Temas selectos de
Biología I
Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS)
GUÍA DIDÁCTICA TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I 1ª Edición. © 2013 Fundación Cobao, AC ® En trámite.
DIRECTORIO Lic. Gabino Cué Monteagudo
Gobernador Constitucional del Estado de Oaxaca Act. José Germán Espinosa Santibáñez
Director General del Colegio de Bachilleres del Estado de Oa xaca (Cobao) Lic. Elizabeth Ramos Aragón
Av. Belisario Domínguez No. 1219 Col. Yalalag, Santa Lucía del Camino CP 71228, Oaxaca, México. Tel/Fax: (01 951) 513 26 88.
Ilustración de portada Joan Miró
Edición
Directora Académica Rogelio Cadena Espinosa
CP
Director de Administración y Finanzas Ing. Manuel Estrada Montaño
Director de Planeación Ing. Raúl Vásquez Dávila
Alejandra Martínez Guzmán Azael Rodríguez Teodoro Eugenio Santibáñez Gruhl Benjamín Méndez Martínez Lourdes Rodríguez Gómez Eric Ricardo Osorio Casas
Gerente de la Fundación Cobao AC
Diseño y cuidado editorial
EQUIPO DISCIPLINAR DISCIPLINAR ELABORADOR ELABOR ADOR
Haydeé Ballesteros Sánchez
Agradecimiento Biol. Mabel Rosario Juárez López C.D. Juliana Judith García Arreola Q.B. Alicia Eugenia Castellanos Santiago C.D. Guadalupe de los Santos Cabrera C.D. María del Socorro Rueda Gómez
Pl. 29 Guichicovi Pl. 44 San Antonio de la Cal Dirección Académica Dirección Académica Dirección Académica
Lorenzo Antonio Elorza Morales
Los derechos de autor de todas las marcas, nombres comerciales, marcas registradas, logos e imágenes que aparecen en esta Guía Didáctica pertenecen a sus respectivos propietarios. N. del Ed. Las citas que aparecen en la presente Guía -transcritas de fuentes impresas o de páginas digitales-, no fueron intervenidas ni modificadas, ya que son textuales. Los derechos de autor de todas las marcas, nombres comerciales, marcas registradas, logos, imágenes y reproducciones de obras artísticas que aparecen en esta Guía Didáctica pertenecen a sus respectivos propietarios. Impreso y hecho en Oaxaca, Méx.
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Gobernador Constitucional del Estado de Oaxaca Act. José Germán Espinosa Santibáñez
Director General del Colegio de Bachilleres del Estado de Oa xaca (Cobao) Lic. Elizabeth Ramos Aragón
Av. Belisario Domínguez No. 1219 Col. Yalalag, Santa Lucía del Camino CP 71228, Oaxaca, México. Tel/Fax: (01 951) 513 26 88.
Ilustración de portada Joan Miró
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Directora Académica Rogelio Cadena Espinosa
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Director de Administración y Finanzas Ing. Manuel Estrada Montaño
Director de Planeación Ing. Raúl Vásquez Dávila
Alejandra Martínez Guzmán Azael Rodríguez Teodoro Eugenio Santibáñez Gruhl Benjamín Méndez Martínez Lourdes Rodríguez Gómez Eric Ricardo Osorio Casas
Gerente de la Fundación Cobao AC
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EQUIPO DISCIPLINAR DISCIPLINAR ELABORADOR ELABOR ADOR
Haydeé Ballesteros Sánchez
Agradecimiento Biol. Mabel Rosario Juárez López C.D. Juliana Judith García Arreola Q.B. Alicia Eugenia Castellanos Santiago C.D. Guadalupe de los Santos Cabrera C.D. María del Socorro Rueda Gómez
Pl. 29 Guichicovi Pl. 44 San Antonio de la Cal Dirección Académica Dirección Académica Dirección Académica
Lorenzo Antonio Elorza Morales
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→ÍNDICE PRESENTACIÓN
5
INTRODUCCIÓN
7
COMPETENCIAS GENÉRICAS
9
BLOQUE I EVALÚAS LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA. FUENTES DOCUMENTALES
11 13 53
BLOQUE I III
56
ANALIZAS LOS PROCESOS CELULARES FUENTES DOCUMENTALES ANEXOS
59 87 89
BLOQUE I III II
93
ARGUMENTAS LAS APLICACIONES DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR. FUENTES DOCUMENTALES ANEXOS
95 126 126 129 12 9
BLOQUE I IV V
133 13 3
COMPRENDES LOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA. FUENTES DOCUMENTALES ANEXOS
135 135 163 16 3 165 16 5
GUÍA GUÍA DIDÁCTICA DIDÁCTICA >TEMAS >TEMAS SELECTOS SELECTOS DE DE BIOLOGÍA BIOLOGÍA II
3
→PRESENTACIÓN L A EDUCACIÓN es un derecho humano y universal; representa la piedra fun-
damental en la construcción del progreso. Es un instrumento invaluable para erradicar la pobreza y la ignorancia; porque educar significa progresar y descubrir los aprendizajes aplicables a la realidad cotidiana de nuestra sociedad. En este sentido, en el Colegio de Bachilleres del Estado de Oaxaca, nos hemos preocupado y ocupado en brindar a nuestros estudiantes oportunidades de aprendizaje con calidad, independientemente de su condición económica, social o lugar de residencia; por ello es que nos hemos sumado ya a un proceso de cambio estructural de la educación media media superior que ha sido posible gracias a la confluencia de tres grupos de actores: autoridades educativas, personal docente y estudiantado. El factor de confluencia ha sido la conciencia compartida de la importancia del estudio en el nivel medio superior y la urgencia de modernizarlo para ponerlo a la altura de las exigencias del mundo actual y lograr una educación pública de calidad. Esta Guía Didáctica que hoy ponemos en tus manos es prueba de ello; se ha elaborado bajo la guía de nuestras autoridades educativas y con la experiencia de nuestro personal docente, quienes tienen como alta prioridad las necesidades de la juventud estudiantil, porque a ustedes nos debemos y por ustedes nos hemos involucrado en un ciclo continuo de desarrollo profesional para mejorar la educación que les brindamos y, de esta manera, formar for mar una generación que tenga realmente una educación digna que le provea de las herramientas básicas para poder desempeñarse en el mundo moderno. Hoy, en los albores de un siglo que se nos presenta con grandes retos, pero también con grandes oportunidades, es urgente atender la educación en el nivel medio superior; un reto que en la l a actualidad es aún mayor, mayor, toda vez que es precisamente en el inicio de la segunda década del siglo XXI cuando México cuenta con el número más grande de jóvenes en toda su historia. Nos congratula recibirte en este ciclo escolar, por ello refrendamos nuestro compromiso en seguir trabajando por lo que queremos, en lo que nos corresponde a todos; tenemos la firme convicción de que para eso es la vida: construir esperanza, abrir horizontes, tender puentes hacia un futuro mejor, mejor, sembrar alegría y edificar expectativas, expectativ as, invocando nuestras utopías y trabajando tenazmente por realizarlas hasta el último día de nuestra vida. Muchas gracias. ACT. JOSÉ GERMÁN ESPINOSA SANTIBÁÑEZ DIRECTOR DIRECT OR GENERAL GUÍA DIDÁCTICA DIDÁCTICA >TEMAS GUÍA >TEMAS SELECTOS SELECTOS DE DE BIOLOGÍA BIOLOGÍA II
5
→INTRODUCCIÓN LA
es un documento que organiza información acerca de los contenidos de una asignatura, orienta en relación con la metodología establecida y propone un enfoque del curso; ofrece indicaciones generales y actividades específicas de apoyo. Es una propuesta metodológica orientada a apoyarte a ti y a tus docentes mediante un planteamiento que se implementará en el aula, teniendo como referencia los desempeños que debes desarrollar al final de cada bloque y las diferentes estrategias didácticas para el abordaje de los mismos. Es importante señalar algunas funciones básicas de la guía didáctica: Proporciona información sobre los desempeños y objetos de aprendizaje de cada bloque del programa de estudio. Sugiere estrategias didácticas y de aprendizaje para lograr el desarrollo de conocimientos, habilidades, actitudes y valores en el estudiantado. Provee una orientación en relación al plan de evaluación continua. Facilita la comprensión de la dosificación programática. Permite el aprendizaje de forma autónoma. La base para aplicar una didáctica centrada en el aprendizaje es reflexionar sobre cómo lograr que paulatinamente alcances la competencia. Éste será el generador que propiciará la selección de una secuencia lógica, graduada y motivadora de actividades en donde la actuación principal la representes tú. Se establece, por un lado, la información que deberá contener cada uno de los componentes y, por el otro, los propósitos y fines para los cuales está estructurado este instrumento de apoyo para ti y tu docente. Esta Guía didáctica es flexible; tu docente podrá realizar adecuaciones a las actividades de acuerdo al contexto, siempre y cuando cumpla con la estructura pedagógica establecida. Está estructurada en 4 bloques: GUÍA DIDÁCTICA
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BLOQUE I: Identificas a la Ética como disciplina filosófica. BLOQUE II: Analizas situaciones y problemas específicos aso-
ciados a la práctica de valores que ocurren en el ámbito local y nacional. BLOQUE III:Promueves el respeto de los Derechos Humanos. BLOQUE IV:Comprendes la importancia del respeto a la identidad nacional ante los fenómenos asociados a la globalización.
