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• Ismael Calleja

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• Ciencias de la tierra y de la vida
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• Organismos
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DATOS DEL ALUMNO Nombre: Plantel: Grupo:

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COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA FRANCISCO ARTURO VEGA DE LAMADRID Gobernador del Estado de Baja California MIGUEL ÁNGEL MENDOZA GONZÁLEZ Secretario de Educación y Bienestar Social y Director General del ISEP del Estado de Baja California IVÁN LÓPEZ BÁEZ Subsecretario de Educación Media Superior, Superior, Formación Docente y Evaluación JAVIER SANTILLÁN PÉREZ Director General del CBBC OMAR VÉLEZ MUÑOZ Director de Planeación Académica del CBBC BIOLOGÍA I Edición,

agosto de 2014

Actualizado por: I.B.Q. Juanita Guadalupe Corrales Félix Edición, agosto de 2017 Edición, agosto de 2018 Actualizado por: Quím. Biól. Delia Karina Huitrón Velázquez Biól. Erika Arroyo Rebolledo Quím. Biól. Luz Marina Silva Manzo Méd. Karina Nevárez Alarcón

Ing. Biól. Mónica Gregoria Casillas Alcalá Quím. Biól.Georgina Morales Ramírez Quím. Lineth López Fonseca

En la realización del presente material, participaron: JEFA DEL DEPARTAMENTO DE ACTIVIDADES EDUCATIVAS Lic. Teresa López Pérez EDICIÓN, AGOSTO DE 2019 Lic. Gerardo Enríquez Niebla Ing. Diana Castillo Ceceña La presente edición es propiedad del Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra. Este material fue elaborado bajo la coordinación y supervisión de la Dirección de Planeación Académica del Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California. Blvd. Anáhuac #936, Centro Cívico, Mexicali, B.C., México. www.cobachbc.edu.mx

ÍNDICE PRESENTACIÓN •

COMPETENCIAS GENÉRICAS QUE EXPRESAN EL PERFIL DEL EGRESADO

•

COMPETENCIAS DISCIPLINARES BÁSICAS DEL CAMPO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES

•

ENFOQUE DE LA DISCIPLINA

•

UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA

•

RELACIONES DE LOS CONTENIDOS CON LOS APRENDIZAJES CLAVES. CAMPO DISCIPLINAR: CIENCIAS EXPERIMENTALES

BLOQUE I: BIOLOGÍA COMO CIENCIA DE LA VIDA ....................................................

12

BLOQUE II: COMPONENTES QUÍMICOS DE LOS SERES VIVOS ..............................

46

BLOQUE III: LA CÉLULA Y SU METABOLISMO...............................................................

74

BLOQUE IV: GENÉTICA MOLECULAR Y BIOTECNOLOGÍA............................................ 110

BLOQUE V: REPRODUCCIÓN CELULAR .............................................................................. 144

PRESENTACIÓN Con la puesta en marcha del Modelo Educativo para la Educación Obligatoria (SEP, 2017), se realizó una reestructuración de los programas de estudio de tercer semestre por lo que fue necesario realizar una adecuación de los materiales didácticos de apoyo para los estudiantes y docentes. Es importante mencionar que el Nuevo Modelo Educativo (NME), no significa un cambio total de los manifiestos y preceptos educativos que caracterizaron la Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS); sino que significa: fortalecimiento, articulación, organización y concreción de aspectos educativos y pedagógicos, tal como se manifiesta en los siguientes párrafos: “El Modelo educativo 2016 reorganiza los principales componentes del sistema educativo nacional para que los estudiantes logren los aprendizajes que el siglo XXI exige y puedan formarse integralmente… En este sentido, el planteamiento pedagógico -es decir, la organización y los procesos que tienen lugar en la escuela, la prácticas pedagógicas en el aula y el currículum- constituyen el corazón del modelo”. “…El cambio que se plantea está orientado a fortalecer el sentido y el significado de lo que se aprende. Se propone ensanchar y hacer más sólidos el entendimiento y la comprensión de los principios fundamentales, así como de las relaciones que los contenidos generan entre sí. La memorización de hechos, conceptos o procedimientos es insuficiente y hoy ocupa demasiado espacio en la enseñanza. El desarrollo de las capacidades de pensamiento crítico, análisis, razonamiento lógico y argumentación son indispensables para un aprendizaje profundo que permita trasladarlo a diversas situaciones para resolver nuevos problemas. Los aprendizajes adquieren sentido cuando verdaderamente contribuyen al pleno desarrollo personal y de los individuos”. (SEP, 2016: 15-18). En este sentido, las Guías de Actividades del Alumno para el Desarrollo de Competencias de las diferentes asignaturas en un primer momento serán adecuadas a los lineamientos pedagógicos antes citados y a los nuevos programas de estudio emanados del NME; la elaboración de los nuevos materiales didácticos se efectuará en los próximos semestres. Considerando y conscientes de la dificultad para que el alumnado tenga acceso a una bibliografía adecuada, pertinente y eficaz con el entorno socioeconómico actual, el CBBC brinda la oportunidad a los estudiantes de contar con materiales didácticos para el óptimo desarrollo de los programas de estudio de las asignaturas que comprende el Plan de Estudios Vigente. Cabe subrayar que, dichos materiales son producto de la participación de docentes de la Institución, en los cuales han manifestado su experiencia, conocimientos y compromiso en pro de la formación de los jóvenes bachilleres. Es necesario, hacer énfasis que la guía no debe ser tomada como la única herramienta de trabajo y fuente de investigación, ya que es imprescindible que los estudiantes lleven a cabo un trabajo de consulta en otras fuentes bibliográficas impresas y electrónicas, material audiovisual, páginas Web, bases de datos, entre otros recursos didácticos que apoyen su formación y aprendizaje.

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. CG1.1 Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades. CG1.2 Identifica sus emociones, las maneja de manera constructiva y reconoce la necesidad de solicitar apoyo ante una situación que lo rebase. CG1.3 Elige alternativas y cursos de acción con base en criterios sustentados y en el marco de un proyecto de vida. CG1.4 Analiza críticamente los factores que influyen en su toma de decisiones. CG1.5 Asume las consecuencias de sus comportamientos y decisiones. CG1.6 Administra los recursos disponibles teniendo en cuenta las restricciones para el logro de sus metas. 2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros. CG2.1 Valora el arte como manifestación de la belleza y expresión de ideas, sensaciones y emociones. CG2.2 Experimenta el arte como un hecho histórico compartido que permite la comunicación entre individuos y culturas en el tiempo y el espacio, a la vez que desarrolla un sentido de identidad. CG2.3 Participa en prácticas relacionadas con el arte. 3. Elige y practica estilos de vida saludables. CG3.1 Reconoce la actividad física como un medio para su desarrollo físico, mental y social. CG3.2 Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos hábitos de consumo y conductas de riesgo. CG3.3 Cultiva relaciones interpersonales que contribuyen a su desarrollo humano y el de quienes lo rodean. Se expresa y comunica. 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. CG4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. CG4.2 Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. CG4.3 Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. CG4.4 Se comunica en una segunda lengua en situaciones cotidianas. CG4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.

Piensa crítica y reflexivamente. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. CG5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. CG5.2 Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. CG5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. CG5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. CG5.5 Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. CG5.6 Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. CG6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. CG6.2 Evalúa argumentos y opiniones e identifica prejuicios y falacias. CG6.3 Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. CG6.4 Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética. Aprende de forma autónoma. 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. CG7.1 Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción de conocimiento. CG7.2 Identifica las actividades que le resultan de menor y mayor interés y dificultad, reconociendo y controlando sus reacciones frente a retos y obstáculos. CG7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana. Trabaja en forma colaborativa. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. CG8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. CG8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. CG8.3 Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

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. CG9.1 Privilegia el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos. CG9.2 Toma decisiones a fin de contribuir a la equidad, bienestar y desarrollo democrático de la sociedad. CG9.3 Conoce sus derechos y obligaciones como mexicano y miembro de distintas comunidades e instituciones, y reconoce el valor de la participación como herramienta para ejercerlos. CG9.4 Contribuye a alcanzar un equilibrio entre el interés y bienestar individual y el interés general de la sociedad. CG9.5 Actúa de manera propositiva frente a fenómenos de la sociedad y se mantiene informado. CG9.6 Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente. 10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales. CG10.1 Reconoce que la diversidad tiene lugar en un espacio democrático de igualdad de dignidad y derechos de todas las personas, y rechaza toda forma de discriminación. CG10.2 Dialoga y aprende de personas con distintos puntos de vista y tradiciones culturales mediante la ubicación de sus propias circunstancias en un contexto más amplio. CG10.3 Asume que el respeto de las diferencias es el principio de integración y convivencia en los contextos local, nacional e internacional. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables. CG11.1 Asume una actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional. CG11.2 Reconoce y comprende las implicaciones biológicas, económicas, políticas y sociales del daño ambiental en un contexto global interdependiente. CG11.3 Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.

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

ENFOQUE DE LA DISCIPLINA El campo disciplinar de las Ciencias Experimentales en la Educación Media Superior (EMS), pretende que el estudiantado conozca y aplique métodos y procedimientos de dichas ciencias para la resolución de problemas cotidianos, permitiendo la comprensión racional de su entorno a partir de estructuras de pensamiento y procesos aplicables a contextos diversos, los cuáles les serán útiles a lo largo de la vida para el desarrollo de acciones responsables hacia el ambiente y hacia sí mismo. La materia de Biología tiene como ejes principales el estudio de la unidad, diversidad y continuidad de los seres vivos: la unidad, dado que todos los seres vivos tenemos mucho en común por las estructuras celulares que nos forman y por los procesos químicos y fisiológicos para mantenernos vivos; la diversidad porque tenemos ancestros comunes, y en consecuencia formamos una gran familia que se originó hace varios miles de millones de años, y continuidad porque todos nos reproducimos a través de los genes, formados por la misma molécula de la herencia, que es el ADN. De tal forma, la asignatura de Biología I del componente de formación básica del plan de estudios del bachillerato general, se ubica en tercer semestre con el propósito de que el estudiantado establezca la relación entre los seres vivos con el medio ambiente, la sociedad y la tecnología; esto a partir de sus ejes principales de estudio.

UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA 1er. semestre Química I

2do. semestre Química II

Ética I

Ética II

Metodología de la Investigación

Taller de Lectura y Redacción I

Biología I

Todas las asignaturas de 2do. semestre

4to. semestre

5to. semestre

6to. semestre

Biología II

Geografía

Ecología

Física II

Temas Selectos de Ciencias de la Salud I

Temas Selectos de Ciencias de la Salud II

Temas Selectos de Biología I

Temas Selectos de Biología II

Temas Selectos de Química I

Temas Selectos de Química II

Física I

Matemáticas III

Taller de Lectura y Redacción I

Todas las asignaturas de 1er. semestre

3er. semestre

Matemáticas IV

Todas las Todas las asignaturas asignaturas de de 6to. 5to. semestre Todas las Todas las semestre de los asignaturas de asignaturas de de los 3er. semestre 4to. semestre componentes componentes básico y básico y propedéutico propedéutico FORMACIÓN PARA EL TRABAJO TUTORÍAS

RELACIÓN DE CONTENIDOS CON LOS APRENDIZAJES CLAVES CAMPO DISCIPLINAR: CIENCIAS EXPERIMENTALES EJE

COMPONENTE

CONTENIDO CENTRAL

BLOQUE

Relaciona las aportaciones de la ciencia al desarrollo de la humanidad

Desarrollo de la ciencia y la tecnología a través de la historia de la humanidad

La ciencia con vida propia

I,IV

Explica la estructura y organización de los componentes naturales del planeta

Estructura, propiedades y funciones de los sistemas vivos en el ambiente natural.

¿Cómo distinguimos un ser vivo de un ser no vivo?

I, II

Estructura, propiedades y funciones de los sistemas vivos en el ambiente natural.

Procesos energéticos y cambios químicos de la célula.

III

La reproducción celular.

V

Emulando la naturaleza biológica en el laboratorio.

IV

Explica el comportamiento e interacción en los sistemas químicos, biológicos, físicos y ecológicos.

Reproducción y continuidad de los sistemas vivos en el tiempo.

Bloque I BIOLOGÍA COMO CIENCIA DE LA VIDA

Competencias genéricas 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. CG5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. CG5.5 Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. CG6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.

11.1 Asume una actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional. 11.2 Reconoce y comprende las implicaciones biológicas, económicas, políticas y sociales del daño ambiental en un contexto global interdependiente. 11.3 Contribuye al alcance de un equilibrio entre los interés de corto y largo plazo con relación al ambiente.

Competencias disciplinares básicas

8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con casos específicos.

CDBE1. Establece la interrelación entre ciencia, tecnología, la sociedad y ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

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

CDBE13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecología de los seres vivos.

BIOLOGÍA I

BLOQUE I

Formación Básica - Tercer Semestre

Biología como ciencia de la vida

Propósito: Explica el campo de acción de la Biología, distinguiendo las características que unifican a los seres vivos, reconociendo de manera crítica y responsable su participación dentro de la naturaleza. Interdisciplinariedad Física I Matemáticas III

◊ ◊ ◊

Transversalidad Eje transversal social Eje transversal de la Salud Eje transversal ambiental Eje transversal de habilidades lectoras

Aprendizajes esperados Analiza por medio del Método Científico, diferentes problemáticas de su entorno mostrando disposición al trabajo metódico y organizado. Explica la importancia de la Biología, sus avances así como su relación con otras ciencias, favoreciendo un pensamiento crítico sobre su impacto en su entorno. Distingue los niveles de organización y las características de los seres vivos, identificándolos en su entorno, asumiendo una actitud responsable hacia el mismo. Conocimientos

3

3 3 3 3 3

Características de la ciencia y método científico. • Sistemática • Metódica • Objetiva • Verificable • Modificable Campo de estudio y divisiones de la Biología. Relación de la Biología con otras ciencias. Avances de la Biología. Niveles de organización de la materia viva. Características de los seres vivos: • Estructura celular • Metabolismo • Catabolismo y Anabolismo • Organización • Homeostasis • Irritabilidad • Reproducción • Crecimiento • Adaptación

Habilidades

Actitudes

Reconoce las características Favorece un pensamiento de la ciencia y las del crítico ante las acciones procedimiento científico. humanas de impacto ambiental. Describe los avances del campo de estudio de la Se relaciona con sus Biología y su relación con semejantes de forma otras ciencias. colaborativa mostrando disposición al trabajo Distingue los niveles de metódico y organizado. organización de la materia. Reflexiona sobre Identifica las características diferentes posturas para de un ser vivo. conducirse en el contexto.

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Biología como ciencia de la vida

BIOLOGÍA I

Formación Básica - Tercer Semestre

El desarrollo de este bloque te ayudará a desarrollar las destrezas y las habilidades que te permitirán identificar el campo de estudio y la relación de la Biología con otras ciencias, así como reconocer el carácter científico de la disciplina, el impacto ambiental, social y económico que estas aplicaciones tienen en tu vida cotidiana, a través de los diversos ejemplos y situaciones que se presentan. Introducción: Si observas a tu alrededor y observas los distintos paisajes que tiene nuestro planeta, percibes la gran diversidad de seres vivos que lo habitamos, dando sentido y belleza a este planeta Tierra. A través de la historia, el ser humano ha tenido la inquietud de conocer, describir y explicar los fenómenos relacionados con la vida; desarrollando la Biología que, de forma descriptiva se conoce a todas las especies de seres vivos del planeta. EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA Instrucciones: Para que puedas valorar qué conocimientos, habilidades y actitudes has adquirido sobre la Biología hasta este momento. Responde las siguientes preguntas: 1.- Piensa y anota tres ejemplos en que relaciones a la Biología con tu vida cotidiana:

2.- Rama de la Biología que se encarga de estudiar las relaciones entre los seres vivos y su ambiente: A) Taxonomía

B) Ecología

C) Zoología

3.- Escribe tres ciencias que se relacionen con la Biología:

4.- Ordena los siguientes niveles de organización de la materia del más simple al más complejo: ( ) Órgano

( ) Molécula

( ) Célula

( ) Átomo

( ) Individuo

( ) Ecosistema

5.- Ordena los pasos del método científico: ( ) Análisis de resultados ( ) Planteamiento del problema

( ) Comprobación de la ( ) Informe de la investigación hipótesis o experimentación ( ) Planteamiento de la ( ) Estructura del marco teórico hipótesis o investigación documental

6.- De la siguiente lista selecciona 3 características básicas de la ciencia:

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Biología como ciencia de la vida

BIOLOGÍA I

A) Verificable

B) Modificable

Formación Básica - Tercer Semestre

C)Proactivo

D)Subjetiva

E) Metodológico

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Biología como ciencia de la vida

BIOLOGÍA I

Formación Básica - Tercer Semestre

Inicio: Situación didáctica Las Golondrinas alicortas a igual que las palomillas cambiantes Volverán las oscuras golondrinas en tu balcón sus nidos a colgar, y, otra vez, con el ala a sus cristales. Jugando llamarán; pero aquéllas que el vuelo refrenaban tu hermosura y mi dicha al contemplar, aquéllas que aprendieron nuestros nombres… esas… ¡no volverán!

Muy Bonito. Gustavo Adolfo Bécquer basa su imagen poética en la idea de que las golondrinas que vuelven cada año son esencialmente iguales que las del año anterior. Sin embargo, de acuerdo con un trabajo reciente en Current Biology, es muy posible que las golondrinas estén evolucionando muy rápidamente y que los “culpables” de este fenómeno sean (curiosamente) los automovilistas. Se trata de una especie particular de golondrina americana (Petrochelidon pyrrhonota), que construye sus característicos nidos de barro debajo de los puentes de las carreteras. No es extraño pues, que a las golondrinas les guste posarse en el asfalto situado directamente encima del nido y ahí está el problema. A pesar de que esta ave maniobra maravillosamente bien en vuelo, debido a la escasa longitud de sus patas, les cuesta levantarlo, de aquí la frecuente mortandad por atropellos que sufre. Los autores del artículo se han pasado cerca de 30 años recogiendo datos sobre esta especie y han podido establecer con claridad dos hechos: primero, que la frecuencia de atropellos ha disminuido significativamente a lo largo de los años y, segundo, que las alas de las golondrinas se han acortado también de manera significativa. A partir de estos hechos, los autores proponen que ambas cosas pueden estar relacionadas. Una golondrina de alas largas vuela más rápido, pero unas alas más cortas facilitarían a las aves levantar el vuelo con más rapidez. Las golondrinas estarían adaptándose a la peligrosa presencia de automóviles modificando su morfología de forma apropiada. Evolución a ojos vistas. https://pablorpalenzuela.wordpress.com/2013/11/01/golondrinas-alicortas-y-polillas-cambiantes/

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Biología como ciencia de la vida

BIOLOGÍA I

Formación Básica - Tercer Semestre

ACTIVIDAD 1

De acuerdo al texto de la situación didáctica, de manera individual contesta las siguientes preguntas, al terminar coma las respuestas en plenaria, atendiendo con respeto los comentarios de los demás compañeros. 1.- ¿Cuál es la problemática que plantea el artículo?

2.- ¿De qué forma se adaptaron las golondrinas a nuevo ambiente que se desarrollan?

3.- ¿Qué ciencia estudia los seres vivos?

4.- ¿Por qué es importante la ciencia que estudia los seres vivos?

5.- En plenaria elabora una definición de Biología y su importancia:

Desarrollo: ¿Qué es la Biología? A través de la historia, el ser humano ha tenido la inquietud de conocer, describir y explicar los fenómenos relacionados con la biodiversidad de seres vivos en el planeta en sus distintos paisajes dando sentido y belleza a este planeta Tierra. El término Biología proviene de las etimologías bios: vida y logos: estudio o tratado, es decir, el estudio de la vida; y es, junto con la Geografía, Química y Astronomía, una de las ciencias naturales establecidas por la UNESCO. La Biología comprende el conjunto de disciplinas que estudian los fenómenos que suceden y afectan a los seres vivos. La escala de estudio de estos fenómenos abarca desde los que ocurren a nivel de moléculas, hasta los que ocurren en niveles más complejos, como en los individuos o las poblaciones.

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BIOLOGÍA I

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Desde los inicios de la civilización, los antiguos pobladores observaron la diversidad que existía en las plantas y animales, de igual manera conocieron algunas propiedades que tenían ciertas plantas para reducir el dolor, o que algunos animales tenían capacidad de hacer daño por las sustancias

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Biología como ciencia de la vida

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que producían, como el veneno o algunas toxinas; así fue como nacieron la Botánica, la Zoología y la Medicina, que en su momento fueron áreas del conocimiento aisladas una de la otra. Posteriormente, con la invención del microscopio por Zacharías Janssen y el perfeccionamiento de los microscopios compuestos, por Antón van Leeuwenhoek (Lanfranconi, 2000), fue posible analizar con mayor precisión la materia viva y encontrar la relación de la Biología con otras ciencias porque coinciden con sus objetos de estudios. La Biología surge como la ciencia que estudia a los seres vivos, su estructura, constitución química, funcionamiento y su relación con el medio ambiente. En el año de 1802 en Alemania, fue introducido el término “Biología” por el científico francés Jean Baptiste de Lamarck.

http://queestudia.org/ciencia/biologia/

ACTIVIDAD 2

a. Realiza de manera individual un escrito con las conclusiones de una consulta bibliográfica de un texto de divulgación científica o de las páginas web, recomendadas por tu profesor. El escrito deberá presentar la importancia de la relación de las ciencias con la Biología y su desarrollo de la tecnología que permitan una mejor calidad de vida. Lecturas sugeridas: Biotecnología http://www.ugr.es/~eianez/Biotecnologia/introbiotec.htm

El tránsito desde la ciencia básica a la Tecnología: La biología como modelo http://www.oei.es/oeivirt/rie18a04.htm

La Biotecnología sintética: las implicaciones de un nuevo campo para la salud ambiental. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0036-36342010000300012&script=sci_arttext

b. En mi vida cotidiana la Biología es importante porque…

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c. Con los resultados de la investigación documental que realizaste, complementa los siguientes cuadros. Rama Bioquímica

Ramas de estudio de la Biología Objeto de estudio Los compuestos y las reacciones químicas de los seres vivos Los procesos físicos de los seres vivos Los procesos hereditarios, desde el nivel molecular, celular, de un individuo y de la población

Citología Los tejidos animales y de las plantas La estructura y localización de órganos y sistemas de los seres vivos Fisiología Los procesos del desarrollo, a partir de la fecundación Paleontología Los organismos de tamaño microscópico, abarcando virus, bacterias, protozoarios y hongos Virología Bacteriología Micología

Botánica

Las algas Los protozoarios Las plantas Los animales El comportamiento animal Las relaciones de los seres vivos entre sí y con su medio ambiente

Ictiología Aves Herpetología Insectos Mamíferos La historia de la vida, las teorías sobre el proceso que dio lugar a la biodiversidad Taxonomía (Cuadros tomados de Velázquez Ocampo 2007)

¿Cómo se relaciona la Biología en los diferentes aspectos de la vida?

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d. Conformar equipos y complementen los siguientes casos: Rama(s) de la Biología que intervienen para la solución

Caso 1. En una empresa que elabora jugos y néctares se presentó el problema de la presencia de un hongo dentro de las botellas de una bebida refrescante, afectando con esto la calidad del producto y ocasionado grandes pérdidas económicas.

2. El oso panda se encuentra en peligro de extinción ya que son presa de cacería, también ha influido el que se alimentan de bambú y muchos bosques de bambúes han sido destruidos para convertirlos en campos de cultivo. Actualmente existen aproximadamente sólo 1,000 ejemplares en libertad y unos cuantos en algunos zoológicos. El problema es que como los pandas son tímidos, no se reproducen fácilmente y otro problema es que son muy vulnerables cuando nacen. 3. La gripe es causada por un virus de la influenza. La mayoría de las personas contraen la gripe cuando inhalan gotitas provenientes de la tos o los estornudos de alguien que tiene gripe. Usted también la puede contraer si toca algo que contenga el virus y luego se toca la boca, la nariz o los ojos. A veces, las personas confunden resfriados con gripe. Son diferentes, pero usted podría tener algunos de los mismos síntomas. La mayoría de las personas sufre un resfriado varias veces cada año, pero contraen gripe por lo general sólo una vez en varios años. http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000080.htm 4. Un equipo internacional de científicos de la Universidad de Newcastle (Inglaterra) ha resuelto el enigma del envejecimiento de las células, lo que permitirá buscar nuevas fórmulas para prevenirlo. **Los científicos, encabezados por el alemán Thomas Von Zglinicki, han descubierto el papel crucial que desempeñan en este proceso las mitocondrias, los organelos encargados de suministrar la energía necesaria para la actividad celular. Cuando se registra un deterioro en el ADN de una célula, ésta envía una señal a las mitocondrias para que generen moléculas radicales libres que llevan a la célula a autodestruirse o a dejar de dividirse. La principal novedad del estudio es haber descubierto los procesos específicos que regulan la reacción celular ante el daño molecular que subyace al proceso de envejecimiento, según Kirkwood. “Lo que hemos hecho es una identificación precisa del fallo. Ahora debemos aprovechar ese conocimiento. Ello llevará tiempo, pero la buena noticia es que hemos empezado”, señaló.

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La planta decorativa, “Planta araña” como su nombre lo indica, tiene semejanza con una araña, sus hojas son numerosas y crece de manera rápida. Es muy elegante y debe contar con gran espacio para que deba crecer como es su naturaleza, además es ideal para eliminar impurezas y gases tóxicos en el ambiente. Los lugares recomendados para ponerla en casa son la cocina o cerca a la chimenea, aunque de todas formas crecerá en cualquier lugar. Debe ser regada una vez por semana.

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RELACIÓN ENTRE LA BIOLOGÍA Y OTRAS CIENCIAS: La Biología en su historia ha permitido grandes descubrimientos e interacción con otros conocimientos gracias a la interdisciplinariedad, es decir, por la relación que tiene con el aporte de otras ciencias, como son: Física: la invención del microscopio permitió el descubrimiento de microorganismos, así como de las células, Posteriormente se desarrollaron los microscopios electrónicos y se lograron observar objetos aún más pequeños como los virus. También el desarrollo de la acústica permitió el uso del ultrasonido. La manipulación de la radiactividad y el descubrimiento de los rayos X, permitieron realizar técnicas y progresos como en la Medicina. Química: el descubrimiento de las biomoléculas dio origen a la Bioquímica que se encarga del estudio de las reacciones químicas que ocurren en el metabolismo de los seres vivos, así se generaron las bases de la Fisiología, la Farmacología y hasta de la Terapia genética. Matemáticas: proporcionan a la Biología la manera de expresar los resultados observados en expresiones numéricas como porcentajes, estadísticas, probabilidades aplicadas a los seres vivos, así como la facilidad de expresar cantidades de células por milímetro cuadrado de tejidos o la reproducción de las bacterias en condiciones de laboratorio, etcétera. Sociología: conocer la dinámica, la movilidad, los hábitos y costumbres de los seres humanos que viven en comunidad, le permite a la Biología entender los patrones de crecimiento poblacional, conocer cómo algunas costumbres influyen en el consumo de ciertas sustancias nutritivas o alimentos que pueden favorecen o perjudicar el estado de bienestar de la población Historia: concentra y recapitula los diferentes acontecimientos que le dan sentido a la Biología sin ella el conocimiento no podría acumularse ni analizarse para generar otros descubrimientos. Ética: facilita el sano crecimiento del conocimiento, orientando al desarrollo científico a favor de la verdad y del bien común de la humanidad, permitiendo la aplicación sustentable de los desarrollos científicos, así como la preservación de las especies y hábitat natural. Lógica: propone las bases del pensamiento científico y fundamentos del razonamiento. Geografía: describe territorios y regiones propicias o no para el desarrollo de la vida o de la adaptación de los seres vivos.

¿La Biología es capaz de resolver por sí sola las interrogantes referentes a los seres vivos? ¿Qué importancia tiene la investigación biológica? ¿Qué situaciones de la vida cotidiana resuelve?

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La investigación científica permite generar nuevos conocimientos, además de dar respuesta a problemas específicos. A mayor desarrollo de un país, es mayor la inversión que se proporciona para la investigación científica. Existen dependencias gubernamentales y no gubernamentales que realizan investigación científica, además, las universidades también realizan investigación científica. Los proyectos de investigación en diversos campos de las ciencias biológicas. Que se realizan en los diferentes laboratorios, centros e institutos, en ellos participan investigadores y estudiantes que participan activamente en el desarrollo de estos programas de investigación. Una amplia red de relaciones nacionales e internacionales permite un intercambio académico y científico permanente.

http://www.lahuelladigital.com/wp-content/uploads/2012/01/imagen-laboratorio.jpg http://fscomps.fotosearch.com/compc/FSD/FSD549/x18291466.jpg

ACTIVIDAD 3

Organícense en equipos de 4 personas para ampliar la información sobre: proyectos biológicos que han tenido impacto económico, ecológico y social y se han desarrollado en México, en diferentes fuentes de consulta que tengan a su alcance: libros personales, documentos en una biblioteca, revistas del tema, personas de la comunidad que tengan conocimiento o fuentes de Internet o centros de investigación en ciencias biológicas en tu localidad, realiza una visita para informarte sobre sus proyectos. Con la información obtenida, elaboraren material didáctico (periódico mural o presentación en formato electrónico) para la presentación de los resultados ante sus compañeros. En plenaria discutan la importancia de los estudios identificados y su impacto para la humanidad y el mundo. No olviden registrar sus referencias bibliográficas. Páginas de apoyo: Centro de Investigación Científica y de Educación de Ensenada Baja California http://biblioteca.cicese.mx/catalogo/tesis/

Instituto de Biología UNAM http://www.ibiologia.unam.mx/barra/publicaciones/frame.htm Instituto Nacional de Medicina Genómica http://www.inmegen.gob.mx/es/divulgacion/publicaciones/publicaciones-en-revistas/

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Extraclase: Objetivos: Esta actividad se propone para lograr un acercamiento lúdico a las tecnologías convergentes, estimulando al estudiante a poner en práctica y revisar algunos conceptos relacionados con las nuevas tecnologías y sus aplicaciones. Los avances de la Biología han contribuido a varias y diferentes disciplinas que aplican el conocimiento con el fin de resolver un problema en relación con el ser humano, como mejorar su calidad de vida o su interacción con el ambiente. ( ) Ciencia forense e identificación de individuos

A. Cultivos virales

( ) Diagnóstico de enfermedades cromosómicas

B. Meta genómica

( ) Producción de plantas transgénicas

C. DNA recombinante

( ) Producción de vacunas

D. Bioinformática

( ) Identificación de genes desconocidos

E. Biorremediación

( ) Descontaminación de aguas y suelos

F. Proyecto Genoma Humano

( ) Tipificación de comunidades microbianas

G. Cariotipo

( ) Diseño de nuevos fármacos

H. Marcadores genéticos

Y yo… ¿Qué lugar ocupo? ¿De qué formo parte? ¿De qué estoy formado? La materia viva e inerte se puede encontrar en diversos niveles de organización o estados de agrupación de menor a mayor, estos son: Subatómico, Átomo, Moléculas, Célula, Tejido, Órganos, Aparato o Sistema, Individuo, Población, Comunidad, Ecosistema, Biósfera, Planeta, Sistema Solar, Vía Láctea. Niveles de organización de la materia viva Definimos materia como todo lo que ocupa un lugar en el espacio. La materia está constituida por átomos y moléculas. De todos los elementos existentes, la materia es tan diversa como diversas pueden ser las combinaciones de átomos y moléculas que la conforman. La organización de la materia

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tiene un orden de complejidad jerárquico, es decir, a mayor materia, mayor nivel de complejidad en su organización, desde las partículas subatómicas hasta el universo. En el caso de los seres vivos, su nivel de complejidad determina las estructuras y particularidades de cada uno de los diferentes niveles jerárquicos de organización que para estudiarlos se ordenan en los siguientes:

http://www.aula2005.com/html/cn1eso/09latierrahabitada/09laterrahabitadaen.htm

EXTRACLASE: Reúnete en diadas, analicen y contesten los siguientes cuestionamientos. 1. Imaginen que realizaron un estudio de algunos aspectos de las abejas, tales como alas, enjambre, moléculas de veneno, sistema digestivo, células nerviosas, átomos de carbono, abeja reina y tejido muscular. Ordena estos aspectos de menor a mayor complejidad. 1.

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Puedes consultar las siguientes páginas web con recursos sobre los niveles de organización de la materia: http://www.hiru.com/biologia/los-niveles-de-organizacion-de-la-vida Interactivos http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esobiologia/4quincena5/4quincena5_contenidos_1a.htm Video: http://www.youtube.com/watch?v=Zz9RybXDGjY

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ACTIVIDAD 4

Basándote en el esquema que se presenta, relaciona cada ejemplo subrayado en el texto con el nivel de organización de la materia que le corresponde e indica las ciencias relacionadas en cada uno. Al terminar intercambia tus ejercicios con algún compañero y con la asesoría de tu profesor, realicen una coevaluación. Nivel de Ciencia Ejemplo organización relacionada La tarea de ciencias naturales consistió en determinar cuántas especies de seres vivos observaba y su distribución. Encontré mezquites, lagartijas, rosales, pasto, petunias, hormigas, pichones, pájaros, hasta unos perros que correteaban. El microscopio óptico y el electrónico han revolucionado el conocimiento de la estructura de los seres vivos. Actualmente se conoce la estructura de los orgánulos celulares. El tratamiento de radioterapia para el cáncer se lleva a cabo por a la fisión de núcleos de átomos de elementos radiactivos, destruyendo a las células cancerosas pero también a las sanas. La contaminación causada por la industria ha tenido un efecto negativo en la atmósfera. El aire que cubre a nuestro planeta presenta movimientos, lo que hace que la contaminación se extienda, de manera que afecta a bosques, selvas, desiertos, lagos, ríos y ciudades. El microscopio electrónico que se usa en muchos laboratorios de Biología funciona mediante bombardeo de electrones sobre la muestra. La imagen se proyecta sobre una pantalla. Cada 10 años el INEGI realiza un censo, que le permite conocer el número de habitantes que se tiene en México. En ocasiones los médicos piden a sus pacientes acudir al laboratorio para determinar sus niveles de glucosa, ácido úrico y colesterol, entre otros. Los resultados le ayudan al médico a determinar el estado de salud del paciente. La tala de un bosque tiene grandes consecuencias, entre ellas: aumento de CO2, pérdida de vegetación, los animales deben abandonar su hábitat, la tierra se erosiona y el agua de lluvias no se filtra al subsuelo. Roberto Koch a finales del s XVIII logró aislar y observar a los microorganismos causantes de tuberculosis y del cólera, pudo determinar que son seres vivos. El planeta en el cual vivimos está pasando actualmente por una crisis ambiental provocada por el ser humano, donde la naturaleza y sus especies están siendo dañadas, esto requiere que seamos conscientes de lo que estamos provocando y empecemos a proteger y cuidar a nuestro planeta Tierra.

¿Qué es ciencia? ¿Qué se obtiene a partir de ella?

