COMPETENCIA 21 •
Conocimiento didáctico para favorecer la explicación del mundo físico, basado en conocimientos conocimientos científicos en los siguientes contextos.
Conocimiento didáctico para favorecer la explicación del mundo físico, basado en conocimientos científicos en los siguientes contextos: •
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Materia y Energía (4 sesiones) Cantidades físicas: Magnitudes fundamentales fundamentales y derivadas. Escalares y vectores. Clasificación de la materia. Separación de mezclas. Cambios físicos y químicos. Teoría atómica de la materia: Estructura del átomo. Modelos atómicos. Energía cuantizada cuantizada y fotones. Teoría atómica moderna. Concepto de orbital. Números cuánticos. Configuración electrónica. Propiedades periódicas de los elementos. Fusión y fisión nuclear (1 sesión)
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Enlace químico: Formación y propiedades propiedades de enlaces iónicos, covalentes y metálicos. Geometría molecular y polaridad de moléculas. (1 sesión)
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Estados de la materia: Teoría cinético-molecular. Leyes de los gases ideales. Fuerzas intermoleculares en líquidos y sólidos (dipolodipolo, dispersión de London, puente de hidrógeno, ion-dipolo). Cambios de fase: equilibrios, diagramas de fase. Soluciones: Proceso Proceso de formación de soluciones iónicas y moleculares. Concentración Concentración de solutos. Conductividad Conductividad eléctrica de soluciones. Ecuación química: Información cuantitativa a partir de ecuaciones balanceadas. Cinemática: Sistemas de referencia. Posición y desplazamiento. desplazamiento. Movimiento rectilíneo con velocidad constante. Movimiento rectilíneo con aceleración constante. Cuerpos en caída libre. Movimiento parabólico. Movimiento circular uniforme. Representación Representación gráfica gráfic a del movimiento. Leyes del movimiento de Newton: Concepto de fuerza. Fuerzas de contacto y a distancia. Fuerzas fundamentales de la naturaleza. Ley de la gravitación de Newton. Masa y peso. Fuerzas de fricción. Diagrama de cuerpo libre. Aplicación de las leyes de Newton para partículas en equilibrio y bajo acción de una fuerza resultante constante. Trabajo y energía: Trabajo de una fuerza. Concepto de energía. Energía cinética. Trabajo y energía cinética. Fuerza Fuerza elástica. Energía potencial gravitatoria. Energía Mecánica. Conservación y transformación de la energía. Termodinámica: Termodinámica: Temperatura y escalas. Definición de calor. Calor específico. Procesos de transferencia de calor (conducción, convección, radiación). (1 sesión) Electricidad y magnetismo: Carga eléctrica. Conductores y aislantes. Ley de Coulomb. Fuerza Fuerza eléctrica y campo eléctrico. Potencial eléctrico. Corriente eléctrica. Resistencia y ley de Ohm. Circuitos de corriente continua. Campo magnético. Fuerza magnética sobre un conductor con corriente. Movimiento ondulatorio ondulatorio y ondas: Características y tipos de ondas. Ondas mecánicas y electromagnéticas. electromagnéticas. Espectro electromagnético. Mecánica de fluidos: Variación de la presión con la profundidad en un fluido en reposo. Principios de Pascal. Empuje y flotación (Principio de Arquímedes). Dinámica de f luidos (Principio de Bernoulli). (1 sesión)
Mecanismos de los seres vivos (1 sesión) •
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Niveles de organización y clasificación de los s eres vivos Química de los organismos vivos: Elementos necesarios para la vida. Biomoléculas orgánicas: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN) Estructura y función de la célula: Características de la célula procariota y eucariota. La célula eucariota: organización, membranas y mecanismos de transporte, organelos, núcleo, cromosomas y nucléolos. Metabolismo: Respiración (glicólisis y fermentación, respiración aeróbica). Fotosíntesis (estructura de los sistemas fotosintéticos, pigmentos fotosintéticos, reacciones luminosas). Bases biológicas y moleculares de la herencia: Genética mendeliana. Base cromosomal y molecular de la herencia. Replicación del ADN. De genes a proteínas: transcripción del ADN y traducción del ARN. Reproducción celular: mitosis y ciclo celular. Regulación del ciclo celular. Meiosis y reproducción sexual. Sistemas del cuerpo humano y relaciones: Circulatorio, respiratorio, digestivo, nervioso, central y periférico, endocrino, óseo, inmunológico, muscular, excretor, reproductor. (1 sesión)