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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→COMPETENCIAS GENÉRICAS Las competencias genéricas que a continuación se mencionan son las que conforman tu perfil de egreso del bachillerato y que además articulan y dan identidad a la Educación Media Superior de México. Es importante que tengas conocimiento que las estarás trabajando en cada una de tus asignaturas ya que esto te dará la capacidad de poder desempeñarte de manera efectiva en el mundo y te permitirán continuar aprendiendo de manera autónoma a lo largo de tu vida. ESTUDIANTE:
Competencias genéricas. Se autodetermina y cuida de sí 1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. 2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros. 3. Elige y practica estilos de vida saludables. Se expresa y comunica 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. Piensa crítica y reflexivamente 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.
6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. Aprende de forma autónoma 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. Trabaja en forma colaborativa 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. Participa con responsabilidad en la sociedad 9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo. 10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.
GUÍA DIDÁCTICA > TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: Patty Mooney
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BLOQUE I EVALÚAS LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA.
→BLOQUE I EVALÚAS LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA. TIEMPO DEL BLOQUE: 10 HORAS SESIONES: 3 DESEMPEÑOS DEL ESTUDIANTE AL CONCLUIR EL BLOQUE Analiza los beneficios y consecuencias del desarrollo de la biología en las últimas décadas. »
Reconoce la importancia del empleo del método científico en la resolución de problemas reales del entorno y propone algunas alternativas de solución. »
Valora el uso de las tecnologías en el desarrollo de la biología y las implicaciones que de ésta se generan. »
COMPETENCIAS A DESARROLLAR
Valora de forma crítica y responsable los beneficios y riesgos que trae consigo el desarrollo y avance de la biología en su contexto, y la aplicación de la tecnología para dar solución a problemas. »
Evalúa las implicaciones del uso de la biología y la tecnología, así como los fenómenos relacionados con el origen, continuidad y transformación de la naturaleza.
NIVELES DE CONOCIMIENTO
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Comprensión.
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Comprensión.
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Aplica la metodología apropiada en la realización de proyectos interdisciplinarios, atendiendo problemas relacionados con su entorno.
OBJETOS DE APRENDIZAJE
•La biología como ciencia. »
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Método científico.
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Guía de observación. »
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Cuestionario.
Tecnología y biología. »
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Análisis.
Identifica problemas establecidos o reales de su entorno, utilizando las ciencias experimentales para la comprensión y mejora del mismo. »
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Microbios
www.freedigitalphotos.net Fotógrafo:Carolina Biological Supply Company
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BLOQUE I
SESIÓN 1 DESEMPEÑO DEL ESTUDIANTE AL CONCLUIR EL BLOQUE Analiza los beneficios y consecuencias del desarrollo de la Biología en las últimas décadas.
Apertura Observa la siguiente imagen.
Observa
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Responde ¿Por qué piensas que es importante que la Biología se encargue del estudio de los seres vivos y genere conocimientos tan especializados como los mostrados en la figura?
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Desarrollo Lee
Jean Baptiste Lamarck (1744-1829)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/ thumb/a/a5/Jean-Baptiste_de_Lamarck.jpg/200px-JeanBaptiste_de_Lamarck.jpg »
Microbios
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LA BIOLOGÍA ACTUAL EN EL MUNDO Y EN MÉXICO 1 urante el siglo XIX conocido como “el siglo de las luces”, se produjo un cambio significativo en las ciencias, el científico Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) propuso el nombre de Biología para la ciencia que hasta entonces se conocía como historia natural. Hasta ese momento el enfoque de la Biología había sido predominantemente descriptivo; se tenían conocimientos aislados acerca de las características de las plantas, los animales, el ser humano, algunos organismos pequeños llamados microbios, los fósiles que se observaban casi como una curiosidad…, no se lograba encontrar conexión entre todos ellos. Gracias a los avances en cuanto al modo de interpretar el mundo, fueron surgiendo explicaciones que abarcaron y organizaron toda esa información dispersa. Entre las explicaciones elaboradas en este siglo se encuentran dos grandes teorías de la biología moderna:
D
Teoría celular: demuestra que la célula es la unidad estructural común de todos los seres vivos, por lo que todos están formados por células. Teoría de la evolución: establece el origen común de los seres vivos, y afirma que se puede trazar un árbol evolutivo que los una a todos. Siglo XIX Las contribuciones realizadas en este siglo por el biólogo británico Charles R. Darwin (1809-1882) y el naturalista inglés Alfred R. Wallace(1823-1913), al plantear la teoría de la evolución, causaron toda una revolución en el pensamiento de su época. Eso no fue todo. En el siglo XIX se establecieron las bases de la genética, con los trabajos del monje austriaco
Martha Patricia VELÁZQUEZ OCAMPO. Temas selectos de biología I.1ª. edición 2007.Editorial ST. Págs. 15-17 Rosalino VÁZQUEZ CONDE, Rosalino VÁZQUEZ LÓPEZ. Temas selectos de biología I.1ª. edición 2009. Editorial PATRIA. Págs. 4-9. 1
Células
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BLOQUE I
Gregor J. Mendel (1822-1884), que si bien en su momento fueron ignorados, más tarde serían redescubiertos. En este siglo nació también la microbiología, con el médico alemán Robert Koch(1843-1910) y el químico francés Louis Pasteur (1822-1895), quienes realizaron estudios muy detallados de bacterias, virus y otros organismos patógenos. Debido a sus investigaciones, el combate a las enfermedades pudo ser efectivo y se pudieron abatir los elevados índices de mortalidad que imperaban hasta entonces. En ésta época también nació la Bioquímica, se establecieron bases más firmes para el estudio de la embriología y comenzaron a manifestarse ideas sobre el origen de la vida. Todo estaba listo… éste fue el preámbulo de la gran revolución que llegó en el siglo XX.
Charles R. Darwin (1809-1882)
Alfred R. Wallace (1823-1913)
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Gregor J. Mendel (1822-1884)
Robert Koch (1843-1910)
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http://upload.wikimedia. org/wikipedia/commons/ thumb/b/b6/Darwin_restored2.jpg/220px-Darwin_ restored2.jpg
http://3.bp.blogspot. com/-RAd6e8h1aOQ/UE-_ eE2VtnI/AAAAAAAAAlw/ neYEXAj91fg/s1600/Alfred-Russell-Wallace-.jpg
Microbiología
www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: w
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http://api.ning.com/files/ mXNNt4sRyNz4BlitWcO1QY0foMZcRQsUVmqSsM44BanJ9DAzSWmQIIa4mcbz4TnCmQJlYRYBiXBOIJv5KIlBi0Fy6Xsl-G*c/ mendel.gif
http://3.bp.blogspot. com/-ZUw-olrK2Ss/TqbzJVglxKI/ AAAAAAAAABs/i1cMuBIDtdU/s1600/tempx_hygiene_koch_g.jpg
Louis Pasteur (1822-1895) Embriología
www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: Carolina Biological Supply Company
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http://web.educastur. princast.es/proyectos/ grupotecne/archivos/ investiga/125uewb_08_ img0544.jpg »
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Siglo XX
A
partir del siglo XX, el rápido avance de la tecnología, principalmente la construcción de microscopios cada vez más potentes y el adelanto en las técnicas de análisis químico, dieron lugar a importantes descubrimientos que condujeron al entendimiento de muchos fenómenos biológicos desde el punto de vista celular y molecular.
