María Eugenia Méndez Rosales / Dalila Fragoso Tejas Tejas
Biología básica I
Colaboración especial de edición para el bachillerato de la UAS: Alejandra Utrilla Quiroz Coordinadora estatal de la academia de Biología Carolina Pérez Angulo Coordinadora estatal de la academia de Biología
Dirección editorial y académica Gisela L. Galicia
Coordinación editorial
Hilda Victoria Infante Cosío
María Eugenia Méndez Rosales Dalila Fragoso Tejas
Editor en jefe
Leonardo Mauricio Ávila Vázquez Vázquez
Biología básica I
Editor
Hilda Victoria Infante Cosío
Diseñador en jefe
Joaquín Alfredo García Serrano
1a edición, 2015 D. R. © Book Mart, S. A. de C. V. V.
Diseño editorial
75 oriente 1026 Col. Loma Linda C.P. C.P. 72477 7 2477 Puebla, Puebla
Arte de portada
www.bookmart.com.mx
Joaquín Alfredo García Serrano
César García Rueda
ISBN: 978-607-74326-2-3 978-607-74326-2-3
Diagramación
Julio Omar Espinosa César García Rueda
Iconografía
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana Registro número 3740
Gandhi Mena
Fotografía
Shutterstock 123RF
Producción
Francisco Javier Martínez García
No está permitida la reproducción total o parcial de este libro ni su tratamiento informático ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, incluyendo fotocopiado, almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de información o grabado sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright . La marca Book Mart es propiedad de Book Mart, S. A. de C. V. Prohibida su reproducción total o parcial. Impreso en México/Printed in Mexico
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Presentación Estimado estudiante ditorial Book Mart tiene como misión acompañarte en esta nueva etapa de aprendizaje de una manera integral y agradable. Por ello, el libro que tienes en tus manos ha sido diseñado con bases sólidas y revisadas por expertos en educación media superior; siempre procurando ofrecerte un texto innovador y hacer de tu formación una experiencia inigualable. La base principal de este libro es el vínculo entre la educación y tu vida cotidiana, por lo que parte del propósito es cubrir la demanda de alumnos más competentes, capaces de definir y solucionar verdaderos problemas. Además de tratar de que en el aula exista una relación constante entre los aspectos socioculturales y disciplinarios específicos de la asignatura. Esto significa que tus aprendizajes disciplinarios estén contextualizados al medio social y cultural en el que te desenvuelves. Basado en el enfoque por competencias, la intención de cada página de este libro es fortalecer de forma integral tres aspectos fundamentales de tu persona: el saber hacer, el saber conocer y el saber ser mediante actividades, situaciones y dinámicas de trabajo que conducirán tu formación de calidad. Además, la estructura didáctica que encontrarás a lo largo de tu libro te permitirá establecer una relación integradora entre tu aprendizaje y su aplicación; es decir, que sabrás emplear tu conocimiento en el momento adecuado, con la finalidad de que al interactuar con tu entorno seas propositivo a la hora de resolver problemas. Lo que tienes en tus manos es el resultado del esfuerzo de un equipo editorial interesado por la formación de una juventud fortalecida y consciente de sus habilidades, capaz de comunicarse efectivamente, con un aparato crítico sólido, apto para fijarse metas y administrar sus medios para conseguirlas, vigilante de su medio y de la necesidad de relacionarse activa y eficientemente con él.
E
Cordialmente, Book Mart
Conoce tu libro Conoce los detalles de cada sección de tu libro. 1
En este apartado se encuentran las Competencias genéricas, las competencias disciplinares, los atributos y los criterios de aprendizaje. 2 2
Propósito de la unidad. Orienta el trabajo a realizar en cada unidad y permite conocer lo que se quiere lograr en la misma.
1
En palabras de biólogo
Te ayuda a conocer los conceptos que trabajarás en cada unidad y realizar tu glosario.
3
3
4
4
Evaluación
diagnóstica Son preguntas que ayudarán a ti y a tu profesor a identificar los saberes conceptuales que posees sobre los temas que estudiarás en cada unidad. Exploro mis conocimientos
Presenta una situación didáctica que te ayudará a identificar tus conocimientos previos, motivarte y darte un panorama introductorio de los temas a trabajar. Marca el inicio de la secuencia didáctica en la unidad. 5 5
Actividad de inicio Es la actividad que orienta en cada una de las temáticas a trabajar en la unidad.
4
6 Adquiero mi conocimiento
Encontrarás la información necesaria que te permitirá profundizar en los temas vistos y poder relacionarlos con tus conocimientos previos para contrastar tus conocimientos.
7
8 9
Actividad de aprendizaje
7
Son actividades que te permitirán organizar tus saberes, desarrollar habilidades de pensamiento y comunicación, así como poner en práctica tus valores y promover actitudes que permitan una buena convivencia en el aula y en tu vida diaria.
6
TIC
8 Organizo mi conocimiento
Trabajando como biólogo
Son actividades que te ayudarán a organizar la información que has adquirido.
Actividad de cierre
Te va guiando paso a paso, para la elaboración de tu proyecto ciencias.
9
Es la actividad que te permite integrar todos los conocimientos y habilidades que has desarrollado durante la unidad y donde se plantea el producto integrador de la unidad.
Aparecerán recomendadas páginas y recursos web que podrás consultar para ampliar información sobre las temáticas vistas. Recuerda que el uso de las TICs son idispensables para complementar tu aprendizaje.
10 He incorporado a mi saber
10
Aquí valorarás los que has aprendido sobre los temas de unidad, con ello se cierra la secuencia didáctica de unidad.
5
Para saber +
Son pequeñas cápsulas de información que complementan tus saberes.
Contenido Moléculas inorgánicas: Sales minerales: iones y gases inorgánicos Agua: propiedades físicas, químicas e importancia biológica Biomoléculas Carbohidratos Lípidos Proteínas Práctica de laboratorio Identificación de carbohidratos, lípidos y proteínas Ácidos nucleicos ARN y síntesis de proteínas Estructura química y función del ARN Síntesis de proteínas a partir del mensaje genético del ADN
Unidad 1 Biología: ciencia de la vida La Biología El campo de la Biología La Biología y su relación con otras disciplinas
8
11 12 16
La Biología y el método científico
18
Características de la ciencia El método científico en la Biología
18 19
La Biología en la actualidad Relación Biología, tecnología, sociedad y ambiente Actividades de cierre de unidad Práctica de laboratorio Cuidado y uso del microscopio Práctica de laboratorio Elaboración de yogur
Ejercicios para la prueba Planea
Actividades de cierre de unidad Ejercicios para la prueba Planea
Características de los seres vivos
Niveles de organización de la materia Diversidad de los seres vivos Composición de los seres vivos Elementos biogenésicos
76 79 81 81 81
86 93
23 26 30 34
Unidad 3
36
Unidad 2
Los seres vivos
60 66 66 72 73
22
Célula: Unidad estructural y funcional de la vida
Características y composición de los seres vivos
60
38
La célula
99
La célula como unidad de vida Teoría celular: origen, desarrollo y postulados Antecedentes de la teoría celular Concepto moderno de la teoría celular Instrumento de estudio de la célula: el microscopio óptico y electrónico Microscopio óptico El microscopio electrónico
100
Tipos de células
41
Tipos de células Modelos celulares Célula procariota Teoría endosimbiótica Plegamiento de membrana
42
45 49 57 58
6
96
102 102 103 104 104 105
108 109 109 109 110 110
Célula eucariota o con núcleo
Estructura y función de las células procariota y eucariota Componentes de la célula Funciones de las células eucariotas Transporte celular Comunicación celular Comunicación de células procariotas y eucariotas Citoplasma Estructuras relacionadas con los procesos energéticos Sistema de transporte de glucosa en el músculo esquelético Elaboración y transporte de biomoléculas Estructura de soporte Movimiento Reproducción Núcleo
División celular
111
112
115 115 116 116 117 119 121 121 122 128 129 129 130
Actividades de cierre de unidad
134
Ejercicios para la prueba Planea
153 154
Dominio Eukarya
176
Características Clasificación del Dominio Eukarya Reino Protista Reino Fungi Reino Plantae Importancia del reino vegetal Reino Animalia Práctica de laboratorio Forma y movilidad de las bacterias Práctica de laboratorio Protista animal y vegetal Práctica de laboratorio Cultivo y observación del hongo del pan Práctica de laboratorio Estructura de la flor y el fruto
127
137 139 143
147
Ejercicios para la prueba Planea
Unidad 4 Diversidad de los seres vivos Diversidad de los seres vivos Características generales de los virus Replicación de los virus Clasificación de los virus
150
153 154
155 156
7
157
Diversidad de los seres vivos Características generales de los virus Replicación de los virus Clasificación de los virus Importancia de los virus Los virus, ¿seres vivos? VIH o virus del sida Clasificación de los seres vivos Taxonomía Antecedentes Clasificación de Linneo Whittaker y Woese Sistemas de clasificación Clasificación en dominios y reinos Dominio Archaea Dominio Eubacteria
112 113 113 115
División celular: Mitosis y Meiosis Antecedentes: Ciclo celular Mitosis Meiosis Práctica de laboratorio Ósmosis y diálisis en papas Práctica de laboratorio Célula vegetal y célula animal Práctica de laboratorio Mitosis e Interfase
Importancia de los virus
155 156 157 158 159 163 164 164 165 166 167 168 169 171 176 177 177 182 185 187 191 204 207 211 214
219
Unidad 1 Biología: Ciencia de la vida Competencias genéricas
Atributos
Criterios de aprendizaje
6.1 Selecciona, interpreta y reflexiona críticamente
sobre la información que obtiene de las difebre temas de interés y relevancia rentes fuentes y medios de comunicación. general, considerando otros pun- 6.4 Estructura ideas y argumentos de manera clara, tos de vista de manera crítica y coherente y sintética. reflexiva. 6.5 Emite juicios críticos y creativos, basándose en razones argumentadas y válidas.
•
6. Sustenta una postura personal so-
7. Aprende por iniciativa e interés 7.3 Articula los saberes de diversos campos y esta-
propio a lo largo de la vida.
•
•
•
blece relaciones entre ellos y su vida cotidiana. 8.2 Aporta puntos de vista con apertura y conside-
ra los de otras personas de manera reflexiva. 8. Participa y colabora de manera 8.3 Asume una actitud constructiva al intervenir en efectiva en equipos diversos. equipos de trabajo, congruente con los conocimientos y habilidades que posee.
Competencias Disciplinares
•
•
Selecciona e interpreta información de manera pertinente, relevante y confiable. Estructura y expresa ideas y argumentos, de manera comprensible para los demás. Emite juicios argumentados, justificando las razones en que se apoya. Relaciona los conocimientos académicos con su vida cotidiana, especificando la aplicación conceptual disciplinar. Opina con apertura y respeto sobre diversos temas académicos y sociales. Participa en equipos diversos, aportando sus conocimientos y habilidades.
Criterios de aprendizaje
1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad
•
y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. 2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecno-
•
logía 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 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. Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos
•
para la solución de problemas cotidianos. 14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancia s, instrumen-
tos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.
8
•
Identifica la interrelación de la biología, la tecnología y el ambiente, mediante el análisis de situaciones diversas en contextos culturales e históricos específicos. Identifica los beneficios y riesgos que genera el avance de la biología y la tecnología, en la sociedad y el ambiente, de manera clara y precisa. Identifica problemáticas del contexto relacionadas con la biología, formula preguntas y plantea hipótesis pertinentes, analizando las variables causa-efecto. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, relacionadas con la biología, consultando fuentes relevantes. Comunica conclusiones derivadas de la contrastación de los resultados obtenidos con hipótesis previas, a partir de indagaciones y/o actividades experimentales, relacionadas con la biología, de acuerdo a los criterios establecidos. Identifica de manera sistemática las preconcepciones personales y comunes sobre diversos fenómenos naturales, relacionados con la biología, al contrastarlas con evidencias científicas. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos, en la solución de problemas cotidianos, relacionados con la biología, de manera clara y coherente. Aplica normas de seguridad en la realización de actividades experimentales, relacionadas con la biología, mediante el manejo adecuado de sustancias, instrumentos y equipo.
Propósito de la unidad Interrelaciona a la Biología con otras ciencias, para valorar su importancia, mediante la identificación de su campo de estudio, sus aplicaciones e impacto en la vida cotidiana. Actividades permanentes: 1. A lo largo de la unidad trabajarás en la elaboración de un glosario que te permitirá reconocer palabras y conceptos que no entiendas o cuyo significado se te dificulte. Los términos de tu glosario los escribirás en el espacio destinado para ese fin, al final de la unidad. Si consideras pertinente, agrega a la definición de cada palabra de tu glosario un esquema, dibujo, una foto o una liga a un documento de la red o a un videoclip, que facilite su comprensión. Este glosario te servirá de apoyo en las demás unidades, y en cada una de ellas, lo enriquecerás. 2. Al final del curso presentarás un proyecto de investigación; te recomendamos seleccionar el tema desde la primera unidad. Durante el proceso te daremos herramientas para que desa rrolles tu trabajo. Es importante que consultes a tu profesor en caso de tener dudas. La idea de este trabajo final es que practiques tus saberes.
9
Biología básica I
Evaluación }
diagnóstica
Reflexiona el siguiente cuestionario y contéstalo.
1. ¿Qué es la Biología?
2. ¿Qué características de los seres vivos estudia la Biología?
3. La Biología estudia la historia de los seres vivos. Menciona un ejemplo de este tipo de estudios.
4. ¿Cómo se relaciona la Biología con otras ciencias?
5. ¿Qué es el método científico?
6. Si fueras un científico, ¿qué pasos seguirías para llevar a cabo tus investigaciones?
7. ¿Cuáles son las características de la ciencia? ¿Qué diferencia hay entre esta y la tecnología?
8. La Biología, como otras ciencias, se relaciona con la tecnología. Escribe tres productos
biotecnológicos de uso común en la sociedad.
10
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
La Biología Exploro mis conocimientos El carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S) son elementos químicos. Por tanto, sus características, propiedades e interacciones las estudia la Química. Haz lo siguiente: a ) Discute con un compañero si la afirmación anterior es cierta o falsa y explica tu respuesta.
En palabras de biólogo }
b ) Cuando las personas somos adultos mayores nuestros huesos se descalcifican,
se hace necesario entonces consumir calcio en nuestra dieta, para no sufrir una fractura de cadera o alguna extremidad. ¿Qué área del conocimiento estudia los problemas que ocasiona la falta de calcio en las plantas, los animales y las personas? ¿De qué manera esta área guarda relación con la Biología? •
•
c ) Los elementos arriba mencionados pueden encontrarse en el suelo, en el
}
A lo largo de la unidad, busca las palabras que desconozcas en los textos que hasta ahora has revisado. Subráyalas y busca su definición en un diccionario científico. Anota la definición en la página 24, de manera que elabores tu propio glosario.
agua o en el aire, formando moléculas útiles para la vida. ¿Qué áreas de la Biología los estudian en cada caso? •
d ) Los elementos arriba señalados pueden formar biomoléculas. •
¿Los estudia la Bioquímica o la Biología celular? Explica tu respuesta y da ejemplos.
Actividad de inicio }
Busca en una revista o en un periódico alguna noticia reciente sobre un estudio donde esté involucrada la Biología. •
Resúmelo en tu cuaderno. Anota las disciplinas y áreas auxiliares de la Biología que estén involucradas. 11
Biología básica I
Adquiero mi conocimiento El campo de la Biología La palabra biología se deriva de los vocablos griegos bios , que significa “vida” y logos , que significa “tratado”; por tanto, Biología es la ciencia que estudia a los seres vivos; las formas y las expresiones de la vida en todos sus aspectos: origen, evolución, clasificación, estructura, función, reproducción, adaptación y muerte. Todos los seres vivos comparten las mismas características. Gracias a los organismos autótrofos (autosuficientes), los heterótrofos (aquellos que dependen de otros) pueden existir y alimentarse. Un rayo de Sol es convertido, gracias a los productores, en otra forma de energía que abastece los niveles tróficos de la cadena alimentaria. De esta forma, el rayo de luz solar es transformado en glucosa, nuestro “combustible”, y da lugar a la molécula llamada ATP (adenosín trifosfato), que proporciona la energía necesaria para realizar nuestras funciones vitales. La Biología explica cómo y por qué nacemos, cómo vivimos, nos alimentamos † La biología es el estuy reproducimos, cómo eliminamos las sustancias que ya no son útiles a nuestro dio de la vida. organismo, de qué forma y por qué nos conservamos sanos y por qué fa llecemos, entre otras funciones orgánicas. Las respuestas a estas preguntas resultan de vital importancia para mejorar nuestra calidad de vida. A la Biología se le considera una ciencia porque, si Trabajando como biólogo bien parte de inquietudes y percepciones, utiliza una } Para iniciar tu proyecto de investigación , reúnete metodología concreta que le permite ser repetible, en equipo y seleccionen un problema que guarde así como un cuestionamiento lógico y objetivo. Su relación con la Biología. desarrollo experimental y teórico se basa en princi} Investiguen qué áreas de la biología están involucrapios científicos. La Biología busca en forma ordenadas en este, así como qué otras ciencias auxiliares da, sistemática y comprobable las causas de cada feinfluyen en él. nómeno o proceso que ocurre con respecto a la vida } Anoten en una bitácora, que puede ser su cuaderno, y las leyes naturales que la rigen. la información que recopilen. Los científicos deben tener una mente abierta y un amplio criterio para considerar cualquier hipóteAlgunos temas para su proyecto pueden ser: sis que explique un fenómeno estudiado. El método La importancia de una dieta equilibrada, completa científico permite investigar, repetir, comprobar o y sana para la salud. Comparación de organismos de acuerdo con su desechar una hipótesis. En la Biología hay aún enigtipo de nutrición. mas por responder; por ello, el investigador requiere El impacto de la tecnología en el avance de la Biode gran pasión por la investigación, es decir, de una logía en sus diferentes campos: salud, alimentaactitud que le permita concebir lo inimaginable y seción, industrial, etcétera. guir los lineamientos del cuerpo teórico, que está Como afecta a la salud el consumo o exposición a conformado por las leyes y los principios del métosustancias químicas. do científico. La relación de los procesos de respiración y fotosíntesis con el ciclo del carbono. El agua, un compuesto esencial para la vida. •
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También pueden proponer otros de su interés.