Biodiversidad, Tierra y Universo (2 sesiones) Formación del Universo y del Sistema Solar (composición química del Sol, planetas, lunas, asteroides, cometas, origen de los elementos). Modelo heliocéntrico. Expansión y edad del universo. Big Bang. Radiación cósmica. Características estructurales de la Tierra, sus movimientos, interacciones con otros cuerpos celestes e implicancias para la vida en el planeta. Corteza terrestre: Procesos geológicos internos. Función de la atmósfera: Fenómenos metereológicos y efecto invernadero. Teorías sobre el origen y evolución de la vida. Registros fósiles. Diversidad en Plantas: Orígenes de la diversidad metabólica y eucariótica. Bases celulares y morfológicas de la diversidad: Órganos, sistemas de tejidos y tipos de células en las plantas. Diversidad en Animales: Definición fisiológica y morfológica de un animal. Evolución de los animales. Adaptación al ambiente terrestre, al vuelo y a la regulación de la temperatura corporal. Los mamíferos y sus adaptaciones. Bases celulares y morfológicas de la di versidad animal. Biósfera: Ecosistemas. Flujos de materia y energía. Ciclos biogeoquímicos. Cadenas tróficas. Interacciones interespecíficas. El hombre y el medio ambiente: Alteración del equilibrio ecosistémico: causas y consecuencias de la depredación de especies, contaminación ambiental, cambio climático y calentamiento global. •
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Implicancias del saber y del quehacer científico y tecnológico (1 sesión) Análisis y construcción de una postura crítica frente a las implicancias éticas, sociales y ambientales de situaciones sociocientíficas o frente a cambios en la cosmovisión suscitados por el desarrollo de la ciencia y tecnología. Análisis y construcción de argumentos sobre los impactos de diversas tecnologías en la solución de problemas relacionados a necesidades y estilos de vida colectivas. •
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MECANISMOS DE LOS SERES VIVOS
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Libro del curso Biología Bachillerato Internacional. 2014 Programa Diploma Oxford IB Andrew Allott y David Mindorff
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Cuestionamiento de la teoría celular mediante el uso de ejemplos atípicos, tales como músculo estriado, algas gigantes e hifas de hongos aseptados.
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Comercio y ciencia
Cuando aún era un joven estudiante en Berlín a finales de la década de 1920, Ernst Ruska desarrolló bobinas magnéticas capaces de enfocar rayos de electrones. Su propósito era utilizar estas lentes para obtener una imagen como la de un microscopio óptico, pero usando haces de electrones en lugar de luz. Durante la década de 1930, desarrolló y perfeccionó esta tecnología. Para 1939, Ruska había diseñado el primer microscopio electrónico comercial. En 1986 obtuvo el Premio Nobel de Física por su labor pionera. Ruska trabajó con la compañía alemana Siemens. Otras compañías en Gran Bretaña, Canadá y Estados Unidos también desarrollaron y fabricaron microscopios electrónicos. Los científicos de diferentes países generalmente cooperan entre sí, pero las compañías comerciales no. ¿A qué se debe esta diferencia?
Célula procariota vs eucariota
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Preguntas basadas en datos •
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Difusión de oxígeno en la córnea
Se midieron las concen1 raciones de oxígeno en la córnea de conejos conejo s anestesiados a varias distancias distancias de la superficie superfici e externa, hasta hasta el humor acuoso detrás ele la córnea. La córnea del conejo tiene un grosor de 400 micrómetros (400m).