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La palabra Ciencia proviene del latín scientia que significa ‘conocimiento’. Se define como el conjunto de conocimientos acerca del Universo, ordenados sistemáticamente, obtenidos por la observación y el razonamiento, que permiten la deducción de principios y leyes generales. La ciencia es el conocimiento sobre la naturaleza del Universo. ACTIVIDAD 5

Completa el cuadro con las características básicas de la ciencia METODOLÓGICA, MODIFICABLE, OBJETIVA, SISTEMÁTICA, VERIFICABLE y su definición correspondiente. Comenta tus respuestas en la clase con tus compañeros, escuchando con respeto y atención.

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Definición No es un agregado de información inconexa, sino un sistema de ideas conectadas lógicamente entre sí. Ejemplo. Toda célula proviene de otra célula. Utiliza métodos (procesos o caminos sistemáticos establecidos para realizar una tarea o trabajo con el fin de alcanzar un objetivo predeterminado). Ejemplo: método científico. Estudia los objetos hechos por sus características, sin que intervenga el juicio del que investiga. Ejemplo: La anatomía del hombre, no su pensamiento. Al repetir el estudio bajo las mismas condiciones, se obtienen los mismos resultados. Ejemplo: El sistema nervioso, es igual en todos los seres humanos. El conocimiento nunca está acabado. Siempre se puede ser profundizado, replanteado y aún, rechazado. Ejemplo: Teoría de la generación espontánea que ha sido rechazada.

¿Qué tienen que ver las ciencias en mi vida?

Característica

¿Qué beneficios ha aportado las ciencias biológicas a la humanidad?

RECONOCE EL CARÁCTER CIENTÍFICO DE LA BIOLOGÍA.

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¿Por qué los estudios científicos emplean el método científico? El objetivo de toda ciencia radica en brindar explicaciones para los fenómenos observados y establecer principios generales que permitan predecir las relaciones entre éstos y otros fenómenos. Lo que caracteriza a toda ciencia es que todas utilizan un procedimiento común para adquirir conocimiento llamado método científico. Contesta los siguientes cuestionamientos y participa en la dinámica grupal desarrollada por el maestro. 1. ¿Cuándo hacemos uso del método científico?

2. ¿Qué es una hipótesis?

3. Define con tus propias palabras los conceptos observación y experimentación.

https://www.youtube.com/watch?v=MIAhDCxUWiw

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https://www.lifeder.com/pasos-metodo-cientifico

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ACTIVIDAD 7

Lee el siguiente texto sobre Experimento de Redi e identifica en él las ideas que corresponden a cada uno de los pasos del método científico. Anota con tus palabras la idea que corresponde a cada paso. En 1668, el médico Florencio Francisco Redi (1621-1697) escribió: “... Creo que todos los gusanos que se hallan en los alimentos en descomposición proceden de las moscas, y no de la putrefacción. Me confirmo en ello observando que antes de que la carne se agusanara, andaban por ahí moscas idénticas a las que más tarde creaban en ellas. Vana es la creencia no confirmada por experimentos. Por eso puse una culebra (muerta), algo de pescado y una tajada de ternera en cuatro garrafas grandes y de ancha abertura, que cerré y sellé. Luego llené de la misma manera otras tantas garrafas, pero las deje abiertas. La carne y el pescado que contenían se agusanaron. En las garrafas cerradas no había gusanos, a pesar de que el contenido se hallaba putrefacto y hediondo. En la parte de afuera, sobre las garrafas cerradas se veían moscas que se afanaban por entrar a través de algunas de las rendijas. De esta manera, la carne de los animales muertos no puede engendrar gusanos, a menos que se depositen en ellas huevos de seres vivos. Por haber sacado el aire de las garrafas cerradas, hice un nuevo experimento para quitar toda duda. Puse carne y pescado en una vasija cubierta de gasa. Para protegerla mejor contra las moscas la coloque en un armario cubierto también de gasa. Nunca vi gusanos en la carne, aunque muchos encima del armario y las moscas se posaban en la gasa exterior y ahí depositaban a sus gusanos.”

http://8voseccionc.blogspot.mx/2012/11/origen-de-la-vida-cientificos.html

Pasos del método científico

De acuerdo al texto del Experimento de Redi

Observación Planteamiento del problema Hipótesis Experimentación Verificación de la hipótesis

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ACTIVIDAD 7

Conclusiones

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ACTIVIDAD 7

Para plantear una hipótesis, ¿qué elementos debo considerar? En las diversas áreas del conocimiento, para su mejor aprendizaje y entendimiento, se establecen los criterios básicos y las unidades que las constituyen. Así cuando hablamos de Biología decimos que su elemento fundamental es la célula, para el Pensamiento es el concepto, en Química el átomo, en el Lenguaje es el término o palabra. Del mismo modo la unidad fundamental del Método de la Investigación Científica a la variable. Efectivamente, a partir de ella construimos la hipótesis y para demostrarla diseñamos los experimentos, utilizando variables operativizadas; pero podemos detectarlas desde la observación, la formulación del problema o al precisar el marco teórico. Se denomina variable a todo aquello que tiene características propias –que la distingue de lo demás– que es susceptible de cambio o modificación y la podemos estudiar, controlar o medir en una investigación. Por ejemplo, una variable que podemos operar en un experimento es la temperatura, ya que podemos variar la temperatura en el experimento, así si deseamos saber cuál es la temperatura ideal para la germinación de cierta semilla, ponemos las semillas a germinar unas a una temperatura, y otras a una temperatura diferente, así se podrá ver si hay variación en la germinación, es decir cuál de las dos temperaturas favoreció la germinación. Las variables más importantes para el método científico son: Variable Independiente (Causa) es el motivo, o explicación de ocurrencia de otro fenómeno. En el experimento es la variable que puede manipular el investigador y se le suele denominar tratamiento. Variable Dependiente (Efecto) es el fenómeno que resulta, el que debe explicarse. Estas dos son las variables fundamentales para el método de la ciencia. Pero hay, además, otras que concurren a esta relación causa-efecto, aumentándola, disminuyéndola, suprimiéndola, desviándola o, tal vez, provocándola. Se denominan variables intervinientes. Ocurren, simplemente porque en nuestra realidad aquellas dos (causa-efecto) no se encuentran aisladas, participan en el devenir del universo conjuntamente con muchísimas otras variables presentes en su entorno. Las variables y sus relaciones, que el hombre progresivamente descubre, van estructurando poco a poco el edificio que conocemos como ciencia, con sus enunciados, leyes específicas y generales que finalmente se integran en teorías. El investigador acucioso, con su interesante tendencia reduccionista, minimiza la enorme cantidad de variables existentes y considera sólo las variables relevantes, aquellas que participan decisivamente en el fenómeno en estudio y que cuantitativamente son las que exhiben mayor valor. A su conjunto se le denomina modelo. http://www.scielo.org.pe/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1810-634X2007000300007

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ACTIVIDAD 8

A continuación se presentan varias situaciones-problema de la vida cotidiana, organícense en equipos y resuelvan la que el profesor les indique, aplicando el método científico y determinando las variables. Realicen un reporte escrito. En plenaria, bajo la coordinación del profesor, expongan y discutan los trabajos del grupo. Situaciones: 1. En zona costera hay un poblado de pescadores de almejas; la cosecha de la almeja se ha ido reduciendo causando problemas económicos a los pescadores. Muy cercana existe una zona hotelera. 2. Un agricultor se dedica a la siembra de tomate, y en las dos últimas cosechas el tomate se desprende de la planta antes de madurar, a pesar de contar con suficiente agua para el riego. 3. En el parque han sembrado plantas con flores para adornarlo. A los pocos días las plantas de un extremo del parque empiezan a perder las hojas y el administrador del parque teme que esto suceda con todas las plantas con flores. 4. En los hospitales de un poblado, las consultas por problemas digestivos han aumentado considerablemente, además los pacientes presentan los mismos síntomas. Los médicos buscan conocer las causas. 5. En Mexicali se contaba con gran cantidad de “yucatecos” (árboles de gran follaje). En la década pasada una gran cantidad de árboles se plagaron con “hongo negro” y gran parte de ellos murieron.

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https://www.blog.formacionalcala.es/2015/09/03/publicamos-tu-tesina-trabajo-fin-de-master/

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ACTIVIDAD 9

LABORATORIO DE BIOLOGÍA I Características y función del microscopio EL microscopio ha cumplido un papel muy importante en el avance de la ciencia a partir del conocimiento profundo de todo aquello que el ojo humano no puede mirar. No se sabe con exactitud cuando el ser humano descubrió por primera vez que un espejo curvo y las esferas con agua aumentaban las imágenes, pero es a partir de esto que se van inventando los lentes de aumento. En las primeras décadas del siglo XVII se inician. Experiencias con lentes e instrumentos para aumentar la visión y su uso se hace progresivo. Los primeros microscopios fueron sencillos estaban formados por un lente montado, posteriormente se fueron complicando porque combinaron lentes, el primero de estos fue inventado por Zacharias Jansen en 1590 en Holanda. En esta práctica vamos a usar microscopios compuestos binoculares (figura 1), llamados así porque poseen dos lentes oculares, esto presenta ventajas tales como mejor percepción de la imagen, más cómoda la observación y se perciben con mayor nitidez los detalles. MICROSCOPIO ÓPTICO COMPUESTO CON SUS PARTES

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Las partes de un microscopio compuesto son: a) Sistema mecánico: BASE: Soporta todo el peso del aparato, asegurando la estabilidad del mismo. BRAZO: Este elemento relaciona el cabezal del microscopio con el pie y sostiene la platina y el condensador. De esta parte se sostiene el microscopio cuando se lo traslada de un lugar a otro. CABEZAL: Contiene los sistemas de lentes oculares. Puede ser monocular o binocular. REVÓLVER: Contiene los sistemas de lentes objetivos. Permite, al girar, cambiar los objetivos. PLATINA: Lugar donde se deposita la preparación se halla sujeta al brazo y posee además una abertura para el paso de luz. Las platinas tienen dos pinzas sujetadoras, dos tornillos que permiten desplazar las placas y unas “reglillas” llamadas Escalas de Vernier, que sirven para tomar las coordenadas sobre la localización de células o estructuras de interés. TORNILLOS DE ENFOQUE: son dos, macrométrico que permite acercar la muestra hacia el lente objetivo y micrométrico, de mayor precisión que es el que define la imagen. b) Sistema óptico: OCULAR: Lente que se encuentra próximo al ojo, amplifica la imagen producida por el objetivo y su aumento es de 10X. c) Sistema de iluminación: CONDENSADOR: contiene varias lentes que concentran la luz en el objeto a estudiarse. DIAFRAGMA: Esta junto al condensador y regula la cantidad de luz que entra en el condensador. FOCO o FUENTE DE LUZ: Dirige los rayos luminosos hacia el condensador, usualmente posee también un regulador de intensidad. La unidad básica de longitud que se utiliza con el microscopio de luz es el micrómetro o micra (µm). 1 mm = 1000 µm 1µm = 1000 nm 1µm = 10000 Aº MANEJO DEL MICROSCOPIO 1. Identifique el objetivo de menor aumento y colóquelo en su sitio girando el revólver. Haciendo uso del tornillo macrométrico, baja la platina con lentitud. 2. Mueva el condensador hacia arriba, hasta unos pocos milímetros por debajo de la platina, abra completamente el diafragma y mire por el ocular hasta lograr que el campo esté brillante y uniformemente iluminado. 3. Coloque la preparación sobre la platina,

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4. Mire por el ocular y con el tornillo macrométrico suba lentamente hasta que aparezca la imagen del objeto.

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5. Utilizando el tornillo micrométrico, focalice la imagen hasta que ésta sea nítida. 6. Después de haber enfocado con el objetivo de menor aumento, gire el revólver y coloca en posición el objetivo de mediano aumento. 7. Focalice la imagen hasta ser nítida, utilizando el tornillo micrométrico. 8. Para utilizar el objetivo de 100X, debe girar el revólver y dejar despejada la preparación sin objetivo, colocar una gota de aceite de inmersión, girar el revólver de nuevo y colocar el objetivo de 100X. 9. Focalice la imagen, utilizando el tornillo micrométrico. 10. Gire el revólver, retire la preparación. 11. Limpie el objetivo de 100X con papel especial. 12. Guarde el microscopio o colóquele la funda. Autoevaluación 1. Identifique las partes de los microscopios en las Figuras 2,3 y 4. 2. ¿Maneja apropiadamente el microscopio con pequeño y mediano aumento? 3. ¿Cuáles son los cuidados que debemos tener con el microscopio óptico? 4. ¿Qué procedimiento seguiría usted para el uso del objetivo de mayor aumento? 5. ¿Cómo ajustaría la luz para obtener una buena imagen? 6. ¿Cómo se determina el grado de aumento con que se observa un objeto al microscopio? 7. ¿Cuál es la diferencia entre aumento y resolución? 8. ¿Cuáles son los datos que aparecen en un objetivo? 9. ¿Cómo se determina el límite de resolución?

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Lista de cotejo para actividades experimentales Actividad Experimental No. Bloque: Integrantes del equipo: Nombre de la actividad: Fecha: Grupo: Equipo No. Sí No Observaciones Aspectos a evaluar 1. Se integró con facilidad en el equipo de trabajo del laboratorio y colaboró en la realización de la práctica. 2. Aplicó las reglas de seguridad del laboratorio utilizando con cuidado el material del laboratorio. 3. Redactó una hipótesis que pudo comprobar respecto a la conservación de alimentos. 4. Los resultados, observaciones y conclusiones son claros y explican lo ocurrido o comprobado en el laboratorio. 5. Contestó correctamente el cuestionario.

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ACTIVIDAD 10

Práctica experimental.

LABORATORIO DE BIOLOGÍA I Descomposición de alimentos Sabías que al realizar prácticas en el laboratorio aplicas e método científico. Propósito: Realizar una actividad experimental, aplicando el método científico para la solución de un problema. • • • • • •

Material: Pan, tortilla o fruta en buen estado. Pan, tortilla o fruta contaminados. Microscopio. Porta objetos. Cubre objetos. Aguja de disección. Gotero.

Sustancias: • •

Agua. Azul de metileno.

Planteamiento del problema: ¿Qué causa la descomposición de los alimentos, como el pan, tortilla y frutas? ¿Qué alimento será atacado por microorganismos: uno congelado o el que esté en contacto con la humedad a temperatura ambiente? Redacta una hipótesis al respecto donde anticipes los resultados esperados en el desarrollo experimental:

Procedimiento: Actividad extraclase: - Escoge el alimento con el que quieres trabajar (fresa, pan, tortilla, naranja). - Consigue dos piezas del mismo. - Una semana antes de realizar la práctica de laboratorio, humedece ligeramente una de las piezas de pan o una tortilla (o lo que vayas a trabajar). Colócalo dentro de una bolsa de plástico y cierra la bolsa. Coloca la bolsa en un lugar en el que la temperatura esté tibia. - Coloca la otra pieza de alimento en el congelador - Lleva los alimentos al laboratorio de Biología. - Lee el siguiente texto.

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Crecimiento de microorganismos: La materia orgánica está formada básicamente por 6 elementos: C, H, O, N, S y P. Es la materia que constituye a los seres vivos, sean plantas o animales. Cuando los seres vivos mueren, su materia orgánica de sus cadáveres se descompone y quienes se encargan de ello son esencialmente microorganismos saprófitos del grupo de las bacterias y de los hongos. Debido a que estos microorganismos requieren para su nutrición de la misma materia orgánica, siempre se crea entre ellos una situación de competencia. Las bacterias son capaces de reproducirse más rápido que los hongos, es decir, tienen la posibilidad de aumentar su número y con ello ser un grupo más poderoso que los hongos; sin embargo, a pesar de ser más numerosas no logran desplazar a los hongos y en la naturaleza siempre existe un equilibrio en el tamaño de las poblaciones de los dos grupos. El pan constituye por su contenido en agua, hidratos de carbono, proteínas, sales minerales y vitaminas, un medio sólido idóneo para el desarrollo de numerosas especies microbianas de igual manera las tortillas y así también las frutas por su alto contenido de humedad y azúcares. www.alimentariaonline.com/desplegar_nota.asp. EN EL LABORATORIO - Coloca una gota de agua y una de azul de metileno sobre un portaobjetos. Con una aguja de disección toma un poco del material que creció sobre la tortilla, pan o fruto elegido. Coloca con cuidado el cubreobjetos. - Observa al microscopio. - Realiza el mismo procedimiento para observar una porción de la tortilla, pan o fruto que sometiste a congelación (previamente descongelado, el mismo día). - Coloca en el microscopio y observa. (Tendrás que ser paciente para enfocar de manera correcta).

Esquemas o ilustraciones (dibuja su apariencia) Tortilla o pan humedecido

Tortilla o pan congelado

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Anota tus observaciones (describe lo que dibujaste): Registra los resultados (¿en qué alimento se presentó el microorganismo? ¿En cuál no y por qué?). Contrasta los resultados obtenidos en el experimento con la hipótesis previa y anota las conclusiones. ¿Comprobaste tu hipótesis? Contesta las siguientes preguntas y coméntalas en el grupo para determinar la importancia del método científico en el trabajo experimental. ¿Qué diferencia observaste entre la primera y la segunda observación?

¿Qué aspecto tiene lo que observaste en el pan (o tortilla) en descomposición? Los mohos de los alimentos tienen aspecto de hilos muy finos que son las hifas que producen esporas para su reproducción. Lee el texto del anexo 5 y determina si tiene relación con lo que observaste: ¿Qué podrías hacer para conservar tus alimentos en buen estado? Puedes consultar la página: http://www.alimentacion-sana.com.ar/Informaciones/novedades/conservacion.htm

¿Qué relación existe entre los pasos que realizaste para desarrollar la práctica y las etapas del método científico?

Lista de cotejo para actividades experimentales Actividad Experimental No. Bloque: Integrantes del equipo: Nombre de la actividad: Fecha: Grupo: Equipo No. Sí No Observaciones Aspectos a evaluar 1. Se integró con facilidad en el equipo de trabajo del laboratorio y colaboró en la realización de la práctica. 2. Aplicó las reglas de seguridad del laboratorio utilizando con cuidado el material del laboratorio. 3. Redactó una hipótesis que pudo comprobar respecto a la conservación de alimentos. 4. Los resultados, observaciones y conclusiones son claros y explican lo ocurrido o comprobado en el laboratorio. 5. Contestó correctamente el cuestionario.

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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS

Propósito: Describir las características distintivas de los seres vivos, explicar su conformación química, analizar la estructura y función de los bioelementos, carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos y valorar el papel de estos componentes en la nutrición humana, a través de los diferentes ejemplos y situaciones que se presentan. ¿Qué distingue a los Evaluación diagnóstica seres vivos de la Responde las siguientes preguntas en forma individual. Al terminar en materia inerte? plenaria y bajo la coordinación del profesor, discutan sus respuestas. 1. ¿Cómo definirías el concepto de “ser vivo”?

2. Elige cuáles de las siguientes características son comunes a todos los seres vivos y márcalas X: Se nutren Caminan Tienen células Piensan Tienen cabeza

Respiran

Se Reproducen

Hacen fotosíntesis

Situación didáctica ACTIVIDAD 11

a) Realicen de manera grupal tomando turnos, la siguiente lectura, escuchen con respeto y atención la explicación del profesor al respecto, comenten sus dudas. Elabora un organizador gráfico donde sintetices la información de la lectura respecto a las características de un “ser vivo”. Al terminar intercambia tu trabajo con un compañero y realicen la coevaluación del organizador gráfico, utilizando la escala de valor que aparece al final del bloque. Los seres vivos presentamos una serie de características muy especiales que permiten diferenciarnos de la materia inanimada: estructura, organización, homeostasis, irritabilidad, metabolismo, crecimiento, reproducción y adaptación. Un ser vivo es resultado de una organización muy precisa; en su interior se realizan varias actividades al mismo tiempo, estando relacionadas estas actividades unas con otras, por lo que todos los seres vivos poseen una organización específica y compleja a la vez. Como grado más

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sencillo de organización en un organismo está la célula. Los procesos que se efectúan en todo el organismo son el resultado de las funciones coordinadas de todas las células que lo constituyen.

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En vegetales y animales superiores se observan grados de organización más compleja, como los tejidos-órganos y el más avanzado, sistemas. Referente a la estructura, la unidad básica de un organismo es la célula. Un organismo puede estar compuesto de una sola célula (unicelular) o por muchas (pluricelular). Las células a su vez están constituías por 3 partes fundamentales: membrana, citoplasma y material genético que se localiza en el núcleo o un nucleoide. La célula realiza todas las funciones de un organismo como: nutrirse, crecer, reproducirse, alimentarse, etc. Homeostasis: Es la capacidad que tienen los organismos para mantener equilibrio interno constante, por ejemplo la temperatura corporal, el contenido de agua, la concentración de electrolitos, el pH. Los mecanismos homeostáticos se encuentran representados por la irritabilidad celular y los órganos especializados internos y externos (como la vista, el oído y el olfato), también conocidos como receptores, que contienen estructuras con terminaciones nerviosas. En la mayoría de los animales, la información recibida por los receptores es transmitida al sistema nervioso, donde es analizada y procesada para posteriormente ejecutar las respuestas adecuadas, por medio de órganos nerviosos especializados llamados efectores. Gran parte de la energía de un ser vivo se destina a mantener el medio interno dentro de límites requeridos. https://mx.depositphotos.com/179233244/stock-photo-homeostasistext-written-on-red.html http://virtue1.files.wordpress.com/2008/05/6-homeostasis1.jpg

La irritabilidad consiste en la capacidad que tienen los seres vivos de reaccionar a los estímulos químicos o físicos que se presentan en medio interno o en le externo; por ejemplo, las reacciones a la intensidad de la luz, la temperatura, la presión, la humedad, el sonido, los cambios químicos del mecanismo (terrestre y acuático), los estímulos táctiles, la presencia de sus depredadores y otros. Los organismos más sencillos están provistos de estructuras o mecanismos que les permitan reaccionar y desplazarse, como lo cilios, flagelos y seudópodos de los protozoarios. En los animales, las respuestas son complejas y están gobernadas por el sistema nervioso y las hormonas.

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http://www.cursosinea.conevyt.org.mx/cursos/planeta/contenidos/revista/2_1-car.htm

Metabolismo: Es la suma de todas las funciones que realizan los seres vivos a base de reacciones químicas, reguladas por catalizadores químicos llamados enzimas, que actúan de acuerdo con los principios que rigen el comportamiento de la materia y la energía. Los organismos necesitan materiales y energía para mantener su elevado grado de complejidad y organización, para crecer y reproducirse. Los átomos y moléculas que forman los organismos pueden obtenerse del aire, agua, del suelo o a partir de otros organismos. Los organismos consumen energía para convertir los nutrientes en componentes celulares (anabolismo) y liberan energía al descomponer la materia orgánica (catabolismo).

http://elherbolario.com/prevenir-y-curar/item/1075-esto-va-a-ser-cosa-del-metabolismo

Crecimiento y desarrollo. Los seres vivos aumentan de tamaño progresivamente hasta alcanzar los límites de su especie, esto se debe a la fabricación o síntesis de mayor cantidad de materia viva (principalmente proteicas) que sus organismos forman a expensas de los nutrientes adquiridos de sus alimentos. El desarrollo de los seres vivos, además de crecimiento, implica cambios ordenados en las diferentes etapas por las que va pasando el individuo hasta que alcanza la madurez. Los

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organismos aumentan de tamaño al adquirir y procesar los nutrientes. Muchas veces este proceso no se limita a la acumulación de materia sino que implica cambios mayores.

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http://www.uesultanadeloriente.com/ciencias-naturales-8-1

Movimiento es el desplazamiento que presenta algunos organismo o parte de él, con respecto a un punto de referencia. Por ejemplo, las hojas de una planta que se orientan hacia el Sol o un animal que persigue a su presa.

Imágenes tomadas de: http://leonescorredorynovato.blogspot.com/ http://www.flickr.com/photos/runmx/6622724257/ http://www.fabiovisentin.com/photography/photo/4/sun-flower_3298.jpg

Reproducción: Es la acción de producir nuevos organismos. Puede ser asexualmente cuando el progenitor es único y sexualmente cuando existen dos progenitores. Los organismos menos evolucionados, como las bacterias y los protozoarios, presentan reproducción asexual (sin la participación de gametos o células reproductoras). La mayoría de los seres vivos poseen reproducción sexual, es decir gametos que, al unirse mediante la fecundación, originan un huevo o cigoto. Algunas especies presentan los dos tipos de reproducción sexual tiene mayores oportunidades de variar sus características debido a la mezcla del material hereditario de sus progenitores, lo que representa mayores oportunidades de adecuarse o adaptarse al medio, de sobrevivir y evolucionar.

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Adaptación: Al evolucionar las especies tienden a ajustarse al ambiente. La adaptación es la capacidad de los seres vivos de reacondicionarse o readecuarse a los factores del medio, siempre que los cambios que sufran no sean demasiado drásticos: por ejemplo, los cambios de temperatura del grado de humedad o de luz. La adaptación es progresiva y puede manifestarse en los organismos mediante cambios en sus estructuras, tamaños, colores, comportamientos, etc.

https://cbibiologia.blogspot.mx/2017/04/trabajo-practico-adaptaciones-de-los.html

Cada organismo parece diseñado exactamente para las condiciones de su medio, como sucede en las plantas que viven en lugares de escasa humedad y que poseen hojas muy reducidas o espinas que, además de disminuir los efectos de la radiación solar, representan ahorro de agua ya que la mayor pérdida de esta que ocurre en las plantas que viven en medios húmedos, se lleva a cabo a través de sus hojas. Los tejidos de las plantas de las zonas con humedad escasa están adaptados para retener al agua, en pocas ocasiones que cuentan con esta. Por lo contrario, las plantas de climas húmedos presentan hojas grandes, las que pierden el agua por las hojas, sin embargo, por vivir en zonas húmedas adquieren el agua por medio de sus raíces.

Imágenes tomadas de: http://img206.imageshack.us/i/mexicopictures084christ.jpg/.http://www.proyectoazul.com/wp-content/ uploads/2009/03/p_azul_selva_1.jpg

En los animales se observan ejemplos muy claros de adaptación, como los dientes y las garras de los carnívoros que capturan, cortan y desplazan a sus presas, el pico de las águilas, o el aparato picados-chupador de los mosquitos y los de otros insectos.

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Imágenes tomada de: http://noeliapensando.blogspot.com,http://tecnoculto.com, ,http://pr.indymedia.org

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El mimetismo o camuflaje es otro ejemplo en algunos organismos como el camaleón y otros reptiles, en varios insectos, etcétera; lo que les ayuda a pasar desapercibidos para sus depredadores, porque su color, estructura o aspecto, les permite ocultar en el medio.

Imágenes tomadas de: http://img93.imageshack.us, http://www.naturalezadigital.org, http://www.blogdemascotas.com.ar, http://www. educared.org.ar

ACTIVIDAD 12

INSTRUCCIONES: Resuelve correctamente el siguiente crucigrama.

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VERTICALES: 1.- Capacidad que tienen los seres vivos de mantener un equilibrio entre el medio interno y el externo, por ejemplo la regulación de la temperatura corporal a través de la sudoración. 2.- Proceso que permite a los individuos adecuarse a las condiciones del entorno y sus cambios, lo que les permitirá estar mejor capacitado para sobrevivir. 3.- Capacidad que tienen los seres vivos de responder a estímulos que pueden ser internos o externos, por ejemplo la contracción de la pupila al recibir luz. 4.- Capacidad de los seres vivos que en biología se denomina motilidad, implica un cambio de lugar o de posición en el espacio, esta característica permite a algunos organismos como los animales buscar su alimento, alejarse de sus depredadores o simplemente desplazarse. 5.- Cambio fisiológico (función) o morfológico (forma) que se lleva a cabo de manera gradual a través del tiempo. HORIZONTALES 6.- Conjunto de procesos y transformaciones químicas que realiza el cuerpo para obtener o utilizar energía. 7.- Capacidad que tienen los organismos de generar nuevos organismos fértiles y heredar sus características 8.- Proceso metabólico que implica la degradación de moléculas grandes a pequeñas, liberando energía, por ejemplo la conversión de glucógeno (polisacárido) a glucosa (monosacárido). 9.- Capacidad de los seres vivos que se caracteriza por el aumento de tamaño o el incremento en el número de células. 10.- Parte del proceso metabólico que implica la formación de moléculas grandes a partir de otras pequeñas, por ejemplo la formación de una proteína a partir de aminoácidos.

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AUTOEVALUACIÓN: A. De manera individual, realiza la siguiente actividad que integra los conocimientos analizados en el presente bloque; es sumamente importante que la realices a conciencia, pues te permitirá autoevaluar tu aprendizaje. Subraya la respuesta que conteste correctamente los siguientes cuestionamientos. 1. Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene peso. a) Masa

b) Energía

c) Materia

d) Vida

2. Son sub-ramas o subdivisiones de la zoología. a) Mastozoología y ornitología b) Anatomía y etología

c) Herpetología y fisiología d) Embriología y mastozoología

3. Luis desea saber cómo está organizada su piel. ¿Cuál es la rama de la Biología que le permitirá conocer dicha estructura? a) Anatomía

b) Fisiología

c) Genética

d) Histología

4. La estructura biológica de una neurona, un eritrocito y un espermatozoide, por su complejidad son estudiadas por. a) Embriología

b) Patología

c) Citología

d) Anatomía

5. ¿Cuál de los siguientes niveles de organización de la materia viva presenta mejor complejidad? a) Comunidad

b) Tejido

c) Biósfera

d) Población

6. ¿Cuál de los siguientes ejemplos de la materia corresponden al mismo nivel de organización?. a) Cerebro, neurona

b) Célula, piel

c) Estómago, pulmón

d) Acuario, pez

7. En la organización jerárquica de los seres vivos el orden que se sigue es: a) Células, Tejidos, Órganos, Organismos, Población, Comunidad, Ecosistema, Biósfera. b) Células, Órganos, Tejidos, Organismos, Población, Comunidad, Biósfera. c) Órganos, Células, Tejidos, Población, Biosfera, Ecosistema.

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d) Células, Tejidos, Organismos, Órganos, Población, Ecosistema, Comunidad.

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8. El método científico es: a) Un método que indica que toda verdad es ley. b) Un conjunto de métodos, reglas para llegar a la verdad. c) Un conjunto de pasos que pueden aplicarse a todas las ramas de la ciencia. d) El planteamiento de preguntas basadas en la observación de experimentos. 9. Son ejemplos de ciencias formales. a) Química y Lógica

c) Física y Matemáticas

b) Lógica y Matemáticas

d) Matemáticas y Psicología

10. El orden que guardan las ideas e información que constituyen los conocimientos científicos, caracterizan a la ciencia como: a) Objetiva

b) Sistemática

c) Analítica

d) Metódica

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Bloque iI COMPONENTES QUÍMICOS DE LOS SERES VIVOS

Competencias genéricas 51. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. CG1.5 Asume las consecuencias de sus comportamientos y decisiones. 3. Elige y practica estilos de vida saludable. CG3.2 Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos hábitos de consumo y conductas de riesgo.

problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional. CG11.2 Reconoce y comprende las implicaciones biológicas, económicas, políticas y sociales del daño ambiental en un contexto global interdependiente. CG11.3 Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. CG5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. CG5.5 Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.

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

11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables. CG11.1 Asume una actitud que favorece la solución de

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

Competencias disciplinares básicas

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BLOQUE II

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COMPONENTES QUÍMICOS DE LOS SERES VIVOS

Propósito del Bloque: Plantea la clasificación y constitución de las moléculas que forman parte de los seres vivos y alimentos, identificando sus funciones para favorecer la toma de decisión consciente e informada sobre una alimentación balanceada.

Transversalidad

Interdisciplinariedad Física I Matemáticas III

◊

Eje transversal social Eje transversal de la Salud Eje transversal ambiental Eje transversal de habilidades lectoras

Aprendizajes esperados Examina la presencia de biomoléculas en alimentos presentes en su entorno, promoviendo la toma de decisiones conscientes e informadas que favorezcan el cuidado de su alimentación.

Conocimientos 3

Bioelementos primarios y secundarios. Biomoléculas: • Agua • Carbohidratos • Lípidos • Ácidos nucleicos (ADN, ARN)

Habilidades

Actitudes

Identifica los diferentes Participa de manera bioelementos que participan en responsable en el cuidado los procesos biológicos. de su salud.

Distingue las propiedades Toma decisiones de fisicoquímicas del agua. manera consciente e informada asumiendo las Describe la estructura y función consecuencias. Vitaminas de las diferentes biomoléculas y vitaminas presentes en los Propiedades nutricionales de los alimentos. organismos. Reconoce las propiedades nutrición ales de los componentes químicos presentes en los alimentos.

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Componentes químicos de los seres vivos

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BIOELEMENTOS ¿Cuáles son los bioelementos?

¿Cuál es su función?

¿Cómo se clasifican?

Realicen de manera grupal tomando turnos, la siguiente lectura, escuchen con respeto y atención la explicación del profesor al respecto y comenten sus dudas. Bioelementos Todos los seres vivos están constituidos, por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos. Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades físico-químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos. Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías: Bioelementos primarios o principales: C, H, O, N Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total. Bioelementos secundarios S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl Los encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5%. Oligoelementos Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial, pero que son indispensables para el desarrollo armónico del organismo. Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos son: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo, cobalto, selenio, molibdeno y estaño. ACTIVIDAD 1

Organícense en equipos y realicen una investigación documental acerca de la función de los bioelementos primarios, secundarios y oligoelementos en los seres vivos. Busca la información en la biblioteca o en las páginas web recomendadas. Puedes imprimirlo y llevarlo al salón de clases para que en mesas de trabajo analices la composición química de los seres vivos, llena el cuadro integrador (puedes acompañarlo con ilustraciones). Comenta la importancia de los bioelementos para conservar la vida, con el resto del grupo, escuchando con atención a los demás. Páginas web recomendadas sobre bioelementos: Bioelementos http://www.salonhogar.com/ciencias/biologia/bioelementos/bioelementos.htm

Bioelementos

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Componentes químicos de los seres vivos

BIOLOGÍA I

Formación Básica - Tercer Semestre

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos1.htm

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Componentes químicos de los seres vivos

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PRIMARIOS

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FUNCIÓN

Carbono Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno SECUNDARIOS Azufre Fósforo Magnesio Calcio Sodio Potasio Cloro OLIGOELEMENTOS Hierro Manganeso Iodo Flúor Cobalto Silicio Cromo Zinc Litio

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Molibdeno

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Componentes químicos de los seres vivos

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BIOMOLÉCULAS Las biomoléculas son las moléculas que forman parte de los seres vivos. Se clasifican en: - Agua Inorgánicas -Sales minerales

Orgánicas

Glúcidos o Carbohidratos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos

PROPIEDADES DEL AGUA

¿Las propiedades del agua tienen importancia cuando forma parte de los seres vivos?

