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Libro de Temas Selectos de Biología I

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MATERIAL DE APOYO PARA LA MATERIA DE TEMAS SELECTOS DE BIOLOGÍA I.

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Libro de Temas Selectos de Biología I

  1. 1. 2 PRELIMINARES Esta publicación se terminó de imprimir durante el mes de junio de 2012. Diseñada en Dirección Académica del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora Blvd. Agustín de Vildósola; Sector Sur. Hermosillo, Sonora, México La edición consta de 2,160 ejemplares. COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE SONORA Director General Mtro. Julio Alfonso Martínez Romero Director Académico Dr. Manuel Valenzuela Valenzuela Director de Administración y Finanzas C.P. Jesús Urbano Limón Tapia Director de Planeación Ing. Raúl Leonel Durazo Amaya Temas Selectos de Biología 1 Módulo de Aprendizaje. Copyright ©, 2011 por Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora todos los derechos reservados. Segunda edición 2012. Impreso en México. DIRECCIÓN ACADÉMICA Departamento de Desarrollo Curricular Blvd. Agustín de Vildósola, Sector Sur Hermosillo, Sonora. México. C.P. 83280 COMISIÓN ELABORADORA: Elaborador: Azucena López Ornelas Revisión Disciplinaria: Nydia Gabriela Estrella Corrección de Estilo: Lucía Ordoñez Bravo Supervisión Académica: Mtra. Luz María Grijalva Díaz Diseño: María Jesús Jiménez Duarte Edición: Francisco Peralta Varela Coordinación Técnica: Claudia Yolanda Lugo Peñúñuri Diana Irene Valenzuela López Coordinación General: Dr. Manuel Valenzuela Valenzuela
  2. 2. 3PRELIMINARES Ubicación Curricular HORAS SEMANALES: 03 CRÉDITOS: 06 DATOS DEL ALUMNODATOS DEL ALUMNODATOS DEL ALUMNODATOS DEL ALUMNO Nombre: _______________________________________________________________ Plantel: __________________________________________________________________ Grupo: _________________ Turno: _____________ Teléfono:___________________ E-mail: _________________________________________________________________ Domicilio: ______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ COMPONENTE: FORMACIÓN PROPEDÉUTICA GRUPO: QUÍMICO BIÓLOGO
  3. 3. 4 PRELIMINARES
  4. 4. 5PRELIMINARES Presentación .........................................................................................................................................................7 Mapa de asignatura..............................................................................................................................................8 BLOQUE 1: EVALÚAS LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA .............9 Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1: La biología actual en México y el mundo ....................................................................10 • La investigación en la biología ...................................................................................................................12 • Importancia de la biología en México y en el mundo actual .....................................................................16 • Algunos descubrimientos biológicos en el mundo actual.........................................................................17 Secuencia Didáctica 2Secuencia Didáctica 2Secuencia Didáctica 2Secuencia Didáctica 2: La tecnología al servicio de la ciencia .........................................................................21 • El microscopio y sus aportaciones a la biología........................................................................................21 • La teoría celular...........................................................................................................................................23 • Mattias Schleiden, Theodor Schwann y Rudolf Virchow: Creadores de la teoría celular .........................24 • Biología computacional y bioinformática ...................................................................................................27 BLOQUE 2: ANALIZA LOS PROCESOS CELULARES.........................................................................33 Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1: Procesos de transporte a través de la membrana celular ..........................................34 • Membrana celular: Modelo del mosaico fluido..........................................................................................35 • Procesos de transporte: Transporte pasivo...............................................................................................37 • Transporte activo ....................................................................................................................................... 41 • Otros mecanismos de transporte: Endocitosis, exocitosis y transcitosis .................................................41 Secuencia Didáctica 2Secuencia Didáctica 2Secuencia Didáctica 2Secuencia Didáctica 2: Procesos de diferenciación celular..............................................................................48 • Diferenciación celular .................................................................................................................................50 • Capas germinales en animales..................................................................................................................52 • Movimiento morfo genético........................................................................................................................55 • Fases del desarrollo embrionario...............................................................................................................56 • Las células madre en la sociedad actual...................................................................................................61 • Las células madre en la sociedad actual...................................................................................................61 • Aplicaciones de la célula madre de tipo sanguíneo ..................................................................................63 • Medicina regenerativa ...............................................................................................................................63 BLOQUE 3: ARGUMENTA LAS APLICACIONES DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR.............................69 Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1: Inmunología..................................................................................................................70 • Antecedentes de la inmunología................................................................................................................71 • Nacimiento de la inmunología....................................................................................................................71 • Pioneros de la inmunología ........................................................................................................................73 • Sistema inmunitario ....................................................................................................................................75 • Tipos de inmunidad: Inmunidad innata e inmunidad adquirida................................................................75 • Inmunidad innata o natural.........................................................................................................................76 • Inmunidad adquirida...................................................................................................................................77 • Células del sistema inmune........................................................................................................................79 • Sistema inmune y enfermedad...................................................................................................................80 Secuencia DidáSecuencia DidáSecuencia DidáSecuencia Didáctica 2ctica 2ctica 2ctica 2: La inmunología y su relación con la biología molecular .............................................84 • La biología molecular en la inmunología....................................................................................................86 • Aplicaciones de la biología molecular en México y el mundo...................................................................86 • ¿Qué son las vacunas? ..............................................................................................................................87 • Trasplantes..................................................................................................................................................88 • Autoinmunidad............................................................................................................................................90 • Proteinograma electroforético ....................................................................................................................90 Índice
  5. 5. 6 PRELIMINARES BLOQUE 4: COMPRENDE LOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA Y LA TERAPIA GÉNICA...........................................................................................................................95 Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1Secuencia Didáctica 1: La ingeniería genética ................................................................................................. 96 • Ingeniería genética..................................................................................................................................... 97 • Herramientas usadas para la manipulación génica.................................................................................. 97 • Procedimientos para la obtención de un individuo transgénico .............................................................. 98 • Aplicaciones de la ingeniería genética en la medicina y la agricultura .................................................. 102 • Cultivos transgénicos en México............................................................................................................. 104 • Principales cultivos biotecnológicos a nivel mundial.............................................................................. 105 • Impacto social, económico y ambiental de la ingeniería genética......................................................... 108 • La polémica de los cultivos transgénicos ............................................................................................... 107 Secuencia Didáctica 2Secuencia Didáctica 2Secuencia Didáctica 2Secuencia Didáctica 2: Terapia génica........................................................................................................... 109 • Terapia génica ......................................................................................................................................... 110 • Usos de la terapia génica........................................................................................................................ 110 • Terapia en células somáticas .................................................................................................................. 111 • Terapia en células germinales................................................................................................................. 112 • Controversias sobre la terapia génica..................................................................................................... 112 Bibliografía........................................................................................................................................................ 115 Índice (continuación)
  6. 6. 7PRELIMINARES “Una competencia es la integración de habilidades, conocimientos y actitudes en un contexto específico”.“Una competencia es la integración de habilidades, conocimientos y actitudes en un contexto específico”.“Una competencia es la integración de habilidades, conocimientos y actitudes en un contexto específico”.“Una competencia es la integración de habilidades, conocimientos y actitudes en un contexto específico”. El enfoque en competencias considera que los conocimientos por sí mismos no son lo más importante, sino el uso que se hace de ellos en situaciones específicas de la vida personal, social y profesional. De este modo, las competencias requieren una base sólida de conocimientos y ciertas habilidades, los cuales se integran para un mismo propósito en un determinado contexto. El presente Módulo de Aprendizaje de la asignatura Temas selectos de Biología 1, es una herramienta de suma importancia, que propiciará tu desarrollo como persona visionaria, competente e innovadora, características que se establecen en los objetivos de la Reforma Integral de Educación Media Superior que actualmente se está implementando a nivel nacional. El Módulo de aprendizaje es uno de los apoyos didácticos que el Colegio de Bachilleres te ofrece con la intención de estar acorde a los nuevos tiempos, a las nuevas políticas educativas, además de lo que