1. La figura muestra las mediciones. Puede que necesites ver un diagrama ele la estructura del ojo antes de responder a las preguntas. preguntas. La concentración de oxígeno en el aire normal es de 20 kilopascal kilopascales es (20 kPa) kPa) . Calcula el grosor de la córnea de conejo en milímetros.
2. a) Describe la tendencia de las concentraciones de oxígeno en la córnea desde la superficie externa hasta la interna. b) Sugiere razones para la tendencia de las concentraciones de oxígeno en la córnea. 3. a) Compara las concentraciones de oxígeno en el humor acuoso con las concentraciones en la córnea. b) Basándote en los da tos del gráfico, deduce si el oxígeno se difunde desde la córnea hacia el humor acuoso.
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4. Si el medio extracelular es más concentrado que el intracelular se dice que es: a)Isotónico. b)Hipertónico. c)Turgente. d)Hipotónico.
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5. En un leucocito: a) El O2 entra en la célula por difusión. b)Na+ entra por difusión. c) El CO2 entra por ósmosis. d)Una bacteria entra a través de un transportador.
6. Al elaborar la unidad didáctica, Lily docente del área de CTA, precisa lo siguiente: •
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Título: Las células, ¿son todas iguales? Indicador:
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Campo temático:
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Teoría celular.
Actividad:
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Justifica que la célula es la unidad básica y fundamental de todo ser vivo. Presenta argumentos para defender su posición respecto a la validez de las pruebas citológicas en el descubrimiento de hallazgos.
Construyendo significados acerca de la célula.
¿Qué elemento de la unidad didáctica esta precisando Elena?
a. Los materiales básicos a usar en la unidad. b. Los aprendizajes esperados c. La situación significativa o problemática d. La síntesis articulada de sesiones de aprendizaje
7. Iván es docente del área de Ciencia, Tecnología y Ambiente del segundo grado de secundaria, pretende presentar el propósito de la Unidad Didáctica y para ello comenta la situación del contexto diciendo: Uno de los grandes cambios en el panorama sanitario del mundo es que hace 20 años la gente sufría por comer muy poco; sin embargo, hoy la gente está sufriendo por comer demasiado, y esto se aplica particularmente a América Latina, donde la principal causa de enfermedad y muerte es la obesidad. En dicho contexto, la ingesta de una dieta balanceada se convierte en una necesidad poblacional de gran importancia para la salud. Esto se puede lograr mediante la práctica de estilos de vida saludables. Dada la situación del contexto, ¿Con cuál de las siguientes interrogantes el docente generaría motivación, interés y compromiso de los estudiantes, tomando en cuenta su nivel de pensamiento?
a. ¿Por qué debemos tener una alimentación balanceada? b. ¿Cómo llegan los nutrientes a cada una de las células que conforman un ser vivo? c. ¿Sólo los obesos mueren por ingesta de alimentos? d. Las personas delgadas ¿Viven más tiempo que los obesos?
8. Karla es una estudiante de Tercer año de Educación Secundaria, quien ha observado en un panel de la posta de salud de su comunidad que el 75 % de los estudiantes presentan un alto grado de desnutrición, motivo por el cual él está preocupada, en concientizar la importancia de una alimentación saludable. A partir de la situación descrita, ¿Qué situación y/o actividad significativa de aprendizaje desarrollaría capacidades matemáticas, evidenciándose en un producto?
a. Identifica y registra los productos de la zona según cada valor nutricional. b. Elaborando una tabla de valores nutricionales con los productos de la zona. c. Elabora un listado del valor nutricional de los productos de la zona. d. Elaboran una dieta nutricional valorando los productos de la zona.
9. La siguiente secuencia de ADN cambió durante el ciclo de vida de una célula, desde la secuencia 1 a la secuencia 2: Secuencia 1: 5`-ACGGCCTTCAAGTC-3` Secuencia 2: 5`-ACGGCCTTCAAGTCAGTC-3` Al respecto, es correcto afirmar que este cambio ocurrió por a) deleción. b) inversión. c) duplicación. d) traslocación. e) duplicación invertida.
