. Tabla 5.6 Principales hormonas en mamíferos.

Glándula Hipófisis, pituitaria o adenohipófisis.

Hormonas

Principales funciones

Hormona tirotrópica (TSH).

Regularizar aire. Estimula la tiroides y la producción de tiroxina.

Hormona folículo-estimulante (FSH).

Estimula el desarrollo de los folículos ováricos y el desarrollo de los tubos seminíferos en los testículos.

Hormona luteinizante (LH).

Estimula la conversión del folículo ovárico en cuerpo lúteo; estimula la producción de progesterona y la testosterona.

Prolactina (LTH).

Estimula la producción de leche.

Lóbulo anterior.

Hormona estimulante de melanocitos (MSH).

Estimula la dispersión de melanina en las células pigmentarias de la piel de los anfibios. Es insignificante en el ser humano.

Neurohipófisis.

Hormona antidiurética (ADH) (vasopresina).

Estimula la reabsorción de agua por el riñón.

Hipotálamo.

Hormonas liberadoras y hormonas inhibidoras que actúan sobre la adenohipófisis.

Hormonas liberadas a la adenohipófisis mediante la circulación, son estimuladores de crecimiento, liberación de tirotropina, de corticotropina, folículoestimulantes y hormona luteinizante.

Hipotálamo (a través de la neurohipófisis).

Oxitocina.

Estimula la contracción del músculo uterino; libera la leche.

Corteza.

Glucocorticoides (corticosterona, Estimula la lipogénesis suprarrenal (formación de cortisona, hidrocortisona, lípidos). etcétera). Regulan el metabolismo glucídico. Mineralocorticoides (aldosterona, desoxicorticosterona, etcétera).

Regulan el metabolismo y excreción del sodio y el potasio.

Andrógenos corticales y progesterona.

Estimulan los caracteres sexuales secundarios, predominantemente los femeninos.

Médula.

Adrenalina, noradrenalina.

Aumentan la función suprarrenal simpática; vasodilatación en el músculo, hígado y pulmones; vasoconstricción de las arterias. Sube el nivel de azúcar en la sangre.

Testículo.

Testosterona.

Inicia y mantiene los caracteres sexuales secundarios masculinos.

Ovario.

Estrógenos.

Inician y mantienen los caracteres sexuales secundarios femeninos; inician el engrosamiento periódico de la mucosa uterina, inhiben la FSH.

Progesterona.

Interviene con los estrógenos en la estimulación de los caracteres sexuales secundarios femeninos; sostiene y glandulariza la mucosa uterina; inhibe la LH y la FSH.

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Glándula

Hormonas

Principales funciones

Timo.

Timosina. Factor tímico.

Fomentan la maduración de las células T del sistema inmunitario.

Páncreas.

Insulina (porción endocrina).

Reduce la glucosa sanguínea; estimula la formación y almacenamiento de glúcidos.

Calcitonina.

Metabolismo del calcio y fósforo

Glucagón.

Aumenta la glucosa sanguínea por movilización del glucógeno hepático.

LO

Cuenta

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s

que sabe

Para reafirmar la forma de comunicación que tienen las células, realicen la siguiente actividad. 1. En equipos, busquen documentales, animaciones o videos en Internet en los que se explique cómo funcionan las hormonas. 2. A partir de la información encontrada, elaboren un audiovisual en el que ustedes expliquen, de una forma atractiva para sus compañeros, cómo se comunican las células mediante estas sustancias químicas específicas (hormonas). Pueden utilizar programas de presentación de diapositivas, de creación de videos u otro que consideren adecuado. 3. La parte final del audiovisual debe contener un diagrama de flujo que resuma la forma en que se comunican las células y la función de algunas hormonas en específico. 4. Presenten sus audiovisuales al grupo.

Glándulas exocrinas y endocrinas Como ya se expuso, el sistema endocrino se integra por las glándulas de secreción interna, o endocrinas, que liberan hormonas a la sangre para que sean conducidas a un órgano blanco (figura 5.39 de la siguiente página). Por otro lado, las glándulas exocrinas liberan secreciones no hormonales, como enzimas, en conductos que las transportan hacia cavidades u otros órganos. Algunas de ellas son: las glándulas sebáceas, las glándulas lagrimales, el páncreas, el hígado, la próstata, la glándula salival, la glándula mamaria, las glándulas bulbouretrales o de Cowper y las glándulas de Bartholin. Las principales glándulas endocrinas del ser humano son la hipófisis, la tiroides, la paratiroides, las suprarrenales, el cuerpo pineal y el timo, además de otros órganos que tienen tejido endocrino, los ovarios, los testículos, los riñones, el corazón, el estómago, el intestino delgado, la placenta y el páncreas, que es una glándula mixta, ya que cumple funciones endocrinas y exocrinas (figuras 5.39 y 5.40).

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

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Biología 2

Figura 5.39 Las hormonas que fabrican las glándulas endocrinas son secretadas al líquido extracelular; pasan por difusión a los capilares sanguíneos para ser transportadas por la sangre y actuar en los tejidos blanco específicos.

Figura 5.40 Los mamíferos presentan glándulas endocrinas, que producen las hormonas que se señalan.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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Las hormonas actúan siempre ejerciendo un efecto regulador, ya que ninguna de ellas inicia las reacciones metabólicas. Las hormonas no son secretadas a un ritmo uniforme y exacto, ya que esto depende de otros factores, entre ellos el ritmo circadiano del organismo (ciclos fisiológicos que duran un promedio de 24 horas, como las variaciones diarias de temperatura, el volumen de orina, la vigilia y el sueño), o de ciclos periódicos más largos, como el ciclo menstrual, la época de reproducción de algunos animales, la hibernación y el letargo. Todas las hormonas actúan en concentraciones extremadamente bajas. En general, las glándulas endocrinas tienden a secretar una cantidad excesiva de las hormonas que generan; ante ello, sobre la glándula actúa un proceso de retroalimentación negativa, para que disminuya su secreción; si ésta aminora demasiado, la retroalimentación negativa se reduce también, para restablecer el balance u homeostasis.

Problemas de salud relacionados con el sistema endocrino Cuando la regulación hormonal no funciona en forma apropiada y la producción de hormonas es excesiva o deficiente, se presentan alteraciones en el organismo. Por ejemplo, la secreción deficiente de la hormona GH (elaborada en el lóbulo anterior de la hipófisis) durante la etapa del crecimiento origina enanismo; por el contrario, si hay una hipersecreción de la hormona GH en el periodo de crecimiento, se produce gigantismo. Otra de las enfermedades frecuentes causadas por trastornos hormonales es la diabetes mellitus, un padecimiento hereditario que presenta dos clases: tipo I y tipo II. Consiste en un grupo heterogéneo de trastornos debidos a la deficiencia total o parcial en el nivel de la insulina fabricada por el páncreas (figura 5.41 de la página siguiente). Además de elaborar algunas secreciones exocrinas utilizadas durante la digestión, el páncreas posee secreción endocrina, en la cual produce la hormona insulina por medio de estructuras denominadas islotes de Langerhans. La insulina tiene una función muy importante en el metabolismo, porque promueve los procesos anabólicos e inhibe los catabólicos en el músculo, ya que aumenta la velocidad de síntesis del glucógeno (que es una reserva energética), de los ácidos grasos y las proteínas, estimulando también la glucólisis. La diabetes mellitus provoca hiperglicemia, es decir, un aumento anormal de la cantidad de glucosa en la sangre; y conforme ésta se incrementa, también se produce glucosuria (excreción de glucosa por la orina). En esta enfermedad también es característica la incapacidad para reabsorber agua, lo que origina poliuria, un aumento importante en la producción de orina, que puede oscilar entre 5 y 15 litros por día. Como consecuencia, las personas que padecen diabetes sufren sed excesiva. Como ya se mencionó, se diferencian dos tipos de diabetes mellitus: t
Diabetes tipo I. Se caracteriza porque aparece repentinamente y los enfermos presentan deficiencia absoluta de insulina, lo cual hace que sean insulinodependientes, es decir, que requieren la administración periódica y constante de insulina. Este tipo de diabetes también se conoce como diabetes juvenil, debido a que suele presentarse en menores de 20 años. Su origen es genético, pero requiere de algún factor desencadenante para producirse; y es crónica, es decir, los pacientes la padecen el resto de su vida. t
Diabetes tipo II. Es mucho más frecuente que la anterior. Suele afectar a personas obesas mayores de 40 años, por lo que también se conoce como diabetes del adulto.

Si durante la etapa del crecimiento hay fallas en la producción de la hormona GH de la hipófisis (o pituitaria) puede presentarse gigantismo o enanismo.

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8 Aumenta el nivel de glucosa en sangre 7 El glucagón estimula a las células para que quemen grasa en lugar de glucosa; el hígado convierte el glucógeno en glucosa

1 El hecho de comer eleva el nivel de glucosa en la sangre

nivel alto de glucosa en sangre

2 Un nivel alto de glucosa en la sangre estimula la liberación de insulina e inhibe la liberación de glucagón

glucagón

3 La insulina estimula el consumo de glucosa por parte de las células del cuerpo; el hígado convierte la glucosa en glucógeno

páncreas

insulina hígado

nivel bajo de glucosa en sangre

6 Un nivel bajo de glucosa en la sangre estimula la liberación de glucagón e inhibe la liberación de insulina

músculo 5 El ejercicio y el ayuno también reducen el nivel de glucosa en la sangre

Figura 5.41 La diabetes es causada por deficiencia parcial o total de insulina, la hormona fabricada por el páncreas.

4 El consumo de glucosa de las células y su conversión en glucógeno reduce los niveles de glucosa en la sangre

Los síntomas de este tipo de diabetes son discretos; por lo general, en estos casos la hiperglicemia puede corregirse por medio de una dieta adecuada y, a veces, mediante el empleo de algún producto antidiabético.

D is c i pl in a re s r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

Cuenten

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C O M P E T E N C I A S

La diabetes puede tener varias complicaciones, como acelerar el catabolismo de grasas y proteínas, provocar disminución de peso; además, como los lípidos salen de sus áreas de almacenamiento y se transportan a través de la sangre, con frecuencia se depositan partículas de grasa en las paredes de los vasos sanguíneos, lo que ocasiona aterosclerosis. Otra complicación es la ceguera, que se debe a que la glucosa sanguínea se une con las proteínas del cristalino y forma cataratas que ocasionan la opacidad del mismo. Además, la diabetes puede provocar lesiones en los vasos sanguíneos de los riñones, lo que genera diferentes anormalidades.

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que sabe

En la actualidad, debido a los malos hábitos alimenticios y a causas genéticas, se han incrementado las enfermedades relacionadas con el sistema endocrino. Esta actividad les permitirá profundizar en este tipo de padecimientos. 1. En equipos, realicen una investigación documental y elaboren un organizador gráfico sobre problemas metabólicos relacionados con el sistema endocrino, como diabetes mellitus, gigantismo, estrés crónico, entre otros y busquen relacionarlos con su contexto inmediato.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

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2. Identifiquen la relación de cada enfermedad con las principales glándulas y hormonas segregadas. 3. Enriquezcan su organizador gráfico con dicha información. 4. Con la guía de su profesor, organicen al grupo para llevar a cabo un panel de discusión, donde todos los equipos expondrán sus investigaciones. 5. Elaboren una conclusión grupal.

Aparato reproductor

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Cuenten

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que sabe

Antes de conocer con más detalle información sobre los aparatos reproductores masculino y femenino, realicen esta actividad. 1. En equipos, elaboren dos modelos con masa modeladora biodegradable de colores: uno que muestre las estructuras de un espermatozoide humano y otro que muestre las estructuras del óvulo femenino. 2. Expongan sus modelos ante el grupo en exposiciones breves.

Aparato reproductor masculino En la especie humana el aparato reproductor masculino (figura 5.42 de la página siguiente) está formado por los siguientes órganos: t
Testículos. Son los órganos que producen los gametos (las células reproductoras o espermatozoides) y secretan la hormona testosterona. Miden entre 4 y 5 centímetros, y se alojan en el saco escrotal, situado entre las piernas, fuera del cuerpo, lo que le permite controlar la temperatura, la cual debe ser más baja que la del interior del cuerpo para que se formen espermatozoides. En el interior de los testículos están enrollados más de 500 tubos seminíferos en los que se forman los espermatozoides. En los espacios entre los tubos se localizan las células de Sertoli, que regulan el proceso de la espermatogénesis y nutren a los espermatozoides. Las células intersticiales que se localizan entre los túbulos producen testosterona. En un corte transversal de los tubos seminíferos, los espermatozoides se aprecian en posición concéntrica y en diferentes etapas de formación. Los espermatozoides maduros se liberan hacia la cavidad central de los túbulos, para ser transportados al pene. t
Conductos excretores. Se encargan de almacenar y transportar los espermatozoides. ✔ Epidídimo. Tubo estrecho y delgado, que se constituye a partir de los tubos seminíferos, al que llegan los espermatozoides cuando alcanzan su madurez. El epidídimo extendido puede tener hasta 6 metros de longitud. ✔ Conductos deferentes. Van del epidídimo a la vesícula seminal; tienen un diámetro de 2 milímetros y una longitud de entre 40 y 45 centímetros. Se encargan de conectar el epidídimo con los conductos eyaculadores o eyaculatorios, intermediando el recorrido del semen entre ellos. ✔ Conductos eyaculadores. Son dos tubos que se forman en la próstata, a partir de la unión de los conductos deferentes y las vesículas seminales.

C O M P E T E N C I A

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hueso púbico

vejiga uréter

recto conductos eyaculadores

vesícula seminal próstata

uretra

pene conducto deferente

glándula bulbouretral

epidídimo testículos abertura uretral escroto

Figura 5.42 Corte transversal del aparato reproductor masculino humano.

También se unen a la uretra dentro de la próstata. En el momento de la eyaculación el semen pasa a través de esos conductos, para después ser expulsado del cuerpo por el pene. ✔ Uretra. Forma parte del sistema urinario y del aparato reproductor. Nace en la base de la vejiga y en la próstata, y se une con los conductos eyaculadores. Después, pasa por el pene y se abre hacia el exterior. Cumple la función de llevar fuera del cuerpo tanto la orina como el líquido seminal. t
Pene. Cumple la doble función de ser conducto de salida de la orina y del semen. Mediante la erección, permite la copulación. Está integrado por tres bandas de tejido eréctil, dos cuerpos cavernosos y un cuerpo esponjoso por el que pasa la uretra. t
Glándulas accesorias. Entre ellas están: ✔ Próstata. Localizada abajo de la vejiga y adelante del recto, está rodeada por una cápsula fibrosa y dentro tiene una capa de músculo liso y células glandulares dirigidas a la uretra. Su función principal es producir, durante la eyaculación, líquido prostático, el cual nutre y protege el esperma y es el componente principal del semen. ✔ Vesículas seminales. Son dos glándulas que se localizan detrás de la vejiga y delante del recto. El conducto principal de cada una de estas vesículas se une al conducto deferente y forma los conductos eyaculadores. Estas glándulas producen cerca de 60% del volumen del líquido seminal. ✔ Glándulas bulbouretrales o de Cowper. Se encuentran debajo de la próstata y a los lados de la uretra. Estas glándulas poseen conductos que se unen a la uretra, donde sus secreciones se suman a las de las vesículas seminales y las de la próstata. Estos tres tipos de secreciones y los espermatozoides componen el semen o líquido seminal. Las secreciones, además de transportar nutrimentos, son activadoras de los espermatozoides.