12
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
A continuación te presentamos algunas de las principales ramas en las que se divide la Biología para su estudio.
Entomologí a Estudia los insectos.
Mastozoologí a
Botánica criptogámica
Estudia los mamíferos.
Estudia las plantas sin flores ni frutos.
Herpetologí a Estudia los reptiles.
Zoología
Botánica
Botánica fanerogámica
Estudia el reino vegetal, para lo cual se divide en dos.
Investiga las plantas con flores y frutos.
Se ocupa del estudio de los animales. Para ello se divide en cinco.
Ornitología Estudia las aves.
Biología Ictiologí a Estudia los peces.
Microbiología
Protozoología Estudia y analiza los protozoarios.
Se encarga del estudio de los microorganismos, es decir, de los seres vivos que sólo pueden verse con el microscopio. Se divide en cuatro.
Micología Estudia los hongos.
Virología Estudia los virus o macromoléculas acelulares.
Bacteriología Estudia y analiza las bacterias.
13
Biología básica I
Citología
Bioquímica
Estudia las células.
Estudia la estructura y función molecular de la materia viva.
Biofísica
Anatomía Describe las estructuras de los organismos.
14
Otras disciplinas de la Biología
Estudia la relación e interacción de la materia y la energía en los organismos.
Embriología
Biología evolutiva
Investiga el desarrollo de un nuevo ser, desde su fecundación hasta su nacimiento.
Estudia los cambios que sufren los organismos a través del tiempo.
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
Actividad de aprendizaje 1 }
Relaciona las siguientes disciplinas de la Biología con las imágenes. Escribe el número correspondiente sobre cada línea. 1. Citología
2. Histología
3. Mastozoología
4. Herpetología
5. Microbiología
6. Anatomía
7. Entomología
8. Ornitología
9. Ictiología
10. Botánica
11. Embriología
12. Genética
15
Biología básica I
La Biología y su relación con otras disciplinas La Biología, como ciencia interdisciplinaria, requiere de otras ciencias para llevar a cabo sus investigaciones, las cuales reciben el nombre de ciencias auxiliares; algunas de ellas se encuentran en la siguiente tabla.
Ciencia Auxiliar
Campo de Acción
Ejemplo
Estudia las propiedades de los Estudia la estructura molecular de la materia viva. elementos, sus cargas, cómo Esta ciencia permite a la Biología indagar sobre las Química interactúan para formar enlaces reacciones químicas que ocurren en cada organismo. y dar lugar a las biomoléculas. Analiza los cambios de la materia y la energía. Los seres vivos se alimentan de la energía del Sol, de alguna u otra forma, por ejemplo los autótrofos fotosintéticos la transforman en energía química (glucosa), mientras que en el proceso de respiración Física los heterótrofos la convierten en energía mecánica, es decir, en adenosín trifosfato (ATP) para realizar sus funciones vitales; después la energía no utilizada se transforma en calor. Proporciona las herramientas necesarias para caldiversos procesos, desde el ritmo cardiaco, Matemáticas cular hasta los cambios genéticos o las estadísticas de las poblaciones, por nombrar algunas. Estudia la distribución de los organismos en el planey las condiciones de vida de cada lugar. A través Geografía ta de ésta, la Biología estudia las características abióticas de cada bioma.
Ecología
Informática
Historia
16
Se encarga de la relación de los organismos con su medio ambiente y permite a la Biología indagar más acerca de los biomas, su crecimiento poblacional, la evolución de los ecosistemas y el impacto de la acción del hombre en la Tierra. Analiza, almacena, procesa e interpreta datos valiosos sobre el estudio del ADN, los genes, las estadísticas de enfermedades y otros factores indispensables para el estudio de muchas ciencias auxiliares. Permite conocer los antecedentes históricos, las etapas, el cómo y cuándo se alcanzaron los avances científicos y descubrimientos que han otorgado los invaluables y valiosos avances en la Biología.
Unidad
Ciencia Auxiliar Sociología Filosofía
1
- Biología: ciencia de la vida
Campo de Acción
Ejemplo
Estudia los fenómenos colectivos producidos por la actividad social de los seres humanos, dentro del contexto histórico-cultural en el que se encuentran inmersos. Es el estudio teórico de la variedad de problemas fundamentales acerca de cuestiones como la existencia, el conocimiento, la verdad, la moral, la belleza, la mente y el lenguaje.
Actividad de aprendizaje 2 }
Investiguen en fuentes fidedignas ejemplos de cómo se relacionan las ciencias descritas en la tabla anterior. •
Completen los ejemplos que faltan en la tabla. Escríbanlos en la columna correspondiente.
Organizo mi conocimiento TIC
Actividad de cierre }
Trabajen en equipo. Retomen la actividad de inicio de la página 9 y hagan lo que se pide. •
Amplía tus conocimientos. Consulta: http://goo.gl/sYrO7Q
Redacten un breve reporte que explique de qué manera estas disciplinas biológicas han aportado conocimientos que mejoraron la calidad de vida de las personas, de las demás especies y del entorno.
Con ayuda de su docente organicen una plenaria y redacten en grupo una definición lo más completa posible de la Biología, considerando sus últimos descubrimientos. Tengan a la mano sus investigaciones. } Elaboren un organizador gráfico con los resultados obtenidos y junto con su profesor evalúenlo. Empleen la siguiente rúbrica. }
Actitudes y valores
Sí
No
Integración de información para generar una definición de biología. Inclusión de información sobre algunos avances más recientes en biología. Estructura y coherencia del organizador gráfico.
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Biología básica I
La Biología y el método científico Exploro mis conocimientos TIC
Puedes consultar la siguiente página para enriquecer tu investigación: https://goo.gl/UfypbP
Actividad de inicio Investiga sobre las características de las ciencias experimentales haciendo énfasis en las ciencias biológicas. Con esta información elabora un informe y entrégalo a tu docente para su evaluación. } Analiza, discute y concluye en equipos, partiendo de sus investigaciones, por qué las ciencias biológicas deben seguir los procedimientos que describiste en tu investigación. }
Adquiero mi conocimiento Características de la ciencia La Biología es una ciencia, por lo que se dice que es: Sistemática. La Biología no es un sistema de ideas o pasos desconectados, al contrario, es una secuencia de pasos ordenados y lógicos para llegar a un fin o a una verdad, por ello se dice que es sistemática. Metódica . Esta ciencia sigue pasos específicos para alcanzar un objetivo en particular o comprobar una hipótesis. Se planea paso a paso, se sabe lo que se busca y se toman en cuenta todas las variables posibles. Objetiva. La Biología tiene este carácter porque presenta y explica los hechos como son, independientemente del modo de pensar de quien los observa o determina. •
•
•
18
Unidad
•
•
1
- Biología: ciencia de la vida
Verificable. Como toda ciencia, la Biología es verificable, pues establece procedimientos experimentales para comprobar o rechazar lo establecido en la hipótesis. En otras palabras, no se limita a los hechos, sino que los analiza y argumenta con experimentos congruentes y comprobables. Modificable. Finalmente se dice que es modificable ya que, si la hipótesis no se comprueba, se regresa al punto de partida para iniciar de nuevo y determinar de manera clara y precisa la búsqueda del nuevo conocimiento.
El método científico en la Biología Observación Este primer paso del método cientíco consiste en observar con detenimiento y escudriñar lo observado, para plantearse preguntas y acercarse así a la solución del problema que se presenta.
Implica el análisis y registro de todo lo percibido, ya que ello llevará al plantea miento del problema. Como ejemplo de cada uno de los pasos de este método, recuperaremos una anécdota de Alexander Fleming. En 1928, el médico inglés Alexander Fleming realizó investigaciones en un hospital en Londres, Inglaterra. Cultivó bacterias patógenas y estafilococos de las vías respiratorias. Un día observó con sorpresa que, en algunos lugares, no crecían los cultivos de bacterias.
En palabras de biólogo
Recuerda que puedes formar tu propio glosario. Busca en un diccionario las palabras que no entiendas y escribe su definición en la página 24. Una de las tareas más importantes que ejecuta un científico es recolectar y organizar datos sobre un experimento, o una observación de campo (por ejemplo: cuántas veces un ratón en el laboratorio pide comida). Pero, ¿eso es lo único que hace un científico? Fundamenta tu respuesta en tu cuaderno.
Planteamiento del problema Consiste en formular preguntas sobre lo observado, con el fin de delimitar el objeto de estudio y los aspectos específicos del mismo.
†
Proceso de observación.
†
Generación de preguntas.
†
Formación de hipótesis.
Fleming se planteó un problema: ¿Por qué las bacterias no crecen igual en todos los cultivos?
Formulación de hipótesis La hipótesis es la explicación tentativa del problema planteado con base en los conocimientos adquiridos sobre el objeto de estudio. Generalmente se supone una causa lógica y razonable del fenómeno; no obstante, en la formulación de hipótesis se debe promover el pensamiento divergente y creativo, es decir, todas las posibilidades de respuesta, por más descabelladas que parezcan, deben considerarse. El científico las irá descartando mediante procesos de razonamiento lógico, hasta seleccionar la que considere válida. Los científicos han comprobado que los grandes inventos o descubrimientos a veces inician como ideas descabelladas.
19
Biología básica I Fleming se preguntó qué factor impedía el crecimiento de las cepas bacterianas. Es posible que se cuestionara si, por ejemplo, esterilizó o no los medios de cultivo, qué precauciones no contempló o quién contaminó sus muestras. De manera que sus hipótesis podrían haberse parecido a las siguientes: “Las bacterias no crecen donde se ha desarrollado el moho Penicillium, porque esta parte del cultivo está contaminada con algo que impide su desarrollo”. “Las bacterias no crecen en lugares donde existe este tipo de moho, porque no pueden crecer en áreas que no estén limpias”. “Las bacterias no crecen en estos lugares porque hay mucha tensión en el ambiente”.
Experimentación Es una serie de actividades, pruebas y análisis que ayuda a reproducir un fenómeno, considerando las condiciones particulares del objeto de estudio y las variables pertinentes. Fleming comprobó, en más de una ocasión, que nuevos microorganismos crecían en sus cepas bacterianas. Posteriormente, descubrió que tal efecto era causado por un hongo, al que nombró Penicillium notatum, y demostró que algunas especies de bacterias no crecían en presencia de dicho hongo. Realizó varios experimentos para comprobar si realmente el hongo era el responsable de que las bacterias no crecieran. Llegó a la siguiente conclusión: el micelio del hongo segrega una sustancia que detiene la reproducción de los estafilococos y los destruye. †
Recolección de pruebas para análisis.
Confirmación o rechazo de la hipótesis Mediante la experimentación, algunas de las hipótesis se comprueban y otras se descartan. Cuando los resultados obtenidos confirman la veracidad de la hipótesis, entonces se puede establecer una teoría o ley. De lo contrario, regresamos al punto de partida, para buscar nuevas hipótesis.
†
Comprobación de la hipótesis.
La conclusión de Fleming fue que el hongo Penicillium notatum segrega una sustancia, la penicilina, capaz de detener el crecimiento de bacterias patógenas. De esta forma nació la palabra antibiótico, de las palabras griegas anti, que significa “contra”, y bios , que significa “vida”, por lo que se traducir como: “contra la vida bacteriana”. Cuando la hipótesis ha sido comprobada una y otra vez, se establece una teoría o ley.
20
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
Actividad de aprendizaje 3 }
Lee las siguientes afirmaciones. Haz lo que se indica. • •
Analiza en conjunto con tu profesor sobre ellas y determina si son ciertas o falsas. Investiga tus respuestas sobre los enunciados analizados y elabora un reporte.
Afirmaciones: a ) Las mujeres embarazas no deben convivir con gatos. b ) Algunos perfumes son elaborados con orina de conejo. c ) El síndrome de alcohólico fetal causa estragos físicos y neurológicos. d ) Fue necesario el uso de gel desinfectante durante la contingencia que provocó el Virus de la influenza H1N1 para evitar más contagios. e ) Compartes la almohada con miles de parásitos. f ) Se han extraído parásitos de más de cinco metros de largo, del intestino de seres humanos. g ) Un charco de agua es un ecosistema. h ) Existen peces que vuelan. i ) El velociraptor no es como en las películas, parecía más bien un ave. j ) Hasta el siglo VII el cerebro era considerado un tazón de cuajada que no ten í a nada que ver con el intelecto.
Organizo mi conocimiento Actividad de cierre }
Lee con atención el siguiente texto:
A mediados del siglo XI, Louis Pasteur estudió una enfermedad llamada cólera de las gallinas, que causaba gran mortandad entre las aves. Pasteur observó a numerosos microorganismos en el microscopio y supuso que algunas enfermedades, si no es que todas, bien podían ser causadas por ellos. Así, Pasteur se dedicó a estudiar diferentes tejidos de las gallinas enfermas, con la finalidad de encontrar y obtener microorganismos. Por fin, obtuvo algunos que considero podrían ser los causantes de la enfermedad, y los cultivó en caldos especiales, donde se mantenían vivos por varias semanas. Posteriormente, inyectó algunos de estos microorganismos en gallinas sanas: todas enfermaron de cólera y murieron. }
}
Identifica y elabora en tu libreta una tabla con cada uno de los pa sos del método experimental que siguió Louis Pasteur. a ) Observación d ) Experimentación b ) Planteamiento del problema e ) Resultados c ) Hipótesis f ) Conclusión En plenaria, lleven a cabo un análisis de su actividad y redacten una conclusión final.
21
Biología básica I
La Biología en la actualidad Exploro mis conocimientos A lo largo de este bloque has llevado a cabo distintas actividades que te han dado una nueva visión del campo de estudio de la Biología y de cómo ha conseguido desarrollarse como ciencia. Reflexiona la importancia que tiene esta en tu vida cotidiana, en la sociedad y en el ambiente. Coméntalo con tu profesor.
Actividad de inicio }
De la siguiente lista, elige un producto cuyo proceso de elaboración conozcas y descríbelo.
Si no lo conoces, investígalo y escríbelo. a ) Pan e ) Jabón en polvo b ) Vino f ) Jalea c ) Queso g ) Crema, pomada o ungüento d ) Yogurt
•
22
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
Adquiero mi conocimiento Relación Biología, tecnología, sociedad y ambiente El ser humano ha contribuido a transformar su medioambiente desde hace aproximadamente diez mil años, cuando comenzó a domesticar plantas y animales; a este proceso se le conoce como selección artificial (el uso de las plantas medicinales, el descubrimiento de los antibióticos, entre otros). Las personas siempre han utilizado la naturaleza para su bienestar; a pesar de que nunca habían sido testigos de un desarrollo tan rápido en el uso de la Biotecnología como la que tiene lugar actualmente. El desarrollo ha sido exponencial, sin precedentes; para darnos cuenta de ello, basta recordar la manipulación de genes de diversas especies que se ha llevado a cabo en los últimos años. La Biotecnología, como su nombre lo indica, es el conjunto de técnicas que se aplican a plantas, animales o sistemas biológicos para obtener bienes o servicios. De manera empírica, el ser humano ha usado la Biotecnología para mejorar su calidad de vida, por ejemplo: en la elaboración de pan, vino, cerveza y demás. Actualmente, se usa en la producción de alimentos modificados genéticamente, que han causado una gran controversia a nivel mundial. La Bioética es la disciplina que evalúa, éticamente, las acciones que se llevan a cabo en el área de la salud y los avances científicos aplicados en diversos medios, considerando, tanto los beneficios que aportan a la humanidad, su descubrimiento y uso práctico, así como sus posibles repercusiones. La Bioética analiza y cuestiona cuáles son los mejores incentivos, momentos y necesidades indispensables dentro de un contexto histórico para el desarrollo de las nuevas tecnologías en el manejo de organismos genéticamente modificados. La Bioética debe contemplar los siguientes puntos: Los avances se deben reflexionar desde una perspectiva global, es decir, que no solo beneficie a los países desarrollados o las grandes empresas patrocinadoras de investigaciones, sino que formen parte del patrimonio de la humanidad.
La normatividad a través de una legislación sobre bioseguridad que garantice a los consumidores la posibilidad de elegir el producto deseado, contando con la información necesaria, expuesta de manera clara y precisa.
Reflexionar desde una perspectiva global, es decir, que no sólo se beneficie a los países desarrollados o las grandes empresas patrocinadoras de investigaciones, sino que formen parte del patrimonio de la humanidad.
Gracias a la Biotecnología se han creado fármacos que emulan factores biológicos naturales, con la finalidad de potenciar o inhibir un efecto biológico determinado. †
Una legislación que controle y evite el mal uso de los avances científicos.
Enfatizar el respeto a la integridad y la dignidad de las personas.
Bioética
En lo que respecta a los organismos modificados genéticamente, existen estatutos para minimizar los posibles impactos que tendrían sobre el medioambiente y la salud. Se ha democratizado el acceso a la Biotecnología, con el objetivo de incentivar la creatividad, en vez de bloquearla.