Realicen de manera grupal tomando turnos, la siguiente lectura sobre la importancia del agua en los seres vivos, escuchen con respeto y atención la explicación del profesor al respecto, realicen comentarios o expongan sus dudas al respecto. El agua es componente esencial de todo lo que nos rodea, es esencial para todos los organismos. Hay agua en el aire que respiramos: es el vapor que está en el ambiente. El agua en forma líquida cubre 75% de la superficie del planeta y apenas 1% del agua es “agua dulce”. Forma parte de nuestros alimentos. Nuestro cuerpo está compuesto por 65% de agua, nuestra sangre está compuesta de 80 a 90% de agua, nuestros músculos tienen alrededor de 75% de agua, en las células varía del 70 al 80%, dependiendo de si estás bien hidratado o no, así también, varía de acuerdo a la zona o el órgano del cuerpo donde ésta se encuentre. Nosotros necesitamos tomar al menos 8 vasos de agua al día para que nuestro cuerpo sea saludable El agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Los enlaces por puentes de hidrógeno entre las moléculas del agua pura son responsables de la dilatación del agua al solidificarse, es decir, su disminución de densidad cuando se congela. El agua tiene una densidad máxima de 1 g/cm³ cuando está a una temperatura de 4 ºC, característica especialmente importante en la naturaleza que hace posible el mantenimiento de la vida en medios acuáticos sometidos a condiciones exteriores de bajas temperaturas. http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/enlace-por-puente-de-hidrogeno

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Propiedades - Disolvente. El agua se considera como el solvente universal, porque disuelve muchos de los compuestos conocidos. El agua es un disolvente polar, más polar que el etanol, por ejemplo, como tal, disuelve bien sustancias iónicas y polares, como la sal de mesa (cloruro de sodio ). Algunas sustancias, sin embargo; no se mezclan bien con el agua, incluyendo aceites y otras sustancias hidrofobica. Membranas celulares, compuestas de lípidos y proteínas, aprovechan esta propiedad para controlar las interacciones entre sus contenidos químicos y los externos, lo que se facilita, en parte, por la tensión superficial del agua. La capacidad disolvente es responsable de: Las funciones metabólicas de los sistemas de transporte de sustancias en los organismos. - Cohesión. Es la propiedad con la que las moléculas de agua se atraen entre sí. Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus líquidos internos. Estos puentes se pueden romper fácilmente con la llegada de otra molécula con un polo negativo o positivo dependiendo de la molécula, o, con el calor. La fuerza de cohesión permite que el agua se mantenga líquida a temperaturas no extremas. - Adhesión. El agua, por su gran potencial de polaridad, cuenta con la propiedad de la adhesión, es decir, el agua generalmente es atraída y se mantiene adherida a otras superficies. Esto es lo que se conoce comúnmente como “mojar”. Esta fuerza está también en relación con los puentes de hidrógeno que se establecen entre las moléculas de agua y otras moléculas polares y es responsable, junto con la cohesión, del llamado fenómeno de la capilaridad. - Tensión superficial. El agua tiene una gran atracción entre las moléculas de su superficie, creando tensión superficial. La superficie del líquido se comporta como una película capaz de alargarse y al mismo tiempo ofrecer cierta resistencia al intentar romperla; esta propiedad contribuye a que algunos objetos muy ligeros floten en la superficie del agua y algunos insectos pueden estar sobre ella sin sumergirse e, incluso, hay animales que corren sobre ella. - Acción capilar. El agua cuenta con la propiedad de la capilaridad, que es la facultad de ascenso, o descenso, de un líquido dentro de un tubo capilar. Esto se debe a sus propiedades de adhesión y cohesión. Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende espontáneamente por el capilar como si trepase “agarrándose” por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la columna de agua se equilibra con la presión capilar. A este fenómeno se debe, en parte, la ascensión de la savia bruta, desde las raíces hasta las hojas, a través de los vasos leñosos.

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- Calor específico. Esta propiedad también se encuentra en relación directa con la capacidad del agua para formar puentes de hidrógeno intermoleculares. El calor específico del agua se define como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura, en un grado Celsius, a un gramo de agua en condiciones estándar y es de 1 cal/°C•g, que es igual a 4,1840 J/K•g. Esta propiedad es fundamental para los seres vivos (y la biosfera en general) ya que gracias a esto, el agua reduce los cambios bruscos de temperatura, siendo un excelente regulador térmico. Un ejemplo son las temperaturas tan suaves que hay en las zonas costeras. También ayuda a regular la temperatura de los animales y las células permitiendo que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura constante. - Temperatura de fusión. El agua tiene un punto de fusión elevado lo que permite que se enfríe más lentamente que otros líquidos y esto a su vez permite que las células sean más resistentes al congelamiento. - Temperatura de evaporación. El punto de vaporización del agua es elevado, es decir se requiere gran cantidad de calor sin que se modifique su temperatura para que sufra evaporación. Esta propiedad ayuda a mantener la temperatura corporal por ejemplo de una persona al sudar, el calor de su cuerpo pasa al sudor y la evaporación del mismo baja la temperatura del cuerpo.

- Densidad. La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión. Su punto de congelación es a los 4ºC y en estado sólido es más densa que en estado líquido, característica que explica por qué el hielo flota y se acumula en la parte superficial de los cuerpos de agua, permitiendo así la vida en el medio acuático de las regiones polares. La densidad del agua, así como sus puntos de ebullición y congelación se modifican al agregarle ciertos solutos por ejemplo sal (NaCl). Entre mayor cantidad de sal se le agregue al agua su densidad aumenta.

RELACIÓN DEL AGUA CON LOS PROCESOS BIOLÓGICOS DE LOS SERES VIVOS

Propiedades biológicas del agua El agua es esencial para todos los tipos de vida. Las principales funciones biológicas del agua son: - Es un excelente disolvente, de sustancias tóxicas y compuestos bipolares. Incluso moléculas biológicas no solubles (ej. lípidos) forman con el agua, dispersiones coloidales. - Participa como agente químico reactivo y también catalizar de muchas reacciones.

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Permite la difusión, es decir el movimiento en su interior de partículas sueltas, constituyendo el principal transporte de muchas sustancias nutritivas.

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Constituye un excelente termorregulador (calor específico), permitiendo la vida de organismos en una amplia variedad de ambientes térmicos. Ayuda a regular el calor de los animales. Tiene un importante papel como absorbente de radiación infrarroja, crucial en el efecto invernadero. Interviene en el mantenimiento de la estructura celular. Proporciona flexibilidad a los tejidos. Actúa como vehículo de transporte en el interior de un ser vivo y como medio lubricante en sus articulaciones.

La vida en la Tierra ha evolucionado gracias a las importantes características del agua. La existencia de esta abundante sustancia en sus formas líquida, gaseosa y sólida ha sido sin duda un importante factor en la abundante colonización de los diferentes ambientes de la Tierra por formas de vida adaptadas a estas variantes y a veces extremas condiciones.

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

¿Cuáles son las principales biomoléculas

Realicen de manera grupal tomando turnos, la siguiente lectura, escuchen con respeto y atención la explicación del profesor al respecto, comenten sus dudas. Sinteticen la información para llenar el cuadro integrador que se presenta al final del bloque. Biomoléculas orgánicas

BIOMOLÉCULAS Son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbono o por el grupo funcional que tienen adherido. Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía. Los glúcidos tienen enlaces químicos difíciles de romper llamados covalentes, mismos que poseen gran cantidad de energía, que es liberada al romperse estos enlaces. Una parte de esta energía es aprovechada por el organismo consumidor, y otra parte es almacenada en el organismo. En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos. Sus funciones biológicas son: Combustible: principal fuente de energía inmediata de los monosacáridos

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Reserva energética: el almidón y el glucógeno son polisacáridos que acumulan gran cantidad de energía en su estructura, por lo que sirven para guardar energía excedente y utilizarla en momentos de necesidad.

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Formadores de estructuras: la celulosa o la quitina son ejemplos de polisacáridos que otorgan estructura resistente al organismo que las posee. Se pueden clasificar en: Monosacáridos que no se pueden descomponer por hidrólisis en otros glúcidos. Oligosacáridos son complejos que se pueden descomponer en otros glúcidos como los disacáridos (dos monosacáridos unidos), a los (entre tres y nueve monosacáridos) Polisacáridos (más de diez monosacáridos). Monosacáridos Son azúcares sencillos, no hidrolizables, de 3 a 7 átomos de C (triosas, tetrosas, pentosas, hexosas). Están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH2O)n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres, su límite es de 7 carbonos. Ejemplos: Glucosa: función energética: principal combustible metabólico. Componente de polisacáridos estructurales y energéticos. Fructosa: Combustible metabólico. Forma parte de la sacarosa. Aparece en frutas y líquidos seminales. Ribosa: se encuentra en el ARN Desoxirribosa: se encuentra en ADN

Glucosa

Fructosa

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/64/Glucose_Haworth.png/200px-Glucose_Haworth.png http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/organic/imgorg/fructose.gif

Disacáridos Son oligosacáridos formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico. Tienen las propiedades de ser: cristalizables, dulces, solubles y mediante hidrólisis se desdoblan en monosacáridos. Principales disacáridos Maltosa (glucosa - glucosa). Producto de la hidrólisis del almidón y el glucógeno. Lactosa (glucosa - galactosa). Se encuentra en la leche. Sacarosa (glucosa - fructosa). Azúcar común que se extrae de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera.

Sacarosa

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Los oligosacáridos Están compuestos por entre tres y nueve moléculas de monosacáridos que al hidrolizarse se liberan. Los oligosacáridos se encuentran con frecuencia unidos a proteínas, formando las glucoproteínas. Polisacáridos Son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos (en este caso a estas unidades se les llama monómeros) unidos por un enlace glucosídico. Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos. Su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento. Principales polisacáridos: El almidón y el glucógeno actúan como reservas energéticas y son hidrolizados en glucosas cuando ésta es necesaria. La acumulación de glucosa libre en las células generaría problemas osmóticos. La celulosa y la quitina son polisacáridos estructurales. Los enlaces entre los monosacáridos son más resistentes a la hidrólisis. ● Almidón: Polímero de la glucosa, es usado como una forma de almacenar monosacáridos en las plantas, siendo encontrado en la forma de amilasa y amilopectina (ramificada), aparecen formando gránulos característicos: amiloplastos. Abundante en la papa y en muchas semillas. ● Glucógeno: En animales, se usa el glucógeno en vez de almidón el cual es estructuralmente similar a la amilopectina pero más densamente ramificado. Es una reserva energética en animales. Se acumula en el hígado y en los músculos. Las propiedades del glucógeno le permiten ser metabolizado más rápidamente, lo cual se ajusta a la vida activa de los animales con locomoción. ● Celulosa: Polímero de la glucosa. Estructura lineal no ramificada. Es la molécula más abundante en la naturaleza. Tiene función estructural en vegetales: principal componente de la pared celular. Su estructura lineal favorece la disposición en paralelo de varias moléculas que se unen mediante puentes de hidrógeno. Difícilmente digerible, solo ciertas bacterias (como las que viven en simbiosis en el estómago de los rumiantes) producen enzimas capaces de hidrolizar la celulosa. ● Quitina: Polímero de un derivado de la glucosa: la N-acetilglucosamina. Su función estructural: principal componente de la pared celular de los hongos y del exoesqueleto de artrópodos.

LÍPIDOS Son biomoléculas orgánicas formadas por C, H y O; en algunos casos también P y N. Son insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos apolares. Presentan un brillo característico y son untuosos al tacto. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos

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vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).

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Los ácidos grasos son componentes fundamentales de los fosfolípidos y esfingolípidos, moléculas que forman la bicapa lipídica de las membranas de todas las células, son precursores de otras sustancias con gran actividad biológica que intervienen en la regulación y control de numerosos procesos vitales, como la respuesta inflamatoria, regulación de la temperatura corporal, procesos de coagulación sanguínea, contracción del músculo liso, etc. Se clasifican en: ● ÁCIDOS GRASOS Son ácidos monocarboxílicos de cadena larga (de 14 a 22 C, siempre en número par). Los ácidos grasos son componentes de muchos lípidos y precursores de otros. Tipos Saturados No presentan dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada. Son más abundantes en grasas de animales. Ejemplos: predominan de grasa de origen animal, ácido palmítico de origen vegetal (16 C), ácido esteárico (18C).

Ácido palmítico Insaturados Presentan uno o más dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada. Predominan en grasas de origen vegetal. Ejemplos ácido oleico, ácido linoleico, ácido araquidónico

Ácido oleico

Ácido linoleico Clasificación a. Lípidos saponificables (lípidos complejos)

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Son ésteres formados por un alcohol y ácidos grasos.

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Grasas neutras (acilglicéridos) Estructura Formadas por Glicerina + 1-3 ácidos grasos. Los más importantes son los triglicéridos. Pueden ser grasas simples (ácidos grasos iguales) o mixtas (ácidos grasos diferentes). Por su consistencia son sebos (grasas sólidas), mantecas (semisólidas) y aceites (líquidas). Los sebos y mantecas son característicos de los animales y tiene predominio de ácidos grasos saturados. Los aceites son característicos de los vegetales y contiene principalmente ácidos grasos

insaturados. Triacilglicérido Funciones - Reserva energética en animales y vegetales (producen más calorías por gramo que los glúcidos y las proteínas), protección, aislamiento térmico (se depositan bajo la piel de los animales de sangre caliente y evitan las pérdidas de calor). Ceras Funciones - Estructural y protectora. Forman la película que impermeabiliza la superficie de las hojas y frutos de las plantas. En los animales forman cubiertas protectoras de la piel, pelo y plumas, así como del exoesqueleto de muchos insectos.

Cera ● FOSFOLÍPIDOS Formados por Glicerina + 2 ácidos grasos + ácido fosfórico. + aminoalcohol

Fosfolípido Función Son moléculas anfipáticas: zona polar (glicerina, ácido fosfórico y aminoalcohol); zona apolar (ácidos grasos).

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Con función estructural: son uno de los principales componentes de todas las membranas de todas las células, en las que se disponen formando bicapas.

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b. Lípidos no saponificables (lípidos simples) No contienen ácidos grasos y no son ésteres. Constituyen un grupo de moléculas con gran actividad biológica que desempeña funciones muy variadas. Terpenos Presentan dobles enlaces alternos por lo que frecuentemente son moléculas coloreadas.

ß Caroteno

Vitamina A

Funciones - Esencias vegetales (mentol, geraniol, limoneno, alcanfor). - Vitaminas A, K y E. - Carotenoides (licopeno -rojo, ß caroteno -anaranjado, xantofila -amarillo). Son pigmentos fotosintéticos que complementan a la clorofila. El ß caroteno es precursor de la vitamina A. ● ESTEROIDES Se diferencian unos de otros en el número y posición de dobles enlaces y en el tipo, número y posición de los grupos funcionales sustituyentes.

Esterano

Colesterol

Funciones - Estructural: el colesterol se encuentra en las membranas celulares de muchos animales y en las lipoproteínas del plasma sanguíneo. Es además precursor de otros esteroides. Su acumulación en las paredes de los vasos sanguíneos es responsable de la arteriosclerosis. - Los ácidos biliares son derivados del colesterol que facilitan la emulsión de las grasas. - Vitamínica: el ergosterol es precursor de la vitamina D; se transforma en ella en la piel por acción de la luz ultravioleta. - Hormonal: progesterona y estradiol (hormonas sexuales femeninas); testosterona (hormona sexual masculina); Aldosterona (corticoide).

PROTEÍNAS Son biomoléculas orgánicas formadas por C, H, O, N y S, y pueden aparecer otros elementos en menor proporción. Son macromoléculas de elevado peso molecular formadas por la polimerización de aminoácidos. Constituyen un 50% del peso seco de un organismo. Son específicas de cada especie e incluso de cada organismo. Biológicamente muy activas. Desempeñan una gran diversidad de funciones.

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Aminoácidos (α- aminoácidos) Tienen en común: carbono, grupo carboxilo (-COOH) y el grupo amino (-NH2). Su parte variable radical. Existen veinte radicales distintos en los aminoácidos que constituyen las proteínas de los seres vivos.

Enlace peptídico Es el enlace entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el amino de otro, liberándose una molécula de agua. Es la unión de dos aminoácidos mediante un enlace peptídico se denomina dipéptido. Si el número de aminoácidos es menor de cien se denomina polipéptido y con más de cien es una proteína. La función de las proteínas está relacionada con su estructura tridimensional se pueden distinguir cuatro niveles de complejidad estructural creciente: Primaria, Secundaria, Tercearia y Cuaternaria.

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http://3.bp.blogspot.com/-uFPXsal8B6M/TxhlOdaOPPI/AAAAAAAAAHw/JfaVU10Tie8/s1600/Estructura_prote%25C3%25ADnas.png

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http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3250/3374/html/funcionprot.jpg

Funciones de la proteínas Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales. Las funciones de las proteínas son específicas de cada una de ellas y permiten a las células mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daños, controlar y regular funciones, etc. Las proteínas estructurales se agregan a otras moléculas de la misma proteína para originar una estructura mayor. Sin embargo, otras proteínas se unen a moléculas distintas: los anticuerpos a los antígenos específicos, la hemoglobina al oxígeno, las enzimas a sus sustratos, los reguladores de la expresión génica al ADN, las hormonas a sus receptores específicos, etc. Desnaturalización de las proteínas Es la pérdida de la actividad de una proteína al perder su estructura terciaria por algún cambio en el medio (temperatura, pH, salinidad, composición, radiaciones, etc.). Si el cambio no ha sido muy drástico se puede producir la renaturalización de la proteína, recuperando su estructura y su actividad. Páginas web recomendadas:

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www.scientificpsychic.com/fitness/aminoacidos.html

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¿Qué son las vitaminas? Todos los tipos de vitaminas son una sustancia química, orgánica y necesaria para el mantenimiento de las funciones orgánicas y de la vida. Son catalizadoras metabólicas indispensables, optimizan, garantizan y perfeccionan los procesos orgánicos. El organismo no puede sintetizar las vitaminas con excepción de la D. Son elementos de ingesta esencial. ¿Por qué se llaman así? El término Vitaminas fue utilizado por primera vez en en 1912, por el bioquímico C. Funk (1884 1967) para nombrar todos los tipos de vitaminas. Vita del latín vida y amina porque se pensaba que todas contenían un grupo amino cosa que más tarde se demostró que no pero el nombre continuo el mismo. Clasificación de los tipos de Vitaminas Los tipos de Vitaminas están clasificadas según su solubilidad en: • Hidrosolubles: Vitamina C y Complejo B. • Liposolubles: Vitamina A, E, D y K. Las vitaminas hidrosolubles: se disuelven en agua y están presentes en las partes acuosas de los alimentos. Se absorben mediante la difusión simple o transporte activo. Su exceso se excreta por la orina y el cuerpo no tiene la capacidad de almacenarlas, por lo que se eliminan fácilmente. Es necesario consumirlas diariamente, y se pueden obtener de frutas, verduras, leche y productos cárnicos. Las vitaminas hidrosolubles son: • Vitamina C o Ácido ascórbico • Vitamina B1 o Tiamina • Vitamina B2 o Riboflavina • Vitamina B3 o Niacina • Vitamina B5 o Ácido pantoténico • Vitamina B6 o Piridoxina • Vitamina B8 o Biotina • Vitamina B9 o Ácido fólico • Vitamina B12 o Cianocobalamina Vitaminas Liposolubles: estas vitaminas se disuelven en aceites y grasas y se encuentran en las partes liposolubles de los alimentos. Se transportan en lípidos y son de difícil eliminación. Se obtienen de frutas, verduras, pescado, yemas de huevo y algunos frutos secos. • Vitamina A o Retinol • Vitamina D o Calciferol • Vitamina E o a-tocoferol

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Vitamina K o fitomenadiona

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Una alimentación equilibrada proporciona una cantidad suficiente de estas vitaminas. Las personas de más de 50 años y algunos vegetarianos podrían necesitar usar suplementos para obtener suficiente vitamina B12.

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Vitaminas hidrosolubles Nutriente

Función

Fuentes

Tiamina (vitamina B1)

Parte de una enzima necesaria para el metabolismo de energía; importante para la función nerviosa

Se encuentra en todos los alimentos nutritivos en cantidades moderadas: cerdo, panes y cereales de grano integral o enriquecidos, legumbres, nueces y semillas

Parte de una enzima necesaria para el metabolismo de energía; Riboflavina(vitamina B2) importante para la visión normal y la salud de la piel

Leche y productos lácteos, verduras de hojas verdes, panes y cereales de grano integral y enriquecidos

Niacina (vitamina B3)

Parte de una enzima necesaria para el metabolismo de energía; importante para el sistema nervioso, el aparato digestivo y la salud de la piel

Carne, aves, pescado, panes y cereales de grano integral o enriquecidos, verduras (especialmente hongos, espárragos y verduras de hoja verde), manteca de maní (cacahuate)

Ácido pantoténico

Leche y productos lácteos, verduras de hojas verdes, panes y cereales de grano integral y enriquecidos

Se encuentra en la mayoría de los alimentos

Biotina

Parte de una enzima necesaria para el metabolismo de energía

Se encuentra en la mayoría de los alimentos; también es producida en los intestinos por bacterias

Piridoxina (vitamina B6)

Parte de una enzima necesaria para el metabolismo de proteínas; ayuda en la producción de glóbulos rojos

Carne, pescado, aves, verduras, frutas

Parte de una enzima necesaria para producir ADN y células nuevas, especialmente glóbulos rojos

Verduras de hojas verdes y legumbres, semillas, jugo de naranja e hígado; ahora añadido a la mayoría de los granos refinados Carne, aves, pescado, mariscos, huevos, leche y productos lácteos; no se encuentra en alimentos de origen vegetal

Parte de una enzima necesaria para la producción de células nuevas; importante para la función nerviosa

Carne, aves, pescado, mariscos, huevos, leche y productos lácteos; no se encuentra en alimentos de origen vegetal

Ácido fólico

Cobalamina B12)

(vitamina

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Ácido ascórbico (vitamina C)

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Antioxidante; parte de una enzima necesaria para el metabolismo de proteínas; importante para la salud del sistema inmunitario; ayuda en la absorción del hierro

Se encuentra solamente en frutas y verduras, especialmente cítricos, verduras crucíferas (repollo, brócoli, por ejemplo), melón (cantalupo), fresas, pimientos, tomates, papas, lechuga, papayas, mangos y kiwis

Vitaminas liposolubles Nutrientes

Vitamina A (y su precursor, betacaroteno) *El organismo convierte el precursor en vitamina.

Vitamina D

Función

Fuentes

Necesaria para la vista, piel y membranas mucosas saludables, crecimiento de los huesos y los dientes, salud del sistema inmunitario

Vitamina A de origen animal (retinol): leche fortificada, queso, crema, mantequilla, margarina fortificada, huevos, hígado Betacaroteno (de origen vegetal): Verduras de hojas verdes, frutas (damascos o albaricoques; melón cantalupo) y verduras de color naranja oscuro (zanahorias, calabaza invernal, camotes o batatas, calabaza)

Necesaria para la absorción adecuada de calcio; se almacena en los huesos

Yemas de huevo, hígado, pescados grasosos, leche fortificada, margarina fortificada. Con exposición a la luz solar, la piel puede elaborar vitamina D.

Antioxidante; protege las paredes celulares

Aceites vegetales poliinsaturados (soya, maíz, semilla de algodón, cártamo); verduras de hojas verdes; germen de trigo; productos de grano integral; hígado, yemas de huevo; nueces y semillas

Vitamina E

Vitamina K

Necesaria para una buena Verduras de hoja verde como col rizada, coagulación de la sangre coles y espinacas; verduras de color verde como brócoli, coles de Bruselas y espárragos; también producida en los intestinos por bacterias

Páginas web consultadas sobre vitaminas https://www.google.com/imgres?imgurl=https://www.infografiasyremedios.com/wp-content/uploads/2015/04/infografia_ vitaminas.jpg&imgrefurl=https://www.infografiasyremedios.com/las-vitaminas-y-sus-funciones/&h=1477&w=650&tbnid=j Mqk3lUGTTgxKM:&tbnh=160&tbnw=70&usg= DHGvGxAS-lAlkmLZyCKrvQ3PdJg%3D&vet=10ahUKEwi1u9vQpMnaA hUM4mMKHf4eCPQQ9QEIKzAA..i&docid=_ixKEKh3RFhZEM&sa=X&ved=0ahUKEwi1u9vQpMnaAhUM4mMKHf4eCP QQ9QEIKzAA#h=1477&imgdii=giU_nDZdcyf5wM:&tbnh=160&tbnw=70&vet=10ahUKEwi1u9vQpMnaAhUM4mMKHf4 e CPQQ9QEIKzAA..i&w=650 https://www.northshore.org/healthresources/encyclopedia/encyclopedia.aspx?documenthwid=ta3868&lang=es-ushttps://

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psicologiaymente.net/nutricion/tipos-de-vitaminas file:///C:/Users/user/Desktop/alimentacion_nutricion_saludable_aula.pdf

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¿Qué función tienen las biomoléculas orgánicas en la nutrición de los organismos? ¿Tenemos una nutrición balanceada?

Sabías que debemos tomar 8 vasos de agua al día para estar saludables. ¿Solo agua es suficiente? Y, ¿qué alimentos debemos consumir? Existen tablas para determinar la composición nutricional de los alimentos. El plato del bien comer es la guía alimentaria del mexicano es también una herramienta educativa para evitar problemas de nutrición que pueden afectar gravemente nuestra salud como Diabetes, Obesidad, diversos Cánceres, trastornos como la bulimia y la anorexia entre otros. ●

Frutas y verduras. Son productos como espinaca, nopales, brócoli, zanahoria, aguacate, chile, jitomate, naranja, manzana, fresa, melón y papaya. Aportan vitaminas y minerales, y son los que deben consumirse en mayor cantidad pues, de acuerdo con recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), es necesario ingerir cinco raciones por día (cada ración equivale a una pieza o una taza, aproximadamente). ● Cereales y tubérculos. Se trata de alimentos como papa y camote, además de pan, pasta, galletas y granos (maíz, trigo, avena o arroz), mismos que de preferencia deben consumirse con cascarilla (integrales). Proporcionan carbohidratos, vitaminas y minerales, y deben incluirse en la dieta diaria en cantidad suficiente, es decir, 3 o 4 raciones en promedio (cada ración consta de dos tortillas, una rebanada o pieza mediana de pan, 3/4 de taza de cereal para desayuno con fibra o media taza de papa). ● Leguminosas y alimentos de origen animal. Incluye a la leche y sus derivados, carne, pollo, pescado y huevo, además de frijol, haba, lenteja o garbanzo. Nos dan proteínas, vitaminas y minerales, y se deben incluir aproximadamente 3 raciones por día (cada una de 100 gramos de carne, 120 de pescado o 3/4 de taza de legumbres).

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http://holyr-emyi.blogspot.mx/2011/10/plato-del-bien-comer-y-jarra-del-buen.html

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ACTIVIDAD 2

Por equipos escojan un platillo y como actividad extraclase analícenlo, consultando alguna página de información nutrimental como la presentada arriba, donde escribes el nombre del alimento (en este caso el ingrediente para preparar el platillo) y aparece la información nutrimental. Realicen una muestra gastronómica donde identifiquen las biomoléculas orgánicas en alimentos naturales, presentando su platillo, dándolo a degustar al resto de sus compañeros (tiene que ser un platillo sano que se pueda incluir en la dieta balanceada). Si no es posible realizar la degustación en el salón de clases, el equipo se puede reunir extraclase, elaborar el platillo y elaborar el reporte de la actividad, realizando una presentación en Power Point donde se incluya: -Requerimientos nutrimentales según la edad y sexo de los integrantes del equipo -El nombre del platillo y su contenido nutrimental en relación a: carbohidratos, lípidos y proteína - Los materiales y utensilios

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- Los ingredientes a utilizar

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-El procedimiento paso a paso para su elaboración con fotografías -Fotografías del equipo degustando el platillo. -Una reflexión sobre la importancia de una buena alimentación. Comenten los resultados de su trabajo en plenaria y mencionen una lista de productos naturales ricos en biomoléculas, necesarias para tener una dieta equilibrada que ayude a su salud. Página de consulta: http://www.dietas.net/tablas-y-calculadoras/tabla-de-composicion-nutricional-de-los-alimentos/ Para la calculadora nutricional consulten: http://www.seh-lelha.org/calena.aspx

También existen formas para calcular los requerimientos nutrimentales de una persona y la composición en biomoléculas que un alimento posee, con los siguientes programas: Mi dietario: es una calculadora dietética con información nutricional de más de 500 alimentos, especificando sus macronutrientes, calorías, proteínas, grasas e hidratos de carbono de cada alimento así como información adicional, cuenta con valores minerales y el IG (índice glucémico). http://www.tupincho.net/foro/tabla-para-calculo-de-carbohidratos-y-proteinas-dietas-t18047-320.html?mobile=on https://cronometer.com/ http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs270/es/

ACTIVIDAD 3

Organícense en equipo y realicen una investigación documental acerca de dietas de diferentes países. Comenten en clase la información obtenida. En las siguientes páginas web: Dieta mexicana Dietas que se llevan a cabo en cualquier lugar del mundo Dieta vegetariana Dieta macrobiótica: http://alimentacion-salud.euroresidentes.com/2013/04/dieta-macrobiotica.html

Se recomienda ver los siguientes documentales: ● Súper engórdame (Director: Morgan Spurlock): https://www.youtube.com/watch?v=TRw4iskbx44 ● Food matters ( Directores: James Colquhoun y Laurentine Bosch diez): http://www.youtube.com/ watch?v=lNGo1QRnVJs

● La realidad de la industria de los suplementos: http://www.youtube.com/watch?v=zrIw7UVJei

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ÁCIDOS NUCLEICOS ¿Cómo se determinan las características que tiene cada ser vivo?

¿Por qué existen semejanzas entre los miembros de una familia?

Observa:

http://images02.olx.com.ec/ui/2/16/60/f_24291660_2.jpeg www.crecerfeliz.es/var/ezflow_site/storage/im www.elrincondelascuatropatas.com http://thumbs.dreamstime.com/thumb_356/12324646519R6V6S.jpg

Actividad diagnóstica (autoevaluación) Contesta las siguientes preguntas de manera individual, al terminar, comenten en plenaria sus respuestas. 1.- ¿Qué es el ADN? 2.- ¿Qué significa el término ARN? 3. ¿Conoces los compuestos que forman al ADN? ¿Cuáles son?

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Lee con atención la siguiente lectura y escucha la explicación del profesor, contesta los ejercicios que se encuentran al final, comenta tus respuestas en clase realizando una autoevaluación y corrección de los mismos de ser necesario.

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De acuerdo a su composición química, los ácidos nucleicos se clasifican en ácido desoxirribonucleico ADN que se encuentran residiendo en el núcleo celular y algunos organelos, y en ácido ribonucleico ARN que se encuentra en el nucleolo y actúa en el citoplasma. A las unidades químicas que se unen para formar los ácidos nucleicos se les denomina nucleótidos y al polímero se le denomina polinucleótido o ácido nucleico. Los nucleótidos están formados por una base nitrogenada, un grupo fosfato y un azúcar: ribosa en caso de ARN y desoxirribosa en el caso de ADN. Las bases nitrogenadas son las que contienen la información genética y los azúcares y los fosfatos tienen una función estructural formando el esqueleto del polinucleótido. En el caso del ADN las bases son dos purinas y dos pirimidinas. Las purinas son A (Adenina) y G (Guanina). Las pirimidinas son T (Timina) y C (Citosina). En el caso del ARN también son cuatro bases, dos purinas y dos pirimidinas. Las purinas son A y G y las pirimidinas son C y U (Uracilo).

Bases Nitrogenadas El conocimiento de la estructura de los ácidos nucleicos permitió la el esclarecimiento del código genético, la determinación del mecanismo y control de la síntesis de las proteínas y el mecanismo de transmisión de la información genética de la célula madre a las células hijas. Estructura del ADN El ADN es una doble hélice, con las bases dirigidas hacia el centro, perpendiculares al eje de la molécula (como los peldaños de una escalera caracol) y las unidades azúcar-fosfato a lo largo de los lados de la hélice (como las barandas de una escalera caracol). El ADN, ácido desoxirribonucleico, está formado por la pentosa desoxirribosa, el ácido fosfórico y las bases citosina, timina, adenina y

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guanina. Es la sustancia responsable de la herencia biológica en todos los seres vivos, a excepción de muchos virus, en los que este papel lo desempeña el ARN.

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La información genética está almacenada en moléculas de ADN. Esta información se transmite mediante un flujo unidireccional, que va del ADN hacia el ARN y de éste a las proteínas. Este enunciado constituye el Dogma Central de la Biología) y fue expresado por el científico inglés Francis Crick, famoso además por proponer junto a James Watson un modelo de estructura para el ADN y por ganar el Premio Nobel en 1962 por ese trabajo.

ttp://www.biologia.edu.ar/

A diferencia del ADN, las moléculas de ARN es un filamento simple de una sola cadena y no suelen formar dobles hélices. Al igual que el ADN, está compuesto por tres sustancias: ácido fosfórico, un monosacárido del tipo pentosa (la ribosa) y cuatro bases nitrogenadas cíclicas: adenina, uracilo, guanina y citosina. La unión de la base nitrogenada con la pentosa forma un nucleósido, el cual al unirse con el ácido fosfórico da un nucleótido; la unión entre sí en enlace diester da el polinucleótido, en este caso el ácido ribonucleico. En algunos virus el ARN es el material de la herencia y experimenta

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autoduplicación; pero básicamente se encuentra en los ribosomas (ácido ribonucleico ribosómico) y como ácido de transferencia y mensajero. Una célula típica contiene 10 veces más ARN que ADN.

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http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=124

Se distinguen tres tipos de ARN en función, sobre todo, de sus pesos moleculares ARN mensajero (ARNm) Se caracterizan por ser los portadores directos de la información genética desde el núcleo a los ribosomas citoplasmáticos. Se sintetiza sobre un molde de ADN por el proceso de transcripción por el cual se copia el ARN a partir del molde del ADN, pasa al citoplasma y sirve de pauta para la síntesis de proteínas (traducción). ARN de transferencia (ARNt ) Aunque se sintetizan en el núcleo, los ARNt son elaborados rápidamente y utilizados en el citoplasma. Entre las funciones del ARNt, destaca el transporte de aminoácidos a los polirribosomas (complejo ribosomas-ARNm), así como la traducción del código genético del ARN .Son cadenas cortas de una estructura básica, que pueden unirse específicamente a determinados aminoácidos. RNA ribosómico (ARNr) Está presente en los ribosomas, orgánulos intracelulares implicados en la síntesis de proteínas. Constituye el 80% del ARN celular total y tienen la propiedad de que son metabólicamente estables. Ésta estabilidad, indispensable para el funcionamiento repetido del ribosoma, está incrementada por su estrecha relación con las proteínas ribosómicas. Su función es leer los RNAm

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BIOLOGÍA I proteína correspondiente.