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Aparato reproductor femenino En la especie humana, este aparato (figura 5.43) se divide en: t
Genitales externos. Integrados por el monte de Venus, el clítoris, el vestíbulo de la vulva, la fosa navicular, los labios menores, los labios mayores, las glándulas vulvo-vaginales, la entrada u orificio de la vagina y el himen, que a veces cubre parcialmente la abertura vaginal. t
Órganos externos. Las glándulas mamarias o senos también se consideran parte del aparato reproductor femenino, por su relación funcional con la reproducción. t
Órganos internos. Agrupa las siguientes estructuras: ✔ Ovarios. Son dos órganos fijados en el borde del útero por medio de ligamentos. Tienen forma de almendra y miden aproximadamente 3 centímetros de longitud. Poseen una corteza que contiene a los óvulos dentro de los folículos de Von Graaf; también integran la médula ovárica, formada por tejido conjuntivo, músculos, vasos y nervios. Cuando los ovarios maduran, secretan hormonas (principalmente progesterona) necesarias para el desarrollo de las características sexuales y otras funciones. ✔ Tubas uterinas o trompas de Falopio. Son conductos que comunican a los ovarios con el útero. Están colocados transversalmente, y miden alrededor de 12 centímetros de longitud. El óvulo desciende a través de ellos hasta el útero. Durante el embarazo albergan al huevo fecundado y al feto. ✔ Útero o matriz. Es un órgano musculoso y hueco, de forma parecida a la de una pera invertida; se localiza en la pelvis menor, entre el recto y la vagina; su parte inferior o cuello del útero se continúa con la vagina. En la mujer que no ha sido madre, el útero mide aproximadamente 7.5 centímetros de longitud, 5 de ancho y 2.5 de espesor. Su revestimiento, llamado endometrio, está conformado por mucosa, vasos y venas. fimbria ovario miometrio conducto uterino

endometrio

vejiga hueso púbico

cérvix

uretra vagina recto

clítoris labios

Figura 5.43 Órganos que forman el aparato reproductor femenino.

ano

útero

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✔ Vagina. Es un conducto musculoso cubierto por epitelio, que mide de 10 a 12 centímetros. En su conformación exterior contiene el anillo vulvar y el himen; en el interior se encuentra una cavidad llamada saco vaginal. Su pared interna es una mucosa con numerosas papilas, y su superficie externa se relaciona con la vejiga y la uretra. Presenta un tabique vésico-vaginal, el cual separa el conducto urinario del reproductor. Su función es recibir al pene en la copulación, además, es el canal por donde pasa el feto en el parto, para salir por el orificio vaginal.

Fisiología de los aparatos reproductores Los ovarios, lo mismo que los testículos, son glándulas mixtas porque tienen doble función: endocrina y exocrina. Su función endocrina es generar las hormonas sexuales: los tes-tículos producen testosterona y los ovarios, hormonas femeninas (o estrógenos), como la foliculina o estrina y la progesterona o luteína. Su función exocrina corresponde a la formación y expulsión de células reproductoras o gametos: espermatozoides, en el hombre; y óvulos, en la mujer; funciones que inician en la pubertad. Los ovarios liberan de forma alternada un óvulo cada mes (es decir, cada mes, el óvulo se libera por un ovario diferente). Este ciclo prevalece hasta alrededor de los 48 años de la mujer.

El ciclo menstrual Durante la pubertad ocurren muchos cambios físicos y psicológicos para las mujeres; uno de ellos es el sangrado menstrual, causado por el desprendimiento del endometrio, que constituye un aviso del inicio de su etapa reproductiva. La formación y el desprendimiento del endometrio constituyen un ciclo menstrual; éste es un proceso continuo que dura aproximadamente un mes lunar, es decir, 28 días. Cada ciclo, el revestimiento del útero o endometrio se prepara para la implantación del huevo o cigoto. Si no existe fecundación, y no llega huevo a la matriz, el endometrio se desprende. Esto genera un periodo de sangrado que se denomina menstruación, y dura de 3 a 7 días. Para comprender este ciclo, es importante considerar dos procesos: t
Ovulación. Es parte del ciclo menstrual, y corresponde al proceso de formación y desprendimiento del óvulo maduro del folículo ovárico de Von Graaf. Bajo la influencia de la hormona FSH o folículo-estimulante producida por la hipófisis, el folículo ovárico de Von Graaf, se desarrolla y genera estrógenos, que al concentrarse, provocan que el endometrio se engrose y adquiera vasos sanguíneos. Esta etapa de proliferación dura de 8 a 10 días. Alrededor del día 14, la hormona luteinizante (HL) provoca que el folículo ovárico se rompa y se libere el óvulo, con lo que ocurre la ovulación. El óvulo desciende por una de las trompas de Falopio y es apto para ser fecundado en las próximas 24 a 48 horas; lapso llamado periodo de receptividad. La menopausia (que ocurre alrededor de los 48 años) marca el final de la maduración de los óvulos y los sobrantes se degeneran. t
Secreción. La hormona estrogénica y la progesterona, producidas por el cuerpo amarillo del folículo ovárico, actúan sobre el endometrio para prepararlo para recibir el óvulo fecundado (huevo). Ante su influencia, los vasos san-

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guíneos de la pared uterina se hacen más numerosos y se acumula glucógeno en las glándulas del endometrio. Esta etapa dura de 13 a 14 días. Entre los días 20 y 21 del ciclo, una hormona envía un mensaje al cuerpo amarillo indicando si el óvulo fue fecundado y se implantó en el endometrio. Si no hubo fecundación, el cuerpo amarillo se degenera y, a partir de los días 22 y 23 del ciclo, se reduce la concentración de progesterona y estrógeno. Posteriormente, el endometrio se desprende en fragmentos, los cuales son expulsados por medio de la sangre de la menstruación. La baja cantidad de progesterona y estrógenos induce a que la hipófisis produzca de nuevo la hormona folículo-estimulante (FSH), con lo que se inicia un nuevo ciclo menstrual. Los ciclos menstruales se repiten durante toda la vida reproductiva de la mujer, hasta que se presenta la menopausia, proceso que se caracteriza por variaciones hormonales que causan alteraciones y molestias transitorias.

Gametogénesis Como se abordó en el primer bloque, la gametogénesis es el proceso de formación y maduración de los gametos o células reproductoras de los organismos diploides. En ella, las células se reproducen por meiosis, un proceso mediante el cual el número de cromosomas se reduce a la mitad. En los integrantes del reino animal, los gametos son el espermatozoide y el óvulo, que se originan de las células madres de los gametos, las espermatogonias (para espermatozoides) y las ovogonias (para los óvulos), ubicadas en las gónadas u órganos sexuales. Durante la formación de los gametos en muchos animales, y en los seres humanos, se efectúa un entrecruzamiento cromosómico durante la profase I. Como resultado final de la espermatogénesis, de cada espermatogonia se forman cuatro espermatozoides haploides (n); en tanto que en la ovogénesis, de cada ovogonia sólo se forma un óvulo haploide (n), y las tres células restantes, llamadas cuerpos polares se degeneran (figura 1.4 de la página 23). La fecundación es la fusión de los dos gametos o células reproductoras masculina y femenina. Estas células haploides (n) al unirse originan el huevo o cigoto diploide (2n), con lo que se recupera el número de cromosomas de la especie. La reproducción sexual presenta importantes ventajas sobre la reproducción asexual, ya que además de generar algunas mutaciones beneficiosas ocasionales, la reproducción sexual permite que cada progenitor aporte sus propias características por medio de los genes que contienen sus gametos. Este hecho posibilita que las características de ambos progenitores puedan transmitirse de forma idéntica o combinada a los descendientes.

C O M P E T E N C I A S

D iscipli na re s LO

Cuenten

n

que sabe

Es muy probable que ya conozcan algunos métodos anticonceptivos, pero, ¿cómo se relacionan éstos con las características de los aparatos reproductores masculino y femenino? ¿Cómo esto se refleja en los beneficios y dificultades en el uso de cada uno de ellos? Esta actividad les permitirá tomar conciencia de ello. 1. Reunidos en plenaria, mencionen todos los métodos anticonceptivos que conocen.

r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. r Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

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2. Elaboren una tabla en el pizarrón, en la que describan cómo funciona cada método en relación con las estructuras y mecanismos de acción de los aparatos reproductores femenino y masculino; valoren los beneficios y dificultades que representa cada método, como riesgos o nivel de efectividad. 3. Su profesor les indicará los puntos en los que deberán profundizar su conocimiento sobre dichos métodos. En equipos, investiguen la información necesaria en fuentes confiables, ya sean impresas, electrónicas o por medio de entrevistas a personal de salud. 4. A partir de la información de la tabla elaborada grupalmente y de su investigación realizada en equipos, elaboren un tríptico o cartel para difundirla entre los miembros de la comunidad escolar.

Órganos o aparatos reproductores en otras especies C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

La estructura básica de los aparatos reproductores en los vertebrados es muy similar. En general, consiste en un par de testículos y uno o dos ovarios, conectados con un sistema de conductos que los comunican al exterior del cuerpo. Las gónadas masculinas, los testículos, son los órganos que producen los gametos o células sexuales llamadas espermatozoides; también generan hormonas sexuales como la testosterona, encargada de iniciar el desarrollo de las características sexuales secundarias y mantenerlas. Los espermatozoides son gametos pequeños y numerosos, formados por un flagelo o cola que permite nadar a la célula, y una cabeza, que es la parte en la cual se localiza el núcleo haploide, rodeado por una escasa cantidad de citoplasma. Las gónadas femeninas, los ovarios, son los órganos que contienen a los óvulos o gametos y producen hormonas sexuales (como los estrógenos y la progesterona), las cuales desencadenan el desarrollo de las características sexuales secundarias y las mantienen; además intervienen en la ovulación y el engrosamiento del útero en mamíferos, entre otras funciones. Los óvulos, las células sexuales femeninas, son de mayor tamaño que los espermatozoides porque contienen productos de reserva, principalmente nutrimentos. Por lo general, son poco numerosos e inmóviles. A continuación se verá el caso particular de algunos grupos de vertebrados. t
Los peces son animales acuáticos en general unisexuales y constituyen el grupo más numeroso de los vertebrados. La mayoría de ellos son ovíparos (sus huevos se desarrollan fuera del cuerpo materno), pero también existen especies vivíparas (sus huevos se desarrollan en el interior del cuerpo materno y las crías son expulsadas vivas), como las percas, el pez espada y el charal. Las gónadas de los peces se localizan sobre los intestinos y se comunican al exterior por una abertura colocada detrás del orificio anal.

Aunque los óvulos y espermatozoides son gametos de la reproducción sexual, caracterizados por ser haploides, son muy distintos en rasgos, tamaño, número o movilidad.

t
Las especies de anfibios, como ranas y sapos, presentan metamorfosis (figura 5.44). Sus huevecillos son protegidos por envolturas gelatinosas que evitan la desecación. En algunas especies, como la del sapo partero, los machos transportan los huevecillos en sus patas posteriores, y en otras, los llevan sobre su espalda.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

185

rana adulta

rana juvenil

renacuajo huevos etapa de agallas

Figura 5.44 Etapas de la metamorfosis de anfibios.

Según la especie, presentan diferentes particularidades; por ejemplo, algunas especies de ranas y sapos emiten sonidos por medio de sus cuerdas vocales para atraer una pareja; en las especies de anfibios terrestres, como las salamandras, existe un cortejo previo a la cópula; y en el caso del ajolote mexicano (Abistoma tigrinum), éste puede reproducirse en estado larvario, a lo que se le llama neotenia. t
En el grupo de los reptiles existe un huevo con amnios (membrana que envuelve al feto). Este hecho es una de las razones para el éxito de estos vertebrados, porque la estructura de este tipo de huevo, provisto de cascarón poroso, evita la pérdida de agua, además, contiene los nutrientes suficientes para que las crías no tengan necesidad de pasar por un estado larvario. Otra ventaja que los reptiles tienen sobre el grupo de anfibios es que presentan fecundación interna, es decir, el macho introduce los espermatozoides en el aparato reproductor de la hembra, lo que garantiza la fertilización de los óvulos antes de que se forme el cascarón del huevo. En los reptiles hay especies ovíparas y vivíparas. t
Las aves también forman huevos amnióticos protegidos por un cascarón calcáreo. La mayoría de estos vertebrados incuba sus huevos por periodos que varían en cada especie. Casi todos los vertebrados producen gametos durante un periodo anual relativamente corto, llamado celo; en algunas especies, tanto machos como hembras deben desplazarse o emigrar a lugares específicos para el apareamiento y la procreación. Con frecuencia, la sincronización reproductora requiere de una conducta especial, Las características de los huevos de los reptiles han sido una de las razones de su éxito. llamada cortejo.