ADN
www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: ynse
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Microbios
www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: El Bibliomata
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James D. Watson (1928)
Francis H.C. Crick (1916-2004)
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http://philosopedia.org/ images/7/7f/Jdwatson6. jpg
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http://www.biography. com/imported/images/Biography/Images/ Profiles/C/FrancisCrick-9261484-1-402.jpg
Uno de los descubrimientos más trascendentes de este siglo fue el de las bases moleculares de la herencia, el de la identificación del ADN como la molécula que determina los caracteres hereditarios en todo ser vivo. Así nació la genética molecular, que nos llevó a conocer los procesos de la herencia desde una nueva perspectiva, nunca antes contemplada. A partir de la publicación en 1953 del modelo del ADN elaborado por el biólogo estadounidense James D. Watson (1928) y el biólogo británico Francis H.C. Crick (1916-2004), se
BLOQUE I
inició una carrera vertiginosa que llevó a develar muchos de los secretos de las células, a comprender cómo se determina la síntesis de proteínas y la regulación en la expresión de los genes, para luego conducirnos al desarrollo de técnicas que permitieron la manipulación de genes y el nacimiento de la ingeniería genética. Gracias a esta nueva biotecnología se han podido elaborar vacunas, pruebas de detección de enfermedades, hormonas, medicamentos y se ha abierto la puerta a la terapia génica para resolver enfermedades de origen genético.
Ingeniería genética.
www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: Antoine.Couturier
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En 1900, el holandés Hugo de Vries, el alemán Carl Correns y el austriaco Erich Tschermak, redescubrieron de forma independiente el artículo olvidado de Gregor Mendel, sobre los mecanismos de la herencia publicado en 1865 y que coincidía con los descubrimientos que habían obtenido. En los primeros años del siglo XX, el fisiólogo ruso Ivan Pavlov realizó importantes estudios sobre aprendizaje asociativo a través de sus experimentos de condicionamiento clásico, con los cuales descubrió que al alimentar a un perro al mismo tiempo que hacía sonar una campana, éste producía saliva con sólo escuchar el sonido, ya que llegó a relacionar el alimento con la campana.
Hugo de Vries
Erich Tschermak
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Ivan Pavlov
Walter S. Sutton
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Nettie M. Stevens
Edmund B. Wilson
http://www.gameo.org/ encyclopedia/images/Hugo-de-Vries.jpg
http://25.media.tumblr. com/tumblr_m43rnuBsF31r3sn0vo1_500.jpg
http://www.g2conline.info/ content/c16/16217/16217_ 102tschermak.jpg
http://p o s t . q u e e n s u . ca/~forsdyke/images/ suttonws.jpg
En 1902, Walter S. Sutton señaló la relación que había entre la segregación de los factores hereditarios, propuesta por Mendel, con la separación de los cromosomas homólogos de la meiosis. En 1905, Edmund B. Wilson y Nettie M. Stevens identificaron en insectos los cromosomas X,Y.
http://www.dnaftb.org/ images/9/9bio.gif »
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/thumb/c/c2/PSM_V72_D291_ Edmund_Beecher_Wilson.png/150pxPSM_V72_D291_Edmund_Beecher_Wilson.png »
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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En 1905 Thomas Hunt Morgan, al experimentar con la mosca Drosophila melanogaster, descubrió que algunos caracteres ligados al sexo se heredan, y concluyó que la información hereditaria se localiza en los cromosomas al demostrar que los caracteres ligados al sexo se encuentran en el mismo cromosoma. Thomas Hunt Morgan
http://www.biografiasyvidas.com/biografia/m/ fotos/morgan_thomas.jpg »
Alexander I. Oparin
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~14003708/grupo4/ rios/imagenes/Oparin.jpg »
En 1924, el bioquímico ruso Alexander I. Oparin propuso su teoría sobre el origen abiótico de la vida, a partir de la materia orgánica del medio acuático sintetizada de los compuestos de la atmósfera secundaria de la Tierra.
Mosca Drosophila melanogaster
http://docentes.educacion.navarra.es/~metayosa/ bach2/2genetica3_clip_image005.jpg »
http://1.bp.blogspot.com/-P_H7wZVOn0k/UJGtcuAYFeI/AAAAAAAAAXk/3GKk2v123Ak/ s1600/79685oparin.JPG »
Alexander Fleming
http://www.biography. com/imported/images/Biography/Images/ Profiles/F/Sir-AlexanderFleming-9296894-1-402. jpg »
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En 1928, el bacteriólogo escocés Alexander Fleming descubrió, en forma accidental, la penicilina. En ese mismo año, el bacteriólogo inglés Frederick Griffith descubrió el principio transformante por el cual las cepas no virulentas de Streptococus pneumoniae pueden cambiar a cepas virulentas, lo que en 1944 quedó demostrado con la identificación del ADN como la molécula que transmite la
BLOQUE I
información hereditaria por medio de los análisis químicos realizados por Oswald T. Avery, Colin M. McLeod y Maclyn McCarty.
Frederick Griffith
http://simpleb o o k l e t . c o m / userFiles/a/2/7/3/0/1/bZllx4lPMIfyN3UZsAVh5D/ NqcOP8OR.jpg »
Hans Adolf Krebs
http://fe867b.medialib. glogster.com/media/fa/fa9 b3169a0f4ad2a3817347018 2ab4465d3faa08951e1b4e bc52039fa732aab6/1953kr ebs-jpg.jpg »
Ciclo de Krebs
http://personales.ya.com/geopal/biologia_2b/unidades/ imagenes/tema4/ciclok.gif »
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d9/Experimento_de_griffith.jpg
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En 1937, Hans Adolf Krebs descubrió el ciclo del ácido cítrico por medio del cual los grupos acetilo se degradan a bióxido de carbono y agua durante la respiración celular aerobia, con liberación de energía que puede ser utilizada para producir ATP (adenosín trifosfato). En su honor se conoce el ciclo de Krebs. En 1941, George W. Beadle y Edward L. Tatum encontraron que un gen particular daba instrucciones para la producción de una determinada enzima, en su trabajo emplearon el moho rojo del pan Neurospora crassa.
George W. Beadle
http://sermedicoshoy.files.wordpress. com/2013/04/georgebeadle.jpg »
Edward L. Tatum
http://www.nobelprize. org/nobel_prizes/medicine/laureates/1958/tatum. jpg »
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
21
En 1950, Erwin Chargaff descubrió que en el ADN de los organismos de una especie la cantidad de adenina es igual a la cantidad de timina, y la cantidad de guanina es igual a la citosina, en aquella época todavía se desconocía la estructura del ADN. Erwin Chargaff
http://www.cumc.columbia.edu/psjournal/archive/ winter-2004/img/fr_chargaff.jpg »
En 1952, Alfred Day Hershey y Martha Chase experimentaron con virus que infectan las bacterias (bacteriófagos), para demostrar que era el ADN del virus el que permitía la reproducción de nuevos virus dentro de las bacterias infectadas. Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, aplicaron en 1951 la técnica de difracción de rayos X en la investigación de la estructura del ADN. La imagen obtenida reflejaba que la molécula tenía giros en una gigantesca hélice. Con la información que ya se tenía en 1953 James D. Watson y Francis C. Crick dedujeron el modelo tridimensional del ADN. En 1955, Arthur Kornberg aisló y purificó la enzima ADN polimerasa de la bacteria Escherichia coli , ésta enzima es la encargada de sintetizar la molécula de ADN.
Alfred Day Hershey y Martha Chase
http://www.g2conline.info/content/c16/16406/16406_hershey_chase.jpg »
http://us.123rf.com/400wm/400/400/gunnarassmy/gunnarassmy1106/ gunnarassmy110600001/9679766-bacteria-de-escherichia-coli.jpg »
En 1960 Howard M. Temin detectó la existencia de la transcripción inversa en virus. En 1970 David Baltimore y Howard en forma separada hacen posible la síntesis de ADN dirigida por ARN en los retrovirus como el VIH del sida.
Experimentaron con virus que infectan las bacterias (bacteriófagos)
http://viruslife.files.wordpress.com/2012/10/6ec63810db1 ebcb742c5ba34719bfb2d_1m.jpg »
22
En 1966, Har Gobind Khorana, Marshall Warren Nirenberg y Heinrich Matthaei descifraron el lenguaje del código genético, al descubrir que los 20 aminoácidos eran codificados por el ADN por medio de tripletes de bases llamados codones.