Considerar los riesgos que conlleva utilizar genes que puedan causar enfermedades inesperadas o alteraciones químicas o nutricionales en los alimentos, afectando la salud del ser humano.
Evitar la explotación de los hallazgos en esta disciplina, con el establecimiento de leyes y reglamentos que limiten las actividades permitidas.
Exigir que se etiqueten los alimentos derivados o procesados, lo mismo que los organismos modificados genéticamente..
Cumplir normas éticas específicas, entre ellas: contar con el consentimiento de las personas involucradas en la investigación y la confidencialidad de los datos obtenidos.
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Biología básica I
Actividad de aprendizaje 4 }
Lee la siguiente entrevista realizada por la Revista Digital Universitaria (RDU), al Dr. Jorge Enrique Linares (JEL).
Bioética y alimentos transgénicos JEL: Como cualquier otro desarrollo biotecnológico, la Bioética plantea, fundamentalmente, preguntas sobre las consecuencias sociales y ambientales de estos desarrollos y trata de investigar cuáles son los criterios o las condiciones más adecuadas para que se realicen y se extiendan en el mundo. Así es que tiene una doble vertiente de investigación: tanto desde el punto de vista científico y tecnológico, como, desde luego, el punto de vista estrictamente ético y político. RDU: Según la Bioética, ¿qué problemas genera en el aspecto social el uso y la producción de alimentos genéticamente modificados? JEL: Primero habría que decir que existe todavía una controversia de orden científico sobre la posibilidad de riesgo de los alimentos transgénicos. Los que actualmente están en el mercado digamos que son seguros, no se han reportado incidentes alergénicos para la salud humana, pero existe aún una discusión científica sobre sus consecuencias ambientales a mediano y largo plazo. Y es ahí donde habría riesgos de orden ecológico que no están muy claros. Lo que hemos visto en los últimos años es que estos no son fáciles de medir e implican un largo y profundo debate científico y social. Dado que la Bioética comprende innovaciones tecnológicas debido a su demanda en el mercado, los efectos negativos, genéticos y ambientales, que podrían producirse, afectarían a muchísimas personas y también a los ecosistemas, por lo que debe haber un debate y un monitoreo social o una supervisión sobre sus riesgos y efectos. Actualmente uno de los temas más discutidos es el efecto que provocan en las relaciones de orden socioeconómico.
24
Los transgénicos se diseñaron desde un modelo de producción industrial que tiende a la monopolización del mercado agrícola, esa era la finalidad principal de su invención, de su puesta en el mercado, aunque las empresas que los desarrollaron siguen insistiendo en elevar la producción alimentaria e incluso tratando de revestir sus proyectos con un halo humanitario, argumentando que eso va a reducir el hambre en el mundo. RDU: Desde la perspectiva de la Bioética, ¿cuál debería ser la actitud que debe tomar la sociedad civil? JEL: Fundamentalmente informarse, demandar información, tanto a los productores como a los industriales que quieren convencernos que este es un negocio seguro y también a quienes objetan, a quienes dicen que hay riesgos, que los sustenten críticamente con argumentos e información clara, porque hay temas científicos específicos que solo quien conoce de la ciencia puede entender, pero eso no significa que no se puede divulgar. Por tanto, es necesario divulgarla con un lengua je claro y comprensible, y aunque a veces no es fácil, sí es posible hacerlo. Se debe entonces demandar información y crear un debate público, extendido, con suficiente tiempo y a través de todos los medios posibles. En este sentido la participación de la universidad es muy importante, porque permite difundir información a la sociedad, como es el caso de la Revista Digital, para que aquella tenga recursos para tomar decisiones, tanto servidores como ciudadanos.* *Tomada de: Revista Digital Universitaria (RDU) : ¿Cuál es el papel que juega la Bioética ante la producción de los llamados alimentos transgénicos?, realizada por Alonso Zavala Núñez. Revista Digital Universitaria. 10 de abril, volumen 10, numero 4.
Unidad
}
1
- Biología: ciencia de la vida
Haz lo que se te pide en tu cuaderno. •
•
•
•
Investiga ¿qué son los transgénicos, a qué tipo de organismos se les ha aplicado esta tecnología y para qué? En fuentes fidedignas indaga los aspectos benéficos y los perjudiciales de los transgénicos. Elabora una tabla con dos columnas, en la primera coloca los PROS y en la otra los CONTRAS de la industria transgénica investigados. Escribe tu opinión acerca de que los seres vivos sean modificados genéticamente, en función de los criterios de mejora de las industrias. Comenta con tus compañeros de grupo y con el docente tus notas.
Organizo mi conocimiento Actividad de cierre Analiza con tu profesor los siguiente enunciados y escribe si las siguiente aseveraciones son falsas (F) o verdaderas(V) } Busca información sobre la tecnología transgénica y verifica tus respuestas. }
( ( ( ( ( ( ( (
) Mejoran la vida de los animales y las plantas. ) Mejoran la producción de animales y plantas o sus derivados para obtener un mayor rendimiento económico. ) Mejoran la producción de animales y plantas o sus derivados para obtener más recursos y acabar con la pobreza y el hambre en el mundo. ) Se conocen las consecuencias derivadas del uso de transgénicos en la salud humana. ) Actualmente se consumen transgénicos de plantas o animales o sus derivados y aún no se ha presentado ninguna consecuencia en la salud humana. ) Se utiliza para crear organismos nuevos que no existen en la naturaleza (híbridos). ) Se emplea para la obtención de fármacos: insulina, hormonas, vacunas. ) Es una tecnología que no daña el medioambiente ni a las especies.
Para saber +
Algunos aspectos adversos de la deshidratación son: Sed intensa, pérdida de apetito, disminución en el volumen sanguíneo, ojos hundidos, desvanecimiento, debilidad, espasmos musculares, delirio, insomnio, entre otros.
25
Biología básica I
Actividades de cierre de unidad } Investiga
en fuentes fidedignas y elabora un ensayo sobre qué es un ciborg. Incluye los siguientes aspectos: ¿Cómo son? ¿Qué características tienen y cómo las adquieren? ¿Cuál es la participación de la Biología en la creación de esos sistemas? • • • •
Indicadores
Precisión de hechos
26
¿Qué relevancia tiene la interdisciplinariedad de la Biología en la generación de conocimientos y adelantos que permiten mejorar la calidad de vida de los humanos?
}
Menciona las áreas del conocimiento involucradas en la generación de ciborgs.
}
Discute la diferencia entre la aplicación de la Biotecnología para crear transgénicos y para crear ciborgs, así como su impacto en la sociedad.
Rúbrica para evaluar el ensayo Deficiente Satisfactorio Bueno (1) (2) (3) No hay hechos de apoyo o la mayoría fueron reportados incorrectamente.
La mayoría de los hechos de apoyo fueron reportados con precisión.
Casi todos los hechos de apoyo fueron reportados con precisión.
Excelente (4) Todos los hechos de apoyo fueron reportados con precisión.
Puntuación
Unidad
Indicadores
1
Rúbrica para evaluar el ensayo Deficiente Satisfactorio Bueno (1) (2) (3)
- Biología: ciencia de la vida
Excelente (4) Hay un tema claro y bien enfocado. Se destaca la idea principal y es respaldada con información detallada.
Enfoque del tema
La idea principal no es clara. Parece haber una recopilación desordenada de información.
Gramática y ortografía
Cometí más de 4 errores de gramática u ortografía que distraen al lector del contenido.
Cometí de 3 a 4 errores de gramática u ortografía que distraen al lector del contenido.
Fuentes
Muchas fuentes que usé para las citas y los hechos son menos que creíbles (sospechosas) o no están citadas correctamente.
Todas las La mayor parte Todas las fuenfuentes que de las fuentes tes que usé para usé para las que usé para las citas y los citas y para las citas y los hechos son creí- los hechos hechos son creí- bles y la mayoría son creíbles bles y las cité las cité correcta- y las cité correctamente. mente. correctamente.
Información
La información es insuficiente o nula.
La idea principal es algo clara, pero se necesita mayor información de apoyo.
La idea principal es clara, pero la información de apoyo es general.
No cometí errores de Cometí de 1 gramática u a 2 errores de ortografía, gramática u por lo que ortografía que el lector no distraen al lector se distrae del contenido. del contenido.
Falta información acerca de los tópicos.
Incluye información acerca del pasado, el presente y el futuro del tópico.
Puntuación
Incluye mucha información acerca del pasado, el presente, y el futuro del tópico.
27
Biología básica I Escala de clasificación Nivel de Puntuación desempeño 1 a 9 puntos 10 a 18 puntos 19 a 27 puntos 28 a 36 puntos
Deficiente* Suficiente* Bueno Excelente
Puntuación obtenida Nivel de desempeño
*Requieren atención para su mejora.
En palabrasde biólogo
Trabajando como biólogo
Recuerda continuar con tu proyecto de investigación. Es importante, una vez que has investigado el tema, aplicar los conocimientos adquiridos en la unidad. También, que relaciones los contenidos de la asignatura de Química, pues guardan relación con lo que hasta el momento has revisado. Emplea tus notas y trabajos sobre la Biología y su relación con otras ciencias y el método científico. De igual manera, participa en las prácticas de laboratorio que encontrarás más adelante.
28
}
En este espacio escribe los términos que revisaste a lo largo de la unidad y el significado que investigaste.
Término
Significado
Término
Significado
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
He incorporado a mi saber }
Escribe un breve texto reflexivo-argumentativo sobre el impacto de las aplicaciones de la Biología en tu vida cotidiana. Después, responde.
•
•
•
De lo que aprendiste en esta unidad, ¿qué fue lo que más te gustó? ¿Por qué?
De los temas que revisaste, ¿qué otros tópicos te gustaría saber? ¿Qué puedes hacer para conseguir información sobre esos aspectos?
¿Cómo puedes aplicar en tu vida cotidiana los conocimientos de esta unidad?
29
Biología básica I
Práctica de laboratorio Cuidado y uso del microscopio }
Escribe en el espacio las competencias genéricas y disciplinares que estás desarrollando.
Marco teórico El microscopio es un instrumento óptico que amplifica la imagen de los objetos pequeños, por lo que desde su descubrimiento se ha convertido en la herramienta más usada para el estudio de los microorganismos y objetos que no podemos ver a simple vista. En la actualidad existe un gran número de microscopios, pero todos parten del mismo principio: mediante un sistema de lentes y de iluminación se hacen visibles organismos y objetos muy pequeños, en escala de micras (µ), ya que puede aumentar su tamaño de cien a cientos de miles de veces. El primer microscopio fue inventado por Anthony van Leeuwenhoek, mismo que aumentaba el tamaño de los organismos solo de 50 a 300 veces, ya que constaba únicamente de una lente casi esférica montada entre dos placas metálicas, y la iluminación era proporcionada por la luz solar. Los microscopios ópticos actuales surgieron a principios del siglo XIX y su característica principal es que son compuestos, lo cual quiere decir que tienen dos juegos de lentes: un ocular y un objetivo, que en combinación permiten alcanzar mayores aumentos.
Objetivo Conocer el funcionamiento y cuidados de las partes del microscopio compuesto y aprender a hacer observaciones.
Material •
• • •
30
Un microscopio compuesto u óptico, un portaobjetos y un cubreobjetos. Papel seda para limpiar oculares y objetivos. Aceite de inmersión. Papel periódico cortado en trozos y tijeras.
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
Partes de un microscopio óptico Oculares Cabezal Revólver
Brazo
Objetivos
Desplazamiento platina
Platina Macrométrico Micrométrico Foco
Condensador
Base
Instrucciones de uso En la figura 1 de la página siguiente se presenta un microscopio donde se señalan sus principales partes. 1. Reconoce cada una de las partes en tu microscopio. 2. El microscopio es un instrumento de precisión, por tanto, cada una de las partes debe usarse con cuidado para no desajustar el instrumento. 3. Los tornillos macro y micrométrico, así como los tornillos de la platina, deben moverse despacio pues un leve movimiento representa un gran cambio en el campo de observación, o en el enfoque a la hora de observar. 4. Los objetivos solo se mueven haciendo girar el revólver, que es un disco de giro duro que se detiene en cada objetivo haciendo un clic, momento en el que hay que detener el giro del revólver, pues indica que el objetivo está en posición. 5. El revolver siempre se mueve del objetivo de menor aumento al de mayor aumento. 6. En caso de que tengas que moverlo de lugar o transportarlo de un sitio a otro, te recomendamos que lo hagas de acuerdo con la figura 2. Con una mano se toma el microscopio del brazo y con la otra mano, de la base. Esa es la forma correcta de cargar y transportar un microscopio, solo si es necesario. 7. El microscopio debe estar sobre una mesa plana hacia el centro, por lo menos a 20 cm de la orilla y con los cables eléctricos hacia atrás, hacia el tomacorriente. Los oculares y la platina deben estar hacia el frente para manipularlo fácilmente. 8. Antes de usar el microscopio asegúrate de que esté limpio, principalmente los lentes oculares y objetivos, los cuales se limpian con un pincel de pelo fino y posteriormente con un paño de seda humedecido en éter. Sin embargo, si los lentes están sucios, informa a tu profesor o al laboratorista y ellos te indicarán la mejor manera de limpiarlos.
Modo correcto de cargar y transportar un microscopio. †
31
Biología básica I 9. El objetivo de 100x es el único que requiere el uso de aceite de inmersión
para una buena observación. Cuando lo uses asegúrate de limpiarlo correctamente. 10. Cuando termines de hacer tus observaciones, coloca el microscopio en posición de descanso (bajar la platina hasta el tope y colocar en posición óptica el objetivo de enfoque). 11. Por último, limpia la platina y guardarlo en su caja o funda de plástico para protegerlo del polvo.
Procedimiento 1. Recorta una letra “a” del periódico, aproximadamente 1 mm de lado. 2. Coloca el segmento de periódico sobre la parte media de un portaobjetos y
cúbrelo con el cubreobjetos.
3. Conecta el microscopio a la corriente eléctrica y acciona el control de encendido. 4. Coloca la preparación sobre la platina y muévela con su tornillo hasta que la letra “a” que observar ás quede alineada con el objetivo. 5. Sube la platina hasta el tope (girando suavemente el tornillo macrométrico). 6. Ahora, observa a través del ocular y baja la platina con el tornillo macrométri7. 8. 9. 10.
Esquema 1. Objetivo de enfoque
32
co hasta que la imagen aparezca. Afina la imagen subiendo y bajando la platina lentamente con el tornillo micrométrico. Regula la cantidad de luz abriendo y cerrando el diafragma de la lámpara o girando el botón regulador de la misma. Antes de que observes a mayor aumento (objetivo 10X), centra perfectamente la imagen. Dibuja lo que observes en cada aumento (usando cada objetivo). Usa los siguientes espacios para trazar tus esquemas.
Esquema 2. Objetivo seco-débil
Esquema 3. Objetivo seco-fuerte
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
Análisis de resultados y conclusiones }
De acuerdo con las tres observaciones anteriores responde el siguiente cuestionario. a ) ¿Qué sucedió con la imagen y con el área que la circundaba?
b ) ¿Qué observaste en cuanto a la orientación de la imagen?
}
Investiga y explica a qué se debe lo que observaste.
}
¿Qué graduación tiene cada uno de los objetivos que utilizaste?
a ) ¿Cómo se indica la graduación de cada objetivo en el microscopio?
Enfoque_____________________ Seco-débil: ___________________________ Seco-fuerte:__________________ Inmersión: ____________________________ b ) ¿Cuál es la graduación de los oculares?
}
Investiga quien fue Anton van Leeuwenhoek y cómo llegó a inventar el primer microscopio. Después, completa la siguiente ficha con tus aportaciones.
33
Biología básica I
Práctica de laboratorio Elaboración de yogur }
Escribe en el espacio las competencias genéricas y disciplinares que estás desarrollando.
Marco teórico El Streptococcus thermofilus y el Lactobacilus bulgaricus son bacterias conocidas como probióticos (están vivas) y se usan para hacer yogur por medio de la fermentación láctica. El beneficio de los probióticos está comprobado, ya que previenen enfermedades infecciosas comunes, fortalecen el sistema inmunológico, evitan el desarrollo de bacterias patógenas en el intestino y mejoran la digestión, entre otros beneficios.
Objetivo Elaborar un yogur casero para valorar la acción benéfica de las bacterias.
Material • •
Un litro de leche. Un vaso de yogur natural sin azúcar.
• •
Un recipiente. Una manta de cielo o tapa.
Procedimiento 1. En el recipiente coloca el litro de leche tibia. 2. Agrega el yogur natural. 3. Tápalo y colócalo en un lugar donde la temperatura no sea fría. Al día siguien-
te, el litro de leche debe ser yogur que contenga los prebióticos necesarios para conservar una buena salud en el aparato digestivo y fortalecer tu sistema inmunológico.
Análisis de resultados y conclusiones }
Con base en lo que observaste y después de una breve investigación, contesta: • • •
•
}
34
¿Qué otros beneficios contienen los probióticos? ¿Cuál es la diferencia entre los probióticos y prebióticos? ¿Cuáles otras bacterias forman parte de la flora intestinal y cómo ayudan a mejorar el funcionamiento del aparato digestivo? ¿Qué bacterias contienen los yogures probióticos?
Investiga si ayudan a prevenir el cáncer de colon. Justifica tu respuesta.
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
BITÁCORA Fecha
Tema
Cómo lo aprendiste
Reflexión breve
35
Biología básica I
Ejercicios para la prueba Planea }
Lee el siguiente texto y responde los reactivos que se presentan a continuación.