Formación Básica - Tercer Semestre y formar la http://www.ferato.com/wiki/index.php/ARN

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BIOLOGÍA I

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Contesta las siguientes preguntas de repaso en tu cuaderno, al terminar en plenaria comenten sus respuestas. 1. ¿Cuál es la función del ADN? 2. ¿Qué forma presenta el ADN? 3. ¿Qué es un nucleótido de ADN? 4. ¿Cuáles son las bases nitrogenadas del ADN? 5. ¿Cuáles son los componentes del ARN? 6. ¿Cuál es la función del ARN? Escribe el nombre de los componentes de la molécula de ADN

Imágenes tomadas de: http://www.ecogenesis.com.ar/imagenes/ADN2.jpg

http://www.ferato.com/wiki/index.php/ARN

CIERRE Actividad Integradora Con la información sobre bioelementos y biomoléculas estudiada anteriormente elabora en tu cuaderno u hojas blancas el siguiente cuadro integrador. Comenten en clase los aspectos sintetizados sobre los bioelementos y biomoléculas.

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Bloque Iii LA CÉLULA Y SU METABOLISMO

Competencias genéricas 55.- Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. CG 5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. CG 5.5 Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. 8.- Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos CG 8.3 Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

Competencias disciplinares básicas CDBE 3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. CDBE 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. CDBE 8. Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas.

La célula es la unidad más pequeña que puede realizar todas las actividades asociadas con la vida (Solomon, 2012).

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BLOQUE iiI

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La célula y su metabolismo Propósito del bloque: Define a la célula como la unidad funcional y fisiológica de los seres vivos, relacionando sus componentes con la homeostasis, producción y gasto energético, de acuerdo a su nivel de organización, para explicar tanto sus procesos internos como organismos de su entorno.

Interdisciplinariedad Física I Matemáticas III

Transversalidad Eje transversal social Eje transversal de la Salud Eje transversal ambiental Eje transversal de habilidades lectoras

Aprendizajes esperados Demuestra la importancia de la célula como elemento fundamental de los seres vivos, identificando los diferentes tipos de estas y su ubicación dentro del entorno natural. Ilustra los procesos metabólicos de la célula, así como los tipos de nutrición existentes en los organismos, reflexionando su relación con la obtención de energía que necesitan los seres vivos para realizar sus actividades cotidianas. Conocimientos Teoría Celular Tipos de Células: • Célula procarionte • Célula eucarionte Estructura y función de: • Núcleo • Citoplasma • Organelos con y sin membrana

Habilidades

Actitudes

Describe el concepto de Muestra interés y participa de célula, sus características, manera colaborativa. estructura y función como parte de un ser vivo. Privilegia al dialogo para la construcción de nuevos Distingue los procesos conocimientos. metabólicos celulares para la producción y transferencia de Expresa ideas y conceptos energía. favoreciendo su creatividad.

Identifica los tipos de nutrición Aspectos relacionados con el metabolismo: existente en los organismos. • Anabolismo y catabolismo • Energía, ATP y enzimas. • Fotosíntesis, quimiosíntesis • Respiración celular y fermentación

Participa con una postura crítica reflexiva. Actúa de manera consciente y congruente.

Formas de nutrición: • Autótrofos y heterótrofos

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74 BLOQUE III

La célula y su metabolismo

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Desempeños del estudiante al concluir el bloque: • •

Reconoce a la célula como la unidad fundamental de los seres vivos. Analiza las características básicas, el origen, la evolución, los procesos y la clasificación de las células.

file:///C:/Users/owner/Downloads/S3-GA-Bíología.

EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA Introducción: Realiza una consulta general de los conocimientos que has aprendido en secciones anteriores y que te permitirán estudiar este bloque. Comenten sus respuestas a través de una lluvia de ideas y escuchen la retroalimentación de su profesor con respeto y atención. 1. ¿Qué es una célula?

2. ¿Qué tipos de células existen?

3. ¿Qué funciones realiza?

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75 BLOQUE III

La célula y su metabolismo

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Para iniciar, reflexiona ¿Cómo es que los diferentes organismos vivientes, plantas, hongos, animales, etc. al ser tan diversos pueden estar todos formados por células? Las células que forman a los organismos vivos son muy similares en cuanto a su composición y en algunas estructuras internas, sus organelos intracelulares poseen las mismas funciones. Entonces, ¿por qué los organismos son tan diferentes entre sí? ¿CON QUÉ CONOCIMIENTOS CUENTO? Sabías que... Mientras observaba cortes finos de la corteza del árbol de corcho, Robert Hooke (16351703) descubrió que se encontraba compuesta por una serie de estructuras huecas y hexagonales, que conformaban una figura similar al panal de abejas, en un inicio creyó que se trataba de canales o tuberías que transportaban “jugos” a través del árbol, posteriormente, realizó un corte similar, aunque más fino de la misma corteza y descubrió que aquellos tubos eran la delimitación de huecos que en algún momento estuvieron conteniendo “algo”, estos huecos estaban dispuestos a manera de celdas pequeñas (del latín “cellulae”: celdilla), o células. Posteriormente, Hooke realizó cortes en tallos de plantas y con la ayuda de su microscopio, que en aquel tiempo era muy rudimentario, observó una estructura similar, aunque con celdas cuadradas, en la que se contenían pequeños cuerpos. Asentó todas sus observaciones en un libro que él mismo ilustró y publicó en 1665, de nombre Micrographía. Este libro fue el referente inicial para la observación detallada de los componentes fundamentales de los organismos vivos y de cómo estos componentes determinan su forma y función. Entre los descubrimientos posteriores a la invención del microscopio, se encuentran los trabajos de Marcelo Malpighi quien descubrió los estomas en microscopias vegetales; Camilo Golgi, con descubrimientos del orgánulo intracelular que lleva su nombre; así como de algunos microorganismos como el plasmodio, agente causal de la enfermedad llamada paludismo; y los trabajos de Santiago Ramón y Cajal quien describió la microestructura del sistema nervioso.

ACTIVIDAD 1

Después de leer el texto reflexiona y menciona las aportaciones de los científicos sobre la célula e importancia de la misma.

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ACTIVIDAD 2

Actividad experimental LABORATORIO DE BIOLOGÍA I LA CÉLULA, UNIDAD FUNDAMENTAL DE LA VIDA Propósito: Confirmar que a pesar de la diversidad de forma y tamaño, la unidad básica de los seres vivos es la célula. Planteamiento del problema: ¿Cuál es la unidad fundamental que constituye a todo ser vivo?

Plantea tu hipótesis:

Material: • • • • • •

Preparaciones fijas de tejidos vegetales y animales y de organismos unicelulares Microscopio Portaobjetos Cubreobjetos Aguja de disección Gotero

Procedimiento: 1. En la práctica observarás al microscopio mínimo tres preparaciones: una de tejido animal, una de tejido vegetal y una de algún organismo unicelular. 2. Los Tejidos son pluricelulares, por lo que fijarás tu atención en una sola célula. Reconoce su membrana, su protoplasma y su núcleo. Observa su unión con otras células. Observa al organismo unicelular reconoce también en él su membrana, protoplasma y núcleo. 3. Elabora un esquema de las tres diferentes células observadas y marca sus componentes Esquemas o ilustraciones Tejido animal

Tejido vegetal

Organismo unicelular

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Anota tus observaciones (describe lo que dibujaste):

Registra los resultados o conclusiones obtenidos de tu observación:

Contrasta los resultados obtenidos en el experimento con la hipótesis previa y anota las conclusiones. ¿Comprobaste tu hipótesis? Contesta las siguientes preguntas y coméntalas con tus compañeros al finalizar la actividad. ¿Qué semejanzas encontraste entre las tres células observadas? Cita dos diferencias: ¿Por qué se considera a la célula como la unidad básica de la vida? EVALUACIÓN FORMATIVA. AUTOEVALUACIÓN Lista de cotejo para actividades experimentales Actividad experimental No.

Bloque:

Nombre de la actividad: Fecha: Grupo: Nombre: Sí Aspectos a evaluar 1. Me integro con facilidad en el equipo de trabajo del laboratorio y colaboré en la realización de la práctica. 2. Aplico las reglas de seguridad del laboratorio utilizando con cuidado el material del laboratorio 3. Redacto una hipótesis que pude comprobar respecto a la unidad fundamental de todo ser vivo. 4. Mis resultados, observaciones y conclusiones son claros y explican lo ocurrido o comprobado en el laboratorio. 5. Contesto correctamente el cuestionario.

No

Observaciones

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Aprende más: TEORÍA CELULAR Entre los años 1938 y 1939, dos científicos alemanes, el botánico Matthias Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann, concluyeron que todas las plantas y animales estaban formados por células (Solomon, 2012). Posteriormente, los trabajos de Rudolf Virchow propusieron que la célula tenía la capacidad de dividirse para formar dos células hijas de idénticas cualidades. El trabajo integrado de estos tres científicos contribuyó en gran medida a la construcción de un concepto universal en el que se postula lo siguiente: • Las células son la unidad básica de organización y función de la vida en todos los organismos. • Todas las células proceden de otras células. • Posteriormente, la conclusión de los estudios de August Weismann (Solomon, 2012, sobre las similitudes y características que comparten todas las células, le permitió proponer que: • Todas las células tienen un antepasado común y un origen único. • A estos conocimientos se les denomina en su conjunto “teoría celular”. De esta se desprende que la organización de las células de todo tipo es básicamente la misma; que el pequeño tamaño así como los procesos que se desarrollan al interior de la célula, le permiten mantener la homeostasis, es decir, un equilibrio interno, el cual se debe a que la célula puede intercambiar sustancias del espacio intracelular al espacio extracelular y viceversa por medio de una membrana llamada membrana plasmática o citoplasmática, la cual es una estructura distintiva que rodea a cada célula y la convierte en un compartimento cerrado, en el que se resguardan el líquido y las estructuras intracelulares. El tamaño y la forma de la célula se adaptan a la función que realiza, como ejemplos podemos mencionar los siguientes: • Los leucocitos (células blancas de la sangre y parte fundamental del sistema inmunológico) cambian de forma para poder deslizarse por los vasos capilares que son más pequeños que sus diámetros ordinarios. • Los espermatozoides tienen una cola larga a manera de látigo, la cual se agita para facilitarles la locomoción. • Las neuronas poseen prolongaciones llamadas axones por los cuales el estímulo nervioso puede recorrer grandes distancias en el interior de la misma célula.

Para saber más... Las células deben ser lo suficientemente pequeñas para que las funciones que realiza la membrana celular sean eficientes, el tamaño en el que se encuentran la mayoría de las células está en el orden de los 10 mm a los 100 mm (mm = micrómetro, que equivale a una milésima parte de un milímetro).

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Aplica lo aprendido ACTIVIDAD 3

Lee el siguiente texto adaptado de la historia de la teoría celular definida por Berón (2006); posteriormente elabora un informe escrito. HISTORIA DE LA TEORÍA CELULAR: Como lo comenta Berón los descubrimientos biológicos aumentaron cuando la tecnología de imágenes se volvió más sofisticada. Las células fueron vistas por primera vez y descritas por algunos de los microscopistas de principios del siglo XVII. El naturalista holandés A. Van Leeuwenhoek (1632-1723), investigó los más variados objetos, con ayuda de los cristales de aumento que él mismo elaboró. Construyó microscopios que regaló a entidades científicas; era un agudo observador y comunicaba sus observaciones a la Real Sociedad Científica de Londres. En 1675, por medio del microscopio, un alumno de Leeuwenhoek descubrió que en el semen humano existían innumerables corpúsculos, sumamente pequeños y móviles, como “supuestos animalitos”. Eran los espermatozoides. Leibniz, filósofo alemán aficionado a la Biología, se dejó impresionar por este descubrimiento con la idea de que estos “animalitos” existían en todas partes. De igual manera, comenta Berón que otros científicos de la época como el naturalista Buffon (17071788), pensaban que los seres microscópicos eran moléculas vivientes, las cuales se agrupaban mediante un proceso desconocido para constituir organismos superiores que podían observarse a simple vista. Las ideas filosóficas, junto con la experiencia y la observación a través del microscopio, fueron la fuente de dónde provino la teoría de que en el cuerpo animal y vegetal aparecen pequeños “poros”, ahora conocidos como células. Estas células ya se conocían en el siglo XVIII, Malpighi, Hooke y Grewreconocieron que el tejido de la planta se compone de huecos limitados por “tabiques fijos”, éstos eran las células. Berón hace referencia en su texto que durante más de cien años permaneció intacta dicha teoría, hasta que Wolff, profesor de filosofía, intentó profundizarla mediante la observación de las plantas, cuyo cuerpo consideró que se parecía a un líquido espumoso y que el tejido animal estaba compuesto de minúsculas “esferas”. Lo sorprendente es que los microscopios de aquella época eran rudimentarios, pero hacia 1807 ya se empezaron a emplear microscopios con aumentos de 180 a 400 diámetros. En 1837, Meyen observó los órganos vegetales a 500 aumentos, y desde1840 el microscopio ya era de uso común. EL NACIMIENTO DE LA TEORÍA CELULAR: La palabra “célula”, comenta Berón, fue utilizada por primera vez por el botánico inglés Robert Hooke para designar las primeras cámaras o alveolos que había observado al estudiar al microscopio delgadas láminas de tejidos vegetales. El libro “Micrographía” (1665) de Robert Hooke contiene algunos de los primeros dibujos nítidos de células vegetales, basados en las observaciones de algunas secciones finas de “corcho” (corteza o cubierta exterior de cualquier planta leñosa). Pero Hooke nunca llegó a imaginar el verdadero significado de aquellas células; solamente había percibido su estructura, su esqueleto. No sería hasta mediados del siglo XIX que dos científicos alemanes, Schleiden y Schwann, descubrirían la naturaleza celular de la materia viva.

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En su texto, Berón nos refiere cómo los primeros microscopistas realizaron observaciones que documentaron en textos que hoy tienen un gran valor histórico, tal es el caso del botánico inglés R. Brown quien en 1833, descubrió en diferentes células vegetales estructuras parecidas a un “granito”, que hoy sabemos, es el núcleo. Posteriormente, Schleiden se esforzó por demostrar que las células se forman de este núcleo. Esto ocurría en 1838, año en que Schleiden había publicado una breve memoria en la que se describía el desarrollo del bolso embrionario de diversas plantas y en la que se explicaba la independencia de las células que componen el organismo y la función directora del núcleo. A raíz de esta observación, Schwann se dedicó a descubrir la composición celular de los tejidos animales y a localizar los núcleos de las diferentes células. Al año siguiente, Schwann publicó una memoria en la que exponía que todas las bases de la teoría celular, en la que exponía que el que un organismo complejo se desarrolla a partir de células. Tanto Schleiden como Schwann afirmaban que el organismo era un agregado de otros seres de orden inferior; y a través del estudio de muchos tipos de tejidos en sus campos respectivos llegaron a la conclusión de que la célula es la unidad estructural básica y fundamental de los seres vivos. Es importante destacar del texto de Berón que integra los postulados vigentes de la teoría celular cuando menciona que la base de la teoría celular es: “Todo organismo vivo está constituido por una o por una multitud de células”. La teoría celular, tal como se le considera hoy, puede resumirse en los siguientes principios: 1. Unidad estructural: todos los organismos están compuestos de células. 2. Unidad fisiológica: las reacciones metabólicas de un organismo se realizan en las células. 3. Unidad de origen: las células provienen sólo de otras células preexistentes. 4. Unidad genética: las células contienen el material hereditario. Páginas para consulta: http://www.elementos.buap.mx/num38/pdf/3.pdfhttp://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/CelularTeoria.htm RICA+TEORIA+CELULAR.jpg

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https://www.timetoast.com/timelines/linea-del-tiempo-teoria-celular

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Línea de tiempo del proceso histórico que dio origen a la teoría celular y otros acontecimientos posteriores.

En la siguiente clase, comenten su trabajo con el resto de sus compañeros, realicen una autoevaluación. Con ayuda del profesor verifiquen si incluyeron toda la información requerida y entre todo el grupo, contesten la siguiente tabla.

POSTULADOS 1

Unidad estructural:

2

Unidad fisiológica :

3

Unidad de origen:

4

Unidad genética:

TEORÍA CELULAR EXPLICACIÓN

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Tipos celulares: PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS ¿Qué hace diferente a las células procariota de las eucariotas? ¿Con qué saberes previos cuento?

Y ¿a las células animales de las vegetales? TIPOS CELULARES Hace aproximadamente 3500 millones de años, cuando nuestro planeta desarrolló características adecuadas para la vida, aparecieron las primeras células, las cuales eran muy simples, constituidas sólo por un poco de material genético, unos cuantos ribosomas delimitados por una membrana muy básica y una pared celular que les protegía del medio físico-químico hostil en el que se desarrollaban. Estos organismos unicelulares proliferaron por mucho tiempo, ya que los registros fósiles en los que se encuentran células más complejas datan de hace 1500 millones de años, estas “nuevas” células tenían una estructura más compleja, ya que contaban con múltiples organelos intracelulares, así como núcleos bien definidos, pero ¿cómo sucedió esto?, ¿cómo las células primitivas se transformaron en células más elaboradas? Estas preguntas las responde la teoría endosimbiótica. Para saber más... Teoría endosimbiótica:

Para explicar la complejidad de las células eucariotas Lynn Margulis propuso en 1968 la Teoría de la endosimbiosis, la cual explica que hace unos 2500 millones de años, el ambiente de nuestro planeta ya contenía un volumen considerable de oxígeno y algunas células primitivas habrían adquirido la capacidad de usar este elemento para obtener energía y fueron fagocitados por células de mayor tamaño, sin que existiera una digestión posterior de ellas. Así, las pequeñas células que podían utilizar el oxígeno para realizar su metabolismo se transformaron en organelos de las células de mayor tamaño, dando lugar a lo que hoy se conoce como “mitocondria y cloroplasto”. Para el caso de la mitocondria se postula que su precursora fueron las bacterias aeróbicas y por su parte los cloroplastos, tuvieron su origen a partir de las cianobacterias. Margulis propone que la endosimbiosis se dio en una serie de pasos evolutivos, en los que las bacterias al incorporarse entre sí, dieron origen a los otros cuatro reinos, fungí, protista, animales y plantas, los pasos a los que se refiere son tres y se denominan incorporaciones.

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Descubrimiento de células con y sin núcleo: Los primeros microscopistas observaron que los diversos tipos de tejido estaban siempre constituidos por células, situación que asentaron mediante dibujos detallados en los documentos que evidenciaban sus observaciones, encontraron también que dentro de las células había pequeños cuerpos, de los cuales uno sobresalía por su tamaño y al cual denominaron “karyon” o núcleo; sin embargo, no fue hasta 1925 cuando el biólogo francés Adeudar Chatton propuso una clasificación para diferenciar los diversos organismos que hasta ese entonces se habían descubierto, denominó a las células que contenían núcleo “eucariotas” y las células que no lo contenían “procariotas”. Hoy conocemos mucho sobre los diferentes tipos de células, sus similitudes y sus diferencias. A continuación te presentamos una tabla en la que puedes comparar características de las células eucariotas y procariotas.

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*Existen casos excepcionales de células que requieren ser medidas en centímetros. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA PROCARIOTA: Los organismos procariontes son los más antiguos que se conocen, existen en la Tierra desde hace más de 3500 millones de años. El microscopista holandés, Antón van Leeuwenhoek observó bacterias y otros microorganismos en 1674, cuando estudiaba una gota de agua de un lago al microscopio. A mediados del siglo XIX se identificó que algunas bacterias causaban enfermedades como infecciones respiratorias, gastrointestinales, la tuberculosis, el tétanos, etc. Sin embargo, una pequeña minoría de bacterias son nocivas, el resto desarrolla actividades muy importantes en los ecosistemas que tienen relación con la descomposición y desintegración de moléculas orgánicas en sus componentes básicos, también participan en relaciones simbióticas con otros organismos, tal es el caso de la flora intestinal del ser humano, en la que las bacterias facilitan la degradación de los alimentos a sus biomoléculas más simples para su posterior utilización. Las procariotas son células bien diferenciadas que poseen dos formas comunes, esféricos, conocidos como cocos, y forma de bastón denominados bacilos.

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Generalmente las células procariotas son más pequeñas que las células eucariotas. En efecto el diámetro de la célula procariota es de un décimo del de la célula eucariota. La célula procariota se caracteriza porque en su interior no existen membranas que delimiten espacios intracelulares, no contiene una membrana nuclear. En este tipo de células se identifica una zona nuclear o nucleoide, en donde se ubica el ADN el cual está dispuesto como un cúmulo de material genético, sin embargo todas las células procariotas poseen algunas estructuras comunes. Citoplasma El citoplasma en sumamente denso en las células procariotas, contiene múltiples ribosomas, glucógeno, lípidos y compuestos de fosfato. Aunque los organelos delimitados por membranas en estas células están ausentes, la membrana plasmática se pliega para generar áreas con funciones específicas, las cuales pueden estar asociadas a las enzimas que se requieren para realizar las funciones metabólicas de la célula. Membrana plasmática De la misma manera que las células eucariotas, las células procariotas tienen una membrana plasmática que rodea a la célula. Esta membrana delimita el contenido de la célula en un compartimento interno. Pared celular: La mayoría de las células procariotas poseen paredes celulares, que son estructuras extracelulares que rodean completamente a la célula, incluida la membrana plasmática; son estructuras generalmente compuestas por polisacáridos que le dan rigidez y le sirven de protección. Esta capa protectora le confiere una cualidad peculiar a algunas células procariotas, la de entrar en periodo de latencia al perder agua y mantenerse así hasta que encuentre un ambiente adecuado para vivir. A la célula durante este periodo de latencia se le denomina endoespora. Fimbrias Un gran número de procariotas contiene unas proyecciones similares a pelos denominadas fimbrias, que tienen la función de fijación a los tejidos o superficies orgánicas de las que se puede sostener la célula. Pilis: Son proyecciones en forma de pelos, que se utilizan en la fijación entre una célula y otra durante el proceso de reproducción sexual, conocida como conjugación. En algunos casos pueden ser empleados como estructuras de locomoción. Flagelos Muchos procariotas poseen flagelos, los cuales son estructuras largas que se proyectan desde la superficie celular, funcionan como extensiones propulsoras que facilitan la locomoción, generalmente son muy largos con respecto al cuerpo de la célula y se estimulan por procesos quimio-tácticos.

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ACTIVIDAD 3

a. De manera individual observa los siguientes esquemas y describe en el cuadro comparativo los componentes básicos y diferencias estructurales entre las células procariota y eucariota, realiza el cuadro en tu cuaderno. Al terminar intercambia tu cuadro comparativo con un compañero y realiza una coevaluación con el apoyo del profesor.

Componentes básicos de las células

Tipo de célula

Componentes básicos (Comunes)

Diferencias estructurales

Ejemplos:

Procariota

Eucariota

Puedes encontrar un cuadro comparativo de apoyo en la página: http://img147.imageshack.us/img147/2860/celproeucen6.jpg Célula procariota y eucarionta:http://manolobiologia.blogspot.mx/2013/06/tema-5-biologia.html Puedes apoyarte en el video: “Diferencia entre células procariotas y eucariotas”, si se encuentraen tu plantel o en los

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videos:https://www.youtube.com/watch?v=v7uNwzqe5rU

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CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL Y VEGETAL CÉLULA EUCARIOTA Instrucciones: Observa la imagen y ubica el nombre de cada organelo. 1. Núcleo 2. R.E. Rugoso 3. R.E.Liso 4. Membrana plasmática 5. Membrana nuclear 6. Ribosomas 7. Aparato de Golgi 8. Mitocondria 9. Vacuolas 10. Nucléolo 11. Lisosomas Instrucciones: observa la imagen y señala cada uno de los organelos. 1. Núcleo 2. R.E. Rugoso 3. R.E.Liso 4. Membrana plasmática 5. Membrana nuclear 6. Ribosomas 7. Aparato de Golgi 8. Mitocondria 9. Vacuola 10. Nucléolo 11. Lisosomas 12. Pared celular 13. Cloroplastos

CÉLULA ANIMAL

CÉLULA VEGETAL

Bibliografía recomendada: -Velázquez Marta, 2010, México, Editorial ST -Baileyi León, 2011, México, Editorial Oxford Páginas web recomendadas: http://www.sld.cu/galerias/pdf/sitios/histologia/celulaeucariota1-10_1.pdfhttp://www.pasapues.es/ naturalezadearagon/historianatural/botanica.php Anota las diferencias entre: Célula Animal

Célula Vegetal

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ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA: La característica principal de las células eucariotas es que contiene organelos bien delimitados por membranas, de los que sobresale el núcleo. Cada uno de éstos tiene una función bien definida dentro del metabolismo intracelular. En esta clasificación encontramos las células animales y las vegetales. Citoplasma: Los primeros biólogos creían que la sustancia que se encontraba al interior de la célula y que rodeaba el núcleo era homogéneo; sin embargo, la tecnología ha logrado perfeccionar los microscopios y, gracias a ellos, hoy sabemos que el líquido intracelular, llamado citosol, contiene una gran cantidad de organelos especializados en producir energía, fabricar membranas, empaquetar proteínas, un sistema muy elaborado de redes de distribución y estructura, e incluso hasta un sistema de autodestrucción. Al citosol y a los organelos que se encuentran suspendidos en él se les denomina en su conjunto citoplasma. Membrana plasmática: La membrana plasmática le confiere a las células eucariotas una gran variedad de posibilidades en tanto a función y estructura, además de delimitar los espacios intracelulares, también realiza funciones metabólicas muy importantes, como mantener la homeostasis, transportar al espacio intracelular un gran número de moléculas indispensables para las funciones celulares, mantener los sistemas de señalización extracelular mediante una gran cantidad de proteínas que funcionan como receptores, transportadores y mediadores de la comunicación intercelular. Núcleo: El núcleo es por mucho el organelo intracelular más prominente, está bien delimitado por una doble membrana, que a cada cierto intervalo se adosa entre sí mediante proteínas de inclusión para formar pequeños poros nucleares. Ribosomas: Son estructuras celulares conformadas por ARN y proteínas. Tienen la función de ser el sitio en el cual se producen las proteínas para cubrir la demanda de estas moléculas en el metabolismo celular. Es importante mencionar que los ribosomas de células eucariotas tienen un tamaño mayor comparados con los de células procariotas. Retículo endoplásmico: Junto a la membrana nuclear se encuentra uno de los organelos más prominentes de las células, el retículo endoplásmico. Es una gran estructura de túbulos membranosos aplanados distribuidos sobre el citosol celular, que sirve principalmente para el transporte intracelular de moléculas a

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través de unas bolsitas de membranas llamadas vesículas, además de ser el sitio de producción de otras. Se conocen dos tipos del retículo endoplásmico, el liso y el rugoso.

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Retículo endoplásmico liso (REL) En el REL se producen lípidos y carbohidratos, es el sitio en el que se sintetiza colesterol para el mantenimiento y formación de membranas celulares, también se producen hormonas y se degradan sustancias de almacenamiento de energía como el glucógeno. Las enzimas ubicadas en el interior del REL degradan sustancias carcinógenas, así como alcohol y otras sustancias, de manera que en las células de tejidos especializados en el metabolismo de estas sustancias, como las del hígado, el REL está muy desarrollado. Retículo endoplásmico rugoso (RER) El RER es un organelo membranoso distribuido en el interior de las células eucariotas como tubos aplanados en los cuales se encuentran adosados en su región externa y en contacto con el citosol una gran cantidad de ribosomas, que se aprecian como gránulos que le dan su aspecto rugoso. Aparato de Golgi: El aparato de Golgi es también un organelo membranoso en el cual se lleva a cabo el proceso de clasificación y modificación de proteínas. Lisosomas: Los lisosomas son pequeñas vesículas que contienen enzimas digestivas. Estos cuerpos membranosos tienen la finalidad de digerir diferentes componentes específicos que pueden ser desde proteínas, lípidos y componentes de la misma células hasta agentes externos como bacterias ingeridas por la propia célula. Peroxisomas Son vesículas que, en general, realizan la digestión de moléculas lipídicas y de detoxificación celular. En este proceso en el interior de los peroxisomas se produce peróxido de hidrógeno (H2O2) de ahí su nombre, este proceso suele ser delicado, ya que de fugarse el peróxido de hidrógeno de las membranas del peroxisoma sería tóxico para la célula, motivo por el cual en el interior de los peroxisomas existe una enzima denominada peroxidasa, que degrada el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Vacuolas: Las vacuolas contienen enzimas con funciones de degradación similares a las lisosomales, debido a que las células vegetales no cuentan con un sistema de expulsión de residuos como la exocitosis, deben de acumular estos residuos en las vacuolas además de que participan en el reciclaje de componentes celulares, acumulan almidón y pigmentos, entre otras sustancias. Mitocondrias: En el caso de las mitocondrias, es uno de los organelos más importantes de las células eucariotas, estructuralmente se forma de una membrana externa, una membrana interna en la que se localizan una gran cantidad de enzimas que participan en el proceso de respiración celular y producción de energía, y la parte interna de la mitocondria es llamada matriz mitocondrial, sitio en el cual diversos procesos metabólicos de producción de energía a partir de carbohidratos y lípidos se llevan a cabo en presencia de oxígeno.

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Cloroplastos: Los cloroplastos son los organelos de las células eucariontes autótrofas fotosintéticas, su función es realizar la fotosíntesis, están delimitados por una doble membrana, contienen unos cuerpos denominados tilacoides, en los que se encuentran almacenados los pigmentos fotosintéticos, en el caso de las plantas, es el organelo que contienen la clorofila el principal pigmento fotosintético. Citoesqueleto: El citoesqueleto es una densa red de fibras de proteína distribuidas sobre el citoplasma celular que le proporciona a la célula su resistencia mecánica, su forma y en su caso la capacidad de moverse. Participa de manera activa en diversos procesos celulares como la división celular, el transporte de vesículas y sustancias intracelulares, también es un sitio en el que se sostienen los organelos celulares. Cilios Algunas células eucariotas presentan unas extensiones desde la membrana plasmática hacia el exterior denominadas cilios, estas proyecciones cuentan con un movimiento constante y sincronizado en una sola dirección de modo que le facilitan a la célula el desplazamiento del líquido extracelular o de secreciones, tal es el caso de las células de los epitelios del sistema respiratorio o de los epitelios de la trompas uterinas en los mamíferos. Centriolo: El centriolo es un organelo tubular cilíndrico que forma parte estructural del citoesqueleto, tiene la finalidad de polimerizar una proteína denominada tubulina, la cual forma un complejo estructural que facilita la división de las células mediante el proceso conocido como mitosis. TABLA COMPARATIVA DE LAS CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES.

Aunque las diferencias estructurales son mínimas, en su metabolismo son sustanciales. Entre las que destacan su proceso de obtención de energía, ya que las células animales realizan un metabolismo oxidativo y las vegetales principalmente fotosíntesis.

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ACTIVIDAD 5

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ACTIVIDAD 6

Realiza un modelo de una célula animal y una célula vegetal, identifica sus estructuras distintivas y compártelo con tus compañeros de clase.

(Actividad experimental) LABORATORIO DE BIOLOGÍA I CÉLULA PROCARIOTA Y EUCARIOTA

Propósito: Constatar las estructuras celulares típicas para diferenciar procariotas- eucariotas, célula animal- vegetal. Planteamiento del problema: ¿Qué características tendrán las células de nuestro cuerpo que nos asemejan al resto de los animales y nos diferencian de otros organismos? Plantea tu hipótesis:

http://lanika.wikispaces.com/file/view/PREPARACION_OBSERVACION_CELULAS.pdf

Procedimiento: a. Célula eucariota animal Coloca una gota de agua sobre un portaobjetos. Raspa suavemente con el palillo de dientes el interior de tu carrillo para obtener células epiteliales y diluye las células obtenidas en el agua del portaobjetos dando vuelta al palillo. Con el palillo extiende la gota de agua con células sobre el portaobjetos. Toma el portaobjetos con una pinza (puede ser de ropa) y pasa la preparación por la flama del mechero con el objeto que se evapore el agua y queden fijadas las células en el portaobjetos.

Ten cuidado de no calentar demasiado el vidrio, para ello será necesario que muevas la preparación sobre la flama, la temperatura del vidrio no debe quemarte si lo tocas. Coloca sobre la preparación una gota de azul de metileno y deja reposar 1-2 minutos. Escurre el exceso de colorante y agrega un poco de agua para quitar el exceso de colorante. Agrega una gota de agua y coloca el cubreobjetos. Si hay exceso de agua absórbelo con papel.

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Observa al microscopio con el objetivo 40X. Elabora un esquema de lo que observaste. Dibuja solo 2 o 3 células e identifica las partes más sobresalientes de ellas a.

Célula eucariota animal

b.

Célula eucariota vegetal

1. Quita una hoja carnosa a la cebolla, tómala con los dedos índice y pulgar de tus dos manos. Coloca la parte cóncava hacia fuera y empuja la hoja con los dedos pulgares para partir la hoja, la que quedará unida solo por una delgada membrana que corresponde a la epidermis de la cebolla. 2. Coloca un pequeño fragmento de la epidermis sobre un portaobjetos y coloca una gota de agua y una de azul de metileno. Estira la epidermis para que no quede con dobleces. Coloca el cubreobjetos y si hay exceso de agua absórbela con papel. 3. Observa al microscopio con el objetivo 40X. Observa con atención el grosor de la pared que recubre a las células. ¿Es más gruesa o más delgada que la de la célula epitelial de la mucosa bucal?¿Por qué?

4. Elabora un esquema de lo que observaste. Dibuja solo 2 o 3 células e identifica las partes más

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sobresalientes de ellas.

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http://www.quimicarecreativa.net,http://3.bp.blogspot.com,http://comps.fotosearch.com/

Procedimiento: 1. Poner una gota de agua en un portaobjetos y agregar una pequeña muestra de yogur natural. 2. Extenderlo sobre un portaobjetos y dejar secar. 3. Pasar el portaobjetos por la llama de un mechero para fijar la preparación. Cuidar no sobrecalentar. 4. Agregar una gota de cristal violeta y esperar 30 segundos. Lavar con agua suavemente hasta que se vayan los restos de colorante. 5. Cubrir con lugol y dejar actuar 30 s. y lavar suavemente. Agregar 4 -5 gotas de etanol al 95% y dejar reposar 30 segundos. Lavar con agua. Teñir con safranina (colorante de contraste) durante 30 segundos. Lavar y dejar secar. 6. Observar al microscopio, enfocar a 40X. Agregar una gota de aceite de inmersión sobre la preparación y colocar el objetivo 100X para hacer la observación. 7. Dibuja lo que has observado y determina si puedes observar núcleo en las células. Células procariotas

Anota tus observaciones (describe lo que dibujaste):

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Registra los resultados en los siguientes cuadros: 3 Semejanzas

3 Diferencias

3 Diferencias

Célula procariota 1 2 3 1 2 3 Célula animal 1 2 3

Célula eucariota

Célula vegetal

Contrasta los resultados obtenidos en el experimento con la hipótesis previa y anota las conclusiones. ¿Comprobaste tu hipótesis? ¿Por qué?