BLOQUE I
En 1970, Kent Wilcox y Hamilton Smith descubrieron en la bacteria Haemophilus influenzae, la primera enzima de restricción que corta el ADN en sitios específicos. En 1972, Paul Berg, al emplear una enzima de restricción, cortó el ADN y, al utilizar la ADN ligasa, unió dos segmentos de ADN de especies distintas en un plásmido (pequeña molécula circular de ADN de las bacterias). Con ello se produjo la primera molécula de ADN recombinante y se iniciaron traba jos de ingeniería genética. Los investigadores de Genentech y The City of Hope National Medical Center en 1978 utilizaron bacterias para producir insulina humana mediante la tecnología del ADN recombinante. En el año de 1985, Kary B. Mullis y sus colaboradores de la compañía cetus dieron a conocer la técnica de la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR), la cual permite amplificar un segmento de ADN en poco tiempo.
Rosalind Franklin y Maurice Wilkins
http://80.251.40.59/veterinary.ankara.edu.tr/fidanci/ Ders_Notlari/Ders_Notlari/Nukleik_Asitler/Franklin%20 ve%20Wilkins.jpg »
Howard M. Temin
David Baltimore
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http://www.nap.edu/ html/biomems/photo/htemin.JPG
http://www.technologyreview.com/sites/default/files/legacy/ 053006emilyinline2.jpg »
Arthur Kornberg
http://www.nndb.com/ people/936/000129549/ arthur-kornberg.jpg »
Kary B. Mullis
http://www.nobelprize. org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1993/mullis. jpg »
ADN recombinante
http://2.bp.blogspot.com/-UnX5PazAPoY/T9AaFo_xlXI/AAAAAAAAAes/HwE05WlKokc/s1600/recombinante.jpg
»
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Con el propósito de identificar todos los genes del ser humano, en 1980 inicia el Proyecto Genoma Humano.
http://2.bp.blogspot.com/P0ThzFgInYw/TeOwCbscOII/ AAAAAAAAACk/ySFCEmofZhg/ s1600/cariotipo.jpg »
En 1996, en el Instituto Roslin, cerca de Edimburgo nació Dolly, la primera oveja clonada a partir de una célula somática (glándula mamaria).
http://photos.end.com. ni/2012/02/639x360_1330016390_ oveja%20dolly.jpg »
La clonación de mamíferos ha abierto nuevas perspectivas a la biotecnología, a tal grado que se asevera que el siglo XXI será la era de los clones, ya que existen las posibilidades de diseñar y desarrollar los organismos con nuevas características y con propósitos de interés social y económico.
24
BLOQUE I
Actividad 1
De forma individual, realiza una investigación sobre los avances más sobresalientes de la Biología en la Antigüedad, Renacimiento y principios del siglo XIX. Con tu investigación, complementa el siguiente cuadro. PERÍODO
APORTES DE LA BIOLOGÍA
ANTIGÜEDAD
RENACIMIENTO
SIGLO XIX
De la lectura que hiciste anteriormente, realiza una investigación sobre los avances que ha tenido la Biología en México en el siglo XX, que incluya avances y consecuencias. Trae la información para la siguiente sesión, además, papel bond o cartulina, pegamento, colores y recortes sobre lo que investigaste.
Trabajo independiente
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
25
Lee
2
AVANCES DE LA BIOLOGÍA EN MÉXICO EN EL SIGLO XX 2
Rosalino VÁZQUEZ CONDE, Rosalino VÁZQUEZ LÓPEZ. Temas selectos de biología I.1ª. Edición 2009. Pág. 9. hp://3.bp.blogspot.com/_opuC3f8SI/TNxOycAWWqI/AAAAAAAABx0/NCRF06XHhgs/s1600/cirugia+XIX.jpg
26
BLOQUE I
F
ue durante 1920 y 1930 cuando se establecieron condiciones necesarias para el desarrollo científico y tecnológico, especialmente en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y el Instituto Politécnico Nacional (IPN), por esos años ya se cursaban los estudios de ciencias biológicas en la UNAM, que ya contaba con su Instituto de Biología. En el IPN la carrera de biólogo que se imparte en la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas fue creada en 1940. La inmigración española de 1939 y 1940 fue una importante contribución al desarrollo de la ciencia en México. Llegaron a nuestro país muchos científicos que no sólo participaron en la investigación, sino también en la formación de profesionales de la Biología.
Francisco Bolívar Zapata
Luis Herrera Estrella
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http://www.jornada. unam.mx/2005/06/21/fotos/a02n1cie-1_mini.jpg
http://www.jornada. unam.mx/2002/12/12/ Images/03af1.jpg
Otro hecho importante que contribuyó al avance de esta ciencia en México fue la creación en 1970 del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), el cual impulsa y fortalece el desarrollo científico mediante la formación y sostenimiento de investigadoras, investigadores y temas afines. A finales del siglo ya funcionaban alrededor de cien instituciones que trabajaban sobre distintas líneas de investigación relacionadas con la biotecnología, así como en la formación de investigadores, por ejemplo los centros de investigación de la UNAM, el Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav) del IPN, la Universidad Autónoma Metropolitana, los Institutos Tecnológicos Regionales y las Universidades de los estados de la República.
Plantas transgénicas
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DESTACADAS INVESTIGACIONES EN BIOLOGÍA
L
os doctores Francisco Bolívar Zapata y Luis Herrera Estrella, contribuyeron a la construcción de plantas transgénicas, poniendo en alto el nombre de nuestro país en el contexto internacional de la investigación científica. En el centro de investigación sobre Fijación de Nitrógeno (CIFN) de la UNAM, se obtiene y analiza la secuencia genómica de la bacteria Rhizobium etli , de acción muy importante en la agricultura, por la fijación que hace del nitrógeno. Otro importante proyecto de investigación es el que se realiza en el Cinvestav del IPN, en Irapuato Guanajuato, donde se lleva a cabo la secuenciación del genoma del maíz, cuyo objetivo es identificar genes de interesante acción en la agricultura.
Genoma del maíz
http://api.ning.com/files/v5S79n6SzKHKSCSgrDI7ZwPcxEMh5claniDUBCoRCfT1YASBjSBbfcES3ZNYkiKJry31mWoJ1g7wcLI3PsrRsfkcNYATRnTf/genomaiz.jpg
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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En el campo biomédico destaca el banco de cerebros para la investigación de Alzheimer y enfermedades neurodegenerativas fundado por el doctor Raúl Mena López en el Cinvestav de la Ciudad de México. Además de ser el primero en su género en América Latina ha permitido desarrollar un modelo para experimentar curas para el Alzheimer a través de la proteína TAU.
http://4.bp.blogspot.com/-5QzxhTA7UeA/T8ajoHYjD5I/ AAAAAAAAAQM/5luv-iDZPyA/s1600/cerebros2.jpg
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Actividad 2
Con la investigación realizada en tu trabajo independiente y con el material recabado, realiza una línea de tiempo sobre los avances que ha tenido la Biología en México en el siglo XX. Intercámbiala con alguna compañera o compañero y realicen las mejoras necesarias en la línea de tiempo. Coloca tu línea de tiempo en el salón y exponla con tu compañera o compañero a todo el grupo.
Actividad 3
Lee el siguiente artículo referente a los Organismos Genéticamente Modificados en México, subraya las ideas sobresalientes. Posteriormente responde y comenta en plenaria tus respuestas.
Lee
Los OGM en México
E
n México existe una controversia social en torno al maíz transgénico, especialmente pronunciada desde el año 2001, cuando se dio a conocer el descubrimiento de secuencias transgénicas en variedades de maíz tradicionales, fenómeno que se conoce como “la conta-
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BLOQUE I
minación del maíz”. La fuente más probable de esta contaminación fue el maíz importado de los Estados Unidos de Norteamérica. El hecho de que la opinión pública mexicana identifique el asunto de la regulación de los OGM con la suerte de un solo cultivo, que es justamente el maíz, determina en gran medida la percepción pública del asunto. El maíz en México es un alimento básico y se consume en cantidades incomparablemente mayores que en los Estados Unidos. Está íntimamente vinculado a la cultura antigua de Mesoamérica, que a lo largo de la historia se ha convertido en uno de los símbolos del nacionalismo mexicano, particularmente significativo para la población indígena. México es el lugar donde el maíz cultivado fue desarrollado a partir de su pariente silvestre el teozinte. El maíz ha sido cultivado en el país durante al menos cinco u ocho mil años y en el campo mexicano proliferan docenas de variedades locales, conocidas como maíces criollos.