186

Biología 2

Problemas de salud relacionados con el aparato reproductor En la especie humana existen varias enfermedades comunes que afectan los aparatos reproductores masculino y femenino. Debido a los mecanismos por los que se contagian, estas enfermedades son conocidas como de infecciones de transmisión sexual (anteriormente denominadas enfermedades de transmisión sexual, ETS o venéreas). En general, son muy contagiosas y algunas pueden ser mortales (como el sida). La mejor forma de evitar la propagación de las infecciones de transmisión sexual es la prevención. A continuación se describen algunas de las enfermedades comunes a los aparatos reproductores de la especie humana. t
Sífilis. Es causada por la bacteria Treponema pallidum y se adquiere por contacto sexual, aunque también puede transmitirse de las madres contagiadas al feto, mediante la placenta. Presenta las siguientes etapas: ✔ Etapa primaria. Aparece una llaga abierta llamada chancro, que es una úlcera genital con tendencia a extenderse y corroer las partes cercanas a ella. En un lapso de 6 a 24 semanas posteriores a la aparición de la llaga, se producen síntomas como exantema (erupciones o manchas en la piel), fiebre, artralgias (dolor de articulaciones) y dolor muscular, los cuales anuncian la evolución de la enfermedad. ✔ Etapa secundaria. Dura de 4 a 12 semanas, en este tiempo, al que también se le ha llamado periodo latente, los síntomas desaparecen, pero no porque la enfermedad se haya curado, sino porque la bacteria está invadiendo distintos órganos que presentarán síntomas en la siguiente etapa. ✔ Etapa terciaria. Sus afectaciones dependerán del órgano o sistema al que haya invadido la bacteria. Por ejemplo, si ataca el sistema nervioso, se denomina neurosífilis, y al paso del tiempo puede dañar las meninges del cerebro, provocando meningitis. Este hecho puede afectar las zonas encargadas de controlar el movimiento, y causar amnesia, alucinaciones y cambios de personalidad. Los fetos infectados con sífilis pueden morir; los niños que nacen infectados pueden fallecer tiempo después y los pocos que sobreviven padecerán la enfermedad toda su vida. La sífilis puede tratarse y curarse con antibióticos, sobre todo con penicilina. t
Gonorrea. Es una uretritis (inflamación de la uretra) causada por la bacteria Neisseria gonorrhoeae. Los varones infectados generalmente sufren de inflamación de la uretra, con secreción de pus, y dolor; en tanto que las mujeres enfermas padecen vulvovaginitis (inflamación de vulva y vagina). En los recién nacidos contagiados por su madre, ocasiona oftalmia (inflamación e irritación grave en los ojos). En los adultos, además, provoca inflamaciones en corazón, huesos, articulaciones y los sistemas circulatorio y nervioso, entre otros. La gonorrea puede controlarse utilizando antibióticos. Es más frecuente que la sífilis, quizá en parte porque en su etapa primaria no manifiesta síntomas alarmantes y muchas veces no se le trata, lo que da lugar a que surjan complicaciones graves, como la peritonitis, que puede ser mortal. t
Herpes genital. Es causada por virus. Existen dos tipos: ✔ Herpes simple o tipo 1. Es responsable del mayor número de infecciones por herpes y ocasiona lesiones en cara, cuello, tórax y labios, tales como los denominados fuegos, que surgen en los labios y son muy contagiosos. ✔ Herpes tipo II. Origina lesiones en el área genital, en forma de vesículas

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

187

muy dolorosas, sobre todo si se localizan en el pene, o en la vulva y el conducto vaginal. Además, produce afectaciones en los ganglios linfáticos y fiebre. En la mayoría de los pacientes las vesículas desaparecen y reaparecen, pero la enfermedad no puede ser erradicada. En mujeres embarazadas infectadas, el bebé debe ser extraído por cesárea, ya que durante un parto vaginal podría infectarse. Además el uso de medicamentos antivirales, el tratamiento incluye la aplicación de compresas de soluciones fisiológicas y la abstinencia sexual. En casos agudos, el herpes puede ocasionar la muerte. t
Sida. El síndrome de inmunodeficiencia adquirida es causado por el Micrografía de un linfocito T auxiliar retrovirus VIH, iniciales de virus de inmunodeficiencia humana cubierto por VIH (en amarillo), causante del síndrome de inmunodeficiencia (ver imagen de la derecha). El VIH ocasiona graves daños en el organismo humano porque adquirida. destruye los linfocitos que se encargan de fagocitar a los cuerpos extraños que entran al organismo. De esta manera, en las personas que presentan sida se genera un proceso, lento pero constante, de destrucción de su sistema inmunitario, por lo que cada vez quedan más desprotegidos. Al perder sus defensas naturales, son susceptibles de padecer numerosas enfermedades que pueden llevarlos a la muerte. Es importante tener en cuenta que aunque en las personas enfermas el VIH se encuentra en todos los fluidos y líquidos del cuerpo, no en todos ellos tiene la suficiente concentración para transmitir la infección. Solamente la sangre, el semen (incluyendo el líquido preseminal), las secreciones vaginales y la leche materna pueden transmitirlo. Las principales vías de entrada del VIH son las mucosas rectal, vaginal (y a veces también la mucosa oral, en la práctica del sexo oral). Por ello, para prevenir el contagio de este virus es de suma importancia tomar una serie de medidas en las relaciones sexuales, tanto heterosexuales como homosexuales, como el uso del condón. Además, es necesario tener precaución al realizar transfusiones sanguíneas o al emplear agujas hipodérmicas e instrumental médico, dental y otros que puedan estar contaminados, como los que se utilizan en el arreglo de uñas de manos y pies.

LO

Cuenten

n

que sabe

Es importante conocer las enfermedades más comunes asociadas con los aparatos reproductores femenino y masculino y la forma de evitarlas.

C O M P E T E N C I A

1. En equipos, investiguen en fuentes documentales impresas o digitales, o mediante la entrevista a profesionales de la salud, cuáles son las enfermedades más comunes asociadas a los aparatos reproductores masculino y femenino, y cuál es la manera adecuada de prevenirlas.

Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

2. Guiados por su profesor, organicen la información recabada y asignen una enfermedad a cada equipo para que elaboren un álbum en papel o en formato electrónico con fotografías. 3. Presenten sus trabajos ante el grupo o ante los integrantes de la comunidad escolar.

D iscip li na r

188

Biología 2

Pista de

aterrizaje

El quinto bloque de aprendizaje de tu libro ha llegado a su fin, así que es hora de preparar la puesta en escena de su representación teatral. Para hacerlo, consideren estos pasos: t
Establezcan una fecha y lugar para sus representaciones. t
Repartan entre los miembros del equipo los personajes y estudien con detenimiento el guión. t
Prepararen su vestuario y escenografía. t
Coordínense con los otros equipos para ensayar la escena final. t
Acuerden quién deberá tomar un video de su presentación. t
Presenten su obra, según el guión preparado. t
Entre todos evaluarán el trabajo y el desempeño de cada equipo. Para hacerlo, pueden utilizar una rúbrica como la que les mostramos a continuación.

Rúbrica para evaluar el desempeño Generen una rúbrica para evaluar a cada equipo y, al finalizar las representaciones, entréguenlas a los equipos correspondientes para que reciban realimentación acerca de su trabajo. Proceso a evaluar: Desarrollo del proyecto del bloque Criterios y evidencias Seleccionan y comunican la información pertinente. Evidencia: Seleccionan y comunican la información pertinente.

Ponderación: 40% Trabajaron en forma colaborativa. r

4F
JOWPMVDSBSPO
UPdos los miembros. r

3FTQFUBSPO
MPT
roles asignados. r

$VNQMJFSPO
FO
tiempo y forma Evidencia: Representación teatral. Ponderación: 30% Prepararon con anticipación y claridad la representación teatral. Evidencia: Guión, vestuario, escenografía, escenario e iluminación. Ponderación: 30% Realimentación:

Recomendaciones para la evaluación: Coevaluación Niveles de dominio

Inicial-Receptivo

Básico

Autónomo

Estratégico

La representación teatral mostraba las funciones principales del sistema, pero no la importancia de cada órgano, las enfermedades comunes o la interrelación con otros sistemas. 1 punto Lograron la representación teatral, pero no presentan ninguno de los elementos.

La representación teatral mostraba las funciones principales del sistema y la importancia de cada órgano, pero no las enfermedades comunes o la interrelación con otros sistemas. 2 puntos Manifestaron uno de los elementos.

La representación teatral mostraba las funciones principales del sistema, la importancia de cada órgano y las enfermedades comunes, pero no la interrelación con otros sistemas. 3 puntos Manifestaron dos de los elementos.

La representación teatral mostraba las funciones principales del sistema, la importancia de cada órgano, las enfermedades comunes y la interrelación con otros sistemas.

1 punto La presentación fue improvisada, tanto en el guión como en los elementos escenográficos.

2 puntos Se planificó el guión, pero se improvisaron los elementos escenográficos y de vestuario.

3 puntos Se preparó el guión y los elementos escenográficos y de vestuario, pero no se ensayó previamente y se cometieron errores.

4 puntos Se prepararon el guión y los elementos escenográficos y resultó evidente que hubo trabajo previo en los ensayos.

0.5 punto

1 punto

1.5 puntos

2 puntos

4 puntos Manifestaron todos los elementos.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

Caja de

herramientas

Guión teatral para representar los diversos sistemas y aparatos que conforman el cuerpo humano Para preparar el guión de su obra teatral, pueden considerar algunas de las siguientes recomendaciones. 1. Dividan los diferentes sistemas y aparatos del cuerpo humano entre los equipos que conforman el grupo. Asignen nombres a los personajes con sentido del humor, pero que resulten referentes claros de las estructuras que representan. Por ejemplo: Equipo 1.

Sistema esquelético-muscular.

Personajes: Muslargo Pérez, Musplano Sánchez, Musorbico López, Musabanico Hernández, Esfínter Martínez, Hueso Durán, Cartílago Ruiz, Ligamento Contreras. Equipo 2.

Aparato digestivo y sistema endocrino.

Personajes: Estomaguito Pilorito, Tino Delgadillo, Pancre Quilipasa, Higadito Hepatocito, Grueso Sánchez. Hormona Mona, Gladis Endocrina, Exocrina Rina. Equipo 3.

Sistema circulatorio y aparato respiratorio.

Personajes: Melosa Corazón, Arteria Valvaza, Venita Corona, Eriktrocito Rojas, Linfo Blanco, Enriqueta Plaqueta, Pulmón Pleurales, Tráquea Peralta, Nasón Narinas, Alveolo Carboso. Equipo 4.

Sistema urinario y aparato reproductor.

Personajes: Alex Riñones, Chepina Vejiga, Rulo Testi, Rene Penet, Sperma Tozo, Alina Vagina, Olivario Ovulo, Hugo Utero. Equipo 5.

Sistemas nervioso y tegumentario.

Personajes: Doña Pieluña Bello, Don Tejido Conectivo, Sr. Tejada Muscular, Pacotejido Nervioso. Miss Neurona Axon, Cerebrito Smart, Médula Espinosa, Neurotran Chismes. 2. Según el aparato o sistema asignado, investiguen lo siguiente: a) Funciones e importancia del sistema o aparato y cada órgano que lo integra. b) Las enfermedades más comunes que en el sistema o aparato presenta. c) Relación del aparato o sistema de su estudio con otros aparatos o sistemas. 3. Elaboren el guión teatral considerando un tiempo aproximado de 10 minutos de representación. 4. Preparen una escena final con uno o dos representantes de cada equipo, cuyo propósito sea mostrar las relaciones que hay entre todos los sistemas y la importancia de esta relación para el mantenimiento de su salud.

189

190

Biología 2

Evalúa lo

aprendido Autoevaluación Instrucciones: Estima tu nivel de logro de los siguientes desempeños y escribe qué debes hacer para mejorarlo. 3. Lo puedo enseñar a otros

2. Lo puedo hacer solo

Desempeños

1

2

3

1. Necesito ayuda

Para mejorar mi desempeño debo:

Describo la organización del cuerpo humano y la función que desempeñan sus aparatos y sistemas para mantener la homeostasis en éste, comparándolo con otros organismos del reino animal. Comprendo la importancia de mantener al organismo en buen estado. Desarrollo actitudes para el cuidado de mi salud.

Coevaluación Instrucciones: Evalúa el trabajo que realizó cada compañero de tu equipo cuando participaron en las secciones Cuenten lo que saben. Obtengan la suma del puntaje de acuerdo con la siguiente escala. 3. Muy bien

2. Bien

1. Regular

0. Deficiente

Integrantes del equipo Aspectos a evaluar

1

2

3

4

5

Aporta sus conocimientos para lograr los fines de la actividad. Propone maneras de llevar a cabo la actividad. Escucha y respeta las opiniones de los demás. Total de puntos

Heteroevaluación En la página 229 encontrarás una serie de preguntas que permitirán que tu profesor evalúe los conocimientos que adquiriste en este bloque. Respóndelas, recorta la hoja y entrégala a tu profesor.

191

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

Evaluación de actividades de aprendizaje La siguiente es una lista de las actividades que le ayudarán a tu profesor a evaluar el trabajo que realizaste durante este bloque. En la página 217 encontrarás algunos modelos de los instrumentos de evaluación que utilizarán. Actividad

Ubicación

Instrumento para evaluarla

Investigar el concepto de homeostasis, la importancia que tiene para el organismo, y los mecanismos para conservarla (ejemplos de retroalimentación negativa y positiva). Proponer y responder un cuestionario sobre lo investigado.

Cuenten lo que saben, pág. 109.

Guía de observación.

Realizar una actividad experimental guiada por el docente en la que se identifiquen mecanismos homeostáticos en el ser humano. Hacer un reporte escrito con lo observado en dicha actividad.

Cuenten lo que saben, pág. 113.

Lista de cotejo y guía de observación.

Elaborar en equipo un cuadro comparativo que contemple los tipos de tejido que se explicarán en plenaria. Ubicar los diferentes tipos de tejidos en el diagrama del cuerpo humano proporcionado por el docente, mediante imágenes o letreros.

Cuenten lo que saben, pág. 117.

Lista de cotejo.

Investigar por equipos sobre el sistema tegumentario humano en comparación con diferentes mamíferos, y especificar las diferencias en cuadro comparativo. Participar a nivel grupal mediante la elaboración de una tabla. Presentar imágenes que permitan diferenciar las características y funciones de diversos tipos de piel en otros mamíferos

Cuenten lo que saben, pág. 119

Guía de observación..

Realizar una investigación documental acerca del sistema tegumentario, que incluya constituyentes, características de la piel, problemas de salud más comunes en su comunidad, país y el mundo, así como las medidas de prevención. Completar una tabla con la información recabada y coevaluarla.

Cuenta lo que sabes, pág. 121.

Lista de cotejo y guía de observación.

Realizar una investigación documental acerca de los diferentes tipos de músculo que integran el sistema muscular (estriado o esquelético, liso y cardiaco), sus características e importancia, los problemas de salud que se pueden presentar, así como las medidas de prevención. Participar aportando información acerca de los diferentes tipos de músculo en la revisión de esquemas que muestren la constitución e interrelación del sistema muscular.

Cuenta lo que sabes, pág. 123.

Lista de cotejo.

Trabajo individual y en equipo para comparar y mejorar la tabla de semejanzas y diferencias de los diferentes tipos de tejido muscular. Compartir en plenaria su tabla.

Cuenta lo que sabes, pág. 124.

Lista de cotejo y guía de observación.

Realizar en equipo una historieta sobre el proceso de contracción de fibras musculares estriadas, así como de los principales problemas de salud del sistema muscular y las medidas de prevención para evitarlos. Coevaluar la historieta de manera responsable.

Cuenten lo que saben, págs. 126-127.

Rúbrica.

Realizar una investigación documental sobre los tipos de hueso, que constituyen el sistema óseo en seres humanos. Y responder un cuestionario que incluya: los diferentes tipos de hueso que se encuentran en el ser humano y su ubicación, componentes que permiten la unión hueso-hueso, las funciones que desempeña el sistema óseo, la relación entre este sistema y otros sistemas del organismo, los problemas de salud más frecuentes en su comunidad y país relacionados al sistema óseo y las medidas de prevención para esos problemas de salud. Compartir en plenaria.

Cuenten lo que saben, pág. 128.

Lista de cotejo y guía de observación.

Participar en una búsqueda documental por equipos, aportando información para identificar estructuras anatómicas del sistema músculo-esquelético y esquematizar la diferencia con otros vertebrados. Realizar la exposición de su investigación.

Cuenten lo que saben, pág. 130.

Examen para evaluar el sistema músculoesquelético y guía de observación.

Participar activa y propositivamente en la realización de una actividad experimental en la que se puedan observar los ligamentos, cartílagos y los diferentes tipos de hueso y articulaciones en un pollo. Entregar un reporte por escrito que incluya dibujos y observaciones.