Lista de cotejo para actividades experimentales Actividad Bloque: experimental No. Nombre de la actividad: Fecha: Grupo: Nombre: Sí Aspectos a evaluar 1. Se integró con facilidad en el equipo de trabajo del laboratorio y colaboró en la realización de la práctica. 2. Aplicó las reglas de seguridad del laboratorio utilizando con cuidado el material del laboratorio 3. Redactó una hipótesis que pudo comprobar respecto a las células procariota y eucariotas. 4. Los resultados, observaciones y conclusiones son claros y explican lo ocurrido o comprobado en el laboratorio.

Integrantes del equipo:

No

Observaciones

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5. Contestó correctamente el cuestionario TOTAL

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Describes el metabolismo de los seres vivos: Introducción La energía existe en diversas formas: térmica, química, mecánica, etcétera. Sin embargo, la energía que los organismos vivientes necesitan se genera de procesos químicos al interior de las células, mediante el metabolismo de diferentes biomoléculas y a través de procesos energéticos a través de procesos energéticos que operan de manera distinta, según el tipo de célula, entre los que se encuentran: el metabolismo oxidativo o respiración celular, la fotosíntesis, la fermentación y la quimiosíntesis. Abordaremos los diferentes procesos por los cuales los seres vivos obtienen su energía. • •

https://www.youtube.com/watch?v=U2pu68Lao5Y

Describir los procesos energéticos que se desarrollan en los seres vivos y que mantienen la vida. Reconocer las formas de nutrición que realizan los seres vivos para obtener su energía.

¿Con qué propósito? Desarrollar algunas habilidades y destrezas que te permitirán profundizar en el estudio de la célula, describiendo los procesos celulares fundamentales, ubicándolos en los organelos involucrados y resaltando su relación con las funciones orgánicas. Al mismo tiempo, valorarás las distintas formas de nutrición empleadas por los seres vivos para obtener su energía. Para iniciar, reflexiona: Para que los seres vivos puedan realizar todos sus procesos vitales requieren de energía, mucha de la cual se genera dentro de las células, ¿cómo generan las células la energía? Aprende más… Tipos de energía Todos los seres vivos necesitan de energía para realizar sus procesos vitales, puede resultar hasta obvio que para su crecimiento las células requieran energía, sin embargo, las células que no crecen requieren también de energía para realizar los procesos que las mantienen vivas. Las células tienen muchas formas de obtener energía, aunque ésta no se utilice en los procesos celulares, se desarrollan procesos mediante los cuales la energía se transforma, gracias a una serie de rutas metabólicas energéticas de transformación que varían según el sistema celular que lo realiza.

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Los seres vivos obtienen energía mediante diversos procesos, según sea el caso de cada uno de los organismos, sin embargo, la energía es la misma siempre, únicamente cambia de forma, la termodinámica estudia estos cambios y se rige bajo las siguientes leyes: 1. La energía, en un sistema cerrado, no se crea ni se destruye, sólo cambia de forma. 2. No toda la energía puede ser usada, la porción de energía que no puede ser usada, se denomina entropía. Para saber más... Catabolismo y anabolismo Las reacciones químicas que se llevan a cabo en los organismos vivos se pueden clasificar en anabólicas, que son aquellas en las que se construyen moléculas utilizando energía; y catabólicas, que son aquellas en las que se produce energía a partir del procesamiento de moléculas. Tabla comparativa entre reacciones catabólicas y anabólicas.

La energía es indispensable para que realices todas las actividades que puedas imaginar como: parpadear, moverte, los latidos del corazón, hablar, dormir, entre otras. Es necesario que la energía esté disponible y que tengamos algunas reservas en forma de biomoléculas, como el glucógeno en el hígado y los triglicéridos en el tejido adiposo. Reacciones endotérmicas y exotérmicas: En los seres vivos ocurren de manera cotidiana y en todo momento una gran cantidad de reacciones químicas, como si se tratara de laboratorios vivientes. Estas reacciones químicas permiten realizar funciones vitales y otras actividades como desplazarse, respirar, pensar, por mencionar algunas.

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En todas las reacciones químicas se producen cambios de energía, misma que puede ser liberada o absorbida dependiendo de la reacción de la que se trate; en los seres vivos generalmente es de energía térmica. Cuando una reacción química se desprende o libera energía térmica al entorno, se dice que es una reacción exotérmica cuando la energía es absorbida del entorno para que se pueda efectuar la reacción química se denomina reacción endotérmica. En una reacción exotérmica la energía que se libera de los reactivos es mayor de la que se requiere para llevarla a cabo, por tal motivo el excedente de energía se transmite al ambiente. En una reacción endotérmica, la cantidad de energía que poseen los reactivos es mucho menor que la que se requiere para formar los productos de la reacción, por lo que es indispensable suministrar energía térmica (calor) para que la reacción pueda llevarse a cabo. En los seres vivos generalmente las reacciones metabólicas ocurren en un ambiente de presión estable, esto condiciona que no toda la energía que se libera en forma de calor quede dentro del sistema, sino que se utiliza para generar un trabajo. Esta energía potencial que se produce con la finalidad de realizar el trabajo se denomina entalpía. Sin embargo, la energía potencial empleada en la realización de un trabajo no es la única disponible, ya que existe la energía de enlace, que está almacenada en los enlaces químicos de las moléculas que no reaccionan. A la energía de enlace se le denomina entropía. Tanto la entropía como la entalpía están relacionadas entre sí por un tercer tipo de energía, conocida como energía libre. En los organismos vivos las reacciones exotérmicas y endotérmicas están generalmente relacionadas, ya que son complementarias, puesto que la energía que libera una reacción exotérmica es utilizada para realizar una reacción endotérmica y así sucesivamente. Un ejemplo de una reacción exotérmica es el proceso de combustión y un proceso de reacción endotérmica es la fotosíntesis. Sabías que... Realiza la siguiente lectura con la que se aborda el tema de las calorías y los alimentos, de modo que puedas conocer las unidades de medida de la energía en los procesos metabólicos de los organismos vivos. La energía que necesitamos: El cuerpo humano necesita de energía para desarrollar todas sus funciones y esta energía es proporcionada mediante la ingesta de alimentos. Las calorías son una forma de medir la energía. La caloría (cal) se define como “la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar en un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua”. La kilocaloría (kcal) es igual a 1000 cal. Aunque la caloría es una unidad muy empleada, la unidad de energía del Sistema Internacional de Unidades es el julio (J), de manera que una caloría equivale a 4.19 J.Los alimentos que ingerimos contienen nutrientes y éstos se transforman en energía. La medida de la energía que aportan los diferentes nutrientes se efectúa en kilocalorías aunque en el lenguaje habitual se habla de calorías.La cantidad de energía

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que aportan los nutrientes es la siguiente: 1g de proteínas aporta aproximadamente 4 kcal. 1g de hidratos de carbono aporta aproximadamente 3,75 kcal. 1g de lípidos aporta aproximadamente 9 kcal. Existen otros elementos de la dieta que no aportan energía, como las vitaminas y las sales minerales, sin embargo juegan un papel importante en la producción de moléculas energéticas. Texto adaptado de http://www.naos.aesan.msssi.gob.es/csym/saber_mas/artículos/calorias.htmlconsultado el 1 de mayo de 2014

Características y síntesis del adenosíntrifosfato (ATP) El ATP es una molécula conformada por tres partes, la primera la adenina que es una base nitrogenada, la segunda la ribosa que es un azúcar, y la tercera parte por tres grupos fosfatos.En todas las células vivas, la energía está almacenada en una pequeña molécula llamada adenosíntrifosfato (ATP), el cual conserva la energía disponible por muy cortos periodos. Puede considerarse como la moneda energética de la célula, para lo cual utilizaremos el siguiente ejemplo: Cuando se trabaja para ganar dinero, se podría decir que esta energía está simbólicamente almacenada en el dinero ganado. La energía que la célula requiere para uso inmediato está guardada de manera temporal en el ATP, como si fuera dinero en efectivo. Cuando se gana un dinero extra, puede guardarse en una alcancía. De manera similar, una célula puede almacenar la energía en los enlaces químicos de lípidos, almidones o glucógeno. Al igual que nosotros, la célula no puede gastar más de lo que gana, así que debe realizar algunas actividades para evitar quedarse sin energía, lo que significaría su muerte. Así como el dinero que se gana no se almacena completo por mucho tiempo, el ATP se consume pronto y debe de reemplazarse de inmediato. Cuando el grupo fosfato terminal de la cadena se desprende de la molécula del ATP, decimos que se hidroliza y dicho grupo fosfato es capaz de unirse a otra molécula para aportar energía a una reacción en un proceso metabólico. Es la energía que la célula puede utilizar para realizar sus funciones vitales o para catalizar reacciones endotérmicas (Solomon, 2013). Por otro lado, el adenosíndifosfato es un compuesto intermedio en la generación de energía, se puede decir que es la parte del ATP sin un fosfato. Es una molécula indispensable en la producción de energía celular, ya que es quien capta los fosfatos que se desprenden del ATP. Se puede ejemplificar fácilmente el origen del ATP con la siguiente reacción: ADP+P --> ATP.El proceso de transformación de ATP en ADP y la respectiva liberación de energía y la nueva formación de ATP es casi instantáneo, la síntesis de la molécula de ATP en las células eucariotas se lleva a cabo principalmente en el interior de las mitocondrias. Una condición interesante es que la proporción de existencia de ATP y ADP es de 10 a 1, ya que las células deben asegurar que la energía esté disponible siempre, y aunque la proporción es mucho mayor, la célula no es capaz de almacenar grandes concentraciones de ATP. El ser humano guarda en los músculos pequeñas cantidades de ATP a nivel de una molécula que se llama creatina fosfato; como dato sorprendente en un día es que una persona sana en reposo un día utiliza alrededor de 45kg de ATP. 99

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Aprende más METABOLISMO:

http://elherbolario.com/prevenir-y-curar/item/1075-esto-va-a-ser-cosa-del-metabolismo

Entendemos por metabolismo la suma de todas aquellas reacciones químicas que se desarrollan al interior de los seres vivos. El metabolismo consiste en una gran cantidad de reacciones químicas enlazadas, para formar rutas metabólicas que generan moléculas simples a partir de moléculas complejas o viceversa. Como ejemplo: podemos mencionar el caso de la degradación del glucógeno almacenado para aportar glucosa a la sangre y, por el contrario, la formación de lípidos a partir de la degradación de glucosa. Los seres vivos han desarrollado, gracias a la adaptación, diversas maneras de obtener los nutrientes que requieren ya sea por degradación de moléculas, o por la construcción de ellas. Se denomina organismos autótrofos a todos aquellos que tienen la capacidad de producir moléculas orgánicas a partir de compuestos inorgánicos. Existe un tipo de organismos autótrofos que para la síntesis de las biomoléculas requieren la luz del Sol, por lo cual se les denominan fotótrofos y a aquellos que tienen la capacidad de utilizar la energía que se desprende de reacciones químicas inorgánicas se les denomina quimiótrofos, por ejemplo, las bacterias que crecen en la materia en descomposición que se nutren de los gases que ahí se generan.Los organismos heterótrofos son aquellos que utilizan moléculas orgánicas para producir la energía que requieren para sus procesos vitales. Existen diversos tipos de organismos heterótrofos, como es el caso de aquellos que adquieren las moléculas por medio de la dieta, al “comerlas”, y a ellos se les denomina fagótrofos. Existen otro tipo de organismos que adquieren las biomoléculas del ambiente, absorbiendo los productos que requieren en su forma más simple, como azúcares simples, agua y proteínas. A estos se les llama heterótrofos por absorción.

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En el siguiente esquema puedes observar una clasificación más completa de los organismos según su metabolismo, así como ejemplos de cada uno de ellos: Clasificación de los seres vivos por su tipo de metabolismo.

Aplica lo aprendido… ACTIVIDAD 7

•

Elabora un mapa conceptual sobre el tema de metabolismo, en el que integres el concepto de anabolismo y catabolismo, así como algunos ejemplos de cada uno.

Enzimas Las reacciones químicas que se producen en los organismos vivos, usualmente pueden requerir de algunas moléculas mediadoras o catalizadoras para que puedan efectuarse, este tipo de moléculas indispensables para que las reacciones se lleven a cabo son un tipo de proteínas especiales y por su función catalizadora se denominan enzimas. Así mismo, las moléculas sobre las que actúan dichas enzimas se les denomina sustratos. Por ejemplo la degradación de la lactosa contenida en la leche, es degradada por una enzima llamada lactasa, siendo el sustrato en esta reacción la lactosa. Las enzimas al tener una naturaleza proteica poseen una región de aminoácidos en el que reconocen a su

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sustrato, ésta región es llamada sitio activo o sitio catalítico Catalizador. Elemento o molécula que facilita las reacciones químicas. y es el sitio más importante de la enzima.

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El mecanismo de acción enzimático se lleva a cabo cuando una enzima se une a una molécula específica, denominada sustrato, para fragmentarla en dos o más productos. Existen muchos procesos en los seres vivos que requieren de la participación de las enzimas, quizás uno con el que estés más familiarizado es el proceso digestivo, en el que puedes encontrar diversas enzimas producidas por el aparato digestivo. A continuación se mencionan algunos ejemplos:

Función enzimática

Tabla con ejemplos de enzimas y sustratos

Videos: Enzimas, mecanismos de acción:https://www.youtube.com/watch?v=ckv10T41fJc Actividad opcional: LABORATORIO DE BIOLOGÍA I Enzimas en acción Propósito: Apreciar la diferencia de velocidad entre una reacción química y una reacción química catalizada. Planteamiento del problema: Materiales: • Agua oxigenada • Un trozo de papa cruda • Un par de vasos de precipitado Procedimiento: Para apreciar la diferencia de velocidad entre las reacciones catalizada y no catalizada debes poner agua oxigenada en cada uno de los dos vasos de precipitado (25 ml). Uno de ellos lo dejan sin nada y al otro le colocan un trozo de papa pelada y cruda. Inmediatamente podrán observar cómo, mientras en el primer vaso no se aprecia prácticamente nada, en el que contiene el agua y el trozo de papa comienza a producirse un fuerte burbujeo. Explicación: La papa contiene una enzima llamada “catalasa”, la cual tiene una función antioxidante. Al introducirla en el agua oxigenada, sucede que esta enzima separa el agua del oxígeno, mediante la siguiente reacción. H202 ---> H2O + 1/2 O2

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Es decir, la catalasa acelera la reacción de descomposición del agua oxigenada, lo cual se puede corroborar por las burbujas que se producen. Estas burbujas se originan por la rápida liberación de gas oxígeno O2 en agua H20. Responde a las siguientes preguntas, coméntalas con tus compañeros de equipo y posteriormente con el grupo. Corrige o confirma tus respuestas. 1.- ¿Cuál es la evidencia de que al descomponerse el peróxido se produce oxígeno?

2.- ¿Cómo se demostró que la enzima no se utilizó en la reacción y que no cambio, por lo cual se usó una vez más?

3.- ¿Por qué la temperatura en lo tubos (2) y (3) se elevó al reaccionar el macerado con el peróxido?

4.- ¿Qué ventajas tiene para el organismo la presencia de una enzima que rompa el peróxido en agua y oxígeno?

Lista de cotejo para actividades experimentales Actividad experimental No. Bloque: Integrantes del equipo: Nombre de la actividad: Fecha: Grupo: Nombre: Sí No Aspectos a evaluar 1. Se integró con facilidad en el equipo de trabajo del laboratorio y colaboró en la realización de la práctica. 2. Aplicó las reglas de seguridad del laboratorio, utilizando con cuidado el material del laboratorio 3. Se enuncia el objetivo de la actividad experimental. 4. Se redacta un breve marco teórico de la actividad experimental a realizar. 5. Redactó una hipótesis que pudo comprobar respecto a la acción enzimática. 6. Los resultados y observaciones son claros y explican lo ocurrido o comprobado en el laboratorio. 7. Se escribe una breve conclusión al final

Observaciones

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8. Contestó las preguntas del cuestionario. TOTAL

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PROCESOS ANABÓLICOS LA FOTOSÍNTESIS. La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas utilizan energía luminosa para convertirla en energía química y que se almacena en forma de moléculas orgánicas. Este proceso se lleva a cabo en dos etapas: 1. Primera etapa. Esta fase es totalmente dependiente de la luz, motivo por el cual se le ha denominado “fase luminosa”, en esta fase se produce el oxígeno. 2. Segunda etapa es la producción de moléculas con la energía almacenada en las moléculas de ATP y NADPH, es la fase de la quimiosíntesis, es independiente de la luz solar, motivo por el cual se le ha denominado “fase oscura”. En las células que realizan fotosíntesis existen unos organelos denominados cloroplastos, que están formados por una membrana externa y una interna, entre las que se encuentra un espacio conocido como espacio intermembrana. En el interior de los cloroplastos se encuentra un fluido denominado estroma, en el cual están contenidas las enzimas que intervienen en la formación de moléculas de carbohidratos. En el estroma también se encuentra suspendido un tercer sistema de membranas que al interconectarse forman el tilacoide, en el cual existen formaciones denominadas “grana” que son pliegues entrelazados sobre sí mismos a manera de “pila de monedas” en las cuales se desarrollan los procesos de la fotosíntesis. Los pigmentos fotosintéticos de las plantas son un grupo de sustancias químicas que se desestabilizan con la influencia de los rayos del sol; el más común y fundamental de los pigmentos entre las plantas es la clorofila. La molécula de clorofila está constituida por un anillo de porfirina que absorbe la energía luminosa y una cadena hidrocarbonada que le proporciona fijación a las estructuras de la membrana tilacoide. Cuando la energía luminosa impacta en la clorofila, un electrón del sistema fotótrofose estimula y salta a un orbital de mayor energía, el cual tiene la capacidad de desencadenar reacciones químicas apareadas en las que se produce ATP. Cuando la energía es transferida a una cadena transportadora, el electrón regresa a sus órbitas de energía habitual en espera de ser estimulado nuevamente. Como producto final de su metabolismo, los organismos autótrofos producen oxígeno y agua, así que, para que exista un equilibrio natural de este proceso existen también seres vivos que requieren como principal sustrato el oxígeno, tal es el caso de todos los animales.

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photosynthesis-es.png

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PROCESOS CATABÓLICOS RESPIRACIÓN CELULAR La respiración celular es el proceso por medio del cual las células producen energía a partir del catabolismo de biomoléculas como la glucosa, los ácidos grasos e incluso las proteínas. En el caso de la glucosa, este proceso se integra por una serie de reacciones químicas que producen ATP, el proceso inicia con la degradación de la glucosa,fenómeno que ocurre en el citosol y es llamado glucólisis; concluye con procesos metabólicos que se llevan a cabo anivel de la membrana interna y matriz de la mitocondria, que reciben el nombrede ciclo de Krebs, cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa. Muchos organismos eucariontes y procariontes realizan respiración aeróbica, una forma de respiración en la que se requiere oxígeno molecular (O2 ), durante este tipode respiración los nutrientes se catabolizan para producir dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). La mayoría de las células utilizan la respiración aeróbica para obtener energía principalmente a partir de la glucosa, bajo la siguiente ecuación metabólica. C H 0 + 60 --> 6CO + 12H O + energía 6

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https://www.emaze.com/@AOOCZFCT/Presentation-Name

Es importante mencionar que la energía que se genera como producto en esta acción es en forma de ATP.Los procesos metabólicos con los cuales se realizan las reacciones químicas de la respiración oxidativa se pueden clasificar en cuatro etapas, las cuales son secuenciadas y se enuncian en la siguiente tabla (Solomon, 2012). En resumen, cada molécula de glucosa que inicia el proceso de generación de energía y que termina donando los electrones a la cadena transportadora de electrones en el interior de la mitocondria produce 34 moléculas de ATP aproximadamente.

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Fermentación Es el proceso celular de producción de energía que se realiza sin la presencia de oxígeno, tal es el caso de los organismos anaerobios que se encuentran sumergidos en aguas estancadas o en el intestino de algunos animales, entre otros. También el proceso de producción de energía anaeróbica es realizada por algunas células de animales como las células del músculo, en el que a través de este proceso se produce el lactato muscular, que es la sustancia que se produce de la degradación del ácido pirúvico y que interviene en el proceso de producción de energía en la respiración aeróbica y anaeróbica. La fermentación sólo genera dos moléculas de ATP, a diferencia de la gran ganancia de ATP que se produce en la respiración aeróbica. En los seres vivos también existe un proceso anaeróbico en el que no participan las mitocondrias ni la cadena respiratoria, denominado fermentación. Dicho proceso se realiza por algunos microorganismos como bacterias, hongos y levaduras, bajo la siguiente reacción química (resumida): C H O + 6O + 12KNO --> 6CO + 6H 0+ 12KNO + energía. 6

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Aplica lo aprendido…

ACTIVIDAD 8

Elabora un organizador gráfico en el que se describan los pasos de la fermentación y la respiración aeróbica, posteriormente preséntala a tu grupo. Nutrición La nutrición a nivel celular es un conjunto de procesos mediante los cuales el organismo transforma e incorpora las sustancias (proceso anabólico) que han de cubrir las necesidades energéticas y estructurales del mismo. La nutrición de un organismo pluricelular es el conjunto de procesos por los cuales los seres vivos utilizan, transforman e incorporan en sus estructuras una serie de sustancias que obtienen del medio que les rodea; sustancias que, en forma de nutrientes, están contenidas en el alimento. Los seres vivos han logrado desarrollar diversas maneras de obtener los nutrientes que requieren ya sea por degradación de moléculas, o por la construcción de ellas. De esta manera, se clasifica a los organismos según su nutrición en autótrofos y heterótrofos. Tipos de nutrición •

Nutrición autótrofa. La presentan aquellos organismos capaces de elaborar su propio alimento, es decir, materia orgánica, a partir de la materia inorgánica (CO² y agua). Existen dos tipos según la fuente de energía utilizada: Fotosintéticos cuando requieren de la luz solar y Quimiosintéticos; aquellos que tienen la capacidad de utilizar la energía que se desprende de reacciones químicas inorgánicas, por ejemplo, las bacterias que crecen en la materia en descomposición que se nutren de los gases que ahí se generan.

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Nutrición heterótrofa. Son aquellos que deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos, bien autótrofos o heterótrofos a su vez. Entre los organismos heterótrofos se encuentra multitud de bacterias y sobre todo los animales, como los humanos. Los autótrofos y los heterótrofos se necesitan mutuamente para poder existir. Un organismo heterótrofo es aquel que obtiene su carbono y nitrógeno de la materia orgánica de otros y también en la mayoría de los casos obtiene su energía de esta manera se realiza cuando la célula va consumiendo materia orgánica ya formada. En este tipo de nutrición no hay, pues, transformación de materia inorgánica en materia orgánica. Sin embargo, la nutrición heterótrofa permite la transformación de los alimentos en materia celular propia. Poseen este tipo de nutrición algunas bacterias, los protozoos, los hongos y los animales. Hay varios tipos de nutrición heterotrófica: holozoica, parásita, saprófita.

•

Nutrición holozoica: Cuando el alimento se obtiene como partículas sólidas que deben comerse, digerirse, absorberse, como ocurre en casi todos los animales, el fenómeno recibe el nombre de nutrición holozoica. Los organismos holozoicos deben constantemente buscar, atrapar y comer otros organismos; para ello han creado, gran variedad de estructuras sensitivas, nerviosas y musculares, para encontrar alimento, así como varios tipos de sistemas digestivos para transformar estos alimentos en moléculas bastante pequeñas para ser absorbidas. Plantas insectívoras como dionea venus, rocío de sol y Sarracenea purpurea complementan su capacidad fotosintética atrapando y digiriendo insectos y otros animales pequeños (hecho sorprendente en el mundo vegetal) y así las plantas obtienen aminoácidos y otros compuestos nitrogenados para el crecimiento. Esta nutrición característica de los animales al ingerir sus alimentos en forma sólida y posteriormente digerirlos para obtener los nutrientes, en cada tipo de animal se han desarrollado adaptaciones de acuerdo a su alimentación. Así por ejemplo tenemos a los herbívoros se alimentan de plantas, los carnívoros se alimentan de animales (carne); los omnívoros se alimentan de plantas y animales.

•

Nutrición parásita: Otro tipo de nutrición heterotrófica, que se encuentra en plantas y animales es el parasitismo. El parásito vive sobre o dentro del cuerpo de una planta o animal (que se llama el huésped) y obtiene de él su alimento. Casi todos los organismos vivos son huéspedes de uno o varios parásitos. Algunas plantas; como de muérdago; son en parte parásitas y en parte autotróficas, pues a pesar de tener clorofila y sintetizar parte de su alimento, sus raíces perforan los tallos de otras plantas y absorben de ellas ciertos nutrientes. Los parásitos pueden obtener su alimento por ingestión y digestión de partículas sólidas o por absorción de moléculas orgánicas a través de sus paredes celulares, a partir de líquidos o tejidos del huésped. Algunos parásitos producen al huésped poco o ningún daño, Otros causan enfermedades conocidas, con destrucción de células del huésped o producción de substancias que le son tóxicas porque dificultan sus procesos metabólicos. Los parásitos patógenos (que producen enfermedad) del hombre y algunos animales, son virus, bacterias, hongos, protozoarios y diversos gusanos. Casi todas las enfermedades de los vegetales son producidas por hongos parásitos; unas cuantas por virus, gusanos o insectos. Los parásitos pueden ser: ectoparásitos que viven sobre el organismo, como garrapatas, piojos y pulgas; endoparásitos que viven dentro del organismo que infectan como las amibas, lombrices y parásitos intestinales y bacterias.

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Nutrición saprófita: Obtienen para su nutrición los residuos procedentes de otros organismos, tales como hojas muertas, cadáveres o excrementos. Los saprófitos son casi invariablemente organismos cuyas células están dotadas de pared, que realizan una nutrición osmótrofa. Primero secretan enzimas que hidrolizan las moléculas orgánicas de los residuos, liberando así biomoléculas solubles que luego absorben por ósmosis a través de sus cubiertas celulares, la pared celular y la membrana plasmática. Su actividad es crucial en la cadena trófica, pues es el primer paso de un proceso, la descomposición, que devuelve al entorno en forma de iones libres los componentes de los organismos muertos, cerrando los ciclos de los nutrientes. Se les conoce en la cadena trófica como descomponedores y actúan sobre toda clase de restos orgánicos y, en algunos casos, sólo ellos son capaces de reutilizar provechosamente algunos compuestos.

CIERRE Actividad integradora Con la información estudiada durante el desarrollo de este bloque elabora un mapa conceptual donde interconectando los temas con sus conceptos y ejemplos.

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Bloque Iv Genética molecular y biotecnología

Competencias genéricas 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. 4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. 5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. 6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. 6.2 Evalúa argumentos y opiniones e identifica prejuicios y falacias. 6.3 Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

Competencias disciplinares básicas CDBE 2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. CDBE 6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

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BLOQUE iv

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GENÉTICA MOLECULAR Y BIOTECNOLOGÍA

Propósito: Ilustra la estructura y función de los ácidos nucleicos, asumiendo una postura crítica acerca del uso de la biotecnología, considerando el impacto en el ser humano y en la biodiversidad.

Transversalidad

Interdisciplinariedad Física I Matemáticas III

Eje transversal social Eje transversal de la Salud Eje transversal ambiental Eje transversal de habilidades lectoras

Aprendizajes esperados Comprueba la estructura del ADN y ARN, mediante el trabajo metódico y organizado, permitiéndole la traducción de la síntesis de proteínas. Explica la aplicación de técnicas de manipulación del ADN en diversos campos, favoreciendo el pensamiento crítico y reflexivo sobre las posibles implicaciones en su entorno. Plantea el uso de la biotecnología en el ser humano y la biodiversidad, reflexionando éticamente sobre sus beneficios y consecuencias. Conocimientos

Habilidades

Actitudes

Estructura del ADN y ARN • Replicación • Transcripción • Traducción (síntesis proteínas) • Código genético

Reconoce a la molécula del Expresa ideas y conceptos ADN como la portadora de los favoreciendo su creatividad. caracteres hereditarios. Reflexiona de manera consciente. de Representa la molécula del ADN y la del ARN estableciendo Respeta las diferentes opiniones. sus similitudes y diferencias. Favorece su pensamiento crítico. Técnicas del ADN recombinante Identifica los fundamentos (ingeniería genética) básicos de las técnicas del ADN Se relaciona con sus semejantes • Transgénicos recombinante y sus aplicaciones de forma colaborativa mostrando • Pruebas de ADN en diversos campos. disposición al trabajo metódico y • Vacunas organizado. Analiza las diferentes posturas • Medicina acerca del uso de la • Genómica Biotecnología. • Pruebas de diagnóstico • PCR (reacción en cadena de la polimerasa) • Biorremediación • Nuevas tecnologías • Bioética • Ventajas y desventajas del uso de la Biotecnología.

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Genética molecular y biotecnología

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EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA

ADN La estructura de doble hélice del ADN, que los investigadores James Watson y Francis Crick propusieran en 1953 proporcionó respuestas a muchas preguntas que se tenían sobre la herencia. Predijo la autorreplicación del material genético y la idea de que la información genética estaba contenida en la secuencia de las bases que conforman el ADN. Más aún, con el correr de los años y de las investigaciones, se pudo determinar que todos los seres vivos contienen un ADN similar, formado a partir de las mismas unidades: los nucleótidos. Un error típico que se puede encontrar en los medios, incluso en los autocalificados como serios, es el de llamar código. Función del ADN El ADN tiene la función de “guardar información”. Es decir, contiene las instrucciones que determinan la forma y características de un organismo y sus funciones. Además, a través del ADN se transmiten esas características a los descendientes durante la reproducción, tanto sexual como asexual. Todas las células, procariotas y eucariotas, contienen ADN en sus células. En las células eucariotas el ADN está contenido dentro del núcleo celular, mientras que en las células procariotas, que no tienen un núcleo definido, el material genético está disperso en el citoplasma celular. El ADN se compone de dos cadenas, cada una formada por nucleótidos. Cada nucleótido, a su vez, está compuesto por un azúcar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas son cuatro: adenina (A), timina (T), citosina (C), y guanina (G), y siempre una A se une a una T y una C se enfrenta a una G en la doble cadena. Las bases unidas se dice que son complementarias. El ADN adopta una forma de doble hélice, como una escalera caracol donde los lados son cadenas de azúcares y fosfatos conectadas por “escalones”, que son las bases nitrogenadas.

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https://www.google.com.mx/search?q=IMAGEN+DE+LAS+BASES+NITROGENADAS+DEL+adn&tbm=isch&tbo=u&so urce=univ&sa=X&ved=0ahUKEwjyv-ae18rbAhUBF6wKHVAjBJI

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La doble hélice de ADN con las bases nitrogenadas complementarias que se ubican hacia dentro y establecen uniones no covalentes (o fuerzas de atracción) entre sí que mantienen la estructura de la molécula. Las desoxirribosas (azúcares) y los grupos fosfato constituyen las columnas de la molécula. La molécula de ADN se asocia a proteínas, llamadas histonas, y se encuentra muy enrollada y compactada para formar el cromosoma. Esta asociación de ADN y proteínas se conoce como cromatina. La cromatina puede estar enrollada en mayor o menor grado, dependiendo de la etapa en que se encuentra la célula; por ejemplo, cuando el ADN se ha duplicado antes de que la célula se divida, la cromatina se compacta en su mayor grado, y como resultado se pueden visualizar los cromosomas duplicados al microscopio como corpúsculos con forma de X. El ADN está organizado en cromosomas. En las células eucariotas los cromosomas son lineales, mientras que los organismos procariotas, como las bacterias, presentan cromosoma circular. Para cada especie, el número de cromosomas es fijo. Por ejemplo, los seres humanos tienen 46 cromosomas en cada célula somática (no sexual), agrupados en 23 pares, de los cuales 22 son autosomas y un par es sexual. Una mujer tendrá un par de cromosomas sexuales XX y un varón tendrá un par XY.

http://adnestructurayfunciones.files.wordpress.com/2009/09/enlaces_hidrogeno.jpg http://profejeremias.jimdo.com/lyc%C3%A9e-jean-d-alembert/1-re-s/

Al formar las cadenas del ADN cada nucleótido se une a otro a través de un enlace fosfodiéster constituido entre el OH del carbono 3’ del azúcar y el fosfato del siguiente nucleótido. Las cadenas de desoxirribonucleótidos están formadas por estos enlaces. A su vez, las dos cadenas del ADN se unen por apareamiento de bases, cuando la adenina de una cadena se acopla con la timina de la otra cadena y la guanina se une con la citosina. Se dice que el ADN es una doble hélice antiparalela porque: 1. Está formado por dos cadenas. (doble) 2. Se forman algunos puentes de hidrógeno en las cadenas que provocan que se plieguen formando una estructura helicoidal. (hélice) 3. La dirección de una cadena es contraria a la cadena complementaria; es decir, si en el extremo de una de las cadenas se encuentra el grupo OH del carbono 3’, entonces la cadena complementaria inicia con el extremo fosfato, es decir el extremo 5’. (antiparalela)

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https://www.google.com.mx/search?q=imagen+del+de+la+cadena+antiparalela+del+ADN&tbm=isch&tbo=u&source=u niv&sa=X&ved=0ahUKEwiArpSZ08rbAhUSbKwKHclDC2wQ

¿Cómo se interpretan las instrucciones escritas en el ADN?

La información está guardada en el ADN en el código de secuencia de bases A, T, C y G que se combinan para originar “palabras” denominadas genes. Los genes son fragmentos de ADN cuya secuencia de nucleótidos codifica para una proteína. Es decir que a partir de la información “escrita” en ese fragmento de ADN se fabrica (sintetiza) un tipo particular de proteína. Aunque, en realidad, los genes también llevan la información necesaria para fabricar moléculas de ARN (ribosómico y de transferencia) que intervienen en el proceso de síntesis de proteínas. El ARN (ácido ribonucleico) es una molécula con una estructura similar al ADN. Un gen no es una estructura que se vea sino que se define a nivel funcional. Es una secuencia que va a empezar en algún lugar del ADN y va a terminar en otro. Para conocer un gen se secuencia, se determina la cantidad de los nucleótidos que lo forman y el orden en que se ubican. Todas las células de un organismo tienen el mismo genoma, o conjunto de genes. Pero, en cada célula se expresan los genes que se usan. Por ejemplo, aunque una célula de la piel tiene toda la información genética al igual que la célula del hígado, en la piel sólo se expresarán aquellos genes que den características de piel, mientras que los genes que dan características de hígado, estarán allí “apagados”. Por el contrario, los genes que dan rasgos de “hígado” estarán activos en el hígado e inactivos en la piel. Lo que no se usa se encuentra mayormente compactado. Este empaquetamiento puede ser temporal o definitivo.