Las mariposas Monarca Karen S. Oberhauser y Micelle J. Solensky Las mariposas Monarca son nativas del continente americano; sin embargo, desde el siglo vii se han esparcido a otras partes del mundo. En este continente existen dos especies: Danaus plexippus plexippus y Danaus plexippus erippus , la primera presente en Canadá, Estados Unidos de América (EUA), México, América Central y el norte de Sudamérica. En este texto hablaremos de la migración de las Monarca que llegan al centro de nuestro país. Las Monarca se alimentan de una angiosperma del género asclepia y comen de cualquiera de las 100 especies existentes. Esta planta contiene sustancias químicas tóxicas llamadas cardenolideos o glicosídeos cardiacos para la mayoría de los invertebrados; por tanto su dieta las protege de muchos depredadores. Las mariposas Monarca ponen sus huevos y desovan un promedio de 300 a 400 por hembra, en un lapso de dos a cinco semanas, su estado larvario dura de nueve a 14 días; sin embargo, la mortalidad de los huevos y las larvas antes de que
36
lleguen a estado adulto es de 90%, es decir, muy alto. Las causas son depredadores resistentes a las toxinas de la asclepia; larvas de parásitos que se desarrollan dentro de las larvas de las Monarca, que las infectan y enferman ; condiciones ambientales poco favorables como temperaturas de 35 ºC bajo cero; la tala inmoderada y el uso de los pesticidas, por mencionar algunas. Durante la fase de pupa el proceso dura de nueve a 15 días, en el estado adulto las mariposas que migran duran hasta nueve meses, en comparación con otras que viven de cuatro a cinco semanas. Las mariposas Monarca no pueden vivir a temperaturas bajo cero, por lo que migran en el otoño al centro de México, provenientes de Canadá y EUA. Durante la migración inician un periodo llamado diapausa reproductiva controlada por cambios hormonales y neuronales, pasan el invierno en México y regresan a mediados de marzo a los países del norte; sin embargo, llegan al sur de Estados Unidos a reproducirse y son sus crías quienes regresan al lugar de origen.
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
Respuestas 1. Las Monarca se alimentan de una flor tóxica llamada asclepia, ¿cuál es el tipo
1.
de adaptación que han desarrollado para no envenenarse con esta planta? a ) Adaptaciones fisiológicas. b ) Adaptaciones morfológicas. c ) Adaptaciones de comportamiento. d ) Adaptaciones conductuales.
2. Los principales depredadores de las Monarca son: a ) Los anfibios. b ) Los insectos. c ) Los mamíferos. d ) Los reptiles.
2.
3. Las sustancias tóxicas que produce la asclepia causan daño, principalmente
3.
a los siguientes órganos de los depredadores de las Monarca: a ) Órganos sensoriales. b ) Órganos cardiacos. c ) Las alas. d ) Las antenas.
4. No es una causa de la mortandad de las Monarca: a ) Las altas temperaturas de algunas regiones. b ) Las larvas de otras especies que se desarrollan dentro de las larvas de las
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
4.
Monarca. c ) Las bajas temperaturas. d ) Las mariposas Viceroy que se las comen.
5. La relación de las Monarca con la asclepia es un ejemplo de: a ) Evolución convergente. b ) Evolución divergente. c ) Evolución direccional. d ) Coevolución. 6. A qué se refiere el término diapausa reproductiva: a ) A la aceleración de su proceso reproductivo. b ) Cuando las Monarca se vuelven estériles. c ) A un lapso de tiempo en que se detiene su fase reproductiva. d ) A un lapso de tiempo en que se daña su aparato reproductor.
.
6.
37
Unidad 2 Características y composición de los seres vivos Competencias genéricas
Atributos
Criterios de aprendizaje
6.1 Selecciona, interpreta y reflexiona críticamente so-
bre la información que obtiene de las diferentes bre temas de interés y relevancia fuentes y medios de comunicación. general, considerando otros pun- 6.4 Estructura ideas y argumentos de manera clara, cotos de vista de manera crítica y herente y sintética. reflexiva. 6.5 Emite juicios críticos y creativos, basándose en razones argumentadas y válidas.
•
6. Sustenta una postura personal so-
7. Aprende por iniciativa e interés 7.3 Articula los saberes de diversos campos y establece
propio a lo largo de la vida.
efectiva en equipos diversos.
•
•
relaciones entre ellos y su vida cotidiana. 8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los
8. Participa y colabora de manera
•
de otras personas de manera reflexiva. 8.3 Asume una actitud constuctiva al intervenir en equipos de trabajo, congruente con los conocimientos y habilidades que posee.
Competencias Disciplinares
•
•
Selecciona e interpreta información de manera pertinente, relevante y confiable. Estructura y expresa ideas y argumentos, de manera comprensible para los demás. Emite juicios argumentados, justificando las razones en que se apoya. Relaciona los conocimientos académicos con su vida cotidiana, especificando la aplicación conceptual disciplinar. Opina con apertura y respeto sobre diversos temas académicos y sociales. Participa en equipos diversos, aportando sus conocimientos y habilidades.
Criterios de aprendizaje
3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plan-
•
tea las hipótesis necesarias para responderlas. 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a pre-
•
guntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimen-
•
to con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. 6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fe-
•
nómenos naturales a partir de evidencias científicas. 7. Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos
•
para la solución de problemas cotidianos. 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 sistemas vivos. 14. 14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instru-
mentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.
38
•
•
•
Identifica problemáticas del contexto relacionadas con la biología, formula preguntas y plantea hipótesis pertinentes, analizando las variables causa-efecto. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, relacionadas con la biología, consultando fuentes relevantes. Comunica conclusiones derivadas de la contrastación de los resultados obtenidos con hipótesis previas, a partir de indagaciones y/o actividades experimentales, relacionadas con la biología, de acuerdo con los criterios establecidos. Identifica de manera sistemática las preconcepciones personales y comunes sobre diversos fenómenos naturales, relacionados con la biología, al contrastarlas con evidencias científicas. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos en la solución de problemas cotidianos, relacionados con la biología, de manera clara y coherente. Plantea acciones preventivas para el cuidado de su salud, considerando los procesos vitales. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos, teniendo en cuenta los componentes que los integran, su estructura e interacción. Aplica normas de seguridad en la realización de actividades experimentales, relacionadas con la Biología, mediante el manejo adecuado de sustancias, instrumentos y equipo.
Propósito de la unidad Relaciona las características, composición química y su función en los seres vivos, para reconocer la construcción submicroscópica y macroscópica de estos, a partir del conocimiento de los diferentes niveles de organización. Actividades permanentes: 1. Como en la unidad anterior, en esta hemos dedicado también un espacio en la sección final para que elabores tu propio glosario de los términos, conceptos o ideas que se te dificulten. Si consideras pertinente, agrega a cada definición un esquema, dibujo, una foto o una liga a un documento de la red o a un videoclip, que facilite su comprensión. El glosario que iniciaste en la primera unidad y que ahora se complementa con el de esta, te servirá para comprender mejor los temas estudiados, pero también, para el desarrollo de tu proyecto de investigación. 2. Seguramente ya elegiste un tema de investigación, una pregunta o alguna idea que quieras desarrollar como proyecto final. La unidad anterior te servirá para ubicar el tema y así establecer las áreas de la Biología que están más relacionadas con él, así como qué ciencias auxiliares intervienen. Cuentas ya con las herramientas del método científico, que ahora pondrás en práctica. En la presente unidad hay información que te ayudará con el tema. Consulta con tu profesor las dudas y verifica si las herramientas de esta unidad te son útiles y cómo puedes implementarlas en tu proyecto.
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Evaluación }
diagnóstica
Reflexiona el siguiente cuestionario y contéstalo.
1. Si pudieras ir a otro planeta, ¿cómo reconocerías que hay seres vivos? ¿Qué características
te ayudarían a reconocerlos?
2. ¿Cuál es la diferencia entre un elemento y una molécula?
3. ¿Cuál es la diferencia entre una molécula orgánica, una inorgánica, y un ion?
4. Los seres vivos, ¿dependen del lugar donde viven y de otros seres vivos? Explica tu
respuesta.
5. ¿Qué diferencias hay entre un organismo autótrofo y un heterótrofo?
6. ¿Qué tipo de nutrientes crees que necesitan los diferentes tipos de seres vivos para vivir?
Autótrofos Heterótrofos 7. ¿Qué es la información genética?
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Los seres vivos Exploro mis conocimientos Los seres vivos siguen un ciclo continuo y ordenado de cambios a través del tiempo, que involucran el nacer, nutrirse, respirar, desarrollarse, crecer, reproducirse y morir. Investiga en fuentes fidedignas información sobre las características de los seres vivos y reflexiona si los seres del siguiente cuadro cumplen o no con estas características. Semillas Virus }
Quistes de parásitos Robot
Responde. a ) ¿Están vivos o no los sistemas mencionados en el cuadro anterior? Argumenta
tu respuesta para cada ejemplo.
b ) ¿Cuál es la diferencia entre inorgánico y orgánico?
c ) ¿De qué elementos estamos constituidos los seres vivos?
41
Biología básica I }
Argumenta si las características de la vida son únicas sólo para los sistemas vivos.
}
Describe un ejemplo de algo que no esté vivo y que cumpla con algunas de las características de los seres vivos.
Actividad de inicio }
Indaga en fuentes fidedignas cómo se define a los seres vivos, enlista los rasgos que mencionen las definiciones y explica en tu cuaderno qué tipo de características son las que se usan para describirlos: bioquímicas, genéticas, morfológicas, metabólicas, etc. Consulta con tu profesor para que elabores tu clasificación.
}
Con la información recabada en tu indagación, redacta una definición que incluya la mayor parte de las características que investigaste.
Adquiero mi conocimiento Características de los seres vivos Los seres vivos tienen características únicas que los diferencian de los sistemas no vivos, ya que poseen una organización y estructura interna específica, requieren energía para efectuar sus actividades celulares, eliminan los productos de desecho de su metabolismo; son capaces de reproducirse, responden a estímulos externos y tienen la capacidad de mantener su equilibrio interno, así como de adaptarse al ambiente.
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Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Estructura y organización Los organismos están conformados por células, unidad estructural y funcional de los seres vivos. Existen organismos unicelulares y pluricelulares. Las células con una función específica forman tejidos y estos, a su vez, órganos, después apar atos y, posteriormente, sistemas, para constituir finalmente un organismo.
Metabolismo La vida sin energía no sería tal: el metabolismo de los organismos es responsable del crecimiento, de la reparación de tejidos y del mantenimiento del cuerpo, entre muchos otros procesos. Se llama metabolismo a la suma total de los procesos químicos que ocurren en un organismo. El intercambio de energía que implica el metabolismo tiene que ver forzosamente con la formación de enlaces químicos y su rompimiento. En la célula se presentan cientos de reacciones metabólicas, agrupadas en dos categorías principales: a ) Catabolismo. Rompimiento de moléculas grandes, por ejemplo, una proteína en aminoácidos. b ) Anabolismo. La formación de una proteína, utilizando aminoácidos disponibles en la célula.
Homeostasis
Evidente fase de crecimiento en los seres humanos. †
Los organismos evolutivamente más complejos deben conservar un equilibrio interno para mantener su salud; este proceso es conocido como homeostasis. La homeostasis se mantiene con una serie de mecanismos de forma autónoma.
Irritabilidad Es la capacidad que tienen los organismos de responder ante los estímulos externos. Cualquier cambio químico o físico en el medio constituye un estímulo. Por ejemplo, los perros tienen el sentido del olfato muy desarrollado y, al oler la comida, estimulan la salivación.
Reproducción Los organismos de la misma especie producen descendencia fértil para perpetuar su especie y heredar sus características. Algunos organismos pueden reproducirse de manera asexual o sexual, y otros más, de ambas formas.
Crecimiento En alguna etapa de su vida todos los organismos crecen, es decir, aumentan de tamaño. Sin embargo, cuando alcanzan su máximo desarrollo, su hormona del crecimiento aún actúa, reparando tejidos y renovando células.
Adaptación Son las características favorables heredadas que permiten a un organismo estar mejor capacitado para sobrevivir en un ambiente determinado.
†
Etapa reproductiva.
43
Biología básica I
Turritopsis nutricula Carecen de cerebro, esqueleto, extremidades e incluso de corazón. Sin embargo, desde hace cientos de millones de años pasean sus cuerpos gelatinosos por todos los rincones del océano, cazando eficazmente a sus presas gracias a sus “arpones” y a su movimiento rítmico y silencioso. Además, las medusas o aguasmalas son unos de los pocos animales que parecen beneficiarse del cambio climático. La especie Turritopsis nutricula podría ser el único animal en el mundo que realmente ha descubierto la fuente de la eterna juventud. Este hidrozoo, de forma acampanada y apenas medio centímetro de longitud, no muere tras alcanzar su estado adulto, sino que es capaz de regresar a su forma juvenil (pólipo) y repetir su ciclo vital hasta alcanzar una segunda, tercera y hasta una cuarta madurez. Así hasta un número de veces potencialmente infinito, según los científicos. Los investigadores están estudiando a fondo su estructura para descubrir cómo es capaz de revertir su proceso de envejecimiento. Fuente: www.muyinteresante.es
Actividad de aprendizaje 1 }
En binas, analicen y discutan la siguiente pregunta: de ser posible, ¿cuál creen que sea el problema de la inmortalidad en las especies?
•
44
¿En qué consiste la homeostasis?
}
Con la información de la actividad de inicio y con la nueva información que poseen, construyan un concepto de “ser vivo” y de materia inerte. Escríbanlo.
}
Elabora junto con tu compañero un organizador gráfico que contemple la información que hasta el momento han analizado.
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Niveles de organización de la materia La organización de los seres vivos está planteada en varios niveles que van desde los átomos y moléculas, hasta la biosfera. ¿Cuál crees que es la utilidad de esta clasificación? Para explicar de manera sencilla y clara los niveles de organización de la materia hay que recordar el origen del universo. La teoría del Big Bang habla de una gran explosión que ocurrió hace 15 000 millones de años, aproximadamente; explica que existía una gran cantidad de materia condensada en un estado distinto al actual que, al estar sometida a diversas fuerzas y a muy altas temperaturas, provocó una gran explosión, originando la materia tal y como la conocemos actualmente. El proceso por el cual los átomos ligeros originan otros más pesados se conoce como nucleosíntesis, y ocurre en el núcleo de las estrellas, por lo que algunos científicos afirman que “somos polvo estelar”. Los seres vivos están formados por átomos, al igual que la materia inanimada, y se rigen por las mismas leyes fundamentales de la Física y la Química. Pero, ¿qué nos hace diferentes a la materia inerte? Quizá la respuesta está en la autoduplicación idéntica del ADN y de las macromoléculas proteicas sintetizadas por éste.
Para saber + Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio.
Todo ser vivo está formado por seis elementos, conocidos como biogenésicos: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre; los cuales, al combinarse de diferente manera, dan lugar a las diversas expresiones de vida que existen en el planeta.
A continuación, se presentan brevemente los diferentes niveles de organización de la materia y la forma gradual acerca de cómo surgio la vida.
Nivel químico Como recordarás de tu curso de Química, la materia está constituida por partículas elementales. En la siguiente página mencionaremos cuáles son.
45
Biología básica I •
•
•
Nivel subatómico . Constituido por protones, neutrones y electrones, que forman los átomos. Átomo. Es una de las partículas más pequeñas de los elementos, que conservan las propiedades de la materia. Por ejemplo: oxígeno (O). Molécula. Es la unión de dos o más átomos que pueden ser del mismo elemento, o bien, de diferentes. A la combinación de elementos se le conoce como compuesto, como el agua que está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O).
Nivel celular †
Átomo.
•
Célula. La aparición de la primera célula fue de manera paulatina: se formó a partir de compuestos inorgánicos, los cuales dieron lugar a los compuestos orgánicos sencillos y, posteriormente, a los compuestos complejos, como los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos de los que están constituidos los seres vivos. Existen organismos unicelulares sin núcleo, como las bacterias, o con núcleo, como algunos protozoarios.
Nivel tisular •
†
Moléculas.
Nivel orgánico •
Órgano. Conjunto de tejidos que forma estructuras como los riñones, el páncreas, el corazón o el hígado. Sistemas. Son los conjuntos de órganos con tejido del mismo tipo y con funciones específicas e independientes. Por ejemplo, el aparato circulatorio conformado por la sangre, el corazón y los vasos sanguíneos.
•
Aparatos. Son conjuntos de distintos órganos (coordinados) cuyo objetivo es
•
†
Tejido vegetal.
cumplir una función biológica. Ejemplo: el aparato digestivo.
Nivel individual •
Para saber +
La madera, el vidrio y el hule son elementos, ya que conservan sus propiedades físicas y químicas.
46
Tejido. Es el conjunto de células del mismo tipo, con función específica. En el ser humano existen cuatro tipos de tejidos principales: el nervioso, el muscular, el epitelial y el conjuntivo. Los huesos, la sangre y los cartílagos son ejemplos de este último.
Organismo pluricelular . Es el nivel de organización superior constituido por células diferenciadas y con funciones específicas. Un árbol, un musgo, un elefante o un insecto son ejemplos de organismos pluricelulares.
Nivel ecológico •
•
•
Especie . Un grupo de organismos muy parecidos que potencialmente se entrecruzan. Población. Es el conjunto de individuos de la misma especie que se reproducen entre sí y tienen descendencia fértil. Por ejemplo: las poblaciones de osos polares, de lobos árticos o de hienas. Comunidad. Conjunto de poblaciones que interactúan en un lugar determinado.