10. La figura muestra una vesícula pequeña en el interior de otra que tiene un volumen 5 veces mayor. Ambas están sumergidas en un contenedor con solución acuosa de sacarosa 10 mM. Se indica el contenido inicial de cada vesícula. Las membranas de estas vesículas son elásticas y permeables sólo al agua. Al respecto, ¿qué se observará cuando el sistema alcance el equilibrio? A) Ambas vesículas colapsarán. B) La vesícula pequeña se expandirá en un 50%. C) La vesícula grande reducirá su volumen 5 veces. D) Ambas vesículas alcanzarán el volumen del contenedor. E) La vesícula pequeña alcanzará el volumen de la más grande.
11. El siguiente esquema muestra la clonación de un mamífero por transferencia nuclear, como fue el caso de la oveja Dolly. De este experimento, es correcto deducir que I) el núcleo celular extraído de la célula somática contiene la información para que se establezcan los caracteres biológicos. II) los núcleos de las células somáticas tienen toda la información genética para la constitución del organismo completo. III)al obtenerse un organismo clon, no se cumple la premisa genotipo + ambiente = fenotipo. A) Sólo I. B) Sólo II. C) Sólo III. D) Sólo I y II. E) Sólo I y III.
12. El siguiente gráfico muestra la influencia de la temperatura del agua, sobre el desarrollo del crustáceo conocido comúnmente como pulga de agua. A partir de su análisis, se concluye correctamente que:
A) la población aumenta su longevidad a 19 °C. B) el tamaño máximo de la población se alcanza a 24 °C. C) las curvas de crecimiento son de tipo exponencial. D) la pulga de agua es un organismo que regula su temperatura. E) la capacidad de carga es independiente de la temperatura ambiente.
13. Ordena los siguientes niveles de organización anotando en el paréntesis de la izquierda los números del 1 al 5 de acuerdo con la secuencia de complejidad. ( ) Molécula ( ) Partículas subatómicas ( ) Elementos químicos ( ) Átomos ( ) Célula
14. ¿Cuáles son los niveles de organización de la materia que puedes identificar en el siguiente ejemplo? •
“En el laboratorio de bioquímica, una investigadora
estudia la participación de la membrana plasmática en la producción de enzimas ATPasas, durante las primeras tres horas de la germinación de semillas de maíz”.
a) Macromoléculas - organelos - organismo multicelular. b) Biomoléculas - proteínas - seres vivos. c) Membranas - proteínas - enzimas. d) Organelas - membranas - maíces.
15. Relaciona ambas columnas. Escribe en el paréntesis de la izquierda la opción que corresponda a cada enunciado. ( ) Se identifican por tener en su estructura los grupos funcionales oxidrilo y carbonilo; su fórmula general es Cn(H2O)n y proporcionan energía al organismo. ( ) Presentan los grupos funcionales amino y carboxilo, se unen mediante enlaces peptídicos para formar proteínas. ( ) Se forman a partir de tres unidades de ácidos grasos y una molécula de glicerol; son reservas de energía. ( ) Tienen en su estructura un grupo fosfato, una base nitrogenada y un azúcar; son las unidades del ADN y ARN. ( ) Son sustancias orgánicas que actúan como coenzimas favoreciendo la acción enzimática en el metabolismo.
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A. Nucleótidos B. Aminoácidos C. Vitaminas D. Alcoholes E. Lípidos F. Carbohidratos
16. De las siguientes opciones, ¿cuál de ellas representa a un monómero y a un polímero, respectivamente? A) Aminoácido – nucleótido B) Proteína – aminoácido C) Glicógeno – glucosa D) Glucosa – almidón E) ADN – nucleótido
17. Si se bloquea la acción de las enzimas del retículo endoplasmático liso de una célula animal, a corto plazo, disminuirá directamente la síntesis de A) enzimas. B) fosfolípidos. C) polisacáridos. D) ácidos nucleicos. E) proteínas de membrana.