El maíz en México es un alimento básico
http://revistarestaura.com/sites/default/files/imagecache/Momentografico/nina_comiendo_maiz.jpg »
Para ubicar el peso de la problemática en la sociedad mexicana hay que señalar que la agricultura, a pesar de que genera sólo el cinco por ciento del producto interno bruto, ocupa el veinte por ciento de la fuerza laboral, una quinta parte de la población, veinte millones de personas (FORD RUNGE, 2004). Este solo hecho tiene el potencial de convertir el tema del campo en un asunto muy sensible y altamente susceptible a ser politizado. Alrededor de 3.2 millones de campesinos cultivan el maíz y el treinta y cinco por ciento de la producción se destina al autoconsumo (VEGA HERRERA, 2004). En consecuencia, en México la discusión del tema de los OGM se ha desarrollo en un contexto completamente distinto que en los Estados Unidos y Canadá. El tema ha sido vinculado con los efectos del TLCAN y de la apertura del sector agrícola en general, ambos eventos se consideran intrínsecamente relacionados con la pérdida de la soberanía alimentaria y el destino del sector campesino para desaparecer. El país tiene una capacidad científica que se estima, en condiciones de país en desarrollo, de nivel medio, lo que significa tener unos cien científicos especialistas en OGM, distribuidos en una serie de instituciones privadas y públicas en una comunidad de ochocientos biotecnólogos. Sin embargo en México no existe una estrategia nacional para el desarrollo de la biotecnología y en consecuencia tampoco un incentivo económico.
Alrededor de 3.2 millones de campesinos cultivan el maíz y 35% de la producción se destina al autoconsumo.
http://revistarestaura.com/sites/default/files/imagecache/Momentografico/nina_comiendo_maiz.jpg »
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Que! Lo comerías? ...porque vacas, cerdos, ciervos, alces, mapaches, ardillas, ratas, ratones y gansos viviendo en libertad o sí se les diera a elegir, no lo comerían. El Maíz GM Bt, contiene un gen de la bacteria Bacillus thuringiensis (relacionada muy de cerca al ántrax) la cual produce una delta endotoxina como insecticida. Esta toxina es venenosa para toda la vida animal. Como algunos parecen saber.
Maíz Bt
www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: argonutter »
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Percepción indígena Otro factor importante que coloca a México en una situación distinta a la que se encuentran los otros dos países de Norteamérica es su biodiversidad. Es un país con una gran diversidad, centro de origen no solamente del maíz, sino también de otras ochenta especies. La protección de su biodiversidad no es sólo un objetivo de la política a nivel nacional sino también de la política internacional que se desarrolla en el seno de la Convención sobre la Diversidad Biológica. México es el único país de América del Norte que ha ratificado el Protocolo de Cartagena, un tratado internacional que establece las reglas de juego internacionales para la conservación de la diversidad biológica en el mundo. Por lo anterior en México, desde 1995, se ha expresado una preocupación por los potenciales efectos negativos que el maíz Bt, importado desde los Estados Unidos de Norteamérica, podría tener para el campo y el medio ambiente. En 1998 se prohibió la siembra del maíz transgénico y se tenía la expectativa que el maíz importado fuera destinado exclusivamente al consumo. La posición oficial en torno al tema ha ido cambiando, y condujo a cierta confusión sobre la naturaleza exacta y las consecuencias de la modificación genética. El gobierno en un inicio parecía animar la defensa del maíz local frente al maíz genéticamente modificado, más adelante moderó su posición y finalmente revirtió su postura. La actitud vacilante, la falta de transparencia y consistencia por parte del gobierno, sin duda inspiraba desconfianza y fomentaba las dudas en torno de los organismos genéticamente modificados. A pesar de la insistencia persistente de científicos, grupos ambientales y comunidades rurales, el gobierno mexicano nunca se ha decidido a solicitar la segregación o la introducción del etiquetado del maíz estadounidense y de esta manera apoya implícitamente la introducción del maíz transgénico en el país. En un episodio notable la Comisión para la Cooperación Ambiental, organismo que nació a raíz del TLCAN y cuya función es cuidar los efectos ambientales del comercio regional, ha retomado el tema de biodiversidad y maíz transgénico para ser investigado. En su informe final sobre el caso reconoce la necesidad de utilizar una metodología para estudiar los riesgos de esta tecnología, que incluye la percepción de la población local, las visiones indígenas y campesinas y afirma que hay una situación de incertidumbre, que hace falta realizar estudios de flujo genético para establecer los efectos reales. Este resultado es interesante porque, por primera vez, un estudio a nivel internacional reconoce la pertinencia de factores sociales, económicos y culturales en la evaluación de riesgos (ANTAL, 2004).
BLOQUE I
Finalmente, la ley mexicana de bioseguridad —que tras varios años de discusión legislativa ha sido adoptado— incluye la posibilidad de establecer zonas especiales y libres de transgénicos para el maíz y con ello abre un camino para avanzar en materia de regulación hacia un esquema que tome en cuenta los factores locales. Sin embargo, como la ley no incluye normas sobre las condiciones concretas de la coexistencia entre las variedades tradicionales y transgénicas y tampoco la implementación de las zonas libres de OGM, la moneda sobre la suerte de la regulación de los OGM en México queda en el aire.
Responde
¿A qué se le llama contaminación del maíz?
¿Qué importancia tiene la presencia del maíz transgénico en México?
¿Conoces otros organismos que corran el riesgo de la contaminación genética, como es el caso del maíz?
Cierre
Responde
1. Menciona tres descubrimientos importantes del siglo XX y expresa su trascendencia en la Biología.
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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2. Explica por qué se afirma que la Teoría Celular es un principio unificador de la Biología.
3. Elabora una conclusión sobre el alcance de la Biología en la región.
4. Localiza las 10 palabras que se encuentran en la sopa de letras relacionadas con la Biología su historia, avances y el microscopio.
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BLOQUE I
SESIÓN 2 DESEMPEÑO DEL ESTUDIANTE AL CONCLUIR EL BLOQUE: Reconoce la importancia de emplear el método científico en la resolución de problemas reales del entorno y propone algunas alternativas de solución.
Apertura
Observa
Observa la imagen. El método científico
? Observa
Pregunta
Hipotetisa
Documenta
Concluye
Experimenta
? Descubre
Vuelve a preguntar
Sigue aprendiendo
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Responde ¿Por qué piensas que es necesario utilizar este método para la construcción del conocimiento científico?
¿Conoces otra forma para construir el conocimiento científico? ¿cuál?
Desarrollo Lee
DISEÑO DE UNA INVESTIGACION CIENTIFICA3
E
l método científico se lleva a cabo a través de pasos metódicos y reflexivos, que conducen a conocer el qué y el porqué de los fenómenos o hechos. Una herramienta esencial para alcanzar el conocimiento científico es el método científico (del griego: meta=hacia, a lo largo y odos=camino hacia el conocimiento), se define como el procedimiento que se aplica al ciclo entero de la investigación en el marco de cada problema del conocimiento, explica fenómenos, establece relaciones entre los hechos y enuncia leyes que expliquen los fenómenos físicos del mundo y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al ser humano. 3 DIETERICH,
H. Nueva Guía para la investgación cienfca , Ed. Ariel. Rosalino VÁZQUEZ CONDE. Temas selectos de biología I. 1ª. Edición 2009. Editorial Patria. Págs. 20-21.