Unidad
•
•
2
- Características y composición de los seres vivos
Ecosistema. Interacción de la comunidad con su medioambiente; el bosque templado, el desierto o la tundra, son ejemplos de ecosistemas. Sin embargo, un charco de agua también lo es, ya que contiene organismos unicelulares y pequeños pluricelulares que interactúan con su entorno. Biosfera. Incluye todos los organismos vivos y componentes inertes que constituyen el planeta Tierra.
Actividad de aprendizaje 2 }
Toda la materia está formada por elementos químicos. Si esta afirmación es cierta, discute ¿qué hace diferentes a los seres vivos del resto de la materia? Enlista esas diferencias.
La biosfera comprende la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera. †
}
Las diferencias que enlistaste, ¿tienen que ver con la organización y comple jidad de la materia? Discute con tus compañeros por qué.
}
Elabora en el siguiente espacio un diagrama en forma de escalera con diversas imágenes, de manera que cada peldaño represente uno de los niveles de organización de la materia viva. En este deberás ejemplificar y relacionar a cada nivel con el campo de estudio de la Biología y otras disciplinas relacionadas.
47
Biología básica I
}
Utiliza la siguiente lista de cotejo para evaluar tu desempeño.
Habilidades y desempeños
Aporta ideas sobre la relación entre los niveles de organización de la materia y el campo de estudio de la Biología y las otras disciplinas relacionadas.
Utiliza los conceptos y argumentos importantes con precisión para justificar los ejemplos utilizados.
Representa adecuadamente cada uno de los niveles de la materia viva.
Explica claramente la relación de los niveles de la materia viva con los campos de acción de las divisiones de la Biología y disciplinas relacionadas.
48
Nivel de logro Sí (1 punto) No (0 puntos)
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Diversidad de los seres vivos La diversidad biológica está representada por las diferentes formas de vida que han existido a lo largo de la historia de la Tierra: las que vivieron en épocas pasadas y las especies actuales. La biodiversidad es la variedad de los seres vivos que existen en todos los ecosistemas, tomando en cuenta su distribución geográfica, evolución y hábitos de vida. También se considera la cantidad de especies y su variabilidad biológica. Especie endémica es aquella que solo existe en una zona geográfica determinada. En México existe gran cantidad de especies endémicas, por lo que no es de extrañar que nuestro país ocupe los primeros lugares en biodiversidad a nivel mundial. Contamos con una inmensa variedad de especies endémicas. Debemos concientizarnos del valor tan grande que tienen los animales y las plantas que habitan nuestra nación. Cuidar y conservar la naturaleza es nuestro deber. La pérdida de diversidad biológica significa perder la riqueza de genes, especies, poblaciones y ecosistemas. El costo de no conservar de forma sustentable nuestras riquezas será la miseria y la extinción masiva de especies (extinción en masa).
Actividad de aprendizaje 3 }
Lee el texto de la página siguiente y coméntalo en equipo. Después responde.
La biodiversidad no solo se puede apreciar en la tierra y en el aire sino también en los cuerpos de agua de nuestro planeta. †
49
Biología básica I Para saber +
México ocupa el primer lugar mundial en cuanto al número de especies de reptiles (717), el cuarto lugar en anfibios (295), el segundo lugar en mamíferos (500), el undécimo en aves (1 150) y posiblemente el cuarto lugar en angiospermas (plantas con flores), ya que se calcula que tiene 25 000 especies. Fuente: http://goo.gl/y6N5B6 (Consulta: 12 de mayo de 2015).
La biodiversidad en México Por: Alejandro Toussaint A nivel mundial México ocupa el segundo lugar en el número de reptiles, el tercero en mamíferos, el quinto en anfibios y plantas vasculares, y el octavo en aves, datos que aporta la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (Conabio), institución que llena de orgullo a México por su trabajo loable y destacado en el estudio de la diversidad biológica. Actualmente, el coordinador de esta institución y también fundador es el Dr. José Sarukhán Kérmez, quien durante los últimos 32 años se ha desarrollado como investigador: fundó y fue director del Instituto de Biología de la UNAM, rector de la Universidad Nacional Autónoma de México de 1989 al 1997; ha ganado varios premios, entre los que destacan el Premio de Investigación de la Academia Mexicana de Ciencias y el Premio Nacional de Ciencias en el Área de Física, Matemáticas y Ciencias Naturales en 1990; asimismo, es miembro de la U.S. National Academy of Sciences y de la Royal Society of London , y ha recibido seis doctorados honoríficos en México y en otros países. En una reciente entrevista, realizada por Alejandro Toussaint, el doctor Sarukhán explica la importancia de la biodiversidad y la conservación de los ecosistemas. A continuación te presentamos un fragmento: ¿Cuál es la importancia de la biodiversidad?
Dr. José Sarukhan: Lo más importante en el tema de la biodiversidad biológica es la conservación de los ecosistemas, porque son los sistemas ecológicos donde están las especies y proveen a la gente −a nivel local, nacional y mundial− de lo que se conoce como los servicios ecosistémicos. Por ejemplo, la captura del dióxido de carbono que estamos produciendo en cantidades industriales con el consumo de combustibles fósiles. Las plantas capturan dióxido de carbono, lo combinan con agua y producen oxígeno; ese es el inicio de la cadena trófica de la cual somos usuarios totalmente dependientes. El problema es que hemos dañado esos servicios debido al crecimiento económico que hemos tenido. Otro servicio que nos dan los ecosistemas es la captura del agua de lluvia. Podemos aprovechar el agua, únicamente, por el hecho de que hay ecosistemas que permiten que la precipitación pluvial se amortigüe, llegue al suelo, se filtre, abastezca a manantiales, ríos, lagos y la podamos usar. Con la pérdida de bosques, el agua baja en unas cuantas horas al mar, con torrentes fenomenales, llevándose el suelo, casas y gente. Entonces, no es nada más la captación de agua para el uso humano, sino el mantenimiento y la fertilidad de suelos, en el lugar donde deben de estar y no en los lagos y presas que se azolvan, ni en el mar que recibe grandes cantidades de arrastre de suelo, con costos enormes.
50
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Cada suelo que se pierde en cuestión de horas −por la manera en que hemos destruido los ecosistemas− requiere de decenas o cientos de años para ser repuesto. Los alimentos que recibimos también son bienes ecosistémicos, lo mismo que la madera, los sistemas agrícolas, los polinizadores. Pero al acabar con los bosques, acabamos con los polinizadores y el rendimiento de los cultivos se viene para abajo. Por todo ello, es importante estar consciente de la pérdida de la diversidad biológica. Hoy en día lo tenemos documentado, cada vez hay más información y mayor valoración del costo económico. Sin embargo, los países son muy lentos para reaccionar y están bajo la presión de muchos intereses económicos, políticos y sociales. Lo importante es la protección de los ecosistemas enteros. Si los tenemos protegidos, automáticamente la diversidad dentro de ellos va estar protegida. Fuente: http://www.dgcs.unam.mx/
Para saber + •
¿Por qué es importante la biodiversidad de México?
•
¿Cuál es la importancia del cuidado que se debe tener con los ecosistemas?
Además de ser una de las mayores del mundo, la biodiversidad de México cobra también importancia mundial, ya que muchas de las plantas cultivadas por el ser humano son de origen mexicano.
51
Biología básica I
Organizo mi conocimiento Actividad de cierre Relaciona las columnas.
}
( ) Formado por una sola célula. ( ) Capacidad de los organismos de formar otros similares a ellos mismos.
} }
52
(
) Tejido.
(
) Población.
(
) C,H,O,N,P,S.
(
) Átomo.
(
) Biosfera.
(
) Comunidad.
(
) Órgano.
1. Conjunto de células del mismo origen que llevan
a cabo una misma función, en general pueden tener la misma forma y estructura.
2. Estructura formada por tejido del mismo tipo
con una función específica.
3. Bacteria. 4. Conjunto de organismos de diferentes especies
que comparten un mismo hábitat.
5. Reproducción. 6. Parte del planeta donde se encuentran los seres
vivos y los recursos que les permiten sobrevivir.
7. Conjunto de organismos del mismo tipo que
pueden reproducirse entre sí y que habitan un mismo lugar.
8. Elementos químicos que forman parte de los sis-
temas vivos.
9. Partículas que forman parte de toda la materia.
Elabora una definición de los seres vivos, lo más completa posible y en la que incluyas el concepto de nivel de organización y diversidad biológica. Resume la información de la definición anterior en un mapa conceptual que incluya todas las características de los seres vivos. Puedes inspirarte en el que te mostramos en la página siguiente.
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos Trabajando como biólogo
Nodo concepto o idea principal Conector
Los seres vivos
Se caracteriza por
y todos comparten
}
}
}
}
}
Explica por qué es importante conocer y cuidar la biodiversidad.
}
}
Recuerda avanzar en tu proyecto de investigación; aplica los conocimientos adquiridos en la unidad. Relaciona los contenidos de la asignatura de Química, pues guardan estrecha relación con lo que hasta el momento has estudiado. Para realizar tus indagaciones, reportes y escritos, relaciona tus conocimientos de Comunicación oral y escrita I, y Laboratorio de Cómputo I. Emplea tus notas y trabajos realizados en la unidad, así como el glosario. No olvides los pasos del método científico. También participa en las prácticas de laboratorio que encontrarás más adelante. Resume los avances de tu trabajo de investigación llevando una bitácora. Te incluimos algunas preguntas que te ayudarán a ese propósito. • •
•
•
•
} Visita
un zoológico, un mariposario o un herbario. Descubre la información que en esos lugares puedes encontrar. Haz lo que se pide a continuación. •
•
•
•
Elige algún ser vivo y lleva a cabo una investigación sobre él que te permita identificar sus características. Para elaborar tu reporte de investigación, describe dónde vive, cómo varían los individuos de su especie entre sí, si vive de forma gregaria, o independientes o solitarios (cómo son sus poblaciones), con qué otros tipos de organismos interacciona (comunidad). Menciona si es una especie endémica, dónde está restringida o si es de amplia distribución, dónde se puede encontrar. Explica también si está en peligro de extinción o es abundante. Con esa información elabora un reporte e incluye imágenes que ilustren el texto.
•
•
•
¿Cuál es tu tema de trabajo? ¿Cuál es el planteamiento del problema? ¿Ya sabes cuál es tu objeto de estudio y los límites de tu investigación? ¿Cuántas fuentes de información relacionadas con tu investigación has consultado? ¿Cuántos pasos del método científico has avanzado? ¿Qué temas de la unidad I te servirán para desarrollar tu investigación? ¿Qué temas de la Unidad II te ayudarán a desarrollar tu investigación? ¿En qué otras materias te apoyas para resolver el problema planteado?
53
Biología básica I }
Producto/ REPORTE Evidencia
Evalúa tus actividades con la siguiente rúbrica.
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
) 0 1 ( e t n e l e c x E
) 8 ( o n e u B
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
La información está organizada con párrafos bien redactados.
La información no presenta subtítulos, está organizada pero los párrafos no están bien redactados.
La información proporcionada no está organizada.
Organización
La información está organizada, con párrafos bien redactados y con subtítulos.
Introducción
Plantea el Plantea el tema, artema, argumenta la gumenta la relevancia de relevancia de su indagación su indagación, y ofrece un pero no ofrepanorama ce un panogeneral de rama general lo que trata y de lo que se de cómo está trata, ni de su estructurado. estructura.
54
Plantea el No plantea tema, sin el tema, no embargo no argumenta argumenta su relevancia, su relevancia, sólo mencioni ofrece un na el título panorama gedel tema y su neral, pero si estructura. su estructura.
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o n r o p E r a N m s u c e d ) ) 5 8 0 6 ( ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
Unidad
Producto/ REPORTE Evidencia
2
- Características y composición de los seres vivos
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
Ideas
) 0 1 ( e t n e l e c x E
Las ideas son claras, las relaciona con la información de acuerdo a cada subtítulo, problema o pregunta planteada.
) 8 ( o n e u B
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
) 9 8 ( o n e u B
Las ideas se Las ideas son entiende pero difíciles de la información entender o Las ideas no solo corresestán incom- se entienden ponde a algupletas, pero o muestran nos subtítulos, atienden a poca coherenpero dan los subtítulo, cia entre las respuesta a problema mismas. los problemas o pregunta o preguntas planteada. planteadas.
Los diagramas e ilustraciones Los diagramas son ordenason precisos dos, precisos y añaden al y añaden al entendimienentendimien- to del tema. to del tema.
Los diagramas Los diagramas e Ilustraciones e ilustracioson ordenanes no son dos y precisos precisos o no y algunas veañaden al ences añaden al tendimiento entendimiendel tema. to del tema.
Las concluLas conclusiones dan siones dan muestra de muestra de apropiación estudio del del tema, son tema, son Conclusiones elaboradas elaboradas de de forma forma persopersonal y son nal pero son congruentes poco concon el tema gruentes con abordado. el tema.
Las conclusiones muestran No existen claramente el conclusiones estudio del en el texto o tema pero es este apartado difícil para el se confunde lector identifi- con el resto car la opinión del tema personal del abordado. autor.
Diagramas e ilustraciones
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
o l l e l o n r o p E r a N m s u c e d ) ) 5 8 0 ( 6 ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
55
Biología básica I RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Producto/ REPORTE Evidencia
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
Fuentes/bibliografía
) 0 1 ( e t n e l e c x E
) 8 ( o n e u B
Utilizó más de 2 o más fuentes de información y las gráficas están documentadas y las cita en el trabajo.
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o r o p n E r N m a s u c e d ) ) 5 8 0 ( 6 ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
Utilizó más de 2 o más Utiliza sólo fuentes de Utiliza algunas una fuente de información fuentes de información y las gráficas información y está docuestán docuy gráficas no mentada y mentadas, están docucitadas pero no todas mentadas. correctamente. las cita en el trabajo.
Retroalimentación
Acreditación Acreditado No acreditado
Calificación
Escala de clasificación Puntuación Nivel de desempeño 1 a 9 puntos
Deficiente* Puntuación obtenida
10 a 18 puntos
Suficiente*
19 a 27 puntos
Bueno Nivel de desempeño
28 a 36 puntos
Excelente *Requieren atención para su mejora.
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Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Composición de los seres vivos Exploro mis conocimientos La célula es la unidad fundamental de los seres vivos. Existen organismos unicelulares como las amibas o las bacterias, y los pluricelulares, formados por tejidos como las plantas y los animales. No obstante, cada célula está limitada y protegida por una membrana celular y tiene su propio material genético y metabolismo (el cual le permite cumplir con las funciones vitales y reproducirse). Reflexiona estas preguntas.
TIC
Para resolver las actividades, consulta esta tabla periódica: http://goo.gl/iD3Urj
1. ¿De qué está hecha una célula? 2. ¿Que tipo de sustancias deben intervenir en sus procesos para mantenerla viva? 3. ¿Qué le sucede al resto de un organismo si sus células no se alimentan
correctamente?
Actividad de Inicio }
En una tabla periódica, busca todos los elementos que reconozcas que forman parte de la vida. a ) ¿Cuáles son las características químicas de los elementos que forman parte
de los organismos vivos? b ) ¿En qué grupo (s) están? c ) ¿Cuáles son los periodos que contienen mayor número de elementos que conforman la vida? d ) ¿Qué es una biomolécula? }
Investiga en fuentes confiables ¿cuáles son los componentes inorgánicos y orgánicos presentes en la célula? Anótalo.
57
Biología básica I
Adquiero mi conocimiento Elementos biogenésicos La Química estudia la composición de la materia y los cambios que esta sufre. La materia es aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. Se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso.
Los biogenésicos son los elementos químicos que constituyen la materia viva, a saber: el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Están presentes en 99% del peso seco de los organismos. El 1% restante se compone de los minerales esenciales para que los organismos efectúen sus funciones vitales, entre los más importantes está el calcio (Ca), el potasio (K), el hierro (Fe), el cloro (Cl), el sodio (Na), el yodo (I) y el magnesio (Mg). Al unirse entre sí, los elementos forman compuestos que son de dos tipos: inorgánicos u orgánicos. Los compuestos inorgánicos indispensables para la vida son el agua, los gases, como el oxígeno para los organismos aeróbicos y el dióxido de carbono para otros organismos; y los minerales, que se presentan en forma de elementos o de sales. En los procesos de fotosíntesis y respiración, se estudiará más sobre el oxígeno y el dióxido de carbono, así como su importancia para los organismos.
Actividad de aprendizaje 4 De manera individual, investiga en diversas fuentes la función específica de cada uno de los bioelementos, así como el papel de estos en el mantenimiento de la homeostasis y las funciones celulares y corporales. } Organizados en corrillos de cinco personas cotejen la información recabada y elaboren un cuadro sinóptico ilustrado, donde se integren los bioelementos, resaltando la importancia de estos para conservar la vida. } Elaboren un juego de memoria (cartas) en las que integren las características, funciones e importancia de cada uno de los bioelementos para los seres vivos. }
Para saber +
La cantidad de minerales que los organismos tienen depende de la especie, la edad, la constitución física y el sexo. Sin embargo, se sabe que el elemento más abundante en los organismos es el oxígeno, después el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el fósforo y por último el azufre.