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Tomado de: http://www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/ec_03.asp?cuaderno=3

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REPLICACIÓN DEL ADN La síntesis del ADN sigue ciertas reglas básicas: 1. La replicación es semiconservativa; esto es, la doble hélice recién formada estará constituida por una hebra original y otra recién sintetizada. 2. Las dos cadenas que integran el ADN sirven como patrón para que se forme una hebra complementaria. Como resultado, las dos hebras originales se separan y se forma una hebra nueva complementaria a las hebras originales. 3. Los nucleótidos se unen uno por uno de acuerdo con la complementariedad de bases: adenina con timina y guanina con citosina. 4. Cuando se inicia la replicación, se duplica todo el ADN, siguiendo la ley del todo o nada. 5. Los nucleótidos se unen siempre al extremo 3’ de la cadena en crecimiento. El nucleótido que se va a unir trae consigo tres fosfatos en el extremo 5’. El rompimiento del enlace fosfato genera la energía para que se una el extremo OH 3’ de la cadena en crecimiento y el fosfato 5’ del nucleótido. De este modo, la cadena crece en sentido 5’- 3’. 6. La cadena de ADN no puede iniciarse por sí sola, requiere un cebador o primer de ARN. 7. La replicación se inicia en uno o varios puntos de iniciación llamados replicones. El replicón se forma cuando las enzimas helicasas rompen los puentes de hidrógeno adenina-timina y citosina-guanina. 8. La replicación es discontinua y bidireccional. Esto se debe a que las dos cadenas tienen una trayectoria opuesta y la dirección de crecimiento requiere que una de las cadenas se forme de manera continua, en la dirección 5-3 y la otra tiene que formar fragmentos discontinuos, lo que se explicará con detalle en el apartado “horquilla de replicación”. Enzimas de la replicación La replicación requiere de la acción de varias enzimas que facilitan el proceso. •

Helicasas, que rompen los enlaces a-t y c-g, separando las dos cadenas.

•

Primasas, que forman el ARN cebador o primer.

•

Polimerasas, que son la ARN polimerasa y la ADN polimerasa; estas enzimas unen el nucleótido a la cadena en crecimiento. La ARN polimerasa permite el crecimiento del cebador y la ADN polimerasa logra el crecimiento de la hebra de ADN. La ADN polimerasa I retira el cebador.

•

Topoisomerasas, son enzimas que desenrollan la hélice liberando la energía del giro de la molécula de ADN que está en espiral. Algunas topoisomerasas pueden cortar la cadena para hacer pasar la hebra y facilitar el desdoblamiento de la espiral.

•

Ligasas, unen los fragmentos de ADN.

•

Exonucleasas, retiran el ARN cebador de cada fragmento.

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Horquilla de replicación Una vez que se separan las dos cadenas de nucleótidos, se inicia la replicación. El punto de inicio se llama replicón. La síntesis se inicia cuando la primasa forma un ARN cebador o ARN primer, uniendo en dirección 5’- 3’ los ribonucleótidos complementarios a la hebra de ADN. Una vez formado el cebador, la ADN polimerasa une los desoxirribonucleótidos al primer y se inicia la síntesis de la hebra continua en dirección 5’- 3’.

Fragmentos de Okazaki A partir del sitio en que se inició la síntesis del ARN primer con trayectoria 5’- 3’, se va abriendo la hebra de ADN en la dirección opuesta. Al mismo tiempo se van formando pequeños fragmentos de ADN que no pueden crecer de modo continuo porque la burbuja se va abriendo en la dirección contraria de su crecimiento. La hebra de ADN original que se encuentra colocada arriba tiene una dirección 5’- 3’. Cuando se forma la burbuja, separándose el ADN, se inicia la formación del primer, justo en el origen de replicación marcado por la línea negra. El ARN lleva trayectoria hacia la izquierda, pues crece con dirección 5’- 3’. Del otro lado del punto de inicio los fragmentos no pueden crecer de manera continua, pues la burbuja se va abriendo en dirección contraria a la trayectoria de crecimiento. De este modo, se constituyen pequeños fragmentos que crecen en la dirección 5’- 3’. Estos fragmentos llamados de Okazaki, se forman también en la hebra de abajo. En la hebra de abajo, la dirección de crecimiento 5’- 3’ puede hacerse conforme la hebra se abre a la derecha. Hacia la izquierda el crecimiento debe hacerse por fragmentos. El ARN cebador se va removiendo por la acción de la polimerasa I que actúa como exonucleasa, al tiempo que la ligasa une los fragmentos de ADN.

https://www.google.com.mx/search?q=imagen+de+la+replicacion+del+ADN&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=UDZ_ iqOJjFcBYM%253A%252CuJPsu5-bN1_97M%252C_&usg= SVY

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ESTRUCTURA DEL ARN ElARN, llamado ácido ribonucleico, es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. Cada ribonucleótido está integrado por: • un azúcar ribosa • una base nitrogenada • un fosfato La principal función del ARN es servir de enlace entre el material genético o ADN y la síntesis de proteínas. El ARN es capaz de leer la secuencia de desoxirribo-nucleótidos del ADN y traducirla en una secuencia de aminoácidos que produzca una proteína específica. Por esta razón, durante la síntesis de proteínas intervienen tres tipos de ácido ribonucleico que son distintos en estructura y función. Así, los tipos de ARN son: 1. ARN mensajero. Está formado por una cadena de ribonucleótidos copiados directamente del ADN. El ARN mensajero se produce a partir de la hebra patrón del ADN y sirve como molde para dar transferencia a un aminoácido específico, de acuerdo con el código genético. 2. ARN de transferencia. Está formado por una cadena de ARN que se pliega formando tres lóbulos. En el lóbulo central se encuentra el triplete que se unirá al codón del ARN mensajero, denominado anticodón. 3. ARN ribosomal. Está formado por varias subunidades que constituyen un complejo tridimensional. El ARN ribosomal acopla el codón de la cadena del ARN mensajero con el anticodón del ARN de transferencia. Formación del ARN mensajero a partir de la copia de una cadena de ADN. Mensajero ARN Codón. Tomado de: http://institutomanhattanschool.com/biblioteca-virtual/ Biologia%20I/Biologia-I-Onarte-Leonor.pdf

https://www.google.com.mx/search?q=imagen+de+los+tipos+de+ARN&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ah

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UKEwiU3aXU4MrbAhUBUKwKHbVGA5sQsAQIJw&biw=1093&

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https://www.google.com.mx/search?biw=1093&bih=530&tbm=isch&sa=1&ei=lvkdW7z9O8fXjwSN45qwBA&q=imagen+ de+la+traduccion+del+ARN+&oq=imagen+de+la+traduccio

ACTIVIDAD 1

Completa el siguiente cuadro sobre las diferencias entre el ADN y el ARN. En plenaria y bajo la dirección del profesor comenten sus respuestas. ADN Ácido Desoxirribonucleico

ARN Ácido Ribonucleico

Azúcar

Bases Nitrogenadas

Estructura

Función

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CÓDIGO GENÉTICO El código genético es la clave de tres letras o tripletes delARN mensajero, que significa un aminoácido específico. El anticodón es el triplete complementario al codón. El ARN de transferencia contiene los anticodones y el aminoácido específico del código. El ARN mensajero contiene los codones, mientras el ARN de transferencia posee los anticodones. Las combinaciones de tres letras para cuatro bases nitrogenadas distintas son por lo menos 64. De estos 64 tripletes, 3 son señales de “stop”, mientras que las 61 restantes tienen como significado uno de los 20 aminoácidos que forman las proteínas. Así, algunos aminoácidos son codificados por varios codones. Características del código genético: 1. Es universal, pues en todos los seres vivos es el mismo, salvo en raras excepciones. 2. Está formado por tripletes o codones que son tres ribonucleótidos del ARN. 3. Es degenerado, pues existen codones que se repiten para el mismo aminoácido.

https://www.google.com.mx/search?biw=1093&bih=530&tbm=isch&sa=1&ei=lvkdW7z9O8fXjwSN45qwBA&q=imagen+ del+codigo+genético&oq=imagen+del+codigo

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TRANSCRIPCIÓN Es la síntesis de ARN mensajero a partir de un segmento del ADN. El producto final de ARN mensajero en procariontes se traduce en varios polipéptidos. En eucariontes el ARN mensajero es procesado; es decir, algunos segmentos son eliminados. Los segmentos del ARN mensajero que son eliminados se llaman intrones y los segmentos que quedan, y que finalmente se traducen en aminoácidos, se llaman exones. Durante la transcripción intervienen diferentes enzimas capaces de detectar el sitio de inicio de la síntesis de ARN mensajero por medio de una señal de iniciación. Posteriormente, se lleva a cabo la elongación, uniendo los ribonucleótidos complementarios a la cadena de ADN, hasta que la señal de terminación provoca que el ARN deje de pegar ribonucleótidos. El ARN mensajero en eucariontes se retira del núcleo a través de los poros de la membrana y viaja por el retículo endoplásmico hasta el sitio donde los ribosomas llevan a cabo la traducción. TRADUCCIÓN Durante este proceso, el ARN mensajero se une a los ARN de transferencia correspondientes para formar un polipéptido específico. La clave con que se juntan los codones del ARN mensajero es el código genético. Los codones del ARN mensajero se unen con los anticodones del ARN de transferencia por complementariedad de bases; es decir, el codón AUG se une al anticodón UAC y el aminoácido que se pega es la metionina. El codón UUU se une al anticodón AAA y se pega fenilalanina. La traducción también tiene una señal de inicio determinada por el ribosoma. Los factores de iniciación reconocen el sitio AUG, con el que empieza la cadena de ARN. En procariontes todos los codones AUG dentro del ARN mensajero generarán un sitio de inicio de polipéptido, por lo que se dice que el ARN mensajero es policistrónico en procariontes. En eucariontes existe sólo un sitio de reconocimiento que es el inicio de la cadena de ARN mensajero, donde se encuentra el codón AUG con el extremo. La señal de terminación está dada por los codones.

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https://www.google.com.mx/search?q=imagen+de+la+sintesis+de+proteinas&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=Wn - FcyJVdaCJ-M%253A%252CEKnGFcm1HdID2M%252C_&usg= M

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SÍNTESIS DE PROTEÍNAS El ADN de todos los organismos contiene la información genética para que sean sintetizadas todas las proteínas del ser vivo. El ADN lleva la secuencia de nucleótidos que serán copiados por el ARN mensajero durante la transcripción. Una vez formado el ARN mensajero, éste será traducido por el ARN de transferencia a una secuencia de aminoácidos que formará la proteína especificada por el ADN. La síntesis de proteínas se lleva a cabo a través de la transcripción (síntesis de ARN mensajero) y la traducción (síntesis de polipéptido). La síntesis del ARN sigue algunas de las reglas de la síntesis del ADN; por ejemplo: •

Los nucleótidos se unen uno por uno.

•

Los nucleótidos se unen por el extremo 3’ de la cadena en crecimiento.

•

Cada nucleótido que se va a enlazar contiene 3 fosfatos que al romperse generan la energía necesaria para que se una al extremo 3’ de la cadena en crecimiento.

•

La ARN polimerasa es responsable de la unión de los ribonucleótidos que harán crecer la cadena.

•

Los ribonucleótidos que se van a enlazar se eligen por complementariedad de bases: donde el ADN tiene nucleótido de adenina, se une nucleótido de uracilo; donde hay guanina, se pega citosina, y viceversa.

•

La síntesis de proteínas no sigue la ley del todo o nada, sino que hay una señal de inicio y una señal de terminación de la formación del ARN mensajero.

•

La cadena de ARN se inicia por sí misma sin necesidad de un cebador. No existe analogía con los fragmentos de Okazaki, pues el ARN formado es de una sola cadena y únicamente se lee una de las hebras del ADN.

•

Hay tres tipos de ARN: el ARN mensajero, que es copiado del ADN; el ARN de transferencia, de los cuales existe uno diferente para cada codón del ARN mensajero, y el ARN ribosomal, que permite el acoplamiento entre el codón del ARN mensajero y el anticodón del ARN de transferencia.

Importancia del descubrimiento del código genético en el campo de la Biología Molecular y la Ingeniería Genética. La aplicación del conocimiento sobre el código genético permitió advertir las secuencias de ADN a través de la secuencia de ARN mensajero y el orden de los aminoácidos en las proteínas mucho antes de que se conociera la secuencia de nucleótidos del ADN directamente. Este conocimiento posibilitó detectar la causa de enfermedades a nivel molecular, por lo que los tratamientos de padecimientos genéticos se concentraron en analizar la estructura de la proteína defectuosa y tratar a los enfermos aplicándoles la proteína adecuada. En el caso de la diabetes, la secuencia de ADN que produce la insulina humana se insertó en el genoma de bacterias para que produjeran la insulina funcional. Desde 1978 se cuenta con insulina humana producida por bacterias para la atención de los diabéticos. La alteración del genoma de

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un organismo insertando genes de otra especie se denomina tecnología del ADN recombinante. En la industria farmacéutica se requiere la mayor eficiencia en el proceso de extracción de las sustancias químicas que producen los microorganismos y otros seres vivos. De este modo, para esta industria la ingeniería genética permite obtener grandes cantidades de un producto. Tomado de: http://institutomanhattanschool.com/biblioteca-virtual/Biologia%20I/Biologia-I-Onarte-Leonor.pdf

ACTIVIDAD 2

Contesta las siguientes preguntas. En plenaria y bajo la dirección del profesor expón tus respuestas, discútanlas en clase. Autoevalúate y corrige tus respuestas, en caso necesario. 1. Una molécula formada por dos cadenas de desoxirribonucleótidos se llama: a) ácido desoxirribonucleico. b) ácido ribonucleico. c) ácido nucleico. d) base nitrogenada. 2. La molécula que contiene la información genética de una célula se denomina: a) ácido desoxirribonucleico. b) nucleótido. c) base nitrogenada. d) adenina. 3. La replicación es semiconservativa porque el ADN: a) conserva una hebra original y una nueva. b) no conserva toda la información pero sí una parte. c) sólo se replica una parte del ADN. d) conserva una réplica formada por cadenas nuevas. 4. Las moléculas formadas por cadenas de nucleótidos se llaman: a) ribonucleótido. b) desoxirribonucleótido. c) ácidos nucleicos. d) base nitrogenada. 5. El ADN se nombra “doble hélice” porque: a) está formado por una cadena de nucleótidos que configuran una hélice. b) hay dos cadenas de nucleótidos enrollados formando una hélice. c) el ADN se duplica constantemente durante la replicación. d) una cadena de ADN se enrolla formando una hélice doble. 6. El ADN es una “doble hélice antiparalela” porque: a) las dos cadenas de nucleótidos contienen ribosa y desoxirribosa. b) las cadenas de nucleótidos se disponen en dirección contraria. c) la dirección de las dos cadenas es la misma.

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d) una cadena de ADN es opuesta a la cadena de ARN.

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7. Una molécula formada por un azúcar, un PO4 y una base nitrogenada se llama: a) ARN. b) ADN. c) nucleótido. d) ácido nucleico. e) base nitrogenada. 8. Durante la síntesis de proteínas la cadena de ADN sirve como: a) molde para que se sintetice la molécula de ARN mensajero. b) molde para que se sintetice la molécula de proteína. c) molde para que se sintetice la cadena de ARN ribosomal. d) molde para que se sinteticen los aminoácidos. 9. En los seres vivos la molécula que se encarga de trasmitir las características a la descendencia es: a) una cadena de ribonucleótidos. b) una doble cadena de desoxirribonucleótidos. c) una cadena de bases nitrogenadas. d) adenina, timina, citosina y guanina. 10. La unión de las cadenas del ADN se lleva a cabo por apareamiento de bases, que son: a) adenina con guanina y citosina con timina. b) citosina con uracilo y adenina con guanina. c) timina con adenina y guanina con citosina. d) adenina con uracilo y citosina con guanina Tomado de: Institutomanhattanschool.com/biblioteca-virtual/Biologia%20I/Biologia-I-Onarte-Leonor.pdf

Fundamentos de la técnica del ADN recombinante y su utilización en la Ingeniería Genética

ACTIVIDAD 3

En equipos realicen una investigación bibliográfica sobre los pasos más importantes de la técnica del ADN recombinante, puedes analizar los videos que se encuentra en las siguientes páginas y realizar la siguiente lectura. http://www.youtube.com/watch?v=x2jUMG2E-ic http://www.youtube.com/watch?v=GB-dsRZ-Sfs . Con base en la información obtenida elaboren un diagrama o un mapa conceptual en el cuaderno, donde ilustren los pasos de la técnica del ADN, de acuerdo a las instrucciones del profesor.

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ACTIVIDAD 4

Escribe una conclusión acerca de la importancia de la utilización de las técnicas de la Ingeniería Genética. A partir de los años 70 se desarrollaron las herramientas de la biología molecular o la Ingeniería Genética y esto ocurrió, en comparación con lo que fue el resto de la historia de la ciencia, de forma muy rápida entre los años 70 y 80. En estas primeras etapas se estaba trabajando sobre la posibilidad de manipular los genes, es decir: a. Tenerlos aislados b. Amplificarlos, en el sentido de tener muchas copias de la misma secuencia c. Conocer la secuencia exacta, es decir el orden de las bases de esos genes d. Una vez aislado poderlo expresar fuera de su localización natural, lo cual tendrá una enormidad de otras aplicaciones.

La manipulación genética está basada en unas pocas propiedades del ADN que han permitido avanzar en las técnicas. Recordemos: el hecho de que el ADN sea una doble cadena, y las cadenas sean complementarias y que la complementariedad de bases sea un requisito suficiente para que dos cadenas que estaban en simple hebra se encuentren y se vuelvan a reconstituir es la base de la mayor parte de la manipulación

Dos simples cadenas de ADN reconstituyen una doble cadena unida por puentes de hidrógeno basado simplemente en la complementariedad de bases, en el hecho de que si en una de las hebras hay una serie de nucleótidos con las bases GCAT cualquier otra hebra que tenga CGTA, es decir complementaria, va a poder unirse y reconstituir una doble cadena en determinadas condiciones de temperatura y de pH dadas. Esta es una de las características básicas. La Ingeniería Genética es una técnica que consiste en la introducción de genes en el genoma de un individuo que carece de ellos. Se realiza a través de las enzimas de restricción que son capaces de “cortar” el ADN en puntos concretos. Se denomina ADN recombinante al que se ha formado al intercalar un segmento de ADN extraño un ADN receptor. Por ejemplo, la integración de un ADN vírico en un ADN celular.

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La Ingeniería Genética incluye un conjunto de técnicas biotecnológicas, entre las que destacan: •

Tecnología del ADN recombinante: Con la que es posible aislar y manipular un fragmento de ADN de un organismo para introducirlo en otro.

•

Secuenciación del ADN: Técnica que permite saber el orden o secuencia de los nucleótidos que forman parte de un gen.

•

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR): Con la que se consigue aumentar el número de copias de un fragmento determinado de ADN, por lo tanto, con una mínima cantidad de muestra de ADN, se puede conseguir toda la que se necesite para un determinado estudio.

Se abre un campo que ofrece además la posibilidad de utilizar plantas y animales transgénicos así como microorganismos modificados genéticamente para producir fármacos u otros productos de utilidad para el hombre, entre los que se pueden citar: la insulina humana, la hormona del crecimiento, interferones, la obtención de nuevas vacunas o la clonación de animales. Una puerta abierta que no nos debe hacer olvidar el impacto perjudicial que un uso inadecuado podría provocar en el ser humano y en el propio planeta. La Ingeniería Genética puede definirse como un conjunto de técnicas, nacidas de la Biología Molecular, que permiten manipular el genoma de un ser vivo. http://www.fmed.uba.ar/depto/bioqhum/Seminario%2017%20Biologia%20Molecular.pdf

TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE Esta tecnología permite obtener fragmentos de ADN en cantidades ilimitadas, que llevarán además el gen o los genes que se desee. Este ADN puede incorporarse a las células de otros organismos (vegetales, animales, bacterias) en los que se podrá “expresar” la información de dichos genes. (De una manera muy simple podemos decir que “cortamos” un gen humano y se lo “pegamos” al ADN de una bacteria; si por ejemplo es el gen que regula la fabricación de insulina, lo que haríamos al ponérselo a una bacteria es “obligar” a ésta a que fabrique la insulina. Por tanto, en la tecnología del ADN recombinante podemos diferenciar cuatro etapas básicas: •

Corte específico del ADN en fragmentos pequeños y manejables mediante la utilización de un tipo de enzimas conocidas como enzimas de restricción que pueden considerarse como las “tijeras moleculares”. Estas enzimas se aislaron en bacterias y se identifican con distintos nombres, siendo lo característico de ellas estos dos principios: -

Cada enzima de restricción reconoce una secuencia específica de nucleótidos y corta en ese punto cada una de las cadenas de ADN. Los extremos libres que quedan se llaman extremos pegajosos, porque pueden unirse a otros fragmentos de ADN que hayan sido cortados por la misma enzima de restricción.

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En los siguientes dibujos puede observase cómo actuarían estas enzimas:

En este esquema se indica el lugar en el que corta la enzima de restricción. Se aprecia la actuación en ambas hebras.

En este esquema se observa el resultado de la actuación de la enzima de restricción. Ha quedado rota la molécula de ADN, quedando unos bordes pegajosos por donde puede unirse este ADN, con otro aunque sea de una especie diferente. Los fragmentos obtenidos después de la actuación de las distintas enzimas de restricción, se pueden separar por tamaños, es decir, según el número de pares de nucleótidos que llevan, mediante la técnica de electroforesis y así estudiar los distintos trozos. Según donde se hallen las secuencias de reconocimiento, un gen determinado puede estar fragmentado en varios trozos, o bien un trozo puede contener varios genes, posibilidades que hay que confirmar. •

En el proceso de la electroforesis se prepara una mezcla de fragmentos de ADN y se ponen en distintas soluciones. Los fragmentos se desplazan en relación inversa con su tamaño, los fragmentos más pequeños se mueven rápidamente, mientras que los grandes lo hacen muy lentamente.

Desplazamiento de los fragmentos de ADN.

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http://www.arrakis.es/~ibrabida/vigcorte.html

http://uvigen.fcien.edu.uy/utem/herramgen/recomb.pdf

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Tecnología del ADN recombinante y sus aplicaciones En las últimas décadas la tecnología de recombinación del ADN también conocida como Ingeniería Genética, o más acertadamente recombinación genética in vitro, ha revolucionado la Biología. El campo de la salud es uno de los más beneficiados con el desarrollo de esta tecnología. Las investigaciones que se realizan en este área están enfocadas al diagnóstico oportuno de enfermedades, así como su posible tratamiento a través de la terapia con moléculas recombinantes e introducción de genes. Además, la manipulación de genes proporcionará en el futuro una herramienta fundamental para la eliminación de enfermedades mortales para el hombre. Aplicaciones • Industria de alimentos Cada día en los supermercados del mundo, las perchas se llenan de productos desarrollados a partir de organismos genéticamente alterados. La industria alimenticia ha encontrado en la ingeniería genética una forma de abaratar costos, aumentar la producción y encontrar nuevos productos elaborados mediante la investigación genética. • Agricultura La tecnología de recombinación celular ha logrado alterar el genotipo de las plantas con el objetivo de hacerlas más productivas, resistentes a plagas o más nutritivas. Estos productos son los llamados OGM (organismos genéticamente modificados) o transgénicos. • Diagnóstico de enfermedades hereditarias La información genética no es solo relevante para el paciente afectado, sino también para la familia inmediata y sus futuros descendientes. La prevención del cáncer y el mantener una buena calidad de vida de estos pacientes son los objetivos principales. Por eso el diagnóstico precoz a través del análisis de la secuencia del gen logró extender y mejorar la calidad de vida de los pacientes. También es relevante el conocimiento de que tipo de mutación presentan los pacientes ya que ayuda a predecir la severidad de la enfermedad, dado que la ubicación de la mutación puede afectar POLIMORFISMOS DEL ADN Los polimorfismos en el genoma sirven como base para el uso de técnicas de ADN recombinante en el diagnóstico de enfermedades. Los polimorfismos son variaciones en las secuencias de ADN. En el genoma humano pueden encontrarse millones de diferentes polimorfismos. Los primeros en ser identificados involucraban mutaciones puntuales, la sustitución de una base por otra pero también pueden ser deleciones e inserciones. Algunos polimorfismos, que ocurren dentro de la región codificante de genes y otros que se encuentran en regiones no codificantes estrechamente relacionadas a genes, están involucrados en la etiología (causa) de enfermedades heredables.

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El análisis de ADN hace posible examinar variaciones en la secuencia de ADN entre individuos y entre especies. Se pueden realizar estos estudios a dos niveles: estudiar la variación en sitios

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reconocidos por enzimas de restricción (por RFLP, técnica que está en desuso actualmente) y en un nivel más preciso, métodos de secuenciación del ADN que permiten analizar la variación del ADN base por base. • Investigación forense (la huella genética) La huella genética se utiliza en la medicina forense, para identificar a los sospechosos con muestras de sangre, cabello, saliva o semen. También ha dado lugar a varias exoneraciones de condenados. Igualmente se utiliza en aplicaciones como la identificación de los restos humanos, pruebas de paternidad, la compatibilidad en la donación de órganos, el estudio de las poblaciones de animales silvestres, y el establecimiento del origen o la composición de alimentos. También se ha utilizado para generar hipótesis sobre las migraciones de los seres humanos en la prehistoria. • Reacción en cadena de la polimerasa Esta reacción es conocida como PCR por sus siglas en inglés (polymerase chain reaction), es una técnica de biología molecular desarrollada en 1983 por Kary Mullis.1Su objetivo es obtener un gran número de copias de un fragmento de ADN particular, partiendo de un mínimo; en teoría basta partir de una única copia de ese fragmento original, o molde. Esta técnica sirve para amplificar un fragmento de ADN; su utilidad es que tras la amplificación resulta mucho más fácil identificar con una muy alta probabilidad, virus o bacterias causantes de una enfermedad, identificar personas (cadáveres) o hacer investigación científica sobre el ADN amplificado. Estos usos derivados de la amplificación han hecho que se convierta en una técnica muy extendida, sobre todo en el ámbito de la investigación forense, con el consiguiente abaratamiento del equipo necesario para llevar a cabo dicha técnica. • Vacunas Antes del advenimiento de la tecnología de ADN recombinante, las vacunas se producían a partir de agentes infecciosos los cuales eran previamente destruidos o atenuados (alterados de tal manera que no podían multiplicarse en un individuo inoculado). Ambos tipos de vacunas eran potencialmente peligrosas debido a que podían estar contaminadas con el agente infeccioso vivo. En efecto, en un pequeño número de casos, la enfermedad fue causada por la vacunación. Debido a que el sistema inmunitario humano responde a proteínas antigénicas de la superficie del agente infeccioso, se hizo muy atractiva la posibilidad de producir esos antígenos por técnicas de ADN recombinante. Por estas técnicas, las proteínas pueden producirse completamente libres del agente infeccioso y se elimina así todo riesgo de infección. La primera vacuna recombinante que fue producida de forma satisfactoria fue la vacuna contra el virus de la hepatitis B. La primera vacuna disponible contra la hepatitis B contenía virus de Hepatitis B (HBV) químicamente inactivado. El virus había sido obtenido de sangre de individuos que se sabía eran portadores de HBV. Más tarde, se usaron vacunas en las que el virus permanecía vivo pero había sido alterado como para que no se multiplicara más en el individuo inoculado (atenuado). Ambas vacunas, la de virus inactivado y la de virus atenuado, son potencialmente peligrosas porque pueden estar contaminadas con HBV infectivo. Las nuevas vacunas, comercializadas desde 1987, fueron obtenidas por técnicas de recombinación de ADN. Ya que esta vacuna consiste únicamente en la proteína de superficie del virus, antígeno

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contra el cual responde el sistema inmune, no hay riesgo de infección por HBV. El virus contiene un antígeno de superficie (HBsAg, llamado también antígeno australiano) cuyo ADN ha sido aislado. • Diagnóstico clínico La investigación médica ha recibido de la ingeniería genética los conocimientos necesarios para identificar genes que producen enfermedades catastróficas o incurables. Estos genes pueden ser diagnosticados de manera precoz y curados o evitados, según el caso Medicina. Algunas proteínas obtenidas por técnica de ADN recombinante. Con el desarrollo de métodos que permiten la transferencia de genes específicos de una célula a otra, y la inducción de la expresión de los mismos en el nuevo hospedador, la industria farmacéutica ha adquirido una gran potencialidad. Algunas compañías farmacéuticas han empezado ya la producción de polipéptidos humanos por bacterias o levaduras. Un ejemplo de estos polipéptidos producidos son hormonas como la insulina, hormona del crecimiento, glucagon, interferón, factores de la coagulación, factor VIII, etc. Estos productos se encuentran comúnmente en venta en las farmacias y son producidos por técnicas de biotecnología. La aplicación de las técnicas de ADN recombinante a la fabricación de insulina ha disminuido sustancialmente el precio de dicha hormona. La insulina que era utilizada corrientemente en la terapia de la diabetes se extraía del páncreas de vaca o cerdo. Dicha insulina difiere ligeramente en su secuencia de aminoácidos de la insulina humana, y aunque la mayoría de dichas insulinas controlan los principales síntomas del diabético, pueden presentarse efectos secundarios, como el deterioro renal y de la retina; y generar alergias u otro tipo de reacciones inmunológicas. Esta metodología se utilizó para la producción de la hormona del crecimiento humana (hGH) y de interferones. La deficiencia en hormona del crecimiento hipofisaria conduce a una forma de enanismo que puede tratarse por administración de la hormona. Dicha hormona es característica de cada especie; la fuente de la que se la obtenía anteriormente eran cadáveres humanos. Su escasa disponibilidad, aún a pesar de sus muchas aplicaciones clínicas, ha constituido un factor condicionante del desarrollo de la investigación sobre la misma. • Medicina. TERAPIA GÉNICA Se define como la transferencia in vivo o ex vivo de una secuencia genética para reemplazar material genético defectuoso o conferir una nueva actividad a la célula. Al principio se pensó que era un procedimiento apropiado sólo para el tratamiento de enfermedades de origen hereditario, pero actualmente está en experimentación en enfermedades cardiovasculares, SIDA, cáncer, autoinmunidad y otras patologías. Esta terapia ha tenido resultados buenos en animales de laboratorio, y la bioseguridad de la transferencia genética ha sido comprobada, dependiendo del tejido afectado. En humanos, se han logrado algunos éxitos en patologías asociadas al pulmón y a tumores de piel, pero la gran mayoría de tratamientos se encuentran en fase experimental en animales de laboratorio y en pacientes en los que otros tratamientos no fueron efectivos. Igualmente, esta nueva terapia abre nuevos interrogantes éticos y sociales. • Limpieza ambiental LatecnologíaderecombinacióndeADNestásiendoutilizadapararestaurarambientescontaminados,

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mediante la utilización de seres vivos (microorganismos) modificados genéticamente que pueden producir la degradación de basura, derivados de petróleo o desechos industriales tóxicos.

ACTIVIDAD 5

En equipos realicen una consulta bibliográfica sobre las aplicaciones de las técnicas de manipulación del ADN en diversos campos, reflexionando sobre las posibles implicaciones en el entorno. Presenten ante el grupo.

Concepto de Biotecnología

Imágenes tomadas de: http://www.agrolalibertad.gob.pe/documentos/eventos_agrarios/items/biotecnologia.jpg

La vida en el planeta cada vez se ve más acechada por amenazas que en su mayoría el mismo hombre ha ocasionado como: el cambio climático, contaminación, enfermedades, escasez de alimento, entre otras muchas las cuales en ocasiones son contrarrestadas por mecanismos propios de la naturaleza; sin embargo debido a que esto no es suficiente, el mismo hombre ha tenido que generar alternativas para solventar estas situaciones.

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¿Cuáles han sido estas alternativas creadas por el hombre?¿Cómo lo ha logrado? ACTIVIDAD 6

Explica con tus palabras lo que entiendes por biotecnología y cuáles han sido las primeras aplicaciones de ésta en beneficio de la humanidad. La biotecnología es:

Sus primeras aplicaciones en beneficio de la humanidad han sido:

Si la Biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde la antigüedad. ¿Cómo ha evolucionado y en qué variedad de áreas el hombre la aplica?

http://www.historiacocina.com/paises/articulos/pulque.html http://vinoskupel.blogspot.com/2010_02_01_archive.html http://www.gastronomiaycia.com/wp-content/photos/pan_rustico_barra.jpg http://secretosybelleza.blogspot.com/ http://carmelourso.files.wordpress.com/2010/05/vino-fino.jpg

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http://www.todoendietas.com/fotos/roquefort2.gif

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Actualmente la elaboración de bebidas alcohólicas, pan, queso y yogur, aunque se pueden elaborar a nivel casero, su producción masiva se realiza a nivel industrial; sin embargo, su elaboración tiene su origen desde hace miles de años. El término “biotecnología” es relativamente nuevo para el público amplio. Pero, la biotecnología está presente en la vida cotidiana más de lo que la gente se imagina. De hecho, la biotecnología es una actividad antigua, que comenzó hace miles de años cuando el hombre descubrió que al fermentar las uvas se obtenía un producto como el vino. También es biotecnología la fabricación de cerveza a partir de la fermentación de cereales que el hombre empezó a elaborar hace 4.000 años, y la fermentación de jugo de manzanas para la fabricación de sidra. En estos procesos intervienen microorganismos que transforman componentes del jugo de frutas o de cereales en alcohol. También es biotecnología la fabricación de pan mediante el uso de levaduras, la elaboración de quesos mediante el agregado de bacterias, y también de salames. El yogur también es un producto que se obtiene mediante procesos biotecnológicos desde la antigüedad. Aunque en ese entonces los hombres no entendían cómo ocurrían estos procesos, ni conocían la existencia de microorganismos, podían utilizarlos para su beneficio. Estas aplicaciones constituyen lo que se conoce como biotecnología tradicional y se basa en la obtención y utilización de los productos del metabolismo de ciertos microorganismos. Se puede definir la biotecnología tradicional como “la utilización de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre”. Los procesos biotecnológicos han avanzado a través del tiempo y los campos de su aplicación se han extendido en el último siglo. La biotecnología puede ser subdividida en: biotecnología tradicional que utiliza organismos para la obtención de productos y biotecnología moderna que utiliza técnicas de la Ingeniería genética (metodologías que modifican los genes de un organismo y los transfieren a otro organismo para que se efectúe la acción deseada para la cual se modificó el gene). Las dos formas de biotecnologías contribuyen en diferentes aspectos de la vida del hombre, mejorando su calidad de vida. http://neetescuela.com/biotecnologia.

La genética mendeliana se aplica al realizar proyectos de biotecnología. Por ejemplo, antes de poner en práctica las técnicas de biología molecular para clonar un gen, se debe saber si la característica biológica que se quiere buscar está codificada por un solo gen. Para ello, se parte de progenitores con caracteres que contrasten (como la resistencia y susceptibilidad a un patógeno) y se analiza la proporción de descendientes en las dos generaciones siguientes (F1 y F2) de modo tal que si cumple la primera Ley de Mendel, se puede determinar que existe un gen para la característica de interés. El estudio de los genes a nivel molecular y los mecanismos de herencia por medio de herramientas de biología molecular se denomina genética molecular La genética molecular incluye casos como, estudiar qué genes de una bacteria están involucrados en su capacidad de ser patógena, o cuáles son las rutas genéticas para la síntesis de una cierta sustancia en un organismo, o realizar un mapa genético para una cierta especie en el cual se indiquen distancias entre pares de bases dentro de un cromosoma, entre otras posibilidades.