Cuenten lo que saben, pág 130.

Lista de cotejo.

(Continúa)

192

Biología 2

(Continuación) Actividad

Ubicación

Instrumento para evaluarla

En una dinámica grupal aportar información sobre sus conocimientos previos acerca del aparato digestivo. Realizar una investigación sobre el aparato digestivo y elaborar un organizador gráfico.

Cuenten lo que saben, pág. 131.

Guía de observación.

Elaborar un collage o periódico mural de los principales problemas de salud relacionados con el aparato digestivo en su comunidad y país, que incluya causas y medidas de prevención. Presentar la información obtenida en plenaria y de ser posible ante su comunidad escolar.

Cuenten lo que saben, pág. 136.

Lista de cotejo y guía de observación.

Investigar en diferentes fuentes de consulta imágenes de los diversos aparatos digestivos, para su presentación y explicación de diferencias y similitudes anatómicas y fisiológicas. Realizar un cuadro comparativo de acuerdo con las funciones de los órganos para presentar ante el grupo.

Cuenta lo que sabes, pág. 137.

Lista de cotejo y rúbrica.

Aportar ideas para la solución de una situación didáctica relacionada con la importancia y función del sistema circulatorio o de transporte. Obtener información documental acerca de los constituyentes de este sistema y sus funciones. Participar en el llenado de una tabla con las características y funciones de los elementos que los constituyen.

Cuenten lo que saben, pág. 146.

Lista de cotejo.

Investigar por equipos en diferentes fuentes de consulta imágenes de los diversos sistemas circulatorios para su presentación y explicación de sus diferencias y similitudes anatómicas y fisiológicas. Realizar un cuadro comparativo de acuerdo con las funciones de los órganos y presentarlo ante el grupo.

Cuenta lo que sabes, págs. 147-148.

Rúbrica y lista de cotejo.

Colaborar activa y propositivamente en una investigación documental y en la elaboración de material para difundir información relacionada con los problemas de salud del sistema circulatorio o de transporte más comunes en su región, país y el mundo, sus causas y medidas de prevención. Presentar la información a la comunidad, brindando información verbal o escrita acerca este tema. Elaborar por equipo un informe escrito de dicha actividad.

Cuenten lo que saben, pág. 150.

Guía de observación y rúbrica.

Describir mediante un esquema y un modelo elaborado en equipo, el recorrido de aire de la nariz a los alveolos, representando el papel que cumple la sangre en el transporte e intercambio de oxígeno y bióxido de carbono, en un ambiente de respeto y cooperación.

Cuenten lo que saben, pág. 150.

Guía de observación.

Realizar una lectura o atender al documental proporcionado por el docente y participar respondiendo a las interrogantes planteadas relacionadas con el aparato respiratorio. Construir por equipos un modelo de pulmón en el que se represente el proceso de la respiración en el ser humano.

Cuenta lo que sabes, pág. 152.

Rúbrica.

Realizar una investigación en equipos, en la que se describa el papel que cumple la sangre en el trasporte del intercambio de oxígeno y bióxido de carbono, así como los daños en los pulmones ocasionados por el tabaquismo y la contaminación. Exponer con apoyos gráficos este tema ante el grupo.

Cuenten lo que saben, págs 153.

Lista de cotejo y guía de observación.

Participar en la identificación de las estructuras que intervienen en la respiración en diversos organismos vertebrados e invertebrados. Identificar estructuras respiratorias en los organismos solicitados y elaborar un reporte de la actividad realizada.

Cuenten lo que saben, pág. 153.

Guía de observación y lista de cotejo.

Participar en una dinámica grupal exponiendo sus conocimientos previos sobre los órganos que conforman el sistema urinario y su función. Elaborar un organizador gráfico que represente el mecanismo de formación de la orina y su excreción.

Cuenten lo que saben, pág. 154.

Guía de observación.

Investigar en diversas fuentes documentales los problemas de salud más comunes asociados al sistema urinario, tanto en la región como en el país, y en el mundo; así como sus causas y medidas de prevención. Elaborar un cartel que relacione las medidas de prevención de los problemas de salud relacionado con dicho sistema, y presentarlo en su comunidad escolar.

Cuenten lo que saben, pág. 158.

Lista de cotejo.

Participar en la identificación de las estructuras que participan en el sistema urinario de diversos vertebrados e invertebrados.

Cuenta lo que sabes, pág. 159.

Rúbrica.

Describir la estructura de una neurona, la función que realiza cada constituyente de ésta y su clasificación.

Cuenten lo que saben, pág. 161.

Lista de cotejo.

Bloque 5 t Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos...

193

Instrumento para evaluarla

Actividad

Ubicación

Elaborar como trabajo independiente un diagrama de la sinapsis, especificando el mecanismo de transmisión del impulso nervioso y la acción de los neurotransmisores.

Cuenten lo que saben, págs. 162-163.

Lista de cotejo.

Reconocer que el sistema nervioso es receptor de información (estímulos internos y externos), la integra y emite una respuesta manteniendo la homeostasis del organismo.

Cuenten lo que saben, pág. 164.

Guía de observación.

Realizar un cuadro comparativo sobre las funciones de los sistemas somático y autónomo y otro cuadro comparativo de las funciones del SNC y las del SNP. Ejemplificar, en equipos, la acción de la división simpática y parasimpática.

Cuenten lo que saben, pág. 167.

Lista de cotejo.

Reconocer, mediante una discusión grupal derivada de una observación audiovisual, la presencia del sistema nervioso en otros animales.

Cuenten lo que saben, pág. 171.

Guía de observación.

Elaborar un cómic acerca del empleo de algunas drogas u las afecciones del sistema nervioso, en el que se mencione por qué y cómo se da este proceso.

Cuenten lo que saben, pág. 173.

Rúbrica.

Comprender que las células se comunican mediante sustancias químicas muy específicas (hormonas).

Cuenta lo que sabes, pág. 175.

Guía de observación.

Realizar una investigación documental sobre los problemas metabólicos relacionados con el sistema endocrino (diabetes mellitus, gigantismo, estrés crónico, entre otros), relacionándolo con su contexto.

Cuenten lo que saben, págs. 178-179.

Lista de cotejo y guía de observación.

Elaborar un diagrama donde se muestren las estructuras del óvulo y el espermatozoide, y exponer ante el grupo.

Cuenten lo que saben, pág. 179.

Lista de cotejo

Participar respondiendo las interrogantes planteadas por el docente, resaltando los beneficios y posibles dificultades que se presentan al utilizar diversos métodos anticonceptivos. Elaborar un tríptico o cartel sobre el uso de anticonceptivos.

Cuenten lo que saben, págs. 183-184.

Guía de observación y lista de cotejo.

Realizar en equipos una investigación acerca de las enfermedades más comunes asociadas con los aparatos reproductores femenino y masculino relacionándolos con su contexto.

Cuenten lo que saben, pág. 187.

Lista de cotejo.

Participar propositiva y creativamente en una representación teatral en la que los personajes sean los diversos sistemas que integran el cuerpo humano, a fin de explicar su funcionamiento, importancia y relación con otros sistemas para el mantenimiento de la salud.

Proyecto, pág. 108.

Rúbrica

Portafolio de evidencias En este bloque desarrollaste actividades que forman parte de tu portafolio de evidencias del curso, para su evaluación final se sugiere lo siguiente: Evidencia de trabajo

r Representación teatral en la que los personajes sean los diversos sistemas y aparatos que integran el cuerpo humano, con el fin de explicar su funcionamiento, importancia y relación con otros sistemas para el mantenimiento de la salud.

Instrumento de evaluación sugerido

r Rúbrica.

Recomendaciones de evaluación a. El equipo evaluará el guión para la representación teatral usando una lista de cotejo y hará las correcciones pertinentes. b. El docente evaluará el guión para la representación teatral y lo devolverá al equipo. c. El equipo hará las correcciones pertinentes al guión y lo integrará al portafolio.

BLOQUE

6

Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

Tiempo asignado al bloque r 4 horas

Desempeños del estudiante r
Reconoce la importancia de las plantas que habitan el planeta, su valor ecológico, cultural, social, medicinal y económico. r
Identifica las principales estructuras y su función en las plantas. r
Identifica las adaptaciones de las plantas al medio. r
Valora la diversidad en plantas presentes en su comunidad, país y el mundo.

Objetos de aprendizaje r
Características generales de las plantas terrestres: nutrición, organización, transporte, reproducción. r
Tipos de tejidos y células presentes en las plantas: dérmico, fundamental, vascular. r
Componentes de una planta terrestre típica. r
Beneficio del ser humano. r
Importancia biológica, cultural, social y económica de las plantas en México y el mundo. r
Importancia de las plantas que habitan en el planeta.

Competencias a desarrollar r
Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

194

r
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. r
Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. r
Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. r
Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. r
Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. r
Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. r
Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos. r
Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. r
Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. r
Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. r
Propone maneras de solucionar un problema y desarrolla un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. r
Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. r
Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. r
Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente. r
Asume que el respeto de las diferencias es el principio de integración y convivencia en los contextos local, nacional e internacional.

E V A L U A C I Ó N

D I A G N Ó S T I C A

Muchas veces no nos damos cuenta de todo lo que sabemos sino hasta que nos preguntan por ello. Por eso, te proponemos que leas y respondas las siguientes preguntas acerca de algunos de los conocimientos, habilidades, actitudes y valores que se trabajarán en este bloque; así sabrás qué tanto sabes.

1 ¿Qué característica hace que las plantas se consideren organismos autótrofos? a) b) c) d)

Fabrican sus alimentos. No pueden fabricar alimentos. Se alimentan de productos orgánicos. Toman el alimento elaborado del medio.

2 ¿Cuál es el principal constituyente de la savia bruta? a) b) c) d)

Solamente agua. Productos orgánicos. Alimentos fabricados. Agua y sales minerales.

3 ¿Qué órgano permite a las plantas adquirir lo necesario para fabricar sus alimentos? a) b) c) d)

Raíz. Tallo. Hojas. Flores.

4 ¿Qué nombre recibe el proceso durante el cual las plantas fabrican sus alimentos en presencia de luz solar? a) b) c) d)

Absorción. Transporte. Asimilación. Fotosíntesis.

5 ¿Qué materiales extraen las plantas terrestres del suelo en el que viven?

6 ¿Cuáles son los principales componentes de una planta?

7 ¿Qué funciones se realizan en las diversas partes de la planta?

8 Describe tres ejemplos de la importancia que tienen las plantas para el ser humano.

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Proyecto ¿Qué plantas medicinales se encuentran en nuestra comunidad? Uno de los múltiples beneficios que se obtienen de las plantas en cada comunidad es la medicina tradicional. A través de ella se mitigan malestares e incluso se curan enfermedades causadas por diversos patógenos. Este proyecto les permitirá apreciar mejor esta forma de aprovechar las plantas. El propósito de este proyecto es que realicen un herbario para aportar a su escuela un registro de las plantas medicinales que existen en su comunidad y preservar el conocimiento de la medicina tradicional mexicana. Para llevar a cabo el proyecto, organícense como equipo y hagan lo siguiente, registrando sus avances en una bitácora: a) Elaboren un cuestionario para aplicar a familiares o conocidos para obtener información acerca de las plantas medicinales características de su localidad. b) Analicen cuántas plantas medicinales mencionaron, qué padecimientos mitigan y de dónde se obtienen. c) Recolecten el mayor número de plantas que puedan, ya sea en mercados o acudiendo con médicos o curanderos tradicionales. d) Prensen cada ejemplar y compílenlo, junto con su información, en un herbario. e) Convoquen en su comunidad la presentación de su herbario para compartir su uso e importancia. Al elaborar su cuestionario pueden pedir ayuda a su profesor o profesora del Taller de lectura y redacción. Para aprender cómo colectar y prensar los ejemplares, así como las características que deben tener para poder integrar su herbario, consulten las secciónes Pista de aterrizaje (página 209) y Caja de herramientas (página 210-211). Recuerden que su herbario se tomará en cuenta como producto de su portafolio de evidencias.

Bloque 6 t Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

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Características generales de las plantas terrestres: nutrición, organización, transporte, reproducción LO

Cuenta

s

que sabe

La siguiente actividad te permitirá reafirmar lo que ya sabes sobre las plantas y su importancia, al analizar cuáles son las plantas regionales más utilizadas en tu hogar y qué partes de ellas se aprovechan. 1. Escribe cuáles son tus tres platillos favoritos, que sean típicos de tu localidad. 2. Investiga qué ingredientes se usan para prepararlos, dónde se obtienen y si son característicos de la zona en la que habitas. Registra tus observaciones en una tabla como la siguiente: Platillo: Plantas que se utilizan como ingredientes en el platillo. Parte de la planta que se usa (por ejemplo, flor, fruto, semilla, raíz). Dónde puede adquirirse.

Región de donde proviene la planta. 3. Guiados por su profesor, compartan su tabla con el resto del grupo mediante una lluvia de ideas. Si descubres que alguno de tus compañeros compartió información acerca de un platillo que te gusta y no conoces bien, acércate para conocer su trabajo y quizá prepararlo en casa.

Las plantas son seres vivos pluricelulares eucariontes (con núcleo celular). En general, se caracterizan porque son organismos autótrofos, es decir, fabrican su propio alimento mediante la fotosíntesis, para lo cual emplean un pigmento denominado clorofila. El reino Plantae consta de dos divisiones: t
Las briofitas, que están representadas fundamentalmente por las hepáticas y los musgos. Se distinguen de la siguiente división porque carecen de sistema de tejidos conductores, por lo que necesitan vivir en lugares acuáticos o muy húmedos. t
Las traqueofitas, que también son llamadas plantas superiores o vasculares, porque poseen tejidos tubulares internos conocidos como vasos conductores, los cuales forman dos sistemas: ✔ El xilema, que transporta líquidos y sales minerales entre las diferentes partes de la planta.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

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Biología 2

✔ El floema, que transporta los nutrientes elaborados en las hojas (parte aérea fotosintética y autótrofa) a las células que no fotosintetizan (por ejemplo, de las raíces), o para ser almacenados en frutos, semillas o raíces (figura 6.1).

Nutrición

Figura 6.1 Los alimentos se fabrican principalmente en las hojas durante la fotosíntesis y son transportados por el floema a los diferentes órganos de la planta.

Las plantas presentan nutrición autótrofa fotosintética. A través de la raíz absorben agua y sales minerales, las cuales circulan a lo largo del tallo por los vasos leñosos del xilema hasta llegar a las hojas. En éstas se lleva a cabo la fotosíntesis, proceso en el cual se elaboran los alimentos (glucosa) que luego son distribuidos por toda la planta a través de los vasos del floema.

Organización Al igual que todos los seres vivos, las plantas están conformadas por células, éstas integran los tejidos, éstos forman los órganos y estos últimos, a su vez, constituyen los distintos sistemas con funciones especializadas. Por ejemplo, las plantas terrestres tienen una capa externa llamada cutícula, que impermeabiliza su epidermis e impide la salida de agua, con lo que se evita que los tejidos sufran estrés por pérdida excesiva de líquido.