58
Moléculas Inorgánicas: Sales minerales: iones y gases inorgánicos Sales minerales Los minerales que se necesitan en mayor cantidad en ciertas funciones fisiológicas reciben el nombre de macrominerales ; sin embargo, los nutriólogos los suelen llamar ultraoligoelementos, por ejemplo, el calcio, el potasio, el sodio y el fósforo. Por otro lado, aquellos que se necesitan en pequeñas cantidades son
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
denominados microminerales u oligoelementos, como el hierro, el cinc, el cobre, el selenio y el manganeso. Los macrominerales se encuentran en los alimentos y en el organismo principalmente en estado iónico. Los iones positivos son llamados cationes, mientras que los negativos se denominan aniones. Ejemplo de sales son, entre otras: Na+, Cl − y Ca2+. Además, forman parte de compuestos orgánicos; por ejemplo, el hierro forma parte de la hemoglobina, proteína que transporta oxígeno, así como de las metaloproteínas. Otro mineral que se presenta en forma iónica es el fósforo, el cual está en forma de H2PO4− y de HPO4−, que se absorben de manera inorgánica, y el fosfato ligado orgánicamente, que es hidrolizado en el intestino y liberado como fósforo inorgánico. La biodisponibilidad es un término que los nutriólogos utilizan para describir el estado químico de los minerales en el intestino, ya que casi todos se absorben en forma iónica, con excepción del hierro. Existen algunos factores que impiden la absorción de ciertos minerales, pero este tema debe tratarse por separado.
Mineral
La función que realiza
Su carencia puede ocasionar Osteoporosis, fallas en la contracción muscular y en la transmisión de impulsos nerviosos, raquitismo y hemorragias frecuentes.
Alimentos en los que se encuentra
Calcio
Permite el fortalecimiento de huesos y dientes, la contracción muscular y la transmisión de impulsos nerviosos.
Fósforo
Ayuda a la formación de hueDebilidad en huesos, diensos, dientes, tes y cuerpo, fatiga mental e fosfolípidos, ATP y ácidos impotencia sexual. nucleicos.
Productos lácteos, carnes, cereales, pescados y mariscos.
Potasio
Ayuda a controlar los impulsos nerviosos y musculares, a la regulación de los latidos del corazón y al mantenimiento del balance de fluidos.
Fallas en la transmisión de los impulsos nerviosos y en el balance de fluidos.
Cereales, papas, leguminosas, jitomate y plátano.
Hierro
Formación de la hemoglobina en los glóbulos rojos de la sangre y respiración celular.
Anemia y debilidad.
Hígado, huevos, nueces, legumbres, pasas, cereales.
Yodo
Formación de tiroxina, la cual Bocio. regula el metabolismo.
Sal yodada, pescados, camarones, brócoli.
Magnesio
Cofactor en muchas reacciones del metabolismo y respiración celular.
Falta de apetito, irritabilidad, cansancio y convulsiones.
Vegetales verdes, leguminosas, maíz, cacahuate, carne, leche, ciruelas.
Sodio
Regulación del balance de fluidos, mantenimiento del balance iónico, transmisión de impulsos nerviosos.
Fallas en la transmisión del impulso nervioso y en el balance de fluidos.
Sal de mesa, productos del mar y la mayoría de los alimentos.
Productos lácteos, huevos, pescado.
59
Biología básica I Mineral
La función que realiza
Su carencia puede ocasionar
Alimentos en los que se encuentra
Cloro
Balance de fluidos y balance ácido-base, síntesis de ácido clorhídrico en el estómago.
Fallas como activador enzimático.
Sal de mesa y la mayoría de los alimentos.
Flúor
Evita las caries, ya que fortalece el esmalte de los dientes.
Aparición de caries.
Agua fluorada y en algunas frutas y verduras.
Cinc
Síntesis de insulina y forma parte de algunas enzimas.
Lesiones cutáneas, disminución del gusto, defectos inmunitarios.
Leguminosas, hígado, lentejas, espinacas.
Agua: propiedades físicas, químicas e importancia biológica El agua es el componente inorgánico indispensable para la vida; constituye la sustancia más importante para el desarrollo y sostén de la vida en el planeta. Los procesos vitales no son posibles sin esta; 75% de la superficie terrestre está cubierta por agua, en tanto que los seres vivos están constituidos en 75 a 90% de este líquido. Para comprender porque el agua es esencial, hay que conocer su estructura molecular. El agua es una molécula sencilla formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
El agua es fundamental pata los seres vivos porque les permite llevar a cabo procesos celulares y reacciones químicas. †
60
El oxígeno comparte un par de electrones con cada hidrógeno por enlace covalente. La molécula de agua, en su conjunto, posee carga neutra y tiene igual número de electrones y de protones. Sin embargo, es una molécula polar, debido a que el oxígeno ejerce una atracción mayor sobre los electrones que comparte con los átomos de hidrógeno mediante el enlace covalente. En consecuencia, mientras que la región que se encuentra cerca de cada núcleo de hidrógeno es una zona positiva cargada débilmente, la del átomo de oxígeno donde se encuentran los cuatro electrones “libres” (del lado opuesto) forma dos órbitas cargadas débilmente negativas. Como resultado de estas zonas “positivas” y “negativas”, cada molécula del agua puede formar puentes de hidrógeno con otras moléculas de agua. Las consecuencias del puente de hidrógeno son la tensión superficial, la cohesión, la capilaridad y la absorción. Esta polaridad y esta estructura dan lugar a las propiedades únicas del agua. La polaridad de la molécula del agua se debe a su arreglo espacial que presenta una geometría tetraédrica irregular, y por la naturaleza de sus átomos: el hidrógeno es el átomo más ligero y el oxígeno tiene una alta electronegatividad, es decir, una gran capacidad para atraer electrones. Los electrones del átomo de hidrógeno se unen al átomo de oxígeno mediante enlaces covalentes, lo
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
que provoca una carga ligeramente positiva en un extremo del hidrógeno, y una negativa en el otro; aunque no es totalmente opuesta, ya que forma un ángulo de 104.45º debido a la hibridación sp3 del átomo de oxígeno. De este modo, los tres átomos for man una molécula angular, y a pesar de que la molécula de agua tiene igual número de protones y electrones, se comporta como un dipolo, por la diferencia de cargas; en consecuencia las moléculas de agua (dipolo-dipolo) tienen interacciones entre ellas, formando puentes de hidrógeno entre la parte parcialmente negativa del átomo de oxígeno y la parte parcialmente positiva de otras moléculas adyacentes, confiriéndole la característica polar de la molécula del agua, que le da propiedades únicas tales como: su poder disolvente, su elevado calor específico, su viscosidad, entre otras, que son de gran importancia para la vida en nuestro planeta. Las moléculas de agua se encuentran unidas entre sí por fuerzas intermoleculares llamadas puentes de hidrógeno. En procesos prolongados de sequía, hay organismos que no tienen más alternativa que desarrollar adaptaciones para conservar el agua. Un ejemplo son las cactáceas, plantas que han desarrollado magníficas adaptaciones fisiológicas y morfológicas para sobrevivir a la sequía prolongada. Entre las adaptaciones más asombrosas para conservar el agua, están la transformación de las hojas en espinas, el engrosamiento de la cutícula, el desarrollo de sus parénquimas para almacenamiento, la reducción de la superficie de transpiración, la disposición hundida de estomas y la capacidad de absorción rápida del agua por las raíces.
Para saber +
Algunos aspectos adversos de la deshidratación son: Sed intensa, pérdida de apetito, disminución en el volumen sanguíneo, ojos hundidos, desvanecimiento, debilidad, espasmos musculares, delirio, insomnio, entre otros.
Molécula del agua +
δ
104.5°
H
Puente de hidrógeno 0.177 nm
O
—
δ
δ —
Enlace covalente 0.0965 nm
H +
δ
61
Biología básica I
Actividad de aprendizaje 5 El agua mineral se obtiene de fuentes subterráneas de agua, por lo que contiene minerales disueltos en ella. Lleva a tu clase una botella de agua mineral y otra de agua purificada. } Organizados en equipos, analicen qué minerales contiene cada una y en qué cantidad. } Elaboren un reporte en el que comparen los alcances de la función del agua mineral y el agua purificada en los procesos que desarrollan en los seres vivos. }
Actividad de aprendizaje 6 }
Investiga las propiedades químicas y físicas del agua.
Propiedades químicas
}
Propiedades físicas
En tu libreta, elabora un reporte de las diferentes funciones que el agua desempeña en los organismos.
Conceptos a evaluar Participación en el trabajo colaborativo. Información relevante en el mapa conceptual. Características formales del reporte. Habilidades para relacionar las propiedades del agua con sus funciones.
62
Sí
No
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
A continuación encontrarás la rúbrica para evaluar el reporte que deberás entregar a tu docente.
Producto/ REPORTE Evidencia
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
) 0 1 ( e t n e l e c x E
) 8 ( o n e u B
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
Organización
La información está organizada, con párrafos bien redactados y con subtítulos.
La información está organizada con párrafos bien redactados.
La información no presenta La información subtítulos, proporcionada está organino está zada pero los organizada. párrafos no están bien redactados.
Introducción
Plantea el Plantea el tema, artema, argumenta la gumenta la relevancia de relevancia de su indagación su indagación, y ofrece un pero no ofrepanorama ce un panogeneral de rama general lo que trata y de lo que se de cómo está trata, ni de su estructurado. estructura.
Plantea el No plantea tema, sin el tema, no embargo no argumenta argumenta su relevancia, su relevancia, sólo mencioni ofrece un na el título panorama gedel tema y su neral, pero sí estructura. su estructura.
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o n r o p E r N m a s u c e d ) ) 5 8 0 6 ( ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
63
Biología básica I Producto/ REPORTE Evidencia
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
Ideas
) 0 1 ( e t n e l e c x E
Las ideas son claras, las relaciona con la información de acuerdo a cada subtítulo, problema o pregunta planteada.
) 8 ( o n e u B
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
Las ideas se Las ideas son entienden difíciles de pero la inforentender o mación sólo Las ideas no están incomcorresponde corresponde a se entienden pletas, pero algunos subtío muestran atienden al tulos, pero dan poca coherensubtítulo, respuesta a cia entre ellas. problema los problemas o pregunta o preguntas planteada. planteadas.
Los diagramas e ilustraciones Los diagramas son ordenason precisos dos, precisos y añaden eny añaden en- tendimiento al tendimiento al tema. tema.
Los diagramas Los diagramas e Ilustraciones e ilustracioson ordenanes no son dos y precisos precisos o y algunas no añaden enveces añaden tendimiento al entendimientema. to al tema.
Las concluLas conclusiones dan siones dan muestra de muestra de apropiación estudio del del tema, son tema, son Conclusiones elaboradas elaboradas de de forma forma persopersonal y son nal pero son congruentes poco concon el tema gruentes con abordado. el tema.
Las conclusiones muestran No existen claramente el conclusiones estudio del en el texto o tema pero es este apartado difícil para el se confunde lector identifi- con el resto car la opinión del tema personal del abordado. autor.
Diagramas e ilustraciones
64
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o n r o p E r a N m s u c e d ) ) 5 8 0 ( 6 ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
Unidad
Producto/ REPORTE Evidencia
2
- Características y composición de los seres vivos
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
Fuentes/ bibliografía
) 0 1 ( e t n e l e c x E
Utilizó más de 2 o más fuentes de información las gráficas están documentadas y las cita en el trabajo.
) 8 ( o n e u B
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o n r o p E r a N m s u c e d ) ) 5 8 0 ( 6 ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
Utilizó más de 2 o más Utiliza solo fuentes de Utiliza algunas una fuente información fuentes de de informay las gráficas información y ción y está están doculas gráficas no documentada mentadas, están docuy citadas copero no todas mentadas. rrectamente. las cita en el trabajo.
Retroalimentación
Calificación
Acreditación Acreditado ado No acredi editado ado
Escala de clasificación Nivel de Puntuación desempeño 1 a 9 puntos
Deficiente*
10 a 18 puntos
Suficiente*
19 a 27 puntos
Bueno
28 a 36 puntos
Excelente
Puntuación obtenida Nivel de desempeño
*Requieren atención para su mejora.
65
Biología básica I
Biomoléculas Carbohidratos Son compuestos orgánicos esenciales para los organismos animales; proporcionan cuatro calorías por gramo. Los carbohidratos son macromoléculas orgánicas formadas por C, H y O, utilizadas como combustible por todo ser vivo, es decir, nos aportan energía para poder realizar nuestras funciones vitales. Son compuestos abundantes en la naturaleza, los más comunes son: azúcares, almidones y celulosa.
Los organismos autótrofos fotosintéticos que utilizan la luz del Sol tienen la capacidad de transformar la energía solar en energía química, por medio del proceso llamado fotosíntesis (que se verá más adelante). Otra función de los carbohidratos es formar estructuras celulares. Conocidos también como hidratos de carbono, glúcidos o azúcares, los carbohidratos se Sacarosa encuentran en diversos alimentos, principalmente en vegetales, leche, cereales y sus derivados (pan de triGlucosa go o maíz, tostadas, pozole, sopas de pasta, tortillas, atole y tamales), así como en la caña de azúcar, entre CH2OH otros. Los carbohidratos se clasifican en: a ) Monosacáridos . Son los azúcares más simples, su fórmula general es (CH2O)n. Se diferencian O H H por su número de carbonos (triosas, pentosas H o hexosas) o por su grupo funcional (aldehídos o cetonas). Los monosacáridos principales H OH para nuestro organismo son: ribosa, desoxirribosa, galactosa, fructuosa y glucosa. Ésta úlOH tima es el monosacárido más importante para nosotros, pues se trata de nuestro combustiOH H ble, que se convierte en otra molécula llamada ATP, la cual funciona como moneda energétiO ca. La glucosa, producto de la fotosíntesis, es un azúcar de seis carbonos con grupo funcioO nal aldehído. En una solución acuosa, se pueCH2OH de formar de dos maneras: α-glucosa. Hexosa con un grupo hidroxilo OH H unido al carbono 1 en la forma alfa (hidroxilo por debajo del anillo). H β-glucosa. Hexosa con un grupo OH (hidroxiCH2OH lo por encima del anillo). OH H En otras palabras, si hablamos de glucosa alfa, nos referimos a los cereales y sus derivados; y si hablamos de glucosa beta, aludimos Fructosa a la madera, al algodón o a otras fibras. De esta manera, un rayo de Sol se transforma en tortilla, pan, etcétera, si es que hablamos de 66
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
α-glucosa;
o en madera o algodón, si es glucosa beta, y lo único que cambia es la posición de un grupo hidroxilo. Monosacáridos CH2OH H
C
C
H OH
OH C H
O H C OH
α-glucosa
El hígado almacena la glucosa en forma de glucógeno
CH2OH H
H
C
C
C
H OH
OH
OH C H
O H C
OH
Glucogenolisis
Glucogénesis
C H
OH
Glucosa
β-glucosa
b ) Disacáridos. Son la unión de dos monosacáridos
por el enlace llamado glucosídico. Los más importantes son: Sacarosa o azúcar de caña. Está formada por glucosa y fructosa. Maltosa o azúcar de malta. Está formada por la unión de dos glucosas. Lactosa o azúcar de la leche. Está formada de glucosa más galactosa. •
•
La glucogénesis es la ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de glucógeno (también llamado glicógeno) a partir de un precursor más simple, la glucosa-6-fosfato. Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y en menor medida en el músculo. †
•
c ) Polisacáridos. Se forman con la unión de más de
Almidón
CH2OH
CH2OH
O
O
OH
diez monosacáridos. O Si están constituidos por monosacáridos O HO CH iguales integran homopolisacáridos. O Si están constituidos por monosacáridos difeOH rentes, heteropolisacáridos. Los que nos interesan biológicamente son O O los homopolisacáridos, que se clasifican en: OH De almacenamiento. Están constituidos por α-glucosa. Se encuentran, por ejemplo, en el cereal que desayunamos, en forma de almidón. Estos monómeros viajan al torrente sanguíneo a través de las paredes de los inOH OH testinos para aportarnos energía. Cuando la glucosa se degrada, nos aporta el ATP que H O O utilizamos para realizar nuestras funciones viH H O tales. Si nos sobra glucosa, el páncreas produce insulina para reducir su nivel en la sanHO HO OH OH gre, y se guarda en forma de glucógeno en el hígado. El almidón es la principal reserva alimenticia de las plantas (se almacena en las raíces) y, el glucógeno, de los animales (se almacena en el hígado y en los músculos). Si necesitamos de esa reserva, el páncreas produce otra hormona llamada glucagón, con el fin de que el glucógeno sea degradado y utilizado en forma de glucosa para formar ATP (moneda energética).
OH O
•
O HO CH2
CH2OH
2
O
O
•
OH
OH O
O
OH
OH
•
Glucógeno OH
H
OH
O
H
O
H
H
O HO
H
O
OH
HO
O
OH
67
Biología básica I •
Estructurales. La celulosa es el polisacárido estructural más abundante: forma parte de la pared celular de todas las células vegetales. Está constituida de glucosas tipo beta. Para nosotros, los humanos, la celulosa no es alimento, ya que no tenemos la enzima que degrada enlaces beta. Sin embargo, para algunos mamíferos como los rumiantes, las termitas y las cucarachas, la celulosa es su principal fuente de alimento, toda vez que poseen microorganismos que producen tal enzima. La quitina es otro polisacárido estructural que forma parte de los exoesqueletos de algunos artrópodos, así como de la pared celular de ciertos hongos.
La madera tiene aproximadamente 50% de celulosa y, el algodón, más del 90%. †
Celulosa CH2OH
CH2OH
H
O
H
OH
OH
H
H
OH
O
OH
H
H
OH
O
OH
H
H
OH
O
H
H
H
H
H
H
H
H
H OH
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
CH2OH
CH2OH
CH2OH
OH
H
H
OH
O
H
Quitina
CH3 O NH
CH2OH O
O
OH
O O
OH
O CH2OH
NH O CH3
Actividad de aprendizaje 7 }
68
Investiga sobre la variedad de dietas que tienen como base los carbohidratos, en distintas culturas indígenas, regiones o países del mundo y recupera esta información en un reporte, anexa imágenes.