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La genética molecular permite conocer los genes involucrados en distintos procesos celulares. La comprensión de estos procesos puede resultar de interés para su aplicación industrial o agrícola. La investigación de genética molecular es el primer paso, que permite caracterizar genes a nivel molecular y funcional, información que se aplicará en la producción industrial. La Ingeniería Genética aplica las herramientas de la biología molecular para la construcción de fragmentos de ADN recombinantes con genes de interés y la inserción de los mismos en otros organismos. Tomado de: http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=1 http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=20 http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=1 http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=20

Beneficios de la biotecnología en diferentes campos En la actualidad, en el área médica se utilizan una serie de proteínas provenientes de organismos transgénicos (técnicamente proteínas recombinantes) para el tratamiento de distintas enfermedades. Por ejemplo, la diabetes es tratada con insulina humana producida en bacterias (es decir insulina obtenida a partir de bacterias transgénicas) permitiendo tratar esta enfermedad a bajo costo. Existe una diversidad de proteínas recombinantes que se emplean como fármacos para el tratamiento de diversas patologías en seres humanos. También pueden producirse antígenos y anticuerpos como proteínas recombinantes, que se emplean en sistemas de diagnóstico de diversas enfermedades en Chile y el mundo. Por otro lado, algunas enzimas y aditivos utilizados en el procesamiento de los alimentos se obtienen desde hace años mediante técnicas de ADN recombinante, es decir se obtienen a partir de organismos transgénicos. El examen genético es “el análisis del ARN, los cromosomas (ADN), las proteínas, y los procesos metabólicos para detectar enfermedades hereditarias, relacionándose con el genotipo, las mutaciones, el fenotipo, o el cariotipo, con propósitos clínicos”. (Holtzman & Watson 1997). Puede proveer información acerca de los genes de una persona y de sus cromosomas a lo largo de su vida. Las clases de pruebas actualmente disponibles incluyen: Por su parte, la modificación genética en la fabricación del vino se ha aplicado a las levaduras viníferas. Existen algunas levaduras transgénicas que permiten la producción de ácido láctico para mejorar problemas de baja acidez. Otro ejemplo son las levaduras transgénicas que llevan a cabo la fermentación maloláctica (conversión del ácido málico en ácido láctico), la cual produce una disminución de la acidez y una mayor estabilidad microbiológica del vino. También existen levaduras transgénicas capaces de incrementar los aromas varietales por medio de la liberación de terpenos.

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En el caso de la producción de cerveza se ha incorporado a las levaduras genes procedentes de Trichoderma reesei o de T. longibrachiatum que expresan una enzima β-glucanasa que resuelve un problema importante de la fabricación de la cerveza como es el representado por la colmatación y acúmulo de β-glucanos procedentes de la cebada, que exige la limpieza de los tanques y un importante gasto desde el punto de vista técnico. También se han obtenido cepas de levadura de cerveza que portan un gen de S. diastaticus que expresa una glucoamilasa, la cual se caracteriza por degradar las dextrinas y el almidón, responsables de la gran carga energética de la cerveza (especialmente de algunos tipos) obteniéndose de esta manera un tipo de cerveza baja en calorías. ¿En qué áreas se aplican técnicas biotecnológicas? La Biotecnología presenta muchos campos de aplicación. El sector comercial e industrial encuentra una gran ventaja en la aplicación de las técnicas biotecnológicas podemos decir que el campo de utilidad para estos sectores es inmenso: •

Aplicaciones terapéuticas: productos farmacéuticos (antibióticos, vacunas), hormonas y terapias génicas.

•

Diagnósticos: de enfermedades en humanos, agricultura y ganadería, calidad de alimentos y calidad ambiental.

•

Alimentación: mejora de procesos tradicionales de obtención de alimentos y bebidas, nuevos alimentos, aditivos alimentarios conservadores, colorantes, etc.

•

Producción de alimentos transgénicos: Se denominan alimentos transgénicos a los obtenidos por manipulación genética que contienen un aditivo derivado de un organismo sometido a ingeniería genética; también se llaman así a aquellos que son resultado de la utilización de un producto auxiliar para el procesamiento, creado gracias a las técnicas de la ingeniería genética.

Actualmente existe mucha polémica en torno a los alimentos transgénicos, ya que se ha presentado evidencia de su toxicidad para la salud y el ambiente, las grandes compañías biotecnológicas lo niegan, pero la tendencia de consumo de la población informada se dirige hacia la obtención de alimentos orgánicos libres de OGM (libres de organismos genéticamente modificados). En países de América Latina y la India entre otros muchos, así como comunidades indígenas, viven en una lucha constante por prohibir la entrada de cultivos transgénicos a sus territorios ya que contaminan a los cultivos originales, pero industrias líderes en el ramo de la biotecnología como Monsanto quieren expandirse por todo el mundo y privatizar la semilla para tener el control de la alimentación a nivel mundial.

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Medio ambiente: tratamiento de residuos urbanos, agrícolas e industriales, para biorremedio y biorreparación, producción de energía a partir de biomasa.

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Por otro lado, la aplicación de cultivos transgénicos producto de la biotecnología representan grandes daños ambientales: Cuando las grandes empresas producen y venden solo unas cuantas variedades de semillas y luego convencen a los agricultores de todo el mundo para que solo utilicen estas semillas, se pueden perder muchas clases de plantas, perjudicando la seguridad alimentaria. Pero el efecto más dañino de los cultivos transgénicos al medio ambiente es la pérdida de la biodiversidad, que es esencial para la salud del medio ambiente. Información tomada de: http://es.hesperian.org/hhg/A_Community_Guide_to_Environmental_Health:Problemas_am bientales_por_los_ transg%C3%A9nicos http://www.foroswebgratis.com/tema-aplicaciones_de_la_biotecnolog%C3%ADa-117119-1155147.htm http://www.ugr.es/~eianez/Biotecnologia/introbiotec.htm#012

ACTIVIDAD 7

En equipos realicen una consulta bibliográfica con imágenes sobre la Biotecnología en los campos: ganadería, agricultura, industria alimentaria, medicina, ambiental; indicando los beneficios y aspectos negativos de la Biotecnología en sus diferentes campos. Presenten ante el grupo. Señalen dentro de su exposición la aplicación de la ingeniería genética como un método para modificar el material genético, expresando la utilidad de la misma para el desarrollo de la biotecnología moderna en el área que les toco exponer a sus compañeros. Pueden consultar en libros recomendados por su profesor o utilizar información en Web. Información básica sobre biotecnología http://www.comunicacion.amc.edu.mx/?page_id=166

Biotecnología un poco de historia http://www.scribd.com/doc/2368119/Biotecnologia-un-poco-de-historia-

La Biotecnología http://www.monografias.com/trabajos14/biotecnologia/biotecnologia.shtml

Historia de la Biotecnología http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_biotecnolog%C3%ADa

Introducción al Mejoramiento tradicional y la Biotecnología moderna http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=5

Qué se oculta detrás de la biotecnología http://almargen.com.ar/sitio/seccion/tecnologia/biotec/index.html El lado oscuro de la revolución biotecnológica en América Latina http://www.cipamericas.org/es/archives/1212 http://www.organicconsumers.org/ACO/articulos/article_9390.cfm

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INDUSTRIA FARMACÉUTICA

¿La industria farmacéutica crea una gran variedad de medicamentos? ¿Cómo logra estro? La industria farmacéutica ha optado por el camino de la ingeniería genética o metodología del ADN recombinante. Mediante esta metodología es posible obtener enormes cantidades de una proteína, aislada de todos los componentes celulares del organismo de origen. Esto se consigue por introducción y expresión del gen de interés en un organismo hospedador fácil de cultivar. Este organismo se denomina entonces “organismo genéticamente modificado” o “transgénico” y la proteína obtenida, “proteína recombinante”. Actualmente los organismos empleados con este fin son microorganismos (bacterias y levaduras) y células de mamífero cultivadas in vitro, pero también es posible fabricar proteínas recombinantes en plantas y en la leche de animales como vacas y cabras. La primera proteína recombinante aprobada como medicamento fue la insulina, en 1982, para el tratamiento de pacientes con diabetes melitus. Hasta ese entonces los pacientes debían inyectarse insulina extraída del páncreas de vacas o cerdos; hoy varios laboratorios farmacéuticos producen insulina humana, tanto a partir de bacterias como a partir de levaduras. Los antígenos y los anticuerpos también pueden producirse como proteínas recombinantes, y son empleados en la confección de kits o sistemas de diagnóstico de diversas enfermedades. Biotecnología y Medicina Vacunas tradicionales y vacunas de nueva generación http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=29

Biotecnología y producción de antibióticos http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=51

Métodos diagnósticos en medicina http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=68

Las células madre http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=83

Desventajas de la Biotecnología en la salud humana: http://progresando-con-la-tecnologi.blogspot.mx/2008/12/desventajas.html

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AGRICULTURA

Imágenes tomadas de:

http://www.bioero.com/wp-content/uploads/2010/04/890_biotecnologia-2.jpg http://www.ambientebrasil.com.br/images/biotecnologia/biotecnologia.jpg http://3.bp.blogspot.com/_AaXJKhmEhsY/Rr0XslgphAI/AAAAAAAAAyI/8gnwXaCaMNw/s400/232_mb_file_a5b49.gif

¿Para qué se modifican genéticamente las plantas? Extraclase de refuerzo. Lee el siguiente texto y subraya las ideas principales, para comentarlas en el cierre de las exposiciones. Los cultivos transgénicos Una de las principales aplicaciones de la Ingeniería genética es incorporar genes a las plantas para conferirle cierta característica deseada. El empleo de la Ingeniería genética en vegetales es lo que se denomina agrobiotecnogía o biotecnología vegetal. Otra aplicación de la biotecnología vegetal

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es el empleo de las plantas como biorreactores o fábricas para la producción de medicamentos, anticuerpos, vacunas, biopolímeros y biocombustibles.

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La producción de una planta transgénica consta de dos etapas fundamentales denominadas transformación y regeneración. Se denomina transformación al proceso en donde se inserta el gen que se introduce en el genoma de una célula de la planta a transformar y la regeneración consiste en la obtención de una planta completa a partir de esa célula vegetal transformada. Para introducir el nuevo gen en el genoma de la célula vegetal se utilizan fundamentalmente dos métodos. El más común utiliza una bacteria del suelo, Agrobacterium tumefaciens, que en condiciones naturales es capaz de transmitir genes a las células vegetales. El método alternativo consiste en la introducción directa de los genes en el núcleo de la célula vegetal. Para ello una de las técnicas más usadas es la de disparar a las células microproyectiles métalicos recubiertos del ADN que penetran en la célula e integran el nuevo ADN en su genoma. Una vez que una célula vegetal ha sido transformada, es necesario regenerar la planta entera a partir de ella. Algunas de las consecuencias de alterar genéticamente las plantas son: Cuando las grandes empresas producen y venden sólo unas cuantas variedades de semillas y luego convencen a los agricultores de todo el mundo para que sólo utilicen estas semillas, se pueden perder muchas clases de plantas, perjudicando la seguridad alimentaria. Pero el efecto más dañino de los cultivos transgénicos al medio ambiente es la pérdida de la biodiversidad, que es esencial para la salud del medio ambiente. Pérdida del control natural de plagas. Algunos cultivos transgénicos se elaboran con plaguicidas que están dentro de ellos. Cuando los plaguicidas se usan sin un control cuidadoso, las plagas que deben exterminar pueden volverse resistentes a ellos. Daño a la vida silvestre y al suelo. Los plaguicidas de los cultivos transgénicos matan a los insectos y bacterias que son útiles y que viven en la tierra. También pueden ser dañinos para las aves, murciélagos y otros animales que ayudan en la polinización de plantas y control de plagas. Efectos en las plantas cercanas. El polen de los cultivos transgénicos vuela con el viento y se dispersa a otras plantas similares. Como las plantas transgénicas son nuevas, nadie sabe los posibles efectos que esta situación tendrá en el largo plazo. Se recomienda ver los siguientes documentales: Los Transgénicos y la Ingeniería Genética en la Agricultura http://www.youtube.com/watch?v=SBBL--mRsjw

No al maíz transgénico (Greenpeace): http://www.youtube.com/watch?v=8a4vB0vdfEE

Qué es una planta transgénica: http://www.emergenciamaiz.org/es/que-son-los-organismos-transgenicos-y-como-se-producen/

Introducción a la biotecnología agrícola http://www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/ec_06.asp?cuaderno=6

Biotecnología vegetal http://www.ugr.es/~eianez/Biotecnologia/igvegetal-1.html

Más de 40 países protestan contra los alimentos transgénicos: http://impacto.mx/global/n9m/m%C3%A1s-de-40-pa%C3%ADses-protestan-contra-alimentos-transg%C3%A9nicos-demonsanto

Los transgénicos son una amenaza para el planeta:

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http://www.observatori.org/documents/Lostransgenicossonunaamenaza06-10.pdf

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GANADERÍA

¿Solo en el área de ganadería se producen animales transgénicos?

Se recomienda ver el siguiente documental: INGENIERÍA GENÉTICA - La Granja del Dr. Frankenstein. Documental Completo en Español. http://www.youtube.com/watch?v=3ITNtgy6jeI

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Animales transgénicos: http://jocabb.blogspot.com/2008/11/otros-animales-transgnicos.html

ALIMENTACIÓN

http://www.vitadelia.com/images/2009/01/alimentos-transg.jpg http://bioaulamc.blogspot.com/2009/11/investigacion-cultivos-transgenicos.html http://www.amoralavida.com.ar/images/transgenicos-para-todos.jpg http://www.ecologismo.com/wp-content/uploads/2008/06/alimentos_transgenicos.jpg

Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno y coméntalas en clase: La fuente alimenticia de los seres vivos son otros seres vivos, así se forman las cadenas alimenticias, sin embargo ahora se habla de organismos transgénicos como fuente de alimento. ¿Qué son los organismos transgénicos? ¿Sabes si en los comercios de tu localidad se venden?

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¿Sabes si tú los has consumido?

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AMBIENTE

¿De qué manera podemos reducir o minimizar el daño ocacionado debido a la contaminación del agua, aire, suelo y amenaza a las diferentes especies que conforman la biodivecidad de nuestro planeta?

Biorremediación: organismos que limpian el ambiente http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=36

Biotecnología y la limpieza del ambiente http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=46

Plásticos Biodegradables o Bioplásticos http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=48

Los biocombustibles http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=58

La Revolución Verde y la Biotecnología http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=59

Técnicas de biotecnología para la conservación de la biodiversidad http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=89

Biodiesel en el laboratorio escolar http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=90

Impactos ecológicos de la biotecnología agrícola:

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http://www.actionbioscience.org/esp/biotecnologia/altieri.html

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CIERRE Al finalizar las exposiciones, en plenaria integren en la siguiente tabla la información sobre el empleo, beneficios e implicaciones de la Biotecnología en las diferentes áreas, elabora la tabla en tu cuaderno.

Áreas de empleo de la Biotecnología

Beneficios

Implicaciones

Argumentos a favor y en contra de la manipulación genética

ARGUMENTOS A FAVOR La tecnología genética ha hecho posible que los alimentos sean más nutritivos, introduciendo ciertascaracterísticasdeplantasyanimales,porlocualseesperaquedisminuyalamalanutrición de muchos seres humanos e incluso algunos entusiastas creen que gracias a los alimentos transgénicos, se erradicará el hambre mundo, pues los frutos serán más nutritivos y grandes. Las plantas serán más resistentes tanto a plagas como a insecticidas, lo que permitirá que los cultivos se aprovechen al máximo. De igual manera los animales, aumentarían su resistencia al frío y a las enfermedades, esto ayudaría a los campesinos a tener mejores ganancias. Pueden crearse plantas capaces de vivir en zonas desérticas o con suelo gastado, esto ayudaría a que incluso en zonas alejadas o empobrecidas del mundo, donde cultivar es difícil o imposible, se logre una mejor calidad en los alimentos, pues las variedades de plantas que se pueden cultivar serían mayores. Estas técnicas ayudarán a conservar especies en peligro de extinción, pues habrá suficiente alimento para todos y no habrá necesidad de consumir más de lo que el mismo hombre produce, las tierras que pertenezcan a las reservas ecológicas no serán invadidas (no habrá necesidad de talar la selva pues se podrá sembrar en tierras gastadas).

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Genética molecular y biotecnología

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ARGUMENTOS EN CONTRA Aunque los experimentos demuestran que la calidad nutritiva de los alimentos transgénicos es considerablemente más alta, no se ha podido demostrar que estas alteraciones sean inofensivas para el ser humano. Algunas consecuencias inesperadas pueden ser alergias, resistencia a antibióticos, etc. La mayor parte de los insecticidas son fabricados por las mismas empresas que ahora promueven la investigación genética, éstas cobran por las patentes de sus semillas, por las mejoras que realizaron en el ganado, etcétera. Cuando las plantas y los animales desarrollan resistencia a enfermedades o plagas, éstas se vuelven más fuertes y se convierten en un peligro no sólo para los seres humanos sino también para la fauna silvestre. El equilibrio ecológico puede verse afectado: se ha demostrado que al introducir nuevas especies en ambientes que les son desconocidos, trae como consecuencia problemas en el ecosistema. En caso de que éstas fueran adaptables, podrían propagarse y convertirse en una plaga que destruiría plantas nativas, pues lucharían por espacio, agua, luz, etc. Los animales que llegaran a alimentarse de estas plantas se verían en dificultades; y si comen plantas nuevas pueden multiplicar su número de forma alarmante. El problema más inmediato de estos productos, y que comienza a amenazar a México, es que la patente es de empresas privadas. Como se mencionó antes, las empresas que las producen, las venden y cobran por cada una de las semillas, esto puede agravar la situación del campo, sobre todo en los países más pobres del mundo, pues los pequeños productores y campesinos tendrán que pagar no sólo por las semillas que compren a estas empresas, sino por aquellas que nazcan en sus campos. Además, la conservación de estas especies tendría un costo muy alto, la pregunta es: ¿quién pagará para protegerlas?

Imagen tomada de: http://www.canalkids.com.br/cultura/ciencias/biologia/vocesabia/imagens/biologia_r2_c1.gif http://construyetuconocimientovoca5.blogspot.com/2010/04/ingenieria-genetica.html

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Genética molecular y biotecnología

Bloque v REPRODUCCIÓN CELULAR

Competencias genéricas 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. CG 6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. CG 6.3 Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta.

Competencias disciplinares básicas CDB 2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. CDB 6. Valoras las preconcepciones personales o comunes, sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

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BLOQUE v

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reproducción celular

Propósito del bloque: Explica la división en el nivel de organización celular, con procesos degenerativos, de crecimiento y reparación de los tejidos, valorando la importancia de las técnicas biológicas al servicio de la salud humana.

Interdisciplinariedad Física I Matemáticas III

◊ ◊ ◊ ◊

Transversalidad Eje transversal social Eje transversal de la Salud Eje transversal ambiental Eje transversal de habilidades lectoras

Aprendizajes esperados Comprueba el proceso de mitosis de forma creativa, identificándola en diversos seres vivos. Ejemplifica el ciclo celular favoreciendo su pensamiento crítico, señalando su importancia y relación con sus posibles alteraciones. Examina la meiosis de la mitosis señalando su importancia a través de la expresión de ideas y conceptos, mostrando su papel en la reproducción sexual. Explica la diferenciación celular, favoreciendo su pensamiento crítico sobre el uso ético de las células madre en la medicina.

Conocimientos

Habilidades

Actitudes

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Reproducción celular: Describe la importancia de la mitosis proceso de regeneración, • Mitosis como proceso de como regeneración, crecimiento y crecimiento y reemplazo. remplazo. Analiza el proceso del ciclo celular y sus implicaciones. Ciclo celular: • Cáncer y enfermedades Distingue la fase que da lugar a las c r ó n i c o - d e g e n e r a t i v a s , alteraciones en el ciclo celular y sus causas, efectos y técnicas consecuencias en el organismo, así para su tratamiento. como su tratamiento. • Meiosis, división celular relacionada con la Reconoce las células que se reproducen por meiosis como parte importante del reproducción sexual. • Diferenciación celular proceso de reproducción sexual de algunos organismos. Células madre o troncales.

Muestra flexibilidad y apertura a diferentes puntos de vista. Expresa ideas y conceptos favoreciendo su creatividad. Favorece su pensamiento crítico.

Identifica a las células madre como una alternativa en la medicina atual.

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CICLO MOLECULAR ¿En qué consiste un ciclo celular? Todos los seres vivos se reproducen, para generar descendientes y perpetuar las especies. ¿Pero qué sucede con las células del cuerpo, también se reproducen? Lee con atención el siguiente texto y contesta lo que se te pide. En la naturaleza los procesos son cíclicos: los organismos nacen, crecen se reproducen y mueren y este ciclo se repite una y otra vez. Cada uno de estos procesos tiene una serie de particularidades, por ejemplo para nacer se requiere que existan progenitores, dos progenitores si el organismo es resultado de una reproducción sexual, o un progenitor si es resultado de una reproducción asexual, otra particularidad es que los progenitores no pueden reproducirse inmediatamente después de nacer, requieren primero crecer y madurar para poder reproducirse. Planteamiento del problema: Los seres humanos se reproducen sexualmente. ¿Cómo se reproducen las células de nuestro cuerpo? ¿Cómo se preparan estas células para su reproducción? ACTIVIDAD 1

Redacta tu hipótesis la cual confirmarás o reestructurarás al terminar de estudiar el ciclo celular:

La reproducción es una función básica de los seres vivos, es un proceso que les permite a las especies la continuidad de la vida tanto en el tiempo porque las perpetua, como en el espacio porque sustituye a los organismos que mueren y se mantiene el número de individuos. La reproducción tiene una íntima relación con la transmisión de caracteres hereditarios y la evolución de las especies. En los organismos pluricelulares el proceso de división celular por el cual una célula da origen a dos células idénticas con igual dotación de cromosomas, se denomina mitosis. En el caso de las células somáticas humanas cada célula que se divide da lugar a dos células hijas con 46 cromosomas. Cuando no se manifiestan los fenómenos de la división, se dice que la célula está en el período de Interfase, en el cual el ADN no está compactado y forma una fina red dentro del núcleo. La mayoría de las células del organismo se divide periódicamente (mitosis o meiosis), siendo notables excepciones las neuronas y las células musculares. Para lograr esta división, ocurren

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transformaciones y fenómenos que se suceden de manera cíclica, constituyendo lo que se denomina el ciclo celular.

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CICLO CELULAR Las células de los distintos organismos pasan durante su vida por distintos períodos, cada uno de ellos característico y claramente diferenciado. Cada tipo celular cumple con sus funciones específicas durante la mayor parte de su vida, creciendo gracias a la asimilación de materiales provenientes de su ambiente y con ellos sintetiza nuevas moléculas por medio de complejos procesos regulados por su material genético. Cuando una célula aumenta hasta llegar a un determinado tamaño, su eficiencia metabólica se torna crítica, entonces se divide. Las nuevas células originadas en esta división poseen una estructura y función similares a las células progenitoras, o bien derivadas de ellas. En parte son similares porque cada célula nueva, recibe aproximadamente la mitad de orgánulos y citoplasma de la célula madre, pero en términos de capacidades estructurales y funcionales lo importante es que cada célula hija, reciba una réplica exacta del material genético de la célula madre. A esta secuencia de fases se la denomina ciclo celular y en general consta de un periodo donde ocurre un importante crecimiento y aumento de la cantidad de organelos (interfase) y un periodo de división celular (mitosis o meiosis).

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LA INTERFASE Durante ella, se producen también fenómenos a nivel nuclear imprescindibles para la división posterior. Cronológicamente podemos dividir la interfase en tres etapas G1, S y G2. El estado G1 quiere decir “GAP 1”(Intervalo 1). El estado S representa “Síntesis”. Este es el estado cuando ocurre la replicación del ADN. El estado G2 representa “GAP 2”(Intervalo 2). El estado M representa “mitosis”o “meiosis”.Es necesario señalar que existen excepciones a este ciclo, ya que no en todas las células los periodos tienen la misma duración. Incluso si consideramos una población celular homogénea (células del mismo tipo), existen variaciones particulares. Siempre que se habla de tiempos determinados, se hace considerando los promedios de cada tipo celular. En cierto momento del ciclo celular, la célula “decide” si va a dividirse o no. Cuando las células normales cesan su crecimiento por diversos factores, se detienen en un punto tardío de la fase G1, –el punto R (“restricción”), primer punto de control del ciclo celular –. En algunos casos, antes de alcanzar el punto R, las células pasan de la fase G1 a un estado especial de reposo, llamado G0, en el cual pueden permanecer durante días, semanas o años. La fase S, comienza la síntesis de DNA y de histonas. Existe otro mecanismo de control durante el proceso mismo de duplicación del material genético, en la fase S, que asegura que la duplicación ocurra sólo una vez por ciclo. En G2, existe otro punto de control en el cual la célula “evalúa” si está preparada para entrar en M(mitosis o meiosis). Este control actúa como un mecanismo de seguridad que garantiza que solamente entren en mitosis aquellas células que hayan completado la duplicación de su material genético. El pasaje de la célula a través del punto R depende de la integración del conjunto de señales externas e internas que recibe. REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR ¿Cómo se controla la división celular (y de esta manera el crecimiento celular)?, es muy complejo. Los siguientes términos corresponden a algunos rasgos que son importantes en la regulación y lugares donde los errores pueden conducir al cáncer. El cáncer es una enfermedad dónde la regulación del ciclo celular sale mal y el crecimiento normal y comportamiento de la célula se pierden. KdC: (kinase dependiente de ciclinas, agrega fosfato a una proteína), junto con ciclinas son las mayores llaves de control para el ciclo celular, causando que la célula se mueva de G1 a S o G2 a M. FPM (Factor Promotor de la Maduración): incluye la KdC y ciclinas que desencadenan la progresión del ciclo celular. p53: Es una proteína que funciona bloqueando el ciclo celular si el ADN está dañado. Si el daño es severo esta proteína puede causar apoptosis (muerte celular). Los niveles de p53 están incrementados en células dañadas. Esto otorga tiempo para reparar el ADN por bloqueo del ciclo celular. Una mutación de la p53 es la mutación más frecuente que conduce al cáncer. Un caso

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extremo de esto es el síndrome de Li Fraumeni donde un defecto genético en la p53 conduce a una alta frecuencia de cáncer en los individuos afectados. p27: Es una proteína que se une a ciclinas y KdC bloqueando la entrada en fase S. Investigaciones recientes (Nat. Med.3, 152 (97)) la prognosis del cáncer en el seno está determinado por los niveles de p27. Reducidos niveles de p27 predicen un mal resultado para los pacientes de cáncer en el seno. http://www.genomasur.com/lecturas/Guia12a.htmhttp://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/mitosis/cells2.html http://www.fisicanet.com.ar/biologia/informacion_genetica/ap1/ciclo_celular03.jpg

Lectura complementaria Ciclo celular Érase una vez una madre de dos niños de 10 y 12 años. Un día, mamá tuvo que explicarles a sus hijos que tenía cáncer, y no supo muy bien cómo hacerlo, así que se puso a escribir. Escribió un cuento de princesas en medio de una gran batalla, con un general vestido con bata blanca dispuesto a ayudarle a ganar la guerra, y un ejército de células malignas campando a sus anchas por su cuerpo. Irene Aparici es esa madre que empezó su particular batalla contra el cáncer de mama hace un año. Su experiencia, como madre y paciente, es la historia que guía ‘Mamá se va a la guerra’ (editado por Cuento de luz), un relato ilustrado por que puede ser de gran utilidad para muchas otras ‘reinas’ que están en guerra. “Yo siempre había escrito para mí, diarios íntimos, relatos... pero nunca había publicado nada”, confiesa con un punto de pudor esta economista y abogada. Sin embargo, hace un año, cuando le diagnosticaron un cáncer de mama, la escritura volvió a salir en su ayuda. “Cuando me dieron el diagnóstico, me di cuenta de que yo misma tenía muchas lagunas. Había oído hablar de la ‘quimio’ como un veneno, pero no sabía cómo funcionaba, qué son las defensas...”. Así que allí mismo, en la consulta, le pidió a su médico (que se da un aire al general de bata blanca que aparece en el cuento) que le explicase el cáncer como si ella misma fuese una niña. ‘Mamá tiene cáncer’ Ahora ya sí, armada con toda aquella información, Irene y su ex marido se sentaron frente a frente con sus hijos para explicarles qué le pasaba a mamá. “Hablamos claramente con ellos, les dijimos que tenía cáncer y necesitábamos que se portasen bien porque yo iba a estar cansada algunos días... Pero aún así, me quedé con la sensación de que se lo podía haber contado mejor”. De esas dudas nació ‘Mamá se va a la guerra’, un cuento que ha visto la luz gracias a una cadena

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de casualidades y al ejército de amigos con los que Irene mantiene una fluida correspondencia por correo electrónico. “Cada vez que iba al médico tenía que contarles las novedades por teléfono a mi madre, a mis hermanos, a mis amigos... y eso era agotador. Me di cuenta de que no era bueno para mí”, confiesa a ELMUNDO.es. Así que se le ocurrió mandar un mail a sus más cercanos contándoles cada pequeña batalla ganada al cáncer, cada fracaso en la quimioterapia, cada inquietud surgida de esta guerra... “Empecé a poner a gente en la lista de distribución, a mis amigos más cercanos, y sin darme cuenta se lo había mandado a 150 personas”. Un día, ese ejército aliado recibió de Irene no sólo el último parte médico, sino también el cuento que les había escrito a sus hijos. “Se lo había enseñado un día a mi oncólogo para que me dijeses si había escrito alguna barbaridad sobre la enfermedad, y pasadas algunas semanas me contó que su esposa, oncóloga infantil, lo estaba usando con sus niños para hablarles del cáncer. Eso me hizo pensar que quizás la historia pudiese ser útil a más gente y me decidí a enviárselo a mis amigos”. Video Ciclo celular: http://www.youtube.com/watch?v=AcKYqRJ8VF8 http://www.youtube.com/watch?v=mMncJS4nJ74&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=_LRxFc21oXk

Ejercicios http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esobiologia/4quincena5/4quincena5_ejercicios_1f.htm http://ejemplosyejerciciosde.blogspot.mx/2014/07/preguntas-sobre-el-ciclo-celular.html http://www.iespando.com/web/departamentos/biogeo/web/departamento/2BCH/B4_INFORMACION/EVALUACION_2/ Evaluacion_2.htm

ACTIVIDAD 2

Escribe tu conclusión respecto a la importancia del ciclo celular:

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d.

ENFERMEDADES RELACIONADAS CON EL DESORDEN DEL CICLO CELULAR ¿La reproducción celular siempre beneficia a nuestro organismo? La leucemia es la principal causa de muerte por cáncer en niños entre 1 y 14 años de edad. La presencia de cáncer en un niño o en un adulto, conlleva una serie de efectos en la familia, en el círculo social en el que se desenvuelve, y aún en el sector salud que se encarga de buscar las soluciones médicas para tratar los problemas del paciente. Si quieres saber más, consulta la siguiente página: http://www.amanc.org/ http://www.youtube.com/watch?v=0X31_qnoqQ4&feature=related

Pero, ¿qué es el cáncer? Cáncer: es una enfermedad en la que el organismo produce un exceso de células malignas y éstas producen rasgos de un crecimiento incontrolado (crecimiento y división más allá de los límites, invasión y a veces metástasis) cuando se esparce por todo el cuerpo vía linfática o sanguínea. Estas tres propiedades diferencian a los tumores malignos de los benignos, los cuales son limitados, no invaden o producen metástasis. La mayoría de cánceres forman tumores, pero algunos como la leucemia no lo hacen.

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http://www.diariodeciencias.com.ar/imagenes/celulaCancerosa.jpg

La palabra CÁNCER es de origen latín y significa CANGREJO. Se dice que las formas corrientes de cáncer que se extirpaban desde los tiempos primitivos adoptaban una forma con ramificaciones, que se adhiere a todo lo que invade, con la obstinación y en forma similar a la de un cangrejo. Se observó que los tumores tenían un patrón de invasión y adhesión firme a los tejidos y se les asoció a las patas de los cangrejos que pueden agarrar firmemente a sus presas. ACTIVIDAD 3

Realiza en forma individual la siguiente lectura acerca del origen celular del cáncer. Forma equipos para responder las siguientes preguntas en tu cuaderno y coméntalas en clase, escuchando con respeto y atención los comentarios de tus compañeros y profesor: ¿Qué relación tiene el cáncer con la mitosis? ¿Cómo se genera el cáncer a nivel celular? ¿Qué factores desencadenan el crecimiento de células cancerosas?

CÁNCER Uno de los componentes más importantes del desarrollo, es el crecimiento celular, el hombre puede llegar a tener 1015 células aproximadamente a partir de las sucesivas divisiones que tienen lugar en un simple huevo fertilizado. Mientras es joven, la multiplicación celular predomina sobre la muerte celular, lo cual se traduce en un aumento de tamaño. En el adulto, el proceso de división celular y el de muerte celular se encuentran en equilibrio dando lugar a un estado estacionario, donde el número de células permanece relativamente constante. El cáncer es un grupo de más de 100 enfermedades diferentes. El cáncer ocurre cuando las células llegar a ser anormales y permanecen dividiéndose y creando más células sin control u orden. Todos los órganos del cuerpo están hechos de células. Normalmente, las células se dividen para producir más células, solamente cuando el cuerpo los necesita. Este proceso ordenado ayuda a mantener un cuerpo sano. Si las células siguen dividiéndose cuando las nuevas células no son necesarias, una masa de tejido se forma. Esta masa de tejido extra, llamada un crecimiento o tumor, puede ser benigna o maligna. •

•

Los tumores benignos no son cáncer. Ellos comúnmente se pueden eliminar y, en la mayoría de los casos, ellos no vuelven. Y más importante, las células de los tumores benignos no se esparcen a otras partes del cuerpo. Los tumores benignos son rara vez una amenaza para la vida. Los tumores malignos son el cáncer. Las células de cáncer pueden invadir y dañar órganos y tejidos cercanos. También, las células de cáncer ir lejos de un tumor maligno y entrar en la corriente sanguínea o el sistema linfático. Así es como el cáncer se esparce desde

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el tumor original (primario) para formar nuevos tumores en otras partes del cuerpo. La diseminacióndelcáncer se llama metástasis.

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Cáncer a nivel celular Un cáncer es una proliferación descontrolada de células. En algunos casos es rápida, en otros, lenta, pero en todos los cánceres las células no dejan de dividirse. Esto distingue a los cánceres -tumores malignos- de crecimientos benignos como los lunares, donde las células eventualmente paran de dividirse. • • •

Los cánceres son clones. No importa cuántos miles de trillones de células estén presentes en el cáncer, todas ellas descienden de la célula ancestral. Los cánceres empiezan como un tumor primario. En ciertos puntos sin embargo, las células se separan del tumor primario y, viajando por la sangre y el linfa, establecen la metástasis en otros lugares del cuerpo. La metástasis es lo que usualmente mata al paciente. Las células cancerosas son normalmente menos diferenciadas que las células de los tejidos de donde se originan. Mucha gente siente que esto refleja un proceso de desdiferenciación (vuelta de las células a una condición general o primitiva), pero es dudoso. Más bien, los cánceres se originan en las células precursoras del tejido; son las células que normalmente están en período de rápida mitosis y por lo tanto no están enteramente diferenciadas.