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BLOQUE I
El método científico está sustentado en dos pilares fundamentales: El primero de ellos es la reproductividad; es decir, la capacidad de repetir determinado experimento en cualquier lugar y por cualquier persona. El segundo es la falseabilidad; es decir, que toda proporción científica tiende a ser susceptible de dar un resultado falso. Esto implica que se pueden diseñar experimentos que en el caso de dar resultados distintos a los dichos, se negarían las hipótesis puestas a prueba. Pasos del método científico: Observación: consiste en fijar la atención en lo que ha despertado el interés, identificando sus características o sucesos específicos por medio de nuestros sentidos y auxiliado por instrumentos como la lupa, el microscopio, la regla y otros. a). Planteamiento del problema: de la observación surgen las preguntas que deben ser congruentes con el material observado y apegadas a la lógica. Aquí surgen varios planteamientos qué, cómo, dónde, cuándo, para qué. b). Hipótesis: Son las respuestas lógicas que se tratan a dar a las preguntas. Es la explicación tentativa que puede servir de guía a la investigación, ya que supuestamente explica el fenómeno observado, el cual debe ser sometido a comprobación. c). Diseño del experimento: se refiere al plan a desarrollar para lograr la comprobación de la hipótesis, en éste paso se deben contemplar los objetivos a lograr, los antecedentes de conocimiento, la investigación bibliográfica previa, la relación de material y equipo necesario, el procedimiento experimental y los resultados y conclusiones que se obtengan. d). Experimentación: Es la prueba rigurosa a que se somete la hipótesis, consiste en crear las condiciones especiales para que hagan posible la repetición del fenómeno en estudio, controlando las variables involucradas en el proceso. e). Confirmación de la hipótesis: cuando los resultados que se obtienen de la experimentación confirman la veracidad de la hipótesis. f). Teoría: El hecho de que la hipótesis resista las rigurosas pruebas a las que es sometida por medio de la experimentación y que sólo es válida para un lugar un lugar y tiempo definido la eleva a la categoría de teoría. g). Ley: la continua validez de la teoría ante repetidas pruebas durante todo tiempo y lugar que adquiera el nivel de ley. GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Los científicos emplean el método como una forma planificada de trabajar. Sus logros son acumulativos y han llevado a la humanidad al momento cultural actual. De acuerdo con esto podemos decir que el conocimiento es el resultado de la interacción concreta entre el sujeto cognoscente y el objeto del conocimiento en la práctica sustentada en teorías, método, enfoques, paradigmas y técnicas en los que se revela el criterio de verdad producto del proceso cognitivo, para que el conocimiento pueda ser considerado como científico. Un ejemplo en el que un investigador haya explicado los pasos del método científico.
Alexander Fleming descubrió la penicilina. www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: argonutter »
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En 1928 el bacteriólogo escocés Alexander Fleming encontró que uno de sus cultivos bacterianos se había contaminado con el hongo penicillium. Antes de desechar el contenido de la caja de cultivo, se percató que las bacterias no habían crecido alrededor del hongo, lo que le hizo suponer que posiblemente, éste desprendía cierta sustancia que destruía las bacterias. Para comprobar su hipótesis, Fleming sembró el hongo en una solución de caldo nutritivo, después filtró el caldo, aplicó el líquido a otro cultivo de bacterias y observó que éstas fueron eliminadas. En los años siguientes, el extracto obtenido de este hongo se utilizó para producir la penicilina, el primer antibiótico; medicamento que ha servido para combatir infecciones de origen bacteriano.
Observación
Las bacterias no crecían alrededor del hongo penicillium.
Planteamiento del problema
¿Qué relación habrá entre el hongo y las bacterias?
Formulación de la hipótesis
Posiblemente el hongo desprenda alguna sustancia que inhibe el crecimiento de las bacterias.
Diseño del experimento
Elaborar un plan para comprobar la hipótesis: se aplicará el líquido que se obtenga del medio donde crecen los hongos a nuevos cultivos de bacterias.
Experimentación
Aplicación del líquido obtenido del filtrado del caldo donde se sembraron los hongos a cultivos de bacterias.
Confirmación de la hipótesis
El hongo penicillium produce una sustancia que inhibe el crecimiento de las bacterias.
BLOQUE I
Se afirma que el éxito de la investigación depende de la indagación que se haga del problema biológico y del trabajo de laboratorio. Como sabes, el ser humano ha evolucionado de tal manera que su capacidad cognitiva lo ha llevado a conocer y explicar una gran cantidad de fenómenos naturales. Sin embargo, su aprendizaje surge a partir de los tipos de conocimiento: el subjetivo, el objetivo, el empírico y el científico. Tu trabajo consiste en realizar una investigación bibliográfica sobre los tipos de conocimiento, consulta por lo menos tres autoras o autores. Trae los resultados de tu investigación a clase.
Trabajo independiente
Actividad 1
De acuerdo con lo que investigaste, completa el cuadro siguiente, explica en qué consiste cada tipo de conocimiento. TIPOS DE CONOCIMIENTO TIPO DE CONOCIMIENTO
DESCRÍBELO
Subjetivo Objetivo Empírico Científico
Consigue y trae para la siguiente clase, el siguiente material: 1 bandeja chica 2 vasos de plástico de 500 ml 3 botellas de refresco (vacías) de 1 Lt de capacidad 2 sobres de levadura activa 3 cucharadas de azúcar 5 etiquetas adheribles 3 globos chicos Agua tibia Agua caliente.
Trabajo independiente
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Cierre
En el salón de clase, reunidos en equipos y con el material solicitado previamente, sigan las instrucciones para realizar la siguiente práctica. Marco teórico.
Una célula importa, fabrica, elabora, usa, recicla y exporta miles de moléculas, es decir realiza metabolismo, por lo cual se provee de energía necesaria a la célula para la realización de sus actividades viales. Las levaduras son hongos microscópicos que se utilizan para la elaboración del pan, la cerveza y el vino. La respiración de este hongo se realiza en ausencia de oxígeno, liberando dióxido de carbono como producto. Procedimiento.
-Etiqueta los vasos con los números 1 y 2, y las botellas de refresco con los números 1 (agua con azúcar), 2 (agua con levadura) y 3 (agua con levadura y agua con azúcar). -Agrega 500 ml de agua tibia al vaso 1 y vierte una cucharada de azúcar, mezcla bien las sustancias y viértelas posteriormente en la botella 1. -Agrega 500 ml de agua tibia al vaso 2, vacía un sobre de la levadura activa y mézclalo bien; vierte la mezcla en la botella 2. -Nuevamente mezcla agua tibia y azúcar en el vaso 1 y vierte la mitad en la botella 3. -Haz la mezcla de agua tibia y el segundo sobre de levadura, y vierte la mitad de nuevo en la botella 3. -Tapa las botellas con un globo cada una y colócalas en el interior de la bandeja. -Vacía agua caliente en la bandeja que contiene las botellas, evita que éstas floten en el agua. Espera 20 min. -Formula mientras tanto una hipótesis de trabajo y realiza una predicción de lo que ocurrirá en cada una de las tres botellas.
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BLOQUE I
Observa lo que ocurre en cada botella, registra los resultados y contesta lo siguiente:
Número de botella
Observación
1
2
3
¿Qué pasos del método científico utilizaste para la práctica?
¿La hipótesis que planteaste antes del desarrollo experimental fue comprobada? ¿Por qué?
¿Por qué es importante la experimentación?
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Elabora un mapa mental sobre el método científico, con base en lo que leíste sobre él.
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BLOQUE I
SESIÓN 3 DESEMPEÑO DEL ESTUDIANTE AL CONCLUIR EL BLOQUE: Valora el uso de las tecnologías en el desarrollo de la Biología y las implicaciones que de ésta se generan.
Apertura
Observa
Observa la imagen. El método científico
http://mono_obeso.typepad.com/photos/publicaciones/evolucin_y_genoma.jpg GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Responde ¿De qué manera el conocimiento del genoma humano ayuda a combatir las enfermedades actuales? (obesidad, diabetes).
¿Qué importancia tiene para la Biología el desarrollo de la tecnología en la actualidad? Justifica tu respuesta.