Unidad
Producto/ REPORTE Evidencia
2
- Características y composición de los seres vivos
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
) 0 1 ( e t n e l e c x E
) 8 ( o n e u B
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
Organización
La información está organizada, con párrafos bien redactados y con subtítulos.
La información está organizada con párrafos bien redactados.
La información no presenta La información subtítulos, proporcionada está organino está zada pero los organizada. párrafos no están bien redactados.
Introducción
Plantea el Plantea el tema, artema, argumenta la gumenta la relevancia de relevancia de su indagación su indagación, y ofrece un pero no ofrepanorama ce un panogeneral de rama general lo que trata y de lo que se de cómo está trata, ni de su estructurado. estructura.
Plantea el No plantea tema, sin el tema, no embargo no argumenta argumenta su relevancia, su relevancia, sólo mencioni ofrece un na el título panorama gedel tema y su neral, pero sí estructura. su estructura.
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o n r o p E r a N m s u c e d ) ) 5 8 0 ( 6 ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
69
Biología básica I Producto/ REPORTE Evidencia
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
Ideas
Diagramas e ilustraciones
) 0 1 ( e t n e l e c x E
Las ideas son claras, las relaciona con la información de acuerdo a cada subtítulo, problema o pregunta planteada. Los diagramas e ilustraciones son ordenados, precisos y se añaden al entendimiento del tema.
Las conclusiones dan muestra de apropiación del tema, son Conclusiones elaboradas de forma personal y son congruentes con el tema abordado. 70
) 8 ( o n e u B
) 6 ( e t n e i c fi u S
Las ideas se Las ideas son entiende pero difíciles de la información entender o sólo corresestán incomponde a algupletas, pero nos subtítulos, atienden a pero dan los subtítulos, respuesta a problemas los problemas o preguntas o preguntas planteadas. planteadas. Los diagramas e Ilustraciones Los diagramas son ordenason precisos y dos y precisos se añaden al y algunas entendimien- veces se añato del tema. den al entendimiento del tema. Las concluLas conclusiosiones dan nes muestran muestra de claramente el estudio del estudio del tema, son tema pero es elaboradas de difícil para el forma persolector identifinal pero son car la opinión poco conpersonal del gruentes con autor. el tema.
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
Las ideas no se entienden o muestran poca coherencia entre las mismas.
Los diagramas e ilustraciones no son precisos o no se añaden al entendimiento del tema.
No existen conclusiones en el texto o este apartado se confunde con el resto del tema abordado.
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o n r o p E r N m a s u c e d ) ) 5 8 0 6 ( ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
Unidad
Producto/ REPORTE Evidencia
2
- Características y composición de los seres vivos
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
Fuentes/bibliografía
) 0 1 ( e t n e l e c x E
Utilizó más de 2 o más fuentes de información y las gráficas están documentadas y las cita en el trabajo.
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 8 ( o n e u B
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o n r o p E r a N m s u c e d ) ) 5 8 0 ( 6 ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
Utilizó más de 2 o más Utiliza sólo fuentes de Utiliza algunas una fuente de información fuentes de información y las gráficas información y y está docuestán doculas gráficas no mentada y mentadas, están docucitadas pero no todas mentadas. correctamente. las cita en el trabajo.
Retroalimentación
Calificación
Acreditación Acreditado No acreditado
Escala de clasificación Nivel de Puntuación desempeño 1 a 9 puntos
Deficiente*
10 a 18 puntos
Suficiente*
19 a 27 puntos
Bueno
28 a 36 puntos
Excelente
Puntuación obtenida Nivel de desempeño
*Requieren atención para su mejora.
71
Biología básica I
Lípidos Son compuestos orgánicos insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos como el cloroformo y el éter. Nos proporcionan nueve calorías por gramo. Son altamente energéticos y se almacenan en el tejido adiposo. Las plantas también almacenan su energía en forma de aceite en las semillas o frutos. Los lípidos son moléculas orgánicas compuestas por C, H y, en menor proporción, por O, aunque pueden contener también P. Sirven como reserva energética y forman parte de estructuras celulares. Los fosfolípidos están presentes en todas las membranas celulares. Por ejemplo: en la grasa que cubre el cuerpo de los mamíferos que viven en lugares muy fríos, como la foca, el oso polar, y que les sirve de protección y como aislante, además de reserva energética. Los lípidos se clasifican en: a ) Lípidos simples . Son también conocidos como grasas neutras o triglicéridos.
Algunos frutos y semillas son ricos en aceites vegetales. †
Fosfolípido O
Están constituidos químicamente por una molécula de glicerol y tres ácidos grasos unidos por enlaces llamados ésteres.
CH2 O C R1 O CH
O C R2 O
CH2 O P O
Cada ácido graso tiene una cadena de hasta 36 átomos de carbono con un grupo carboxilo en un extremo. Los ácidos grasos saturados tienen enlaces simples, a diferencia de los ácidos grasos no saturados, que pueden tener uno o más enlaces dobles. La mantequilla, el tocino y los aceites vegetales son ejemplos de grasas neutras.
R3
O(—)
H CH2 CH CH2
Glicerol
72
OH OH
H
OH H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
OOH
Ácido graso saturado
OOH
Ácido graso monoinsaturado
H
H OOH
Ácido graso poliinsaturado
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos Colesterol
b ) Lípidos compuestos . Tienen una molécula de
CH glicerol, dos ácidos grasos y, en el tercer carbono CH del glicerol, pueden tener un grupo fosfato y formar un fosfolípido, o un azúcar y formar un gluH C . El extremo donde se ubica el fosfolípicolípido H C do o el glucolípido es soluble en agua o polar: es la parte hidrofílica; la otra parte, que contiene los ácidos grasos, es hidrofóbica o no polar. Las HO membranas celulares están constituidas por una doble capa de fosfolípidos. c ) Lípidos asociados . Son diferentes estructuralmente a los otros lípidos e insolubles en agua. Un ejemplo de estos son los esteroides, el colesterol, la testosterona, la progesterona y las hormonas de la corteza adrenal. Tienen una estructura de cuatro anillos de carbono. El colesterol es secretado por el hígado porque forma parte de la bilis. Las hormonas sexuales y las de las glándulas adrenales se forman a partir del colesterol, que también integra las membranas celulares de los animales. Sin embargo, niveles altos de colesterol pueden ser fatales, ya que obstruyen las paredes de los vasos sanguíneos, causando arteriosclerosis. d ) Ceras. Son lípidos con ácidos grasos unidos a alcoholes de cadena larga. Están presentes en la cutícula de las hojas, en las plumas de las aves y en las ceras que producen las abejas. 3
CH2
CH2
CH2 CH
CH3
CH3
3
3
Proteínas Son compuestos orgánicos que constituyen del 50 al 70% de los organismos. Nos proporcionan cuatro calorías por gramo. Las proteínas son macromoléculas constituidas por unidades llamadas aminoácidos, los cuales se encuentran unidos por enlaces peptídicos. Los aminoácidos contienen un grupo amino (−NH2) y un grupo carboxilo (−COOH). Las diferentes proteínas están constituidas por veinte aminoácidos naturales, que reciben el nombre de esenciales. Entre estos aminoácidos que no pueden sintetizarse en nuestro organismo y que obtenemos de los alimentos de origen animal y de plantas como leguminosas, se encuentran: lisina, fenilalanina, valina, arginina, isoleucina, metionina, triptófano, treonina, histidina y leucina. La unión de dos aminoácidos forma un dipéptido; la de cinco, un pentapéptido; y si la cadena contiene entre seis y cincuenta aminoácidos, estamos hablando de un polipéptido. Más de cien ya forman una proteína . Existe una gran diversidad de proteínas formadas por la combinación de los aminoácidos, así como son diversas y numerosas las palabras que se forman a partir de la combinación de las letras del abecedario. ¡Imagínate cuántas diferentes proteínas se forman con la combinación de veinte aminoácidos!
Glicina –
COO +
H3N
C
H
H
73
Biología básica I Los veinte aminoácidos que conforman a las proteínas son: Aminoácidos con grupos laterales hidrofóbicos
+
C
H3N
+
H3N
H
CH H3C
+
H3N
H
C
H
CH2 CH3
CH H3C
+
H3N
C
H
C
CH3
+
H3N
H
C
C
H
CH2
CH2 CH2
CH2 CH3
COO–
COO–
COO–
COO–
COO–
S
CH3
CH3
Leucina (leu)
Valina (val)
Fenilalanina (phe)
Metionina (met)
Isoleucina (ile)
Aminoácidos con grupos laterales hidrofílicos COO– +
H3N
+
H
C
COO–
COO– H3N
C
+
H3N
H
CH2
CH2
CH2
C
CH2
CH2
H2N
O
COO-
Asparagina (asn)
Glutámico (glu)
–
H3N
+
H3N
C
COO– +
H
H+ C N CH
O
HC
Glutamina (gln)
N H
Histidina (his)
H
–
COO +
H3N
C
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
NH
NH3+
C
Lisina (lys)
H
C
C
H3N
CH
C H2N
COO +
H
C
COO–
Arginina (arg)
–
COO
Aspártico (asp)
Con características intermedias
+
H3N
C
H
–
–
–
+
H3N
C
+
H3N
H
H
CH3
H
Glicina (gly)
Alanina (ala)
H3N
C CH2 SH
Cisteína (cys)
74
H
+
H
C
OH
H3N
Serina (ser)
+
H2N H2C
H
C
OH
+
H3N
C CH2
Treonina (thr) H
Tirosina (tyr)
Prolina (pro)
+
H3N
C H CH2
HC OH
CH2
H
COO–
C
COO– C C H2
H
C
CH3
H
COO–
COO
C
COO– +
–
COO
COO
N H
Triptófano (trp)
+
NH2
NH2
CH2
COO
H
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Las proteínas se clasifican de varias maneras. En este libro estudiaremos las proteínas de acuerdo con su función, su forma y su arreglo espacial. Por su forma, las proteínas pueden ser: a ) Fibrosas . Se encuentran empaquetadas en fibrillas, como el colágeno, la elastina, la seda y la queratina, por nombrar algunas. El colágeno es el constituyente principal de ligamentos, tendones, huesos, cartílagos y piel. Por su parte, la queratina está presente en los cuernos de los rinocerontes, así como en uñas, escamas y plumas; mientras que la elastina forma parte del pelo. b ) Globulares . Son proteínas enrolladas, como las enzimas y los anticuerpos. Por su estructura o arreglo espacial, las proteínas pueden ser: Primarias. Forman cadenas simples con enlaces peptídicos, es la secuencia de aminoácidos que forma a cada proteína. Secundarias. Tienen forma de doble hélice y contienen enlaces de puente de hidrógeno, como la queratina. Terciarias . Tienen plegamientos y formas tridimensionales, como algunas enzimas. Cuaternarias. Están formadas por más de dos cadenas polipéptidas y con más interacciones entre ellas, como la insulina. Por su función: Estructurales. Son aquellas que, como su nombre lo indica, forman estructuras, ya sean duras, como los cuernos de los rinocerontes y las uñas, o blandas, como el pelo. Como ejemplos, tenemos la queratina, la elastina, el colágeno, la seda, entre otros. Contráctiles. Forman parte de los músculos, como la miosina y la actina. Intervienen en la contracción y en la relajación muscular. Hormonales. Intervienen en la regulación de procesos. Algunos ejemplos de ellas son la insulina y el glucagón, que se encargan de regular los niveles de azúcar en la sangre. De transporte. Transportan moléculas específicas. Un ejemplo es la hemoglobina, que lleva el oxígeno a todos nuestros tejidos. De defensa. Nos protegen de enfermedades o de alguna infección, como los anticuerpos (inmunoglobulinas). Enzimáticas. Como aceleradores de reacciones metabólicas.
Estructura primaria
Estructura secundaria
•
•
Estructura terciaria ESTRUCTURA TERCIARIA
•
•
• •
•
•
Estructura cuaternaria
ESTRUCTURA CUATERNARIA
•
•
•
75
Biología básica I
Práctica de laboratorio Práctica 1: Identificación de carbohidratos, lípidos y proteínas Competencias a las que se aporta: Genéricas: 3, 4.5, 5.1, 5.4, 5.5, 6.1, 6.3, 6.4, 6.5, 7.5, 8.2 y 8.3. Disciplinares básicas: 3, 4, 5, 12, 13 y 14.
Problema: ¿Qué moléculas orgánicas consumo diariamente y cuáles funciones tienen en mi organismo?
Hipótesis:
Materiales • •
•
Equipo: Goteros, cuchillo, vidrios de reloj, agitador de vidrio. Reactivos: Lugol, Fehling A y Fehling B, sudán III, NaOH (hidróxido de sodio) y CuSO4 (sulfato de cobre). Material biológico: Jugo de naranja, salchicha finamente picada, carne de pollo finamente picada, clara de huevo, otros alimentos que quieras.
Procedimiento 1. Coloca en cuatro tubos de ensayo 3 ml de jugo de naranja. Haz lo mismo con 2. 3.
4.
5.
76
los otros alimentos. Para investigar si un alimento contiene almidón, agrega tres gotas de lugol, mézclalo y si adquiere una coloración azul hasta negro, indica que sí contiene. Para saber si un alimento contiene lípidos, agrega cinco gotas de sudán III, mézclalo, déjalo reposar cinco minutos. Observa si aparece una coloración anaranjada-rojiza que indica la presencia de lípidos. Para investigar azúcares, agrega al alimento 1 ml del reactivo Fehling A y 1 ml de Fehling B, mézclalos. Colócalo a la flama del mechero o en baño María y si observas una coloración amarilla indica que el alimento contiene poco azúcar. Si aparece un rojo ladrillo indica que contiene mayor concentración de azúcar. Para detectar proteínas, agrega al alimento 2 ml de NaOH (hidróxido de sodio), mezcla, agrega CuSO4 (sulfato de cobre) gota a gota, si observas una coloración azul intenso indica poca concentración de proteínas. En cambio, si la coloración es violeta contiene una alta concentración de proteínas.
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Análisis }
Llena la siguiente tabla de comparación con las coloraciones que surgen de las reacciones y marca con un si existe presencia de una o más moléculas en los alimentos, de acuerdo con tus observaciones.
Almidón
Lípidos
Azúcares
Proteínas
Jugo de naranja
Salchicha
Carne de pollo
Clara de huevo
Conclusión }
Con base en la hipótesis planteada, escribe en un párrafo tus conclusiones, sobre cómo los alimentos aportan moléculas y cómo estas ayudan al organismo.
¿Por qué es importante alimentarse sanamente? Explícalo en el recuadro.
77
Biología básica I
Actividad de aprendizaje 8 }
Cuando consultamos a un médico o a un nutriólogo, es común que nos indique que comamos frutas y verduras, porque necesitamos ciertos elementos que están en esos alimentos. ¿Cuáles son esos elementos que nuestro cuerpo necesita? Completa la tabla siguiente con la información investigando la información necesaria.
¿Qué obtenemos de las frutas?
¿Qué obtenemos de las verduras?
¿Qué obtenemos de la carne?
¿Qué obtenemos de los productos lácteos?
¿Qué obtenemos de los cereales?
Actividad de aprendizaje 9 }
Formen equipos y, apoyándose en los conocimientos que ahora tienen, realicen lo siguiente: a ) Diseñen un platillo con ingredientes que utilicen en su alimentación cotidiana. b ) Generen argumentos sobre el valor nutricional del platillo. Incluyan imáge-
nes y justifiquen mediante la identificación de las biomoléculas presentes en los platillos, así como la función que desempeñan en los seres vivos.
Características a evaluar Colaboró en la actividad propuesta por el docente.
Identificó a las principales biomoléculas en los alimentos presentados.
Participó en el trabajo colaborativo.
Mostró creatividad en la elaboración del platillo.
78
Sí
No
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Ácidos nucleicos Estructura del ADN ARN
El ácido desoxirribonucleico constituye las unidades de herencia conocidas como genes. O—
El ADN está constituido por unidades llamadas nucleótidos, los cuales, a su vez, están formados por un grupo fosfato, una pentosa (desoxirribosa) y una base nitrogenada.
Base O
P
—
O 5’
O
CH2
O
4’C H
1’ H C
Fosfato
Existen dos tipos de bases nitrogenadas llamadas púricas: la adenina y la guanina; las otras son pirimídicas: la timina, la citosina y uracilo. El ADN se localiza en el núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos de las células eucarióticas, en forma de hélice, mientras que en las células procarióticas está disperso en el citoplasma. Sus funciones principales son: Transmitir las características hereditarias. Duplicarse o replicarse a sí mismo. Transmitir la información al ARN. Dirigir la síntesis de proteínas. Regular el metabolismo celular. Encargarse de la división celular.
H C
C H 3’ 2’ OH OH
Ribosa (azúcar)
Nucleótidos Pirimidinas
Purinas
U
A
C
G
• • • • • •
Extremo 5’
Bases púricas
P
NH2 N
O N
N
N H
Bases
NH
N H
N
Adenina
N
R
U
P
NH2
Guanina
R
G
P
Bases pirimídicas
Citocina
NH
NH
N N H
O
Timina
N H
O
C
P
O
O
NH2
N H
R
O
Uracilo
R
A
HO Polonucleótidos
Extremo 3’
79
Biología básica I Replicación del ADN La replicación es la capacidad del ADN para hacer copias exactas de sí mismo. Si bien faltan aspectos del proceso por descubrir, a continuación lo resumiremos con los rasgos más actualizados: 1. Cada cadena de la doble hélice del ADN sirve de molde para la formación de una nueva. A este mecanismo se le llama replicación semiconservativa , porque se conserva la mitad de la molécula. Al punto inicial de la replicación se le llama origen de la replicación, y requiere de proteínas iniciadoras especiales llamadas cebadores , así como de otras conocidas como helicasas, que rompen puentes de hidrógeno. 2. Las síntesis de nuevas cadenas se realizan en direcciones opuestas, es decir, mientras una cadena se sintetiza de manera continua (3’ → 5’), y se le llama adelantada, la otra lo hace por fragmentos de Okazaki (5’ → 3’), y se le conoce como rezagada . La ADN polimerasa cataliza la adición de nucleótidos que corresponden a ambas cadenas sólo en la dirección 5’ → 3’. 3. De esta forma, el ADN polimerasa va colocando nucleótidos específicos a la nueva cadena. La A (adenina) sólo se une con T (timina) y, la C (citosina), sólo con G (guanina). De esta manera, poco a poco se forma una nueva cadena complementaria que se va enrollando con la cadena original; en otras palabras, una nueva cadena de doble hélice está formada por una cadena molde y una nueva.