18. Ciertos protozoos tienen en su citoplasma una alta concentración de iones sodio, a pesar de vivir en un medio en el que este ion se encuentra muy diluido. Esta acumulación intracelular de iones sodio es posible por la existencia de A) difusión facilitada. B) difusión simple. C) transporte activo. D) exocitosis. E) osmosis.
19. El gráfico muestra el número de individuos de una especie de ave en relación al tamaño de sus picos, antes (1976) y después (1978) de un fenómeno natural que redujo la disponibilidad de frutos de menor tamaño de los que se alimentan. En relación al gráfico, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A) Después del fenómeno natural la especie se extinguió. B) Las curvas reflejan un tipo de selección estabilizadora. C) El cambio en el tamaño del pico disminuye el tamaño poblacional. D) Los cambios ambientales permiten la aparición de una nueva especie. E) La selección favoreció la sobrevivencia de las aves con picos de tamaño .
20. El diagrama muestra un fragmento de una molécula producida mediante replicación de ADN. ¿Cuál es el significado de las regiones sombreadas y de las no sombreadas? a) Las partes sombreadas son ADN y las no sombreadas son ARNm. b) Las partes sombreadas contienen adenina y timina y las no sombreadas guanina y citosina. c) La parte sombreada es un codón y la no sombreada un anticodón. d) Una de las partes ha sido recién sintetizada, en tanto que la otra formaba parte de una molécula de ADN preexistente
21. ¿Qué gráfica muestra la relación entre la concentración de sustrato y la velocidad de reacción controlada por una enzima?
Preguntas basadas en datos: Absorción de fosfato en raíces de cebada 22. Se cortaron raíces de plantas de cebada y se utilizaron para investigar la absorción de fosfato. Se colocaron las raíces en soluciones de fosfato y se les bombeó aire continuamente. La concentración de fosfato era siempre la misma, pero se varió el porcentaje de oxígeno y nitrógeno en el aire que era bombeado. Se midió la absorción del fosfato. La tabla 1 muestra los resultados. 1. Describe el efecto de reducir Ja concentración de oxígeno por debajo del 21,0% en el índice de absorción de fosfato por parte de las raíces. Utiliza solo la información de la tabla en tu respuesta. 2. Explica el electo de reducir el porcentaje de oxígeno •
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Preguntas basadas en datos:
Ósmosis en los tejidos vegetales 23. Si se sumergen muestras de tejido de una planta en soluciones de sal o azúcar durante un corto tiempo, cualquier aumento o disminución de la masa se deberá, casi en su totalidad, a la entrada o salida de agua en las células por ósmosis. La figura 14 muestra el porcentaje de variación en la masa de cuatro tejidos después de sumergirlos en soluciones de diferentes concentraciones de sal (cloruro de sodio). Indica si entró o salió agua de los tejidos en la solución de cloruro de sodio de 1,0 mol dm •
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24. La figura representa una célula de un organismo multicelular. a) Identifica, aportando una razón, si la célula: (i) Es procariótica o eucariótica (¡¡) Es parte de la punta de una de raíz o de un dedo (iii) Está en una fase de la mitosis o en interfase •
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a) Calcula la pérdida to tal de masa corporal
de cada grupo de pingüinos. i) En libertad ii) En cautiverio b) Compara los cambios en el contenido de lípidos de los pingüinos en cautiverio y los pingüinos libres de Ja colonia. c) Además de ser una fuente de energía, indica otra función de los lípidos que puede ser importante para la supervivencia de los pingüinos. https://www.dondevive.org/wp-content/uploads/2015/08/donde-viven-los-ping%C3%BCinos.jpg
1. Compara los resultados de: a) Este y oeste de Finlandia b) Creta y Montegiorgio 2. Evalúa las pruebas de es te estudio de que las grasas saturadas son una causa de enfermedad cardíaca coronaria. •
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La toxina botulínica (el bótox) es una proteína que actúa relajando la musculatura y que empezó a utilizarse como medicamento en 1980. Como agente de intoxicación o envenenamiento produce el botulismo, enfermedad que se caracteriza por el desarrollo de alteraciones vegetativas (sequedad de boca, náuseas y vómitos) y parálisis muscular progresiva que puede llegar a ser causa de muerte al afectar la función respiratoria. ¿Para qué sirve? En estética el bótox se utiliza para bloquear los impulsos nerviosos , lo que se traduce en una reducción de la contracción muscular y en consecuencia, las líneas de expresión y las arrugas se van suavizando hasta desaparecer. a) ¿Cuál es la razón de que Clostridium botulinum lo produzca? b) ¿Por qué razones se inyecta en lugar de tomarse por vía oral?
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Un investigador ha aislado y purificado una molécula y sospecha que se trata de una proteína. Un experimento adecuado para confirmar la naturaleza de esta molécula es estudiar si A) contiene oxígeno. B) contiene carbono. C) tiene un alto peso molecular. D) es soluble en solventes orgánicos. E) libera aminoácidos después de un tratamiento con tripsina.
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Los niveles de azúcar en un organismo son regulados por las hormonas insulina y glucagón. Mientras una de ellas estimula el almacenamiento de la glucosa en los tejidos la otra promueve su movilización. El siguiente gráfico muestra los resultados de mediciones de la concentración de estas hormonas con respecto a la cantidad de glucosa en sangre realizadas a un paciente. De este gráfico es posible deducir que A. la insulina actúa incrementando el nivel de glucagón en la sangre B. el glucagón aumenta el nivel de insulina en la sangre C. la insulina aumenta al incrementarse los niveles de glucosa sanguínea D. el glucagón aumenta al incrementarse los niveles de glucosa sanguínea
Los cuatro nucleótidos del ADN
Timina
Citosina
Adenina
Guanina
ESTRUCTURA DEL ADN
Replicación del ADN
Si el anticodón del ARNt que porta el aminoácido leucina es GAG, entonces, la secuencia de nucleótidos en el ADN que codifica para este aminoácido es A) GAG. B) CUC. C) CTC. D) AUG. E) UCG.
La duplicación del ADN es un proceso que conlleva a la formación de más ADN, mientras que en la transcripción se forma ARN a partir de ADN. Se tiene la cadena de ADN A T G C G T en donde la flecha señala el sentido en que es leída la secuencia durante la duplicación y/o la transcripción. De acuerdo con esto, las cadenas resultantes para estos dos procesos son:
Gregor Johann Mendel (1822 - 1884)
Primera Ley de Mendel Ley de uniformidad de los híbridos
Parentales Genotipo
Filial (descendiente) Genotipo
Fenotipo
Primera Ley de Mendel Ley de uniformidad de los híbridos
Segunda Ley de Mendel
Gametos
Dominante
Recesivo
A
Ley de la separación de los alelos
a
A
a
Cruzamiento prueba
Homocigoto
Heterocigoto
Tercera Ley de Mendel
Ley de Segregación independiente
El siguiente esquema muestra los principales acontecimientos que ocurren durante el ciclo celular, con detalle en la mitosis
Un gen X se encuentra localizado en un cromosoma de una célula que sufre un proceso de mitosis. Durante la anafase, las cromátidas del cromosoma en cuestión no se separan, y son atraídas hacia el mismo polo de la célula. Dada esta situación, en el momento en el que ocurra la división del citoplasma (siguiente paso en el ciclo celular), es de esperarse que: A. una de las células resultantes tenga dos copias del gen X y la otra solo una B. ninguna de las células resultantes tenga el gen X C. una de las células resultantes tenga doble copia del gen X y la otra ninguna D. las dos células resultantes tengan doble copia del gen X