Las células cancerosas contienen varios genes mutados. Las mutaciones se encuentran en genes que están involucrados en la mitosis; esto es, en genes que controlan el ciclo celular. Estos genes son proto-oncogenes o genes supresores de tumores. Lo que probablemente sucede es: • • • • • • •

Una sola célula en un tejido sufre una mutación (línea roja) en un gene del ciclo celular. Esto da como resultado una leve ventaja para crecer sobre las demás células del tejido. Dicha célula se desarrolla en un clon, algunos de sus descendientes sufren una segunda mutación (línea roja) a un proto-oncogene o gene supresor de tumores. Esto favorece la pérdida de regularidad del ciclo celular de esa célula y sus descendientes. Como la proporción de mitosis en ese clon aumenta, las oportunidades de fomentar daño en el ADN se eleva. Eventualmente, muchas (quizá seis u ocho) mutaciones ocurrieron, haciendo que el crecimiento del clon sea completamente no regulado. El resultado: explosión de cáncer.

La mayoría de los cánceres son nombrados por el tipo de célula o el órgano en el cual empiezan. Cuando el cáncer se disemina, el nuevo tumor tiene la misma clase de células anormales y el mismo nombre que el tumor primario. Por ejemplo, si el cáncer de pulmón se disemina al hígado, las células del hígado son células cancerosas del pulmón. Esta enfermedad es llamada cáncer metastático del pulmón (no es cáncer del hígado). El cáncer puede presentarse en personas de todas las edades, pero es más común en personas mayores de 60 años de edad. Una de cada tres personas padecerá cáncer en algún momento de su vida. Dado que las personas viven más años, el riesgo de contraer esta enfermedad se encuentra en aumento.

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La aparición del cáncer es un proceso prolongado que generalmente comienza con cambios genéticos en las células y continúa en el crecimiento de estas células con el transcurso del tiempo. El tiempo desde el cambio genético hasta la presentación del cáncer se llama el período de latencia. Dicho periodo puede prolongarse durante 30 años o más. Esto significa que algunos cánceres diagnosticados en la actualidad pueden ser el resultado de cambios genéticos que ocurrieron en las células hace mucho tiempo. En teoría, el cuerpo presenta células cancerosas todo el tiempo, pero el sistema inmune las reconoce como células extrañas y las destruye. La capacidad del cuerpo para protegerse del cáncer puede verse perjudicada por algunos medicamentos e infecciones virales. Tomado de: http://topnews.in/health/files/cancer-discovered.jpg http://www.maph49.galeon.com/cancer/Cancer.html

Imagen tomada de:http://www.cancer.gov/espanol/cancer/entendiendo/genomica/Slide50 b) En equipos realicen una investigación documental acerca de los efectos psicosociales en un individuo que provoca la presencia de cáncer. c) Cada equipo elabore un tríptico con la información obtenida, pueden apoyarse con las siguientes lecturas y videos. Lecturas recomendadas Generalidades del cáncer: http://www.taringa.net/posts/salud-bienestar/3074194/_Equot%3BCancer_Equot%3B--todo-lo-que-debessaber-deel.html http://fundacionannavazquez.wordpress.com/el-cancer-preguntas-y-respuestas/

Efectos psicosociales del cáncer: http://www.mayoressincancer.org/doc.php?op=aspectos http://www.seom.org/seomcms/images/stories/recursos/infopublico/publicaciones/revista_contigo/n _11/ psicooncologia_11.pdf http://www.seom.org/seomcms/images/stories/recursos/infopublico/publicaciones/revista_contigo/n_6/ psicooncologia.pdf

Videos sobre cáncer: http://www.youtube.com/watch?v=QKdpr5Edpes http://www.dailymotion.com/video/xcdkx4_school?start=176

Todos los seres vivos se reproducen, para generar descendientes y perpetuar las especies. ¿Pero qué sucede con las células del cuerpo, también se reproducen?

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Lee con atención el siguiente texto y contesta lo que se te pide. En la naturaleza los procesos son cíclicos: los organismos nacen, crecen se reproducen y mueren y este ciclo se repite una y otra vez. Cada uno de estos procesos tiene una serie de particularidades, por ejemplo para nacer se requiere que existan progenitores, dos progenitores si el organismo es resultado de una reproducción sexual, o un progenitor si es resultado de una reproducción asexual, otra particularidad es que los progenitores no pueden reproducirse inmediatamente después de nacer, requieren primero crecer y madurar para poder reproducirse. Planteamiento del problema: Los seres humanos se reproducen sexualmente.

¿Cómo se reproducen las células de nuestro cuerpo? ¿Cómo se preparan estas células para su reproducción?

ACTIVIDAD 4

Redacta tu hipótesis la cual confirmarás o reestructurarás al terminar de estudiar el ciclo celular:

La reproducción es una función básica de los seres vivos, es un proceso que les permite a las especies la continuidad de la vida tanto en el tiempo porque las perpetua, como en el espacio porque sustituye a los organismos que mueren y se mantiene el número de individuos. La reproducción tiene una íntima relación con la transmisión de caracteres hereditarios y la evolución de las especies. En los organismos pluricelulares el proceso de división celular por el cual una célula da origen a dos células idénticas con igual dotación de cromosomas, se denomina mitosis. En el caso de las células somáticas humanas cada célula que se divide da lugar a dos células hijas con 46 cromosomas. Cuando no se manifiestan los fenómenos de la división, se dice que la célula está en el período de interfase, en el cual el ADN no está compactado y forma una fina red dentro del núcleo. La mayoría de las células del organismo se divide periódicamente (mitosis o meiosis), siendo notables excepciones las neuronas y las células musculares. Para lograr esta división, ocurren transformaciones y fenómenos que se suceden de manera cíclica, constituyendo lo que se denomina el ciclo celular.

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MITOSIS Lee lo siguiente y comenta tus dudas al respecto: Proceso de mitosis Durante la interfase, el núcleo eucariótico aparece encerrado dentro de la membrana nuclear, con el nucléolo perfectamente diferenciado y con una fibra de cromatina, fácilmente observable por su facilidad para teñirse. La fibra de cromatina contiene el ADN y las proteínas asociadas al mismo, su aspecto es similar al de una madeja de hilo o lana, totalmente indiferenciado. Es una fibra muy larga y fina, aunque al microscopio óptico es imposible diferenciarlo, realmente esta fibra está organizada en unas estructuras individuales que son los cromosomas, lo que ocurre es que al estar desespiralizados y descondensados dentro del núcleo, parece como si todo fuera una estructura única. Cromatina y cromosoma son genéticamente lo mismo, material hereditario, ADN unido a proteínas, sin embargo: los cromosomas sólo se organizan si la célula realiza la mitosis. Aunque la mitosis es un proceso continuo se acostumbra a dividirlo, para su estudio y reconocimiento, en cuatro fases distintas llamadas: profase, metafase, anafase y telofase. SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MITOSIS - A nivel genético representa un sistema de reparto equitativo e idéntico de la información genética. Ambas células hijas tendrán la misma información genética. - A nivel celular la mitosis permite la perpetuación de una estirpe celular y la formación de colonias de células (clones celulares). - A nivel orgánico.- Mediante el proceso de la mitosis se lleva a cabo la reparación y regeneración tejidos, como son los casos de cicatrización y regeneración de la piel. La mitosis permite que todas las células de un organismo pluricelular, a excepción de las células sexuales, dispongan de idéntica información genética. La mitosis permite el crecimiento de los organismos pluricelulares por aumento del número de células que conforman su masa corporal constituida por los tejidos y los órganos que forman a los aparatos y sistemas. Tomado: http://www.iespando.com/web/departamentos/biogeo/web/departamento/2BCH/PDFs/18Mitosis.pdf http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/mitosis/mitosis.htm

a) En forma individual, realiza una investigación documental sobre las etapas de la mitosis, detallando los sucesos que se llevan a cabo en cada una de ellas. Utiliza los esquemas de apoyo. Consulta en textos de la biblioteca, o las páginas y videos que se recomiendan. Escribe los sucesos celulares de cada una de las etapas en los cuadros correspondientes y

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posteriormente discute la información recabada, escuchando con atención a tus compañeros y profesor.

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Páginas Web sobre Mitosis: http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/mitosis/mitosis.htm h t t p :/ / ww w. e d u c a rc hi l e. cl/ P o r t al . B as e/ W eb / Ve r C on t e ni do . as p x? G U I D = 3 8 bd 3 b 06 - b9 8 2- 4 7d 8 - 8a a4 c573a5c6a444&ID=136100&PT=1 http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/mitosis.htm

Videos de Mitosis: http://fundacionannavazquez.wordpress.com/2008/04/29/las-etapas-de-lamitosis/ http://www.youtube.com/watch?v=VlN7K1-9QB0 http://www.youtube.com/watch?v=m73i1Zk8EA0&feature=player_embedded (mitosis en tiempo real) http://www.youtube.com/watch?v=5uPC-HMFNMo&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=3KmzhpxIvZ8 http://www.youtube.com/watch?v=w4hey-7-sTg http://www.youtube.com/watch?v=6oAyXeQa1EU&feature=related

ACTIVIDAD 5

Sintetiza la información y escríbela en los siguientes cuadros para cada etapa. PROFASE

METAFASE

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ANAFASE

TELOFASE

Esquemas de apoyo No. 3. Mitosis. http://normaverobiologia.webs.com/apps/blog/?view_type=0

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c) De manera individual encuentra en la siguiente sopa de letras los conceptos característicos del proceso de mitosis. Elabora un glosario, agregando la definición de todos los conceptos claves en el proceso de la definición te ayude a comprender mejor el proceso.

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Reproducción celular

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Glosario 1. Cromatina

2. Citocinesis

3. Nucléolo

4. Telofase

5. Interfase

6. Ásteres

7. Anafase

8. Huso

9. Núcleo

10. Microtúbulos

11. Profase

12. Metafase

13. Membrana

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Puedes verificar tus conocimientos, realizando los ejercicios interactivos sobre mitosis de las siguientes páginas Web: http://www.educarchile.cl/UserFiles/P0001/Media/JuegosBID/Ahorcado120/index.html http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/Ejercicios/Tema4_1b/mitosis3.htm http://www.iesjovellanos.com/departamentos/cienciasnaturales/1bach/activbioygeo1.htm#

En los organismos pluricelulares ¿Qué importancia tiene el ciclo celular?

Procesos de crecimiento, reparación y renovación celular ¿Cómo beneficia a mi organismo y al de otros seres vivos, el que se lleve a cabo el ciclo celular? Seguramente alguna vez te has encontrado o has visto alguno de los casos que aparecen en las fotografías.

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¿Te has preguntado, cómo sanan las heridas?

ACTIVIDAD 6

Lee el siguiente texto y explica alguna situación en la que después de haberte herido hayas sanado gracias al proceso de mitosis. Desde un punto de vista evolutivo un organismo unicelular es simplemente una estructura dentro de la cual se realizan las funciones vitales básicas de nutrición y reproducción. En los organismos pluricelulares los tejidos, órganos y sistemas se especializan en una función determinada y cada célula diferenciada se especializa para realizar una actividad concreta. Para un organismo pluricelular, la división celular es un mecanismo cíclico que ocasiona el aumento del número de células y con ello el crecimiento del individuo, además, las nuevas células lograrán una especialización y una funcionalidad concreta. Heridas y cicatrización El proceso de cicatrización se realiza regenerando la herida ya sea formando tejido igual al que fue dañado o tejido cicatricial. En el proceso de cicatrización primero se forma un coágulo, más adelante las células adyacentes inician la mitosis para generar nuevas células. La herida se contrae y, paulatinamente se va reduciendo la presencia vascular y de agua en el tejido granular, que gana en consistencia y se transforma finalmente en el tejido cicatricial. La epitelización cierra el proceso de curación de la herida. Este proceso incluye la reconstitución de las células epidérmicas a través de la mitosis y la migración celular, principalmente desde los bordes de la herida.Tomado de: http://cybertesis.unmsm.edu.pe/

ACTIVIDAD 7

Escribe tu anécdota y el proceso que se llevó a cabo para que sanaras. Una vez resulté herido con…

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¿Qué tipo de reproducción celular se llevó a cabo para que sanara tu herida? Comenta con el grupo tu anécdota y conclusiones, participando propositivamente y escuchando con respeto y atención. ACTIVIDAD 8

Realiza una práctica experimental. LABORATORIO DE BIOLOGÍA I MITOSIS Propósito: Diferenciar las etapas de la mitosis, mediante una actividad experimental. • • • • • • • • •

Material: Puntas de raíces de cebolla Microscopio Pinzas de disección Vidrio de reloj Portaobjetos. Cubreobjetos. Navajas o bisturí Mechero Papel absorbente

Sustancias: • • • •

Agua Alcohol ácido (3ml de HCl y 97 ml de etanol 95%) Solución de aceto-orceína Aceite de inmersión

Nota: Si el laboratorio del plantel cuenta con preparaciones permanentes de meristemo de raíces de cebolla, no será necesario la actividad extraclase de esta práctica, ni la preparación de preparaciones temporales. En la preparación permanente se identificarán las fases de la mitosis. Planteamiento del problema: Todos los organismos pluricelulares: plantas y animales tienen la capacidad de crecer. ¿Mediante qué proceso lo llevan a cabo?

¿Cuál es tu hipótesis al respecto, donde anticipes los resultados esperados en el desarrollo experimental?

Procedimiento: Actividad extraclase:

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Diez días antes de la práctica requieres preparar el material biológico (cebolla) que utilizarás en la práctica: Puedes trabajar con cebolla de bulbo pequeño o grande. Si la cebolla tiene raíces, quítalas. Colocar tres palillos de dientes a manera de tripié y colocar la cebolla dentro de un recipiente con agua. Cuidar que el agua toque la base de la cebolla, pero el resto de la cebolla no debe estar sumergido en el agua, ya que se pudriría. Dejar la cebolla en agua para que crezcan las raíces que se utilizarán en la práctica.

http:// www.ucol.mx/acerca/coordinaciones/cgd/.../mbiologia1.doc http://labbio.bligoo.com/tag/celula http://comps.fotosearch.com/comp/UNN/UNN583/microscopio-industria-silla_~u13544540.jpg

En el laboratorio: -

Con una navaja corta tres o cuatro raíces de la cebolla. Con las pinzas toma dos raíces (siempre por el extremo cortado y no por la punta). Colócalas en un vidrio de reloj que contenga alcohol ácido (aproximadamente 0.5 ml) y déjalas de 10 a 20 minutos, evita que la preparación se evapore.

-

Seca las raíces con un trozo papel filtro y colócalas en un portaobjetos.

-

Con una navaja corta las puntas de la raíces de la cebolla en unos 2 mm y desecha los sobrantes. Agrega una gota de aceto-orceína.

-

Coloca una de las puntas de la raíz sobre un portaobjetos, la otra punta de la raíz déjala para hacer otra preparación por si en la primera no salen los resultados esperados.

-

Coloca sobre el portaobjetos otro portaobjetos y con el pulgar presiona sobre el portaobjeto con la raíz. Con el papel absorbente, retira el exceso de colorante. Levanta cuidadosamente el portaobjetos superior y agrega otra gota de colorante. Coloca encima un cubreobjetos.

-

Pon la preparación cerca del calor de la lámpara y déjalo reposar por 5 minutos.

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Observa al microscopio con el objetivo de 10X y busca células en mitosis. Con el objetivo de 40X identifica algunas fases de la mitosis. Agrega una gota de aceite de inmersión y posteriormente con el objetivo 100X identifica al menos dos fases de la mitosis, utiliza las microfotografías que se presentan en esta práctica. Elabora un esquema de cada una. http://labbio.bligoo.com/tag/celula Dibuja en tu cuaderno las observaciones realizadas en los objetivos de 10X, 40X y 100X.

http://www.vcbio.sci.kun.nl/eng/virtuallessons/mitostage/ ¿La interfase es una de las etapas de la mitosis?

¿Por qué?

Determina las características que te permitieron identificar cada fase y descríbelas en tu cuaderno. Principales características: Profase Metafase Anafase

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Telofase

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Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: 1.- ¿Qué tipo de reproducción realizan las células del pelo, de las uñas y de la piel? 2.- ¿En qué etapa del ciclo celular ocurre fase (s)? 3- ¿En qué etapa del ciclo celular ocurre la mitosis? Más información sobre mitosis: http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/mitosis/mitosis.htm

Práctica alternativa de mitosis: http://www.youtube.com/watch?v=Qx3WfD6UrTM Elabora un reporte si el profesor te lo solicita donde expliques el desarrollo de la práctica, incluyendo tus conclusiones al respecto Lista de cotejo para actividades experimentales Actividad Experimental No. Bloque: I Integrantes del equipo: Nombre de la actividad: Mitosis Fecha: Grupo: Equipo No. Sí No Observaciones Aspectos a evaluar 1. Se integró con facilidad en el equipo de trabajo del laboratorio y colaboró en la realización de la práctica. 2. Aplican las reglas de seguridad del laboratorio, utilizando con cuidado el material del laboratorio 3. Redactan una hipótesis que pueden comprobar, utilizando un criterio científico con respecto al proceso de mitosis. 4. Identifica y describe las etapas de la mitosis al observar al microscopio células vegetales o animales en división. 5. Los resultados, observaciones y conclusiones son claros y explican lo ocurrido y comprobado en el laboratorio. Contestan correctamente el cuestionario. TOTAL

OBJETO DE APRENDIZAJE Meiosis

¿Qué células llevan a cabo la meiosis?

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REPRODUCCIÓN SEXUAL Es el proceso mediante el cual se desarrollan nuevos individuos, para ello los organismos tienen unos órganos especiales llamados gónadas en donde se forman los gametos o células reproductoras. Para que se lleve a cabo la reproducción sexual se necesita de la intervención de dos individuos: los machos y las hembras. La condición primordial para que se lleve a cabo esta reproducción es que se unan (Fusión) los gametos. La unión de los gametos da lugar a la formación de una nueva célula, cuyo desarrollo conduce a la formación de un nuevo individuo de la especie. Reino Animal Machos

Hembras

Gónadas

Testículos

Ovarios

Gametos

Espermatozoide

Ovulo

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El espermatozoide se encuentra formado por una cabeza, la cual contiene la información genética; una parte intermedia llamada cuello, donde se encuentran las mitocondrias encargadas de producir la energía necesaria para que éste llegue al óvulo y la cola o flagelo, cuya función es moverse para provocar su desplazamiento.

Estas células no son móviles y se encuentran conformadas por: una membrana protoplasmática o vitelina, la cual protege y rodea al citoplasma; un protoplasma o vitelo, donde se encuentran sustancias nutritivas necesarias una vez que el óvulo es fecundado y un núcleo que contiene la información genética. Texto tomado de: Biología II, cuaderno de ejercicios, Cerna Hernández y Hernández Torres, Primera edición 2014, página 3 y 4

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Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: ¿Cuáles son las características de la reproducción sexual? A nivel de cromosomas, ¿qué diferencia existe entre una célula somática y una célula sexual?

¿Por qué es necesaria la meiosis?

Actividad. Define los siguientes conceptos en tu cuaderno, consultando la lectura que aparece a continuación, al terminar comenta con tus compañeros las definiciones y confirma o corrige tus respuestas al escuchar la retroalimentación del profesor: Número cromosómico,diploide,haploide,cromátida,homólogos,entrecruzamiento Meiosis La Meiosis es el proceso que tiene como objetivo la reducción del número de cromosomas de una especie. Es decir, las células diploides se convierten en haploides. Otro de sus objetivos es establecer reestructuraciones en los cromosomas homólogos mediante intercambios de material genético. Por lo tanto, la meiosis no es una simple división celular. La meiosis está directamente relacionada con la sexualidad y tiene un profundo sentido para la supervivencia y evolución de las especies. A nivel genético, la meiosis es una de las fuentes de variabilidad genética. Por lo tanto, la meiosis es un mecanismo indispensable para asegurar la constancia del número específico de cromosomas en los organismos sexuados. La meiosis a diferencia de la mitosis requiere de dos divisiones celulares para que se realice la reducción cromosómica, a estas se les conocen como 1ª. división meiótica o meiosis I y 2ª. división meiótica o meiosis II. Cada división meiótica, consta de las etapas de la mitosis, pero en la 1ª división meiótica, existen diferencias. Primera división meiótica (Meiosis I) Profase I Los cromosomas homólogos se aparean (formando tétradas, ya que cada cromosoma tiene dos cromátidas), a este proceso se le llama sinapsis. Los cromosomas apareados forman quías más que son los puntos para intercambiar genes entre las cromátidas de cromosomas homólogos, proceso que se conoce como entrecruzamiento o crossing-over; el entrecruzamiento da por resultado la recombinación de genes. La envoltura nuclear se desintegra y se forman las fibrillas del huso acromático.

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Imagen tomada de: http://biologia-test.blogspot.mx/2014/06/p-65-cuando-tiene-lugar-el.html

Metafase I Los cromosomas homólogos apareados (tétradas) se alinean en el ecuador de la célula y cada pareja de homólogos se fija por su centriolo a una fibra del huso acromático. Los cromosomas del par de homólogos se acomodan “mirando” hacia polos opuestos de la célula. http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/ meiosis.htm

Anafase I Los cromosomas homólogos se separan y un miembro de cada par se dirige hacia cada uno de los polos de la célula. Las cromátidas hermanas no se separan.

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Telofase I Desaparecen las fibras del huso acromático. Se forman dos conjuntos de cromosomas en los polos de la célula, cada conjunto tien un miembro de cada par de homólogos. Los núcleos resultantes son haploides ya que contienen la mitad del número cromosómico, pero cada cromosoma tiene dos cromatidas. La citocinesis ocurre en esta etapa. Puede no existir interfase entre la meiosis I y la meiosis II, o bien, ser muy corta, pero en este periodo no se realiza duplicación del ADN.

Segunda división meiótica (Meiosis II) 1) Profase II Si los cromosomas se desintegraron después de la telofase I, se condensan de nuevo. Las fibras del huso acromático se forman nuevamente y se desintegra la membrana nuclear. 2) Metafase II Los cromosomas (con dos cromátidas) se alinean en el centro de la célula, se fija un cromosoma en cada fibra del huso acromático. 3) Anafase II Las cromátidas de cada cromosoma se separan emigrando a polos opuestos. 4) Telofase II

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Se forman nuevamente membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. Cada cromosoma estará formado por una sola cromátida. Existe citosinesis. Al final de la meiosis se obtienen 4 células haploides (células sexuales o gametos).

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Audersirk, T., et al. Biología, La vida en la tierra. PearsonEducación de México, 2008 p. 210-211 Ya se ha visto que las dos divisiones meióticas reducen la cantidad de cromosomas del número diploide (2n) (dos juegos de cromosomas) al haploide (n) (un juego de cromosomas), lo que posibilita la unión de dos tipos diferentes de gametos para originar un cigoto diploide (con los dos juegos de cromosomas). Si la producción de gametos se hiciera por mitosis, la fusión de ellos duplicaría el número cromosómico del cigoto. Así, en la especie humana con 46 cromosomas por célula, la unión del óvulo y el espermatozoide daría lugar a un huevo con 92 cromosomas. Además de garantizar la permanencia del número específico de cromosomas, la meiosis es muy importante porque provee la continuidad del material hereditario de una generación a la siguiente y, a la vez, contribuye a crear variabilidad en la descendencia.

El “entrecruzamiento” de los cromosomas paternos y maternos durante la profase I y la “combinación al azar” de esos mismos cromosomas en la metafase I, determinan la producción de una gran variedad de gametos por cada progenitor. Como los gametos masculino y femenino también se unen al azar para formar un cigoto, se puede afirmar que este proceso de fusión y la meiosis que le precede, son importantes fuentes de variabilidad dentro de las especies que presentan reproducción sexual. La variación en la descendencia constituye la base de los cambios evolutivos que ocurren con el tiempo. Los individuos que, por sus características hereditarias, pueden adaptarse mejor a las condiciones ambientales tienen mayores oportunidades de sobrevivir y dejar más descendientes que los individuos con rasgos hereditarios menos favorables.

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Tomado de: http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/CelulaDivision.htm

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Nombre del alumno:

ACTIVIDAD 9

Completa el siguiente cuadro sobre las características que tienes de tus papás. Nombre del alumno: Características que tienes de papá

Características que tienes de mamá

Explica la relación que existe entre el ejercicio anterior y la meiosis.

Meiosis y variabilidad genética La reproducción sexual introduce una importante proporción de variaciones genéticas. La variabilidad genética es una medida de la tendencia de los genotipos (conjunto de genes de un organismo) de una población a diferenciarse. Cuanto mayor sea la diversidad de gametos formadas en cada progenitor, mayor será la probabilidad de originar combinaciones diferentes por fecundación, y mayor será la diversidad de los descendientes. Una célula diploide, con 2 pares de cromosomas homólogos, originará por meiosis 4 gametos haploides (uno de la madre y otro del padre). En la Metafase I se va a determinar en qué sentido migrarán en la Anafase I. Existen dos opciones: a. Puede ocurrir que los 2 cromosomas paternos migren juntos a un polo y los dos maternos al opuesto. b. Puede ocurrir que migren al mismo polo el cromosoma materno del par homólogo y el paterno del par homólogo. Los otros cromosomas, migran al polo opuesto. Todo sucede porque en la meiosis que experimenta una célula madre se produce en sus cromosomas unos grupos denominados tetradas lo que trae como consecuencia entrecruzamientos o intercambios entre las cromátidas que se denominan quiasmas. Cuando los quiasmas se rompen (o separan) cada cromatida tiene una riqueza genética cualitativa distinta a la de la célula madre. La meiosis es importante para la variabilidad genética, ya que gracias a ella existen diferencias de rasgos con respecto al padre y a la madre, permite una mezcla. Además, la variabilidad permite la evolución de los organismos.

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Nombre del alumno: Por tanto, las células generadas por meiosis imprescindiblemente deben combinarse con otra, lo cual siempre crea una mezcla de material genético nueva y única, que no existía en ninguna de las células originarias, incrementando la variabilidad genética Consecuencias genéticas de la Meiosis: 1. Reducción del número de cromosomas a la mitad: de una célula diploide (ej: 46 cromosomas en el ser humano) se forman células haploides (23 cromosomas). Esta reducción a la mitad es la que permite que el fenómeno siguiente de la fecundación mantenga el número de cromosomas de la especie. 2. Recombinación de información genética heredada del padre y la madre: el apareamiento de los homólogos y el consecuente entrecruzamiento permite que se intercambie la información. La consecuencia de este fenómeno es que ningún hijo heredará un cromosoma íntegro de uno de sus abuelos. 3. Segregación al azar de cromosomas maternos y paternos: la separación de los cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II, se realiza completamente al azar, por lo que contribuyen al aumento de la diversidad genética. Tomando como ejemplo la especie humana podemos ver las consecuencias genéticas de la meiosis: Cada persona tiene dos juegos completos de 23 cromosomas, un juego que recibió de su madre y otro que recibió de su padre. Como los cromosomas de los dos juegos son distintos, y en la meiosis se reparten al azar, una persona puede dar lugar a 223 gametos diferentes (más de ocho millones). Además, su pareja también puede formar el mismo número de gametos diferentes. Por tanto, la posibilidad de que de una pareja nazcan dos hijos iguales es prácticamente nula (1/246). Además, durante la profase I, los cromosomas de cada pareja de homólogos intercambian fragmentos entre sí, de modo que el número de posibles combinaciones de cromosomas es infinito. En conclusión: En este caso la variabilidad genética se produce cuando los cromosomas paternos y maternos se cruzan por el llamado entrecruzamiento o crossingover de genes. Este proceso permite que no haya dos personas idénticas (salvo que sean gemelas). Por este proceso todos los espermatozoides y todos los óvulos llevan diferente información. La variabilidad genética permite la evolución de las especies, ya que en cada generación solamente una fracción de la población sobrevive y se reproduce transmitiendo características particulares a su progenie. Más información en: http://www.biodiversidad.gob.mx/genes/vargenetica.html

Ejemplos de variedad genética frutos y hortalizas:

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Videos recomendados: Meiosishttp://www.youtube.com/watch?v=uIS6OxfLFSg&feature=related Fases de la meiosis https://www.youtube.com/watch?v=8uF-iJXwVBQ Fases de la meiosis http://www.youtube.com/watch?v=uIS6OxfLFSg&feature=related Recombinación genética http://www.youtube.com/watch?v=wpMMP24cJlA&feature=related Mitosis y meiosis http://www.youtube.com/watch?v=mMncJS4nJ74&feature=related ACTIVIDAD 10

a)

Completa el siguiente cuadro en tu cuaderno sobre las diferencias entre mitosis y meiosis. Aspecto

Mitosis

Meiosis

1. Tipos de células de un organismo en las que ocurren estos procesos 2. Diferencias entre las células hijas y las células madre en uno y otro caso

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3. Significado de mitosis y meiosis en la gametogénesis

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El siguiente esquema representa una célula que iniciará la división, contesta las siguientes preguntas al respecto anotándolas en tu cuaderno. ¿Cuál es su número diploide? ¿Cuántos pares de homólogos tiene? ¿Cuántas cromátidas tiene? ¿Atravesó la fase S de la interfase? Explica por qué: ¿Por qué en la ovogénesis solamente se obtiene una célula sexual a diferencia de la espermatogénesis en la que se obtienen 4 gametos? Diferencias entre mitosis y meiosis Tabla comparativa: Mitosis – meiosis MITOSIS 1

2

3

4

5

6

MEIOSIS

La MITOSIS o cariocinesis se produce en La MEIOSIS se produce en células sexuales, células somáticas o formadoras del cuerpo. germinales o gametos (espermatozoide y óvulo). En la MITOSIS, por cada célula madre La MEIOSIS por cada célula madre diploide diploide (2n) se originan 2 células hijas se originan 4 células hijas haploides (n) con diploides (2n) con la misma cantidad o juego la mitad del juego cromosómico que la célula cromosómico que la célula madre, así las progenitora. Es decir, las células hijas son células hijas tienen la misma información genéticamente distintas a la célula madre y genética y el mismo número de cromosomas además tienen la mitad de los cromosomas que la célula madre. que ella. Las células hijas son idénticas entre sí.

Las células hijas son genéticamente distintas entre sí, con genes maternos y paternos mezclados al azar. La MITOSIS es un proceso de división La MEIOSIS es un proceso largo, puede llevar celular corto (dura horas). Es un proceso días, meses o años. continuo. En la MITOSIS cada ciclo de duplicación La MEIOSIS cada ciclo de duplicación del ADN del ADN es seguido por uno de división, las es seguido por 2 divisiones (meiosis I o células hijas tienen un número diploide de reduccional y meiosis II o ecuacional), y las 4 cromosomas y la misma cantidad de ADN células hijas haploides resultantes contienen que la célula madre. la mitad de la cantidad de ADN. En la MITOSIS la síntesis del ADN se En la MEIOSIS hay una síntesis premiótica produce en el período S (síntesis) que es de ADN que es mucho más larga que en la seguido por G2 (gaps) antes de la división. mitosis, la fase G2 es corta o falta.

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En la MITOSIS cada cromosoma se En la MEIOSIS los cromosomas homólogos comporta en forma independiente. se entrecruzan en la profase I.

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En la MITOSIS el material cromosómico permanece constante salvo que existen mutaciones o aberraciones cromosómicas. (No crea variabilidad genética).

En la MEIOSIS ocurre variabilidad genética por la mezcla de genes y la distribución al azar de las cromátidas de los cromosomas homólogos. Debido a ello cada gameto porta información con variabilidad respecto a los otros gametos.

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En la MITOSIS, los cromosomas de las Los cromosomas de las células obtenidos células obtenidas tienen información de un por MEIOSIS tienen información de ambos solo progenitor. progenitores.

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En la MITOSIS no hay entrecruzamiento.

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La MITOSIS puede ocurrir en células MEIOSIS ocurre solamente en células con haploides o diploides un número diploide de cromosomas (para producir células haploides).

En la MEIOSIS hay entrecruzamiento entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos.

Video recomendado: Comparación entre meiosis y mitosis. https://www.youtube.com/watch?v=XJT2olinfvU

Gametogénesis. Gametogénesis: Es el proceso de formación de células gaméticas, gametos o células sexuales, el cual se realiza en las gónadas. Consiste en dos divisiones meióticas y al final se obtienen cuatro células haploides, que contienen la mitad del número de cromosomas de la especie. En la gametogénesis se forman los gametos (por definición haploides, n) a partir de la células haploides de la línea germinal. Dependiendo del tipo de gametos que se formen, puede ser ovogénesis o espermatogénesis. La espermatogénesis es el proceso de formación de espermatozoides por meiosis en las gónadas (órganos especializados conocidos que en los machos se denominan testículos). Al término de la meiosis, las células se diferencian transformándose en espermatozoides. La ovogénesis es el proceso de formación de un óvulo por meiosis en las gónadas femeninas u ovarios. Diferencias entre espermatogénesis y ovogénesis. Debe destacarse que si bien en la espermatogénesis, las cuatro células derivadas de la meiosis se diferencian en espermatozoides, durante la ovogénesis el citoplasma y orgánulos van a una a una célula más grande: el óvulo y las otras tres (llamadas glóbulos polares) no desarrollan. En humanos,

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en el caso de las gónadas masculinas se producen cerca de 200,000,000 espermatozoides por día, mientras que las femeninas producen generalmente un óvulo mensual durante el ciclo menstrual.

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¿Qué beneficios tiene los avances en el campo de reproducción celular en la vida cotidiana? ¿Cómo impactan a nuestra sociedad?

ACTIVIDAD 11

De manera individual realiza una consulta documental sobre los avances e implicaciones del conocimiento sobre reproducción celular y sus aplicaciones. Elabora un organizador gráfico de información en tu cuaderno u hojas blancas, en el que se integren los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en tu comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social. Comenta con tus compañeros tu reflexión al respecto, escuchando con respeto y atención los comentarios de los demás y la retroalimentación del profesor. Puedes realizar la consulta en libros o artículos recomendados por tu profesor o en páginas Web como las siguientes: Células madre: Entre la esperanza y la controversia: http://www.sindioses.org/sociedad/stemcell.html

Consiguen simular la división celular con el superordenador del Virginia Tech: http://www.tendencias21.net/Consiguen-simular-la-division-celular-con-el-superordenador-del-Virginia-Tech_a1378.html

Material genético y reproducción celular: http://biologiasegungolgix.blogspot.com/2008/01/material-genetico-y-reproduccin-celular.html

Grupo de Investigación Control de la División Celular: http://www.guiadeprensa.com/directorio/zindexs3empresa.php?id=3100

“Un gen inhibe la reproducción celular que al fallar da lugar al cáncer”: http://ciberapitbiomedical.blogspot.com/2008/06/un-gen-inhibe-la-reproduccin-celular.html

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