Replicación bidireccional del ADN 3’ Síntesis de la cadena adelantada
5’
5’ 3’ 5’ 3’
3’
Síntesis de la cadena atrasada
5’
5’ 5’ Fragmento de Okasaki 3’ Cebador de ARN
80
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
ARN y síntesis de proteínas Estructura química y función del ARN El ácido ribonucleico se encuentra en el nucleolo y está constituido por una sola cadena de nucleótidos, cada uno de los cuales está formado por un grupo fosfato, una pentosa (ribosa) y una base nitrogenada. Las bases púricas son la adenina y la guanina; las pirimídicas, la citosina y el uracilo. El ARN puede ser de tres tipos: ARN mensajero (ARNm). Copia la información del ADN. Lleva la información del ADN en forma de código desde el núcleo hasta los ribosomas. ARN de transferencia (ARNt). Organiza la unión de aminoácidos según la información de ADN y los transporta desde el citoplasma hasta los ribosomas. ARN ribosomal (ARNr). El ARN se encarga de la síntesis de proteínas que necesita la célula y de la formación de ribosomas. •
•
•
Síntesis de proteínas a partir del mensaje genético del ADN Transcripción
La transcripción es el proceso mediante el cual el ADN forma al ARNm dentro del núcleo, de la siguiente manera: 1. Se abre la doble hélice del ADN y una cadena servirá de molde para la transcripción del ARNm. 2. La transcripción es catalizada por una enzima llamada ARN polimerasa, misma que opera en dirección 5’ → 3’. El inicio de este proceso se da cuando la enzima ARN polimerasa se une al ADN en una secuencia llamada promotora , abriendo la doble hélice y dejando expuestas las bases de la cadena molde para las bases que correspondan. Por ejemplo: A (adenina) con U (uracilo), y C (citosina) con G (guanina), y así, de forma gradual, se van colocando los ribonucleótidos correspondientes. De esta forma, el proceso de elongación sigue hasta encontrar la señal de terminación, momento en el que la polimerasa se detiene, culminando el proceso de transcripción. 3. El ARNm recién formado por las instrucciones del ADN contiene la copia exacta para una proteína específica que se sintetizará en los ribosomas de la célula. A la unión de tres nucleótidos del ARN, se le conoce con el nombre de codón, y cada codón codifica un aminoácido específico.
Poros nucleares
Sacos aplanados Lumen
Ribosomas Membranas
†
Ribosomas.
81
Biología básica I Transcripción o formación del ARN a partir del ADN
Hebra patrón, molde
5’
OH
3’
ARN - ADN Nueva molécula de ARN Burbuja de transcripción
Traducción La traducción es el proceso mediante el cual el lenguaje de nucleótidos es convertido al lenguaje de aminoácidos, es decir, en la proteína que se necesita formar por instrucciones del ADN. Este proceso involucra los tres tipos de ARN y ocurre en los ribosomas libres o en el retículo endoplásmico rugoso, ya que esta estructura contiene ribosomas. ¿Quiénes son los actores que participan en este proceso? ADN. Dicta las instrucciones, como un director a los diferentes actores en una película. ARNm. Este actor lleva las instrucciones exactas del ADN desde el núcleo hasta los ribosomas. ARNt. Este actor traduce el lenguaje de nucleótidos al lenguaje de aminoácidos. Tiene forma tridimensional similar a una hoja de trébol. •
•
•
Traducción del ARN
Existen veinte diferentes tipos de ARNt, que corresponden a los veinte diferentes tipos de aminoácidos que constituyen a las proteínas. Esta molécula tiene dos extremos importantes: uno contiene un triplete llamado anticodón, que ensambla de manera exacta con el codón o triplete del ARNm, el cual contiene las instrucciones del ADN para que el ARNt coloque en el extremo 3’ al aminoácido que corresponda. ARNr. Este otro participante, junto con las proteínas, forma los ribosomas, los cuales son las fábricas de proteínas. Los ribosomas de una célula procariota y •
82
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
los de una eucariota son muy similares, pero varían en su tamaño. Los ribosomas están formados por dos subunidades: una pequeña y otra grande. La traducción ocurre en tres etapas: 1. Iniciación. En esta etapa se da el banderazo de salida para formar la proteína. La unidad ribosómica pequeña se acopla a una cadena de ARNm cerca de su extremo 5’, con el único codón iniciador (5’) AUG-(3’) que corresponde a la metionina, el cual se ensambla con su anticodón del ARNt (3’) UAC (5’) (triplete que corresponde al aminoácido metionina). Una vez formado el complejo de iniciación, comienza la otra etapa. 2. Elongación . En esta etapa, los aminoácidos transportados por el ARNt se van uniendo mediante enzimas que realizan el enlace peptídico entre cada aminoácido, hasta formar la proteína que el ADN requirió; simultáneamente, el codón y el anticodón se unen. 3. Terminación. Una vez formada la proteína, hay un codón que da la señal de terminación. Se conocen tres codones de terminación: UAG, UAA y UGA, en los cuales no se ensambla ningún anticodón. Después de esta señal, la traducción se finaliza.
Actividad de aprendizaje 10 } }
¿Cuántos nucleótidos se observan en la imagen de la izquierda? pueden proponer otra. Los ácidos nucleicos son moléculas constituidas de nucleótidos, los cuales son moléculas más complejas que los aminoácidos. Un nucleótido está formado por una pentosa, una base nitrogenada y un grupo fosfato. ¿Qué tipo de ácido nucleico está representando la siguiente figura?
Fosfato
A
G
P
T
T
C
CG
A P
P
T
G C
A C G
P P
C
A
T A
G
GC
P P
A
T
T
A
T
C G
P P
Pentosa a ) ATP b ) ARN
G
G
Bases nitrogenadas
G C T
P
A
G C A
T
c ) ADN d ) ADP
83
Biología básica I
Actividad de aprendizaje 11 Elaboración de baraja bioquímica Objetivo de aprendizaje El alumno construye los compuestos químicos complejos a partir de las unidades o ladrillos de los que están formados, a través de un juego didáctico.
Material • •
Cartulina, cartoncillo o fólderes reciclables Plumones
Procedimiento La baraja estará formada de una carta de ribosa, una de desoxirribosa, una de galactosa, una de fructosa, cuatro cartas de α-glucosa, cuatro de β-glucosa, cuatro de aminoácidos, cuatro de ácidos grasos, dos cartas de glicerol, dos de grupo fosfato, dos de ATP (que será el comodín) y, por último, cinco cartas de las diferentes bases nitrogenadas, es decir, guanina, citosina, timina, adenina y uracilo. En total serán 31 cartas. Ejemplo: 1. El profesor puede pedir celulosa, proteína, lactosa y fosfolípido. 2. Los alumnos utilizarán las cartas para formar el compuesto orgánico que
se les pide:
Celulosa = cuatro cartas de β-glucosa Proteína = las cuatro cartas de aminoácidos Fosfolípidos = una carta del grupo fosfato, dos de ácidos grasos y una de glicerol Lactosa = dos cartas de galactosa y glucosa
84
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Organizo mi conocimiento Actividad de cierre }
Elabora un cuadro sinóptico sobre los principales minerales que necesita el ser humano para conservar la salud, e incluye enfermedades que podrían desarrollarse si existiera carencia de alguno de ellos.
}
Completa el siguiente cuadro-resumen, en el que se comparan las estructuras y funciones de las biomoléculas de los seres vivos.
Biomolécula
Unidad estructural
Función
Ejemplo
Carbohidratos Lípidos Proteínas Ácidos nucléicos }
}
En equipos, comparen sus mapas sinópticos y su cuadro-resumen; discútanlos y elijan el que mejor represente sus ideas. Expongan en plenaria la importancia de llevar una dieta saludable. Elaboren un cuadro con las fuentes naturales ricas en biomoléculas que sean accesibles en su comunidad.
85
Biología básica I
Actividad de cierre de unidad TIC
En esta dirección electrónica podrás encontrar más información sobre las vitaminas. http://goo.gl/5zCppr
}
Investiga en fuentes confiables la importancia de los minerales y las vitaminas. Considera los siguientes aspectos y elabora un reporte, como el que hiciste en actividad de enseñanza 7. Incluye en tu reporte reporte los siguientes puntos: a ) ¿Cuáles son los principales minerales que requiere el cuerpo humano? b ) ¿Qué se requiere para que los minerales se absorban fácilmente en el
organismo? c ) ¿Por qué se dice que los cereales se deben comer con cascarilla? d ) ¿Qué son las vitaminas? e ) ¿Qué es una anomalía congénita? f ) ¿Qué es el ácido fólico y para qué sirve? g ) ¿Los seres humanos requerimos de diferentes tipos de minerales durante las diferentes etapas de nuestra vida? Explica.
}
}
86
A manera de síntesis de la información de los temas de la unidad, elabora un mapa conceptual conceptual acerca de la composición química, características y función de los seres vivos. De esta lectura te recomendamos leer la discusión y las conclusiones. http://goo.gl/7K4gqb
Unidad
Producto/ REPORTE Evidencia
2
- Características y composición de los seres vivos
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
) 0 1 ( e t n e l e c x E
) 8 ( o n e u B
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
Organización
La información está organizada, con párrafos bien redactados y con subtítulos.
La información está organizada con párrafos bien redactados.
La información no presenta La información subtítulos, proporcionada está organino está zada pero los organizada. párrafos no están bien redactados.
Introducción
Plantea el Plantea el tema, artema, argumenta la gumenta la relevancia de relevancia de su indagación su indagación, y ofrece un pero no ofrepanorama ce un panogeneral de rama general lo que trata y de lo que se de cómo está trata, ni de su estructurado. estructura.
Plantea el No plantea tema, sin el tema, no embargo no argumenta argumenta su relevancia, su relevancia, sólo mencioni ofrece un na el título panorama gedel tema y su neral, pero sí estructura. su estructura.
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o n r o p E r a N m s u c e d ) ) 5 8 0 ( 6 ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
87
Biología básica I
Producto/ REPORTE Evidencia
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
Ideas
) 0 1 ( e t n e l e c x E
) 8 ( o n e u B
Las ideas son claras, las relaciona con la información de acuerdo a cada subtítulo, problema o pregunta planteada.
Las ideas se entiende pero la información sólo corresponde a algunos subtítulos, pero dan respuesta a los problemas o preguntas planteadas.
) 6 ( e t n e i c fi u S
) 5 ( e t n e i c fi u s n I
Las ideas son difíciles de entender o Las ideas no están incom- se entienden pletas, pero o muestran atienden a los poca coherenlos subtítulos, cia entre las problemas mismas. o preguntas planteadas.
Los diagramas Los diagramas e Ilustraciones Los diagramas e ilustraciones Los diagramas son ordenae ilustracioDiagramas e son ordena- son precisos y dos y precisos nes no son ilustraciones dos, precisos se añaden al y algunas precisos o no y se añaden al entendimien- veces se aña- se añaden al entendimien- to del tema. den al enten- entendimiento del tema. dimiento del to del tema. tema. Las concluLas concluLas conclusiosiones dan siones dan nes muestran No existen muestra de muestra de claramente el conclusiones apropiación estudio del estudio del en el texto o del tema, son tema, son tema pero es este apartado Conclusiones elaboradas elaboradas de difícil para el se confunde de forma forma persolector identifi- con el resto personal y son nal pero son car la opinión del tema congruentes poco conpersonal del abordado. con el tema gruentes con autor. abordado. el tema. 88
) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o n r o p E r N m a s u c e d ) ) 5 8 0 6 ( ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
Unidad
Producto/ REPORTE Evidencia
2
- Características y composición de los seres vivos
RÚBRICA Forma de evaluación Heteroevaluación Autoevaluación Valoración (indicadores)
Coevaluación Logro e l p m u C
Criterios
Fuentes/ bibliografía
) 0 1 ( e t n e l e c x E
) 8 ( o n e u B
) 6 ( e t n e i c fi u S
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) 0 1 9 ( e t n e l e c x E
) 9 8 ( o n e u B
o l l e l o r o p n E r N m a s u c e d ) ) 5 8 0 ( 6 ( e e t t n n e i e i c c fi fi u u s S n I
Utilizó más Utilizó más de 2 o más de 2 o más fuentes de Utiliza sólo Utiliza algunas fuentes de in- información una fuente de fuentes de formación, las y las gráficas información y información y gráficas están están docu- está documen- las gráficas no documentamentadas, tada y citada están docudas y las cita pero no todas correctamente. mentadas. en el trabajo. las cita en el trabajo.
Retroalimentación
Calificación
Acreditación Acreditado No acreditado
Escala de clasificación Nivel de Puntuación desempeño 1 a 9 puntos
Deficiente*
10 a 18 puntos
Suficiente*
19 a 27 puntos
Bueno
28 a 36 puntos
Excelente
Puntuación obtenida
Nivel de desempeño
*Requieren atención para su mejora.
89
Biología básica I Tabla de cotejo Nivel de logro Sí No (1 punto) (0 puntos)
Habilidades y desempeños Investigación e información relevante. Reporte de elementos gráficos. Características formales del reporte de investigación. Resumen con las conclusiones grupales.
Trabajando como biólogo
Recuerda avanzar en tu proyecto de investigación; aplica los conocimientos adquiridos en la unidad. Relaciona los contenidos de las asignaturas de Química, Comunicación oral y escrita I y Laboratorio de cómputo I , pues guardan estrecha relación con lo que hasta el momento has estudiado. Emplea tus notas y trabajos realizados en la unidad, así como el glosario. No olvides los pasos del método científico. También participa en las prácticas de laboratorio que encontrarás más adelante.
Materiales bibliográficos de consulta: Libro de texto oficial: Biología básica I, Unidad II.
Consultas a la web:
Biomoléculas: https://goo.gl/CZynsw
Carbohidratos: http://goo.gl/UEwIxA TIC
Averigua características de los ácidos nucleicos en: http://goo.gl/5h6K7l
En palabrasde biólogo }
En este espacio escribe los términos que revisaste a lo largo de la unidad y el significado que investigaste.
Término
90
Significado
Término
Significado
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
He incorporado a mi saber }
Escribe un pequeño texto reflexivo-argumentativo sobre el impacto de las biomoléculas en la salud, el crecimiento y el desarrollo de los seres vivos. Después, responde.
1. De lo que aprendiste en esta unidad, ¿qué fue lo que más te gustó? ¿Por
qué?
2. De los temas que revisaste, ¿qué otras cosas te gustaría saber? ¿Qué puedes
hacer para conseguir información sobre esos temas?
3. ¿Cómo puedes aplicar en tu vida cotidiana los conocimientos de esta unidad?
91
Biología básica I
BITÁCORA Fecha
92
Tema
Cómo lo aprendiste
Reflexión breve
Unidad
2
- Características y composición de los seres vivos
Ejercicios para la prueba Planea }
Lee con atención el siguiente texto y contesta los reactivos que se presentan a continuación.
Epidemiología de la diabetes y el síndrome metabólico en México La Organización Mundial de la Salud nos aporta datos alarmantes del número de casos de enfermos de diabetes en el mundo. Actualmente existen 189 millones de personas con diabetes y se espera un incremento elevado en los próximos años. La OMS calcula que en México habrá entre 12 y 15 millones de diabéticos. Lo grave de esta enfermedad es que es crónica y que suele afectar a los individuos en edad productiva, puede provocar incapacidad prematura, quebrantando la calidad de vida de los enfermos y los recursos económicos de las familias, generan pobreza, dolor y un alto costo al sector salud. El doctor Córdoba Villalobos y sus colaboradores definen la diabetes tipo 2 y el síndrome metabólico como una enfermedad crónica no transmisible que en la actualidad se han convertido en una verdadera epidemia. “La prevención y control de la diabetes y del síndrome metabólico debe ser una prioridad para el sector salud. Su crecimiento y letalidad lo justifican. El impacto social de estas enfermedades será creciente, ya que afectan a individuos en edades productivas y representan costos elevados para el sector salud. El tratamiento eficaz de los casos afectados es la alternativa que ofrece la mayor factibilidad para reducir a corto plazo el impacto de las enfermedades crónicas no transmisibles. Sin embargo, su manejo es costoso, tardío y poco satisfactorio en muchos casos. La falta de efectividad del tratamiento se explica por factores atribuibles al sistema salud, al médico y al paciente. Existen diversas guías terapéuticas; no obstante, pocos médicos las conocen y aplican. La complejidad de la enfermedad contribuye a la falta de eficacia terapéutica. La normalización de las concentraciones de colesterol, triglicéridos, colesterol HDL y presión arterial, y el uso regular de dosis bajas de ácido acetilsalicílico son parte indispensable del tratamiento. A ello se agrega la suspensión del tabaquismo y la corrección del exceso de peso. Como resultado, un alto porcentaje de los casos requieren de múltiples fármacos.
93