Transporte Los medios de transporte empleados por las plantas son la savia bruta, formada por agua y sales minerales; y la savia elaborada, compuesta por los alimentos elaborados en las hojas y que son distribuidos a las diversas partes de la planta (tallo, flores, frutos, raíces, etc.) por medio de los tubos cribosos del floema, según los requerimientos metabólicos. Una parte del agua es aprovechada por la planta y el resto se evapora en el proceso de transpiración. Los estomas de las hojas son pequeños poros u orificios que controlan el ritmo de la transpiración y el intercambio de gases que se ocupan en la respiración y en la fotosíntesis.

TU

Amplía

e

Horizont

En equipos, visiten un mercado. Pregunten a cinco vendedores cuáles son las cinco frutas, cinco hierbas y cinco verduras de mayor y de menor consumo. Organicen los datos en una tabla y elaboren una gráfica de barras para hacer una lectura más sencilla. Entréguenla a su profesor.

Reproducción Algunas plantas se reproducen sexual o asexualmente, y otras lo hacen tanto sexual como asexualmente por alternancia de generaciones; en este último caso se presenta una generación esporofita (que produce esporas) y una generación gametofita (que forma gametos), las cuales constituyen su ciclo de vida. La reproducción asexual en plantas consiste en que a expensas de alguna parte, como tallos, raíces, hojas y ramas, se forma una nueva planta, idéntica morfológica y genéticamente a la progenitora. La reproducción sexual en plantas superiores se realiza cuando el grano de polen fecunda al óvulo y se forma un cigoto. El cigoto se transforma en el embrión y éste queda latente dentro de la semilla, y entrará en actividad hasta que la semilla germine, para originar una nueva planta.

Bloque 6 t Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

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En las angiospermas, los órganos sexuales se encuentran en la flor, mientras que las semillas, que son los óvulos fecundados, están dentro del fruto. Por su parte, en las gimnospermas, como el pino, las semillas se ubican en los conos o pinas que caen y son propagadas por el viento.

Tipos de tejidos y células presentes en las plantas: dérmico, fundamental, vascular Las plantas, como los animales, poseen diversos tejidos con funciones específicas. A continuación se detalla cuáles son.

Tejido dérmico Se forma con células parenquimatosas (que llenan espacios entre otros órganos y tejidos), cuya función es de cubierta exterior y de protección a las plantas contra factores del medio ambiente como la insolación y los ataques de bacterias, hongos e insectos. Los tejidos dérmicos se dividen en: t
Peridermis. Se integra por varias capas celulares, y, en algunos casos, puede reemplazar a la epidermis. En árboles adultos, forma la corteza exterior. t
Epidermis. El tallo generalmente secreta una capa de cera para protegerlo de la desecación, que además posee una cutícula que le permite reducir la pérdida de agua.

Los estomas son estructuras formadas por dos células oclusivas fotosintéticas, de forma más o menos arriñonada, que forman entre ellas una abertura llamada ostiolo, por el cual se elimina el agua por transpiración y el intercambio de gases para la respiración y la fotosíntesis. El grado de turgencia de estas células oclusivas determina el tamaño de la abertura o cierre del ostiolo, es decir, cuando están muy turgentes (hinchadas) se arquean y se abre más el ostiolo que queda entre ellas, aunque en general los ostiolos se cierran durante la noche o cuando la planta está perdiendo mucha agua para evitar la deshidratación (figura 6.2).

C O M P E T E N C I A S

Di s cipli nar es r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos. r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experientos pertinentes.

Figura 6.2 El grado de turgencia (hinchazón) de las células oclusivas de los estomas determina el tamaño de la abertura del ostiolo, por lo tanto el control de la transpiración y el intercambio de gases para la respiración y la fotosíntesis.

Tejido fundamental Se llama tejido fundamental a los “paquetes de células” parenquimatosas que ocupan los espacios entre el tejido dérmico y el vascular. El tejido fundamental sirve a la planta de apoyo, almacena almidón y secreta algunas sustancias, como las hormonas,

200

Biología 2

y otras sustancias compuestos que funcionan como repelentes para insectos que inhiben la germinación de semillas, de esporas o del crecimiento de otras especies de plantas u hongos. En el tallo y la raíz, el tejido fundamental que se localiza por dentro del tejido vascular recibe el nombre de médula, y el que está por fuera se denomina corteza. La corteza y la médula, además de sostener el tallo, también sirven para almacenar alimentos, principalmente almidones. Al mismo tiempo, los tallos jóvenes o los que siempre son verdes contienen cloroplastos, con los que se lleva a cabo la fotosíntesis en estos tejidos.

Tejido vascular Está formado por el xilema y el floema. traqueidas

concavidades

pared en el extremo

elemento del vaso

Figura 6.3 Anatomía del xilema.

t
El xilema está integrado por un conjunto de tubos o vasos leñosos constituidos por traqueidas. Éstas son células muertas, delgadas y tubulares, con paredes gruesas cuyos extremos inclinados y perforados permiten el paso del agua y de sales minerales disueltas. Los engrosamientos de las células muertas que forman los vasos del xilema, además de servir para el transporte, brindan soporte y protección a la planta (figura 6.3). t
El floema está compuesto por los vasos cribosos o liberianos. Éstos poseen paredes transversales con poros muy pequeños llamados placas cribosas, a través de las cuales se establece el transporte continuo de carbohidratos en la planta, por ejemplo, de las hojas a los frutos o a las raíces (figura 6.4).

Figura 6.4 Anatomía del floema.

Bloque 6 t Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

LO

Cuenta

201

s

que sabe

Lo que ahora sabes sobre los tejidos de las plantas te quedará más claro al realizar la siguiente actividad. 1. Elabora fichas de trabajo sobre los tres tejidos de las plantas: dérmico, fundamental y vascular. Desarrolla un tejido por ficha, detallando la siguiente información: a) b) c) d)

Principales características de sus estructuras celulares. Función que realiza en la planta. Órganos en los que está presente. Interrelación que tiene con los otros tipos de tejido.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos.

2. Consigue fotografías que muestren el aspecto de las células de cada tejido. Puedes hacerlo consultando fuentes impresas o digitales confiables. 3. A partir de la investigación que realizaste, en una hoja tamaño carta desarrolla un organizador gráfico en el que contrastes los tres tipos de tejido. Para ello: a) Organiza la información de un modo creativo y que resulte claro para ti. Puedes usar, por ejemplo, tablas, diagramas de flujo o mapas conceptuales. b) Haz uso de colores, imágenes y dibujos para hacerlo más atractivo y lograr que la información se localice más rápidamente. 4. Presenten sus organizadores gráficos en plenaria, y comenten la forma en que cada uno de ustedes plasmó la información, valorando cuáles son los ejemplos más claros. 5. A partir de los mejores ejemplos presentados, haz correcciones en tu organizador gráfico para obtener la versión final que entregarás a tu profesor.

Componentes de una planta terrestre típica Normalmente, las plantas terrestres están constituidas por dos partes: la raíz, que las fija al suelo, y el vástago, el cual incluye el tallo, las hojas, las flores y los frutos.

Raíz Es el órgano subterráneo de las plantas terrestres vasculares. Sus principales funciones son las de fijar o anclar la planta al suelo, absorber el agua y las sales minerales del medio, así como transportarlos hacia los tejidos superiores, almacenar productos de reserva y producir algunas hormonas. La raíz primaria joven posee tejidos de crecimiento o meristemos apicales que le proporcionan crecimiento en longitud (figura 6.5). En la punta de la raíz se forma la cofia radicular, que protege las células de esta zona y secreta sustancias que ayudan a la raíz a deslizarse y penetrar entre las partículas rocosas del suelo (figura 6.5).

Figura 6.5 Anatomía de la raíz primaria en la que aparecen: la epidermis, que presenta algunos pelos absorbentes; en la punta, la cofia radicular que la protege en su crecimiento; la corteza, limitada por la endodermis; y en el centro, el cilindro vascular.

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Biología 2

Para identificar la especie a la que pertenece una planta se analizan las características de su tallo, hojas, flores y frutos. Incluso tú mismo puedes hacerlo con los árboles de calles o parques en tu ciudad o población. Para saber cómo hacerlo, visita la página Vecinos verdes de la Conabio (Comisión Nacional para la Biodiversidad): http:// www.biodiversidad.gob.mx/ Difusion/cienciaCiudadana/ vecinosVerdes.html donde también puedes solicitar ayuda para realizar esta tarea.

Las plantas superiores poseen el sistema de vástago, integrado por tallo, hojas, flores y frutos.

Tallo Las funciones principales del tallo son dar soporte a las partes superiores de la planta y transportar sustancias a través del sistema de vasos conductores del xilema y el floema. Sobre su superficie pueden encontrarse pelos, espinas o lenticelas (poros que permiten el intercambio de gases con el medio exterior). Aunque la mayoría de los tallos son aéreos y erectos, también existen tallos rastreros, que se desarrollan sobre el suelo (como los de la fresa); otros más son subterráneos (como los rizomas, los bulbos y los tubérculos, algunos de los cuales almacenan sustancias de reserva). Los tallos pueden ser leñosos, si son rígidos y duros, o herbáceos, cuando son frágiles y verdes. En casi todos los tallos aéreos se observan nudos, entrenudos y yemas (figura 6.6). Los entrenudos son las secciones entre dos nudos, éstos últimos son los abultamientos en los que se implantan una o más hojas; las yemas son zonas de crecimiento compuestas por células meristemáticas (con capacidad para dividirse), desde donde se forman ramas, hojas o flores. médula

yema terminal primordios meristemo foliares apical nudo crecimiento primario

TIC

Vástago

yema lateral

entrenudo

rama (yema lateral brotada)

médula crecimiento secundario

TIC

TIC

xilema secundario floema secundario cambium de corcho corcho

médula

haz epidermis vascularcorteza cambium floema xilema vascular primario limbo hoja primario peciolo epidermis corteza floema primario cambium vascular

médula haz vascular

xilema primario cambium de corcho

corcho xilema primario

cambium vascular divisor

floema primario

médula corteza (a) Crecimiento primario y secundario en un tallo dicotiledóneo

xilema secundario floema secundario nuevo nuevo

(b) Cortes transversales del tallo

(c) Haces vasculares

Figura 6.6 Estructura externa e interna de un tallo joven de dicotiledónea.

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Bloque 6 t Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

Hojas

Ápice

Las hojas se desarrollan a partir de las yemas foliares, constituidas por el conjunto de las yemas que se localizan lateralmente en los tallos. Se divide en: t
Estructura externa. Las hojas de las plantas dicotiledóneas constan de las siguientes partes (figura 6.7): ✔ Limbo. Es la parte ancha, verde y laminar que se une a las ramas por el peciolo, que tiene aspecto de tallo pequeño. ✔ Haz. Es la cara superior que recibe la luz solar. ✔ Envés. Es la cara inferior de la hoja. ✔ Nervaduras del limbo. Formadas por los vasos conductores de las hojas, que en su conjunto dan la impresión de constituir una especie de esqueleto de la hoja. t
Estructura interna. Si se hace un corte transversal del limbo, del haz hacia el envés se pueden ver diversas estructuras (figura 6.8). En primer término se observa una capa de células que componen la epidermis del haz o epidermis superior, la cual generalmente está cubierta por una cutícula transparente que permite el paso de la luz necesaria para la fotosíntesis.

peciolo limbo

célula de la vaina del haz

cutícula epidermis superior (del haz) parénquima en empalizada mesófilo

parénquima esponjoso

epidermis inferior (del envés)

cutícula

xilema

floema estoma

haz vascular

cloroplastos célula oclusiva

Figura 6.8 Corte transversal de una hoja de dicotiledónea que muestra la estructura interna y sus tejidos.

Entre las epidermis del haz y del envés de las hojas se localiza el mesófilo (tejido verde fotosintético constituido por numerosos cloroplastos), que se divide en dos capas: El parénquima en empalizada, formado por una o dos capas de células alargadas.

Nervios

Haz (cara superior) Limbo Base Peciolo

Figura 6.7 Estructura externa de la hoja.

204

Biología 2

Y el parénquima esponjoso, que posee grandes espacios intercelulares, y cuya función principal es el intercambio de gases entre la hoja y el medio externo, para los procesos de respiración y fotosíntesis. La última capa de las hojas es la epidermis del envés o epidermis inferior; generalmente presenta numerosos estomas que realizan el intercambio de gases y la transpiración a través de sus ostiolos. La función principal de las hojas es la síntesis o producción de los alimentos (savia elaborada) mediante la fotosíntesis. Durante ella las plantas usan la energía solar para convertir el agua y el bióxido de carbono (CO2) en azúcares, liberando oxígeno como producto de desecho. La fotosíntesis se lleva a cabo principalmente en el mesófilo de las hojas. Ésta se representa en la siguiente ecuación bioquímica: 6H2O + 6CO2 + energía luminosa → C6H12O6 (glucosa) + 6O2 En algunos casos, las hojas se modifican al sufrir adaptaciones y forman sépalos, pétalos, estambres, carpelos, brácteas o espinas.

LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

n

que sabe

Ahora que conocen teóricamente las estructuras de la hoja, y la función que desempeñan, realicen esta práctica para reforzar sus conocimientos con especímenes vivos, y luego compartan sus observaciones elaborando un cartel para explicar las adaptaciones de la hoja en el medio. 1. En equipos, obtengan ejemplares completos de dos plantas con características muy diferentes entre sí. 2. Observen detalladamente cada ejemplar e investiguen lo siguiente en fuentes confiables: a) Nombre científico y nombre común. b) Ecorregión a la que pertenece. c) Partes y utilidad de la hoja. d) Clasificación las hojas por: forma, borde, nervadura, disposición en el tallo y características en el limbo. e) Adaptaciones al medio que presentan esas hojas. 3. Elaboren un cartel con la información sobre las dos plantas. Recuerden que debe incluir título, introducción, desarrollo de la información, autores y referencias bibliográficas. Utilicen recursos visuales atractivos, presenten la información de forma clara y ordenada (de izquierda a derecha, de arriba abajo). 4. Expliquen sus carteles ante el grupo y, si es posible, monten una exposición o difúndanlos en los espacios públicos de la escuela.

Flor y fruto Las flores son las estructuras en las que se localizan los órganos reproductores de las plantas superiores. Generalmente éstos son protegidos por dos verticilos o envolturas florales: el cáliz, compuesto por los sépalos, constituye la primera envoltura de la flor; y la corola, formada por los pétalos, los cuales la mayoría de las veces tienen color u olor agradables y atractivos (figura 6.9).

Bloque 6 t Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

antera

pétalo

filamento

sépalo estambre

pétalo

estigma

anteras

estigma sépalo

estilo ovario

carpelo

estilo

óvulos

(a) Flor dicotiledónea

(b) Flor amarilis (monocotiledónea)

Figura 6.9 (a) Anatomías características de dos tipos de flores, cuya diferencia entre sí radica en el número de óvulos que presentan.