Desarrollo Lee
LA TECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA CIENCIA4
C
on el desarrollo de la Biología molecular, a partir de 1950 se descubrió la estructura tridimensional de la molécula del ADN y los mecanismos por los cuales su información genética se traduce en proteínas. Los conocimientos acerca del ADN, los mecanismos para su expresión en proteínas y la tecnología para aislarlo y manipularlo, han superado la biotecnología tradicional que se dedicaba a procesos de producción de bebidas y alimentos, o a la de variedades de plantas y animales por selección artificial, para entrar a la etapa de la biotecnología moderna que impulsa un desarrollo biológico multidisciplinario, es decir, con la participación de otras disciplinas científicas. A lo largo de la historia, el desarrollo de la tecnología ha impactado notablemente en el quehacer científico. En el campo de la Biología, específicamente, el desarrollo disciplinar (conceptual y procedimental) ha ido siempre de la mano del desarrollo tecnológico. Rosalino VÁZQUEZ CONDE, Rosalino VÁZQUEZ LÓPEZ. Temas selectos de biología I.1ª. edición 2009.Pág. 10 4
BLOQUE I
En el siglo XVIII, el surgimiento de los microscopios permitió observar cosas y seres totalmente desconocidos e inexplicables en esa época. Al aumentar la capacidad de la visión humana hasta lo inimaginable, surgieron nuevas ideas, como la de que todos los seres vivos están compuestos por células. Gracias a las nuevas técnicas de investigación (químicas, biofísicas, ingeniería genética, etc.) se ha diversificado en varias ramas a la Biología: biología y fisiología celular, bioquímica, genómica, genética, proteómica, biotecnología y muchas otras. El desarrollo de la Biología Molecular, las nuevas técnicas que han dado lugar al acceso a miles de datos, el mayor poder computacional, los nuevos algoritmos, han cambiado la actitud de muchos científicos sobre cómo solucionar algunos de sus problemas, y ha propiciado el nacimiento de una nueva disciplina denominada Biología de Sistemas, capaz de integrar en su seno a expertos procedentes de áreas como la Biología, la Informática, la Física o las Matemáticas. Algunas de las grandes interrogantes a las que intenta dar respuesta la biología actual, son: ¿De qué manera surge la vida?, ¿Cómo se encuentra constituido el cuerpo de los seres vivos?, ¿Por qué nos parecemos tanto los seres humanos a otros y sin embargo somos diferentes? Fue hasta el siglo XIX, con el planteamiento de las teorías de la evolución celular que se intentó dar respuestas a las mismas, de esta manera, trasformaron a la biología de su tiempo en una ciencia moderna y experimental. El desarrollo vertiginoso de la biología molecular y las técnicas de ingeniería genética han transformado la sociedad y han abierto perspectivas de futuro de gran interés, algunas de las cuales ya son realidad, como la terapia génica, la clonación, los alimentos transgénicos etc. No se puede hablar de la historia de la bioinformática sin describir inicialmente la historia de la Biología. En reali-
http://www.sparkybeegirl.com/sbgpix/artificial_insemination.jpg http://www.alphalabs.co.uk/cms/site/images/Artificialinsemination-bor.jpg http://www.gomezdecadiz.com/_bd/_img/12_1366200825. JPG »
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GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Termociclador
http://img.directindustry.es/images_di/photo-g/centrifugadora-refrigerada-22548-2375513.jpg »
Actividad 1
dad son los biólogos y los bioquímicos quienes hacen su primer acercamiento a la tecnología computacional como elemento fundamental para su trabajo diario. La Biocomputación ha sido la base para ayudar en las grandes investigaciones sobre la vida; el diagnóstico genético por ejemplo tiene mucha influencia en la vida de todas las personas (tamiz neonatal) pero la mayoría de la gente desconoce la importancia de este. La computadora ha desempeñado un papel muy importante en el desarrollo de la biología molecular, no sólo como instrumento que ha permitido el acceso a la información, que por medio de internet publican los diversos centros de investigación y las principales bibliotecas del mundo, sino porque también resulta ser un poderoso auxiliar. Por ejemplo en la ingeniería genética el termociclador, aparato que eleva y desciende la temperatura en continuos ciclos durante el proceso de la reacción *PCR, se regula por medio de la computadora.
Explica la importancia del proyecto Genoma Humano.
Responde
¿Cuál es la importancia de descifrar 1000 genomas humanos?
Identifica y describe en qué ramas de la Biología tiene impacto esta información.
BLOQUE I
EQUIPO DE LABORATORIO BIOLÓGICO
Lee
El microscopio5
E
l microscopio es el instrumento que permite observar los objetos que son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista. Existen en la actualidad diferentes tipos de microscopios como son: el microscopio óptico compuesto, el electrónico, de contraste, de fluorescencia, invertido entre otros.
http://www.unad.edu.co/curso_biologia/imagenes/microscop.jpg
Microscopios compuestos
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www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: MyFWC Research »
Tipos de microscopios y sus alcances
Microscopios ópticos: los microscopios ópticos o fotónicos funcionan al hacer incidir la luz sobre una muestra delgada del material, y observar ésta preparación a través de un sistema que incluye un lente objetivo y otro ocular. Ambos lentes se combinan y proporcionan un mayor aumento y resolución. Este es el tipo de microscopio que existe generalmente en los laboratorios escolares. Microscopios compuestos: es el más común en un laboratorio. Usa como fuente la luz directa, una lámpara o luz solar que pasa a través de un condensador y luego a la muestra. Para trabajar con éste tipo de microscopios, se suelen teñir los organismos y las células transparentes para poderlos distinguir mejor.
Microscopios estereoscópico
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www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: scalefreenetwork »
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VELÁZQUEZ OCAMPO, Martha Patricia, TSBI,pág.28-31
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Microscopio estereoscópico: este tipo de microscopio no proporciona un gran aumento, pero resulta muy útil para la observación de organismos completos, tales como pequeños insectos, estructuras florales, nematodos y otros organismos. Siempre tiene dos oculares, para que se pueda lograr la visión estereoscópica o en tercera dimensión. Se le llama microscopio de disección y da aproximadamente unos 60 aumentos. Microscopio de contraste de fases: en este tipo de microscopio es regulada la iluminación de manera que se puedan distinguir las partes de la célula sin necesidad de teñirlas, para observarlas vivas y sin alteraciones. Posee un condensador y un tipo especial de objetivo que al controlar la iluminación permiten que el material denso se vea brillante.
Microscopio de contraste de fases www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: tncountryfan, pitschun »
Visualización de microorganismos con un microscopio de campo oscuro www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: Specious Reasons »
Microscopio con focalo www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: EMSL »
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Microscopio de campo oscuro: este método se emplea para visualizar microorganismos vivos sin teñir, es un microscopio óptico con un condensador y un objetivo especial que iluminan de un modo determinado los microorganismos de la muestra, cuyas partes claras aparecen como un fondo oscuro, y las partículas que se analizan aparecen brillantes sobre ese fondo. Microscopio de fluorescencia: permite la localización de moléculas determinadas dentro de una célula o en la superficie de su membrana. Primero es necesario suministrar colorantes fluorescentes capaces de unirse específicamente a las moléculas que se quiere identificar. Por ejemplo, uno de estos colorantes se une de ésta manera al ADN y emite una luz verde cuando es iluminado con luz ultravioleta. Así es fácil detectar donde se encuentra la molécula de ADN dentro de una célula. Microscopio con focal: actualmente es uno de los más complejos y de mayor uso en laboratorios especializados. Este microscopio combina el empleo de láser, fotodetectores y la computadora para proporcionar representacionales tridimensionales de la célula. Se basa en la superposición de imágenes bidimensionales que al ser procesadas en la computadora se transforman en una imagen de tercera dimensión. Microscopios electrónicos: su poder de resolución es cuatrocientas veces más que la del microscopio fotónico, debido a que en lugar de enviar un haz de luz sobre la muestra, envía un haz de electrones que permite distinguir dos líneas que se encuentren a 0.5 nm: mejora doscientas mil veces la capacidad del ojo humano. Es como tener un lápiz extremadamente delgado con el cual delimitar el interior de las células.
BLOQUE I
ELABORACIÓN DE PREPARACIONES MICROSCÓPICAS
Lee
Preparación en fresco: consiste en colocar sobre el portaob jetos una gota o un corte delgado de lo que se quiere observar, y cubrirlo con el cubreobjetos, cuidando que no queden burbujas de aire en ésta preparación. El corte se realiza con un micrótomo o un bisturí para que sea lo más delgado posible, este tipo de muestras debe realizarse con el microscopio de contraste de fases. Preparación fija para microscopio óptico: las preparaciones con esta técnica se pueden preservar por largo tiempo, en este caso es necesario deshidratar la célula por lo que no se emplea para la observación de células vivas. Esta técnica abarca los pasos de fijación, inclusión, corte, tinción y montaje. Preparación de material para microscopía electrónica: la observación con microscopio electrónico tiene la desventaja que no permite observar células vivas, debido al bombardeo de electrones al que son sometidas. No obstante, su uso ha sido de gran valor para descubrir todos los organelos que forman parte de una célula, aún los más pequeños, y también para conocer la estructura de la membrana celular.
Trae a la clase imágenes de células observadas con algún tipo de microscopio, las imágenes pueden ser de un libro, revista o Internet; es importante que señales qué microscopio se usó para obtener la imagen, los aumentos que se utilizaron y el tipo de célula de que se trata.