Cruce

DE

La fecundación ocurre cuando el polen y el óvulo, que son haploides (células con la mitad del número normal de cromosomas en células diploides), se fusionan para generar el cigoto diploide; al desarrollarse éste, dará lugar al embrión, que normalmente queda en el interior de las semillas. La cantidad de semillas depende del número de óvulos, ya que de cada cigoto se forma una. El fruto se forma cuando se desarrolla y madura el ovario. Diversas especies se alimentan de los frutos, como consecuencia, las semillas se dispersan en diferentes medios, lo cual permite su preparación para germinar y propagarse.

205

Caminos

El aprovechamiento de las plantas ha incidido enormemente en el desarrollo de la economía de las sociedades a través del tiempo. Las distintas aplicaciones en las que se pueden emplear diversas partes de estos organismos vivos ha generado industrias tan distintas como la maderera (para uso en la construcción de viviendas, muebles o utensilios), la alimenticia (en la producción, distribución y comercialización de plantas frescas, o procesadas industrialmente) y la farmacéutica (en la que muchas sustancias presentes en ellas se refinan para su uso médico). Con ello, el conocimiento biológico funde sus límites con los de las industrias y la medicina.

LO

Cuenten

n

que sabe

En esta actividad realizarán una investigación documental acerca de la diversidad de plantas en México, para que valoren la importancia de su uso y las ecorregiones de las que proceden. Además, reforzarán lo que saben sobre las características generales de las plantas terrestres: nutrición, organización, transporte, reproducción, hoja, tallo, raíz, flor y fruto. 1. En equipos, investiguen en fuentes confiables, cinco especies de plantas terrestres mexicanas por cada ecorregión del país: zona árida, zona templada y zona tropical. 2. Indaguen también los usos que les dan las personas y las características de cada planta. Registren la información en una ficha de trabajo, incluyan: nombre de la planta, ecorregión, aprovechamiento humano, nutrición, organización, transporte, reproducción, hoja, tallo, raíz, flor y fruto. 3. Comenten con otros equipos las especies encontradas por cada ecorregión. 4. Integren las fichas de cada equipo en un fichero grupal, organizado por ecorregiones, que podrán consultar para elaborar el proyecto del bloque.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

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Biología 2

Beneficios para el ser humano C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. r Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

Desde la Antigüedad, los seres humanos se han beneficiado de una gran variedad de especies de plantas. Se les ha dado múltiples usos a las distintas partes de las plantas, por ejemplo, para alimentarnos se aprovechan frutos, semillas, algunas hojas, tallos y ciertas raíces. Muchas de estas estructuras, tomadas de las plantas medicinales, han permitido extraer sustancias útiles en la herbolaria para elaborar con ellas algunos medicamentos, como la digitalina, que tiene efectos en el corazón; o la quinina, una sustancia antipaludismo. De otras plantas se han extraído sustancias insecticidas, como los piretroides. Existen muchas plantas de interés industrial, por ejemplo, se ocupan las cortezas y los troncos leñosos de algunas especies para conseguir madera y sus derivados; las flores, como el algodón, sirven para fabricar textiles; las semillas o los frutos de algunas plantas, para extraer aceites; y las hojas o los troncos para obtener látex, gomas o resinas. Las hojas secas y los tallos de las plantas también son importantes como recurso forrajero, pues repreEl aceite de girasol sentan la base de alimentación del ganado. es uno de los más utilizados Finalmente, las plantas también son muy apreciapara consumo humano, das como objetos de ornato; pues sus flores y hojas se y se extrae al prensar emplean en el montaje y mantenimiento de jardines o las semillas de la planta Helianthus annuus (girasol). arreglos.

Importancia biológica, cultural, social y económica de las plantas en México y el mundo C O M P E T E N C I A S

D is c i pl in a re s r Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. r Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

La agricultura es una de las principales actividades económicas de México. Los alimentos vegetales que se producen en nuestro país están relacionados con la cultura alimentaria, la demanda y el costo de producción que se deriva de traerlos del campo a la mesa de nuestra casa. En México existe una gran diversidad de plantas gracias a las diferentes regiones climáticas que favorecen la abundancia de recursos vegetales. A continuación se enuncian algunos de los más importantes. t
Cereales. Los más importantes para la dieta del mexicano son el maíz, el trigo, el arroz, la avena y el centeno. Con ellos se elaboran pan, tortillas, pastas, azúcar, aceites y harinas; todos, considerados como alimentos energéticos. t
Leguminosas. Tienen alto contenido de proteínas. A esta categoría pertenecen el frijol, el garbanzo, las lentejas, las habas y los chícharos. t
Semillas. Algunas, como las de calabaza, amaranto, las nueces y el cacao, son muy utilizadas por su alto valor nutrimental. t
Verduras. Son alimentos ricos en vitaminas y minerales. t
Frutos. Contienen un alto contenido en fibra, lo que contribuye al proceso digestivo; aportan vitaminas y antioxidantes que ayudan a la prevención de

Bloque 6 t Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

diversas enfermedades; y poseen un alto contenido de agua que favorece la eliminación de toxinas, así como la adecuada hidratación. t
Maderas. Entre los árboles productores de madera en México, se encuentran pinos, ahuehuetes, oyameles, encinos, cipreses, sauces, álamos, nogal, cedro, caoba y primavera; así como muchas otras especies tropicales que brindan maderas que son consideradas como preciosas. Son muy aprovechados en la industria de fabricación de muebles. t
Fibras vegetales. El henequén, el lino, la lechuguilla y el yute, por citar algunos ejemplos, son útiles en la elaboración de telas, tapetes y cortinas, entre otros productos; aunque su utilización ha decaído al ser sustituidos por las fibras sintéticas. Otro uso importante es la elaboración de papel; lo que incide de forma decisiva en la deforestación de los bosques en México y el mundo, por lo que ya se estudian medidas, además del reciclaje, para evitar este impacto ambiental.

LO

Cuenten

n

que sabe

207

Los vegetales son fundamentales para una buena alimentación, además de que su producción genera una importante derrama de recursos económicos.

En esta actividad tendrán los elementos para dialogar de manera respetuosa sobre la diversidad de plantas que existen en su entorno y en el país, sus usos e importancia; resaltando la prioridad que los pueblos o comunidades indígenas de México tienen con respecto al cuidado de las plantas y a su utilización. 1. En equipos, indaguen lo siguiente sobre las plantas terrestres. Hagan una investigación documental y de campo. a) b) c) d) e) f)

Plantas presentes en los mercados de tu comunidad y su uso. Importancia de las plantas terrestres para el hombre y la industria. Diversidad de plantas en México. Plantas características en la cultura mexicana. Pueblos o comunidades indígenas cercanas a su comunidad. Relación que esos pueblos o comunidades indígenas tienen con las plantas, en cuanto a sus usos y cuidado.

2. Registren en una bitácora el orden cronológico de las actividades que realizaron y la información que fueron obteniendo. 3. Establezcan un diálogo en el que valoren la actividad con estas preguntas: a) ¿Qué importancia tiene la información que obtuvieron? b) ¿Qué opinión tienen sobre la relación que los pueblos o comunidades indígenas tienen con las plantas? c) ¿En qué fuentes obtuvieron la información? ¿Creen que fueron las adecuadas? d) ¿Les parece que el orden en que realizaron las actividades fue el correcto? ¿Lo cambiarían? ¿Por qué?

Importancia de las plantas que habitan en el planeta No podemos ignorar la importancia que tienen las plantas para la vida de nuestro planeta. Son indispensables en la naturaleza, pues ningún tipo de cadena alimenticia podría existir sin una base de organismos productores como las plantas (figura 6.10). Las plantas también hacen posible la existencia de todos los ecosistemas y las relaciones interespecíficas que determinan el equilibrio en la naturaleza.

C O M P E T E N C I A

D iscip li na r Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.

208

Biología 2

Por otra parte, la vegetación es indispensable para la existencia del ciclo del agua, ya que juntos regulan el clima. Además, cuando en un ecosistema hay deforestación, éste se altera gravemente. En resumen, de la existencia de las plantas depende la vida del ser humano y de la gran mayoría de los animales que habitan nuestro planeta.

mar abierto (125)

tundra (140)

plataforma continental (140)

bosque de coníferas (800)

bosque caducifolio templado (1,200)

pluviselba (2,200) estuario (1,500) pastizal (600)

desierto (90)

Figura 6.10 Producción promedio de alimentos, en gramos por metro cuadrado (g/m2); obsérvese cómo la presencia de plantas determina las diferencias entre unos y otros ecosistemas.

LO

Cuenten

C O M P E T E N C I A

D is c ip li n ar Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

n

que sabe

Esta actividad les permitirá reflexionar y valorar los aspectos ecológico, cultural, social, medicinal y económico de las plantas en su contexto, en México y en el mundo. 1. En equipos, enlisten las siguientes categorías de plantas. Aprovechen la información obtenida en actividades anteriores. a) Plantas presentes en tu entorno. b) Plantas que tú aprovechas. c) Plantas que son aprovechadas en el ámbito nacional e internacional, por ejemplo, en la industria. 2. Investiguen en revistas de divulgación, como Ciencia y Desarrollo, del CONACyT, y ¿Cómo ves?, de la UNAM, las estrategias de conservación de la flora en México. 3. Con la información recopilada, realicen un cartel, canción, poema u otra producción artística sobre la importancia de cuidar y conservar las plantas. 4. Organicen en la escuela un ciclo ambiental para presentar sus trabajos a los alumnos de nuevo ingreso, con la finalidad de fomentar una cultura de cuidado del ambiente.

Bloque 6 t
Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

Pista de

209

aterrizaje

El sexto bloque de aprendizaje de tu libro ha llegado a su fin, así que es hora de elaborar su herbario y preparar su presentación. Para hacerlo, consideren lo siguiente: t
Establezcan las fechas para cada actividad: entrevistas e investigación, colecta y prensado de ejemplares, montaje del herbario y presentación del herbario. t
Consideren que cada ejemplar del herbario deberá contar con una etiqueta con la siguiente información: a) Nombre de la escuela y folio. b) Nombre común de la planta. c) Nombre científico (si les es posible identificarlo). d) Descripción general de las características de la planta. e) Principal uso terapéutico de la planta. f ) Lugar y fecha de la colecta, y nombre del recolector. t
Entre todos evaluarán el trabajo y desempeño de cada equipo. Para hacerlo, pueden utilizar una rúbrica como la que mostramos a continuación.

Rúbrica para evaluar el desempeño Generen una rúbrica para evaluar a cada equipo y al finalizar las presentaciones, entréguenlas a los equipos correspondientes para que reciban realimentación acerca de su trabajo. Rúbrica para evaluación de: Presentación del herbario

Recomendaciones para la evaluación: Rúbrica Niveles de dominio

Criterios y evidencias

Inicial-Receptivo

Básico

Autónomo

Estratégico

Justifica su método de trabajo y la información recopilada antes, durante y después de la colecta. Evidencia: Bitácora.

Presenta la información y datos sobre el método de trabajo solamente de una de las fases.

Presenta la información y datos sobre el método de trabajo de dos de las fases.

Presenta la información y datos sobre el método de trabajo de las tres fases, pero de un modo desordenado.

Presenta la información y datos sobre el método de trabajo las tres fases, de un modo completo y ordenado.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Los ejemplares recopilados cuentan con las características adecuadas (frescas y con las estructuras requeridas) y estan sistemáticamente catalogadas. Evidencia: Herbario.

Los ejemplares no son frescos, no presentan las estructuras requeridas ni presentan información sistemática.

Los ejemplares o su información presentan una de las características correctamente, pero omite las otras dos.

Los ejemplares o su información presentan dos de las características necesarias, pero no la tercera.

Los ejemplares del herbario cuentan con las características necesarias y están acompañados de información sistemática.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Organización y trabajo en equipo. Evidencia: Bitácora.

No todos los integrantes participaron en la planeación, recolección de ejemplares, preparación del herbario o la presentación.

Los integrantes del equipo participaron en todas las actividades, pero sin una planificación adecuada.

Aunque hubo una planificación adecuada del trabajo, algunos integrantes del equipo no desarrollaron sus funciones en la ejecución.

Existió una colaboración ordenada y plena de todos los integrantes del equipo durante las diferentes fases del proyecto.

Ponderación: 20%

0.5 puntos

1 punto

1.5 puntos

2 puntos

Realimentación:

210

Biología 2

Caja de

herramientas Elaboración de un herbario Para elaborar tu herbario será importante que sigas algunas recomendaciones. Para la colecta de ejemplares, ya sean obtenidos en el mercado o con médicos curanderos tradicionales, elijan aquellos que: t
Estén frescos. t
Presenten flor o estructuras reproductivas. t
Tengan el mayor número de estructuras: raíz, tallo, hojas, flor. Para la identificación de sus ejemplares, consulten el libro Las plantas medicinales de México de Maximino Martínez (Ediciones Botas, 2005), una guía de identificación de plantas, o la sección “Quiero identificar una planta” en el sitio electrónico de la Comisión Nacional para el Conocimiento y uso de la Biodiversidad (Conabio). Para prensar sus ejemplares consigan: abundante papel periódico, dos tablillas de madera rígida, cartón grueso o corrugado, trozos de tela absorbente (como el algodón), piola o correas de tela. El cartón, las maderas y los trozos de tela deberán ser del mismo tamaño, procurando que sean lo más grandes posible para poder prensar plantas de todo tamaño; y las correas deberán ser lo suficientemente grandes para amarrar fuertemente las tablas y cartones dos veces. t
Coloquen las muestras entre el resto de los materiales siguiendo este orden:

1

2

3

4

Bloque 6 t Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔

Tablilla de madera. Cartón. Tres capas de papel Ejemplar 1. Tres capas de papel Cartón. Tres capas de papel Ejemplar 2. Tres capas de papel Cartón. Tablilla de madera.

periódico. periódico. periódico. periódico.

t
Sigan el orden para el resto de los ejemplares, dejando las tabillas siempre al principio y al final. t
Amarren con la piola o correas en forma de cruz y dejen secar durante al menos 10 horas. t
Preparen las etiquetas con los datos que se detallaron en la sección Pista de aterrizaje. Para montar el herbario consigan cartulinas blancas y papel encerado del mismo tamaño que sus maderas, hilo grueso y una aguja adecuada, así como pegamento blanco y un pincel. t
Extrae los ejemplares de la prensa y unta pegamento blanco diluido con agua en hojas y pétalos. t
Colócalo sobre la cartulina, dejando espacio para pegar también la etiqueta de cada ejemplar. t
Deja secar, pega la etiqueta y retoca el ejemplar si es necesario. Sujeta las partes más gruesas de tu ejemplar con la aguja y el hilo, para ello, da una puntada en la cartulina y sujeta por detrás con un nudo firme. t
Para conservar el herbario, usa el sistema de la prensa, pero eliminando el periódico y agregando una capa doble de papel encerado entre el ejemplar y el cartón. Deberás volver a amarrarlo lo más fuerte que sea posible.

Para exhibir el herbario, coloca tus ejemplares ya montados en la cartulina en protectores de plástico transparente, y colócalos en una carpeta de pasta gruesa con arillos.

211

212

Biología 2

Evalúa lo

aprendido Autoevaluación Instrucciones: Estima tu nivel de logro de los siguientes desempeños y escribe qué debes hacer para mejorarlo. 3. Lo puedo enseñar a otros

2. Lo puedo hacer solo

Desempeños

1

2

3

1. Necesito ayuda

Para mejorar mi desempeño debo:

Reconozco la importancia de las plantas que habitan el planeta, su valor ecológico, cultural, social, medicinal y económico. Puedo identificar las principales estructuras y su función en las plantas. Puedo identificar las adaptaciones de las plantas al medio. Valoro la diversidad en plantas presentes en su comunidad, país y el mundo.

Coevaluación Instrucciones: Evalúa el trabajo que realizó cada compañero de tu equipo cuando participaron en la sección Cuenten lo que saben. Obtengan la suma del puntaje de acuerdo con la siguiente escala. 3. Muy bien

2. Bien

1. Regular

0. Deficiente

Integrantes del equipo Aspectos a evaluar

1

2

3

4

5

Aporta sus conocimientos para lograr los fines de la actividad. Propone maneras de llevar a cabo la actividad. Escucha y respeta las opiniones de los demás. Total de puntos

Heteroevaluación En la página 231 encontrarás una serie de preguntas que permitirán que tu profesor evalúe los conocimientos que adquiriste en este bloque. Respóndelas, recorta la hoja y entrégala a tu profesor.

Bloque 6 t
Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos

213

Evaluación de actividades de aprendizaje La siguiente es una lista de las actividades que le ayudarán a tu profesor a evaluar el trabajo que realizaste durante este bloque. En la página 217 encontrarás algunos modelos de los instrumentos de evaluación que utilizará. Actividad

Ubicación

Instrumento para evaluarla

Participar en una lluvia de ideas acerca de cuáles son las plantas de la región más utilizadas en sus hogares y qué partes de las plantas son usadas.

Cuenta lo que sabes, pág. 197.

Elaborar un organizador gráfico donde se aborde el papel fundamental de cada uno de los tejidos presentes en las plantas: dérmico, fundamental, vascular.

Cuenten lo que Lista de cotejo. saben, pág. 201.

Identificar cada estructura presente en la hoja, reconociendo la función que desempeña. Organizar la información elaborando un cartel para explicar las adaptaciones de la hoja en el medio.

Cuenten lo que saben, pág. 204.

Rúbrica.

Lista de cotejo.

Realizar una investigación documental acerca de la diversidad de Cuenten lo plantas en México, valorando la importancia en su uso y ecorregión, que saben, así como abordar las características generales de las plantas pág. 205. terrestres: nutrición, organización, transporte, reproducción, hoja, tallo, raíz, flor, fruto.

Rúbrica.

Participar de manera respetuosa en un diálogo sobre la diversidad de plantas que existen en su entorno y en el país, sus usos e importancia. Resaltar la prioridad que los pueblos o comunidades indígenas de México tienen con respecto al cuidado de las plantas y sus usos (son social y culturalmente determinados).

Cuenten lo que saben, pág. 207.

Bitácora.

Reflexionar y valorar los aspectos: ecológico, cultural, social, medicinal y económico de las plantas en el contexto, en México y en el mundo.

Cuenten lo que saben, pág. 208.

Guía de observación.

Realizar una investigación documental en equipos de trabajo acerca Proyecto, de las plantas medicinales presentes en la región, tomando en pág. 196. cuenta: ecorregión a la que pertenece, los tejidos que la componen y su función, si presentan adaptaciones al medio, clasificación, tipo de reproducción, usos y beneficios. Conformar un herbario con el resultado de su investigación.

Rubrica.

Portafolio de evidencias En este bloque desarrollaste actividades que forman parte de tu portafolio de evidencias del curso, para su evaluación final se sugiere lo siguiente: Evidencia de trabajo r Herbario resultante de la investigación en equipos de trabajos acerca de las plantas medicinales presentes en la región, que incluya la siguiente información sobre los especímenes: ecorregión a la que pertenecen, tejidos que los componen y su función, presencia de adaptaciones al medio, clasificación, tipo de reproducción, usos y beneficios.

Instrumento de evaluación sugerido r Rúbrica.

Recomendaciones de evaluación a. El equipo evaluará el herbario usando una lista de cotejo y hará las correcciones pertinentes. b. El docente evaluará el herbario y lo devolverá al equipo. c. El equipo hará las correcciones pertinentes y lo integrará al portafolio.

215

Bibliografía Alonso, Eréndira, Biología. Un enfoque integrador, McGraw-Hill, México, 2003. Audesirk, Teresa et al. Biología. La vida en la Tierra, 9ª ed., Pearson, México, 2012. Ayala, Francisco J. y John A. Kiger Jr., Genética moderna, Ediciones Omega, Barcelona, 1984. Balbás, Paulina, De la biología molecular a la biotecnología, Trillas, México, 2002. Bernstein, Ruth y Stephen Bernstein, Biología, McGraw-Hill, Bogotá, 2004. Bolívar, Francisco (coord.), Biotecnología moderna para el desarrollo de México en el siglo XXI, retos y oportunidades, Fondo de Cultura Económica-Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, México, 2002. Cárdenas, Rodrigo, Hechos en biotecnología, A.G.T. Editor, México, 1991. Cervantes, Martha y Margarita Hernández, Biología general, 2ª ed., Publicaciones Cultural, México, 2004. Dobzhansky, Theodosius et al., Evolución, Ediciones Omega, Barcelona, 1980. Curtis, Helena y N. Sue Barnes, Biología, 7ª ed., Editorial Médica Panamericana, México, 2008. Galván Huerta, Silvia Carolina y Luis Bojórquez Castro, Biología, Santillana, México, 2002. Gama Fuertes, María de los Ángeles, Biología II. Un enfoque constructivista, 3a. ed., Pearson, México, 2007. Erice, Elena V. y Jesús A. González, Biología. La ciencia de la vida, McGraw-Hill, México, 2009. Jiménez, Luis Felipe y Horacio Merchant Larios, Biología celular y molecular, Pearson, México, 2003. Jimeno, Antonio et al., Biología, Santillana, México, 2003. Klug, William y Michael R. Cummings, Conceptos de genética, Pearson Prentice Hall, Madrid, 1999. Lewin, Benjamín, Genes IX, McGraw Hill-Interamericana, México, 2008. Ondarza N., Raúl, Biotecnología básica, Trillas, México, 2002. Rosas Munive, Margarita, Educación para la salud, Pearson, México, 2009. Sayalero González, Myriam (coord.), Atlas de anatomía, Editorial Susaeta, Madrid, 2007. Schmidt-Nielsen, Knut, Fisiología animal: adaptación y medio ambiente, Ediciones Omega, Barcelona, 1984.

216

Sola Mendoza, Juan, Introducción a las ciencias de la salud, Trillas, México, 1987. Starr, Cecile y Ralph Taggart, La unidad y diversidad de la vida, 10a. ed., Thomson, México, 2004. Tortora, Gerard J., Principios de anatomía y fisiología, 5a. ed., Harla, México, 1989.

Fuentes electrónicas Revista Nature: www.nature.com Revista Scientific American: www.scientificamerican.com Revista ¿Cómo Ves?: www.comoves.unam.mx

Documentales La máquina increíble del cuerpo humano, National Geographic Society, 2008. Viaje al interior del cuerpo humano, National Geographic Society, 2010.

Biología 2

Modelos de

instrumentos de evaluación

En la formación de competencias, la evaluación está orientada a la mejoría del desempeño individual, es continua e integral, guarda estrecha relación con el proceso de aprendizaje y fomenta su concreción mediante el dominio de los conocimientos y el desarrollo de habilidades, actitudes y valores determinados. En seguida se proporcionan ejemplos y formatos. 1

Lista de cotejo Es una enumeración de elementos que debe contener un producto de trabajo. Permite que, antes de elaborar el producto, el alumno sepa lo que se espera. Durante el proceso, puede revisar el producto y mejorarlo en función de lo solicitado.

Lista de cotejo para la evaluación de portafolio de evidencias

2

4

No

Observaciones

1 Se establece qué producto hará el estudiante. 2 Lista de características deseables del trabajo. 3 Se indica si el trabajo tiene o no las características deseables. 4 El evaluador hace observaciones de mejora.

Existe un orden coherente y lógico de los trabajos presentados.

Las conclusiones reflejan los alcances y la mejoría del desempeño propio.

El diseño es uniforme y original, con recursos gráficos pertinentes.

1

Es una lista de muestras de desempeño. Es ideal para identificar las habilidades y registrar las actitudes y valores, así como para identificar los aspectos que hay que reforzar o fomentar.

3

Sí

Hay una presentación del portafolio, con sus propósitos de desarrollo.

2

Guía de observación

3

Atributos

La carátula exhibe los datos de identificación: nombre completo, número de lista del alumno, grupo, título del trabajo y materia.

Guía de observación para: Evaluación de exposiciones orales Criterios

3

3

3

Nunca

A veces

Siempre

4

Logros y aspectos a mejorar

El expositor proyecta seguridad y dominio del tema.

1 Se establece qué producto hará el estudiante. 2 Acciones que el alumno deberá mostrar y que serán la base de su evaluación. 3 Se registra la frecuencia con la que el estudiante muestra el desempeño esperado. 4 El evaluador destaca los logros, indica los errores y cómo corregirlos.

Se expresa con fluidez y naturalidad.

Su lenguaje corporal es congruente con el discurso.

Se apoya en los recursos tecnológicos para explicar el tema.

Muestra respeto ante el público y maneja con madurez las objeciones.

Rúbrica de evaluación de: Proyecto del bloque

1

Rúbrica Es un conjunto de criterios de desempeño y la descripción de sus niveles de dominio para valorar el aprendizaje y el grado de desarrollo de las competencias del estudiante.

3

Criterios y evidencias

Comunican información relativa a un tema. Evidencia: Presentación del proyecto.

5

2

Proceso a evaluar: Presentación del proyecto del bloque

4 InicialReceptivo La introducción, el desarrollo y las conclusiones del proyecto se presentan incompletos e inconexos.

Ponderación: 40% 1 punto

Recomendaciones para la evaluación: Coevaluación

Niveles de dominio

Básico

Autónomo

Estratégico

La introducción, el desarrollo y las conclusiones del proyecto se presentan de modo poco definido y desvinculado.

La introducción, el desarrollo y las conclusiones del proyecto se presentan de modo escueto, pero coherente.

La introducción, el desarrollo y las conclusiones del proyecto se presentan con claridad y articulación.

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Integran los principales conocimientos del bloque. Evidencia: Producto de trabajo del proyecto.

Los conocimientos del bloque que se integran son incompletos y poco adecuados.

Los conocimientos del bloque que se integran son los mínimos necesarios.

Los conocimientos del bloque que se integran son suficientes.

Los conocimientos del bloque se integran con suficiencia, claridad y adecuación.

Ponderación: 40%

1 punto

2 puntos

3 puntos

4 puntos

Utilizan materiales de apoyo en la exposición. Evidencia: Material gráfico y audiovisual.

El material de apoyo es insuficiente.

El material de apoyo es el mínimo necesario.

El material de apoyo es suficiente.

El material de apoyo es adecuado, suficiente y explicativo.

Ponderación: 20%

0.5 puntos

1 puntos

1.5 puntos

2 puntos

6

Realimentación:

1 Se menciona el objeto de evaluación: un producto o una competencia. 2 Sugerencias sobre cómo evaluar. 3 Se explican los criterios de desempeño o atributos y las evidencias o productos esperados. 4 El evaluador destaca los logros, indica los errores y cómo corregirlos. 5 Valor porcentual y los puntos asignados a cada nivel. 6 Comentarios sobre el desempeño y recomendaciones para mejorarlo.

217

Biología 2

Lista de cotejo para: Atributos

Lista de cotejo / Formato fotocopiable

Sí

No

Observaciones

Biología 2

Guía de observación para:

Criterios

Nunca

Guía de observación / Formato fotocopiable

A veces

Siempre

Logros y aspectos a mejorar

Biología 2

Rúbrica de evaluación de:

Proceso a evaluar:

Criterios y evidencias

Recomendaciones para la evaluación:

Niveles de dominio Inicial-Receptivo

Básico

Autónomo

Estratégico

Ponderación:

puntos

puntos

puntos

puntos

Ponderación:

puntos

puntos

puntos

puntos

Ponderación:

puntos

puntos

puntos

puntos

Ponderación:

puntos

puntos

puntos

puntos

Realimentación:

Rúbrica de evaluación / Formato fotocopiable

221

Heteroevaluación Bloque 1. Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos y su relación con el avance científico Nombre: Grupo:

Fecha:

A continuación encontrarás algunas preguntas acerca de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que habrás integrado a tus saberes después de haber estudiado este bloque. Contéstalas y recorta la hoja para entregarla a tu profesor. 1. ¿Qué nombre recibe el conjunto ordenado de las distintas etapas de la vida de una célula? a) b) c) d)

Ciclo celular. Secuencia celular. Estructura celular. Metabolismo celular.

2. ¿Cuál es el tipo de reproducción asexual que es usual en algunas plantas, en las que intervienen (entre otras estructuras) los estolones, los rizomas y los bulbos? a) b) c) d)

Gemación. Bipartición. Esporulación. Multiplicación vegetativa.

3. ¿Cuál es el nombre del periodo anual corto en el que la mayoría de los vertebrados se aparean? a) b) c) d)

Celo. Emigración. Convivencia. Acercamiento.

4. ¿Cómo se llama el proceso de formación y maduración de los gametos? a) b) c) d)

Osteogénesis. Melanogénesis. Carcinogénesis. Gametogénesis.

5. ¿Qué estructura química, presente en los cromosomas, permite la transmisión de características de los progenitores a sus descendientes? a) b) c) d)

El cariotipo. Los nucleótidos. El ácido ribonucleico. El ácido desoxirribonucleico.

6. ¿Qué estructura previene que el material genético de un cromosoma se combine con el material genético de otro cromosoma, dando origen a una mutación? a) b) c) d)

Los Los Los Los

genes. alelos. telómeros. centrómeros.

222

Biología 2

7. ¿Cómo se denomina a la forma de reproducción asexual en la que el descendiente nace a partir de un brote o yema presente en el progenitor? a) Gemación. b) Bipartición. c) Esporulación. d) Multiplicación vegetativa. 8. ¿Qué provocan usualmente las mutaciones generadas por los oncogenes? a) Cáncer. b) Nutrición. c) Crecimiento. d) Metabolismo. 9. ¿Qué tipo de cáncer puede detectarse mediante el uso de mastografías? a) Cáncer de seno. b) Cáncer pulmonar. c) Cáncer intestinal. d) Cáncer de huesos. 10. ¿Qué exploración citológica vaginal sirve para prevenir y detectar al cáncer? a) Ultrasonido. b) Radioterapia. c) Papanicolaou. d) Quimioterapia. 11. ¿De los temas que estudiaste en este bloque, cual te pareció más importante y por qué?

12. ¿Hasta este momento, qué exámenes te has practicado para prevenir algunas enfermedades relacionadas con desórdenes en el ciclo celular?

13. ¿Qué fue lo más relevante que aprendiste en relación con el cáncer?

14. ¿Qué medidas preventivas piensas tomar a futuro respecto al tema de tu salud?

223

Heteroevaluación Bloque 2. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Nombre: Grupo:

Fecha:

A continuación encontrarás algunas preguntas acerca de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que habrás integrado a tus saberes después de haber estudiado este bloque. Contéstalas y recorta la hoja para entregarla a tu profesor. 1. ¿Quiénes demostraron de forma experimental que el ADN es el compuesto mediante el cual se transmiten las características de progenitores a descendientes? a) b) c) d)

Gregor Mendel, Walter Sutton y Theodor Boveri. Gregor Mendel y, posteriormente, Charles Darwin. Oswald Avery y, posteriormente, Alfred Hershey y Martha Chase. Rosalind Franklin, Maurice Wilkins, James Watson y Francis Crick.

2. ¿Qué nombre reciben las bandas en los cromosomas que determinan la producción de las sustancias necesarias para mantener la vida de los organismos y para determinar las características que presentará un nuevo individuo? a) Genes. b) Alelos. c) Bases púricas. d) Bases pirimídicas. 3. Un locus es el lugar preciso del cromosoma ocupado por: a) Un gen. b) Un azúcar. c) Un ribosoma. d) Una cromátida. 4. ¿Cómo se llama a la transmisión de genes o rasgos de los progenitores a los descendientes? a) Herencia. b) Genética. c) Procreación. d) Reproducción. 5. ¿Quién descubrió, mediante experimentos con plantas, los mecanismos de la herencia? a) Walter S. Sutton. b) Thomas H. Morgan. c) Reginald C. Punnett. d) Johann Gregor Mendel. 6. ¿Cómo se llama al “mensaje hereditario” que contiene en clave las instrucciones de las características hereditarias? a) b) c) d)

Mensaje. Información. Clasificación. Código genético.

224

Biología 2

7. ¿Qué nombre reciben los descendientes de progenitores con distintas características de línea pura? a) b) c) d)

Híbridos. Fenotipos. Genotipos. Recesivos.

8. ¿Cuál es la característica hereditaria que se manifiesta en todos los individuos heterocigotos de la generación filial F1, descendientes de progenitores homocigotos de características diferentes? a) b) c) d)

Fenotipo. Genotipo. Carácter recesivo. Carácter dominante.

9. ¿Qué genetista aportó conocimientos sobre el determinismo del sexo, a principios del siglo XX? a) b) c) d)

Walter S. Sutton. Thomas H. Morgan. Reginald C. Punnett. Johann Gregor Mendel.

10. ¿Qué alteración se produce en la especie humana cuando ocurre la pérdida del brazo corto del cromosoma 5? a) b) c) b)

Anemia falciforme. Síndrome de Down. Síndrome de Edwards. Síndrome de Cri du Chat.

11. ¿A qué crees que se deba que los trabajos de Mendel hayan sido redescubiertos hasta principios del siglo XX?

12. ¿Por qué deben evitarse los apareamientos de individuos consanguíneos en la especie humana?

13. ¿Cuáles son los principales agentes mutágenos físicos?

14. ¿En qué consisten las deleciones o deficiencias cromosómicas y qué impacto producen en los individuos que las padecen?

225

Heteroevaluación Bloque 3. Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología Nombre: Grupo:

Fecha:

A continuación encontrarás algunas preguntas acerca de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que habrás integrado a tus saberes después de haber estudiado este bloque. Contéstalas y recorta la hoja para entregarla a tu profesor. 1. ¿Qué disciplina se encarga de estudiar los organismos desde un nivel molecular? a) b) c) d)

Bioética. Bioquímica. Biología genómica. Biología molecular.

2. ¿Quiénes establecieron las bases teóricas para comprender los mecanismos por los que funciona la selección artificial? a) b) c) d)

Los asirios. Los egipcios. Charles Darwin y Russel Wallace. Johann Gregor Mendel y Thomas Hunt.

3. ¿Cuál fue una de las primeras aplicaciones de la biotecnología? a) b) c) d)

Clonación reproductiva. Producción de hormonas. Fabricación de antibióticos. Cruza de especies animales y vegetales.

4. ¿En cuál de estas opciones el ser humano aplicó de forma casi empírica la biotecnología? a) b) c) d)

Pan. Calzado. Vacunas. Vestimenta.

5. ¿Qué designación reciben los organismos o tejidos que han sido modificados en sus estructuras genéticas mediante la aplicación de técnicas de la biotecnología? a) b) c) d)

Mutantes. Genéticos. Transgénicos. Tecnológicos.

6. ¿Cuáles son los organismos más utilizados en la técnica del ADN recombinante? a) b) c) d)

Virus. Algas. Hongos. Bacterias.

226

Biología 2

7. ¿Cuál de las siguientes ramas de la ingeniería ha sido la más importante para el desarrollo de la biotecnología? a) b) c) d)

Ingeniería Ingeniería Ingeniería Ingeniería

artística. genética. ecológica. ambiental.

8. ¿Cuál de las siguientes opciones no es una aplicación de la biotecnología en el terreno médico? a) b) c) d)

Terapia celular. Fecundación in vitro. Fabricación de hormonas. Modificación de levaduras.

9. ¿Cuál de los siguientes proyectos tenía como objetivo codificar toda la información genética del ser humano? a) b) c) d)

Terapia celular. ADN recombinante. Clonación reproductiva. Proyecto Genoma Humano.

10. ¿Cuál fue la primera hormona humana en ser producida por bacterias transgénicas? a) b) c) d)

Insulina. Estrógeno. Testosterona. Progesterona.

11. Menciona dos ejemplos de actividades cotidianas en las que te beneficia directamente la existencia de la tecnología.

12. A partir de lo estudiado en el bloque 3, ¿cuáles son las ventajas más significativas del desarrollo de la biotecnología para la humanidad y para los seres vivos en general?

13. ¿Cuáles son los riesgos más inmediatos de la biotecnología y qué puede hacerse para reducirlos?

14. ¿Cuál es la importancia de la bioética en el desarrollo biotecnológico?

227

Heteroevaluación Bloque 4. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies Nombre: Grupo:

Fecha:

A continuación encontrarás algunas preguntas acerca de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que habrás integrado a tus saberes después de haber estudiado este bloque. Contéstalas y recorta la hoja para entregarla a tu profesor. 1. ¿Cuál es el nombre con que se conoce a la teoría que sostiene que la naturaleza es inmutable? a) b) c) d)

Fijismo. Evolucionismo. Transformismo. Transmutacionismo.

2. ¿Quién fue el principal representante de la teoría del catastrofismo? a) b) c) d)

Charles Lyell. George Cuvier. Georges-Luis Lecler, Conde de Buffon. Jean-Baptiste de Monet, Caballero de Lamarck.

3. ¿En qué zona geográfica se desarrolló la expedición que Charles Darwin realizó a bordo del Beagle durante cinco años? a) b) c) d)

Europa. América Central. América del Norte. América del Sur e islas Galápagos.

4. ¿Qué parte de los organismos tiene la capacidad de fosilizarse si las condiciones son adecuadas? a) b) c) d)

Tejidos duros. Tejido nervioso. Tejidos suaves. Líquidos intersticiales.

5. ¿Quién postuló la teoría de la síntesis moderna de la evolución? a) b) c) d)

Charles Darwin. Theodosius Dobzhansky. Aleksandr Oparin y John Haldane. Jean-Baptiste de Monet, caballero de Lamarck.

6. ¿Qué es poza genética? a) b) c) d)

La variabilidad genética. El genoma de un individuo. La totalidad de genes de una población. La totalidad de alelos de un gen determinado en una población.

228

Biología 2

7. ¿Cuál es el resultado de la capacidad de una población o una especie para formar nuevas combinaciones en su ADN (variabilidad genética)? a) El fijismo. b) Las mutaciones. c) La diversidad biológica. d) La migración de las especies. 8. ¿Cómo se designa al mecanismo mediante el cual los individuos con características favorables de una población sobreviven? a) b) c) d)

Mutación. Migración. Hibridación. Selección natural.

9. ¿Cómo se llama al conjunto de ajustes estructurales, fisiológicos y conductuales de los organismos vivos? a) b) c) d)

Acomodo. Reacomodo. Organización. Adaptaciones.

10. ¿Qué nombre recibe la condición en la que una serie de barreras impide el intercambio de genes entre poblaciones? a) Especiación. b) Aislamiento mecánico. c) Aislamiento estacional. d) Aislamiento reproductivo. 11. ¿Cuál es la importancia del principio de Hardy-Weinberg?

12. ¿Cuál es la diferencia entre la selección artificial y el apareamiento no aleatorio?

13. ¿Cómo es posible que la interacción con el ambiente dirija la evolución de las poblaciones?

14. ¿Cuáles son los principales objetivos de la selección artificial?

229

Heteroevaluación Bloque 5. Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos y los comparas con otros organismos del reino animal Nombre: Grupo:

Fecha:

A continuación encontrarás algunas preguntas acerca de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que habrás integrado a tus saberes después de haber estudiado este bloque. Contéstalas y recorta la hoja para entregarla a tu profesor. 1. ¿Cómo se llama la capacidad de un organismo de mantener estables sus condiciones internas? a) b) c) d)

Hipertensión. Homeostasis. Aterosclerosis. Osmorregulación.

2. ¿Cuál es la capa externa más delgada de la piel? a) b) c) d)

Dermis. Melanina. Epidermis. Hipodermis.

3. ¿Cuál es el tejido cuyas células recubren las superficies corporales externas e internas? a) b) c) d)

Epitelial. Muscular. Glandular. Conjuntivo.

4. ¿Qué sistemas están encargados de brindar movimiento y conservar la postura del cuerpo? a) b) c) d)

Nervioso y muscular. Nervioso y esquelético. Esquelético y muscular. Nervioso, muscular y esquelético.

5. ¿Qué sistema integran los huesos, los cartílagos y los ligamentos en su conjunto? a) b) c) d)

Urinario. Muscular. Glandular. Esquelético.

6. ¿Cómo se llama la zona en la que dos o más huesos se ponen en contacto? a) b) c) d)

Periostio. Cartílagos. Ligamentos. Articulaciones.

230

Biología 2

7. ¿Qué enzima inicia la digestión química de los carbohidratos en la boca? a) b) c) d)

Bilis. Pepsina. Amilasa. Lactasa.

8. La vesícula biliar está cerca de: a) El hígado. b) La faringe. c) El páncreas. d) El intestino delgado. 9. ¿Cuáles son las cavidades superiores del corazón? a) b) c) d)

Aurículas. Miocardio. Endocardio. Ventrículos.

10. Sangre pobre en oxígeno: a) b) c) d)

Arterial. Venosa. Pulmonar. Ventricular.

11. ¿Cuál es la importancia de conocer la forma en que los diferentes sistemas ayudan a mantener la homeostasis del cuerpo?

12. ¿Por qué es útil conocer los mecanismos mediante los cuales diversas enfermedades están asociadas con distintos sistemas y aparatos del cuerpo humano?

13. ¿Qué tipo de similitud entre los sistemas o aparatos del cuerpo humano y los de otros animales te parece más sorprendente y por qué?

14. Explica la relación que existe entre conocer el funcionamiento de los aparatos y sistemas del cuerpo humano y la prevención de enfermedades.

231

Heteroevaluación Bloque 6. Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos Nombre: Grupo:

Fecha:

A continuación encontrarás algunas preguntas acerca de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que habrás integrado a tus saberes después de haber estudiado este bloque. Contéstalas y recorta la hoja para entregarla a tu profesor. 1. ¿Qué plantas carecen de sistema de tejido conductor, lo que las obliga a vivir en medios acuáticos o muy húmedos? a) b) c) d)

Las Las Las Las

briófitas. traqueófitas. angiospermas. gimnospermas.

2. ¿En qué parte de la planta se realiza la fotosíntesis de las plantas? a) b) c) d)

En En En En

la raíz. el tallo. las flores. las partes verdes.

3. ¿Qué se forma con los alimentos fabricados por la planta? a) b) c) d)

La savia bruta. Las traqueidas. La transpiración. La savia elaborada.

4. ¿Qué tipo de tejido ocupa los espacios entre el tejido dérmico y el vascular de una planta? a) b) c) d)

Médula. Corteza. Almidones. Fundamental.

5. ¿De qué estructura de la planta son parte los vasos cribosos? a) b) c) d)

De la raíz. Del xilema. Del floema. De las traqueidas.

6. ¿Qué órgano vegetal tiene como función anclar la planta y absorber el agua y los solutos del medio? a) b) c) d)

La raíz. El tallo. Las hojas. La cofia radicular.

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Biología 2

7. ¿Qué zonas de crecimiento forman ramas, hojas o flores? a) b) c) d)

Los tallos. Las raíces. Las yemas. Las cofias radiculares.

8. ¿Cuál es la función de los estomas? a) Regular el aire. b) Regular el agua. c) Regular la presión. d) Regular la temperatura. 9. ¿Dónde se localizan los órganos sexuales en las plantas angiospermas? a) b) c) d)

En En En En

el tallo. las hojas. las flores. las raíces.

10. ¿Dónde permanece de forma latente el embrión en las plantas de reproducción sexual? a) b) c) d)

En En En En

la raíz. el tallo. las hojas. las semillas.

11. ¿Cuál es la importancia de las plantas para el ser humano en sus distintos aspectos (alimentario, sanitario, industrial y económico)?

12. ¿Qué tipo de aprovechamiento de las plantas te parece el más importante para el ser humano?

13. ¿Por qué sería imposible la vida en nuestro planeta sin la existencia de las plantas?

14. Explica el modo en que se relaciona la existencia de las plantas con la abundancia de alimentos en un ecosistema.

ii

Una característica sobresaliente de la educación escolar actual es considerar al estudiante no sólo como alguien que adquiere conocimientos, sino como un ser integral que pone en práctica sus saberes en la vida cotidiana y desarrolla actitudes y destrezas que le permiten comprender e interpretar los hechos y fenómenos del mundo. En este marco, Pearson presenta su serie Competencias+Aprendizaje+Vida, apegada a los programas de estudio que buscan desarrollar competencias en los alumnos de bachillerato. La segunda edición de esta serie se propone estar a la vanguardia en el desarrollo de habilidades y conocimientos que permitan a los jóvenes que hoy están en las aulas tomar decisiones acertadas para el mañana. Biología 2 ofrece un panorama claro acerca de las funciones básicas de los seres vivos y de las características que el ser humano comparte con otros organismos que habitan la Tierra, así como del modo en que la biología se vincula con otras disciplinas. Mediante actividades y proyectos que propician el trabajo colaborativo y el desarrollo de la capacidad crítica y analítica, esta obra fomenta en el alumno la capacidad de observar desde una perspectiva científica su entorno, a los seres vivos con los que convive y a sí mismo. Consulte los apoyos de este libro en el sitio: www.pearsonenespañol.com/competencias

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