Utiliza las imágenes y la información que trajiste, coloca las imágenes en un sitio seleccionado de tu salón de clase para armar, junto con tus compañeras y compañeros, una exposición de imágenes de células tomadas con algún tipo de microscopio. Entre todos comenten cómo se observan las imágenes y señalen las ventajas de cada tipo de microscopio.
Trabajo independiente
Actividad 2
GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Actividad 3
Año
Para completar el siguiente cuadro, realiza una investigación sobre cómo ha evolucionado el microscopio con el transcurso del tiempo y quiénes son sus inventores. Tipo de microscopio
Inventor
Entre 1590 y 1600 1660 1676 1937 1981
Centrífuga
Centrífuga
Máquina que hace girar una muestra a gran velocidad para la separación de sus componentes. Se basa en el principio de que por la fuerza que se ejerce en la muestra al girar a gran velocidad, los elementos más pesados se van al fondo y los más ligeros se quedan en la superficie. Así es posible disgregar por su peso, los distintos componentes de una muestra.
http://www.unicosci.com/espanol/images/centri/c8624.jpg
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Autoclave
Es un aparato que se utiliza para esterilizar materiales que serán empleados en experimentos, especialmente aquellos en los que se estudiarán microorganismos. Este dispositivo utiliza vapor de agua a alta presión y temperatura, y su funcionamiento es similar al de una olla de presión. Dentro de la autoclave se alcanza una presión aproximada de 103 kPa, y una temperatura de 121°C con estas condiciones se logra la esterilización en 15 minutos. Autoclave
http://image.made-in-china.com/2f0j00yMZaEOdgfobG/ 18L-Stainless-Steel-Vertical-Autoclave-DSX-280B-.jpg »
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BLOQUE I
Balanza analítica
Este equipo permite realizar mediciones de peso con exactitud para la elaboración de soluciones, reactivos, preparación de muestras biológicas. La balanza analítica permite determinar el peso de las muestras con una precisión de una millonésima de gramo.
http://2.bp.blogspot.com/Zw70Tes6aSs/UQM5kwJ-RPI/ AAAAAAAAAUI/4W3H4qJHGRs/ s1600/balanza+analitica.jpg
BIOINFORMÁTICA Y BIOCOMPUTACIÓN6
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l desarrollo de las técnicas modernas para el análisis del genoma -de todos los nucléotidos del ADN de una especie y la determinación de las proteínas que codifican esos genes- ha generado grandes cantidades de datos casi imposible de almacenar, ordenar, integrar y comprender si no se contara con el apoyo de equipos y sistemas de informática desarrollados durante estos últimos años. La relación entre la biología molecular y la informática se puso de manifiesto, en especial, en la época en que se inició el proyecto del genoma humano (PGH) por el año 1990. Las computadoras de esa época no eran tan veloces, ni almacenaban y procesaban tanta información como las que tenemos ahora. Con aquella tecnología se pensó que este proyecto de analizar los más de tres mil millones de nucleótidos del ser humano se tardaría muchos años. Sin embargo, con el desarrollo de computadoras cada vez más rápidas y eficientes, el proyecto pudo avanzar más rápido de lo que se esperaba, por lo que se concluyó en el año 2003, mucho antes de la fecha prevista originalmente. En la actualidad, escuchamos con mucha frecuencia términos que relacionan a la informática con la biología: Bioinformática: es el desarrollo de la infraestructura necesaria para el manejo y análisis de la gran cantidad de información que se genera a partir de estudios de secuencias de ADN, la elaboración de mapas genéticos, las investigaciones sobre secuencias de aminoácidos y tiene lugar mediante la generación de bases de datos y de sistemas de algoritmos o fórmulas matemáticas que permiten integrar la información recopilada e interpretarla adecuadamente. VELÁZQUEZ OCAMPO, Martha Patricia, TSBI, pág.42-43
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GUÍA DIDÁCTICA >TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I
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Biocomputación: Se puede considerar que la bioinformática desarrolla el software necesario para apoyar a la biología molecular, y que la biocomputación desarrolla el hardware en el que se combinan la biología y la computación. Se han producido chips de ADN, biosensores y otros dispositivos en los que se combina material biológico, como el ADN, con otros materiales, como vidrio o silicio, para optimizar los procesos de análisis de muestras biológicas. Podemos concluir que la biología molecular del siglo XXI se encuentra fuertemente asociada a los avances tecnológicos en el campo de la computación y que ofrece una amplia perspectiva para las investigaciones actuales y futuras. Como sabemos no toda la información genética de una célula se expresa; hay algunos genes activos y otros se mantienen “apagados”. A través de la proteómica se investiga el conjunto de proteínas, producto de la actividad de los genes activos, que hay en una célula en un momento dado. Hay quienes consideran a la época actual la era posgenómica, porque en este tiempo se podrá interpretar y traducir todo el gran cúmulo de información recabada hasta el momento y en este campo, los avances irán teniendo lugar a la par del desarrollo tecnológico de la computación.
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Con ayuda de tu docente contesta las siguientes preguntas.
¿Cuál es la función del laboratorio de Biología?
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BLOQUE I
Por lo general, ¿qué mobiliario se encuentra comúnmente en el laboratorio?
¿De qué manera se pueden aplicar los recursos de una computadora en la ciencia?
¿Qué recursos de las computadoras disponibles en el salón de cómputo podrías utilizar para Biología?
Escribe cinco normas de seguridad del laboratorio.
www.freedigitalphotos.net Fotógrafo: CIMMYT »
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Resuelve el crucigrama. 1
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Horizontales 1. Es un instrumento que surgió en el siglo XVII, permite aumentar la capacidad de la visión humana.
3. Estos alimentos son aquellos que incluyen en su composición algún ingrediente procedente de un organismo al que se le han incorporado mediante técnicas genéticas un gen de otra especie.
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Verticales 2. Es una forma de radiación electromagnética capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar películas fotográficas.
4. Es el ácido desoxirribonucléico.
5. El uso de las herramientas informáticas en la Biología.
6. Puede definirse como el proceso por el que se consiguen, de forma asexual, 2 copias semejantes de un organismo, célula o molécula ya desarrollado.
7. Es el campo de la Biología que busca comprender la herencia biológica que se transmite de generación en generación.
8. Gracias a ella se puede transferir un gen de un organismo a otro para dotarle de alguna cualidad especial de la que carece.
→FUENTES DOCUMENTALES
BIBLIOGRÁFICAS. BALLUS, Puri , Director de la obra. Enciclopedia del estudiante. Editorial Rezza Editores. 2001. México. CURTIS, Elena, Biología, Editorial Panamericana, 2008, Argentina. KARP, Gerald, Biología celular y molecular. Conceptos y experimentos. Quinta edición. Editorial McGraw-Hill. 2008. México PERRONI, CASTELLANOS, María Dolores, et al. Metodología de la Investigación. Segunda edición. Ed. Nueva Imagen. 2009, México.
DIGITOGRÁFICAS Dieterich, H. Nueva Guía para la investigación científica, Ed. Ariel. http://www.facmed.unam.mx/deptos/salud/censenanza/spi/unidad3/marco.pdf Cord. Luna, Fidel. (2010). Temas selectos de Biología 1. Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora. México. http://www.cobachsonora.edu.mx:8086/portalcobach/pdf/modulosaprendizaje/ semestre5/FP5S-TSB1.pdf http://historiademexico315.blogspot.mx/p/actividad-35-ingenieria-genetica-y-sus.html http://jorgealconchavez.wikispaces.com/LA+BIOLOGIA http://www.ultrasonido4d.com/?page_id=10 http://www.minutouno.com/notas/83471-vienen-mellizos-vienen-trillizos-y-despues-se-viene-el-divorcior http://genmolecular.wordpress.com/principios-de-biologia-molecular/ http://www.joseacortes.com/practicas/microscopio.htm http://fri102simona.blogspot.mx/2010/11/lectura-4-la-celulaun-concepto-en.html http://fri102simona.blogspot.mx/2010/11/lectura-4-la-celulaun-concepto-en.html http://www.prepafacil.com/cobach/Main/ElaboracionDePreparacionesMicroscopicas http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttextHYPERLINK “http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_ arttext&pid=S0325-75412010000400003”&HYPERLINK “http:// www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S032575412010000400003”pid=S0325-75412010000400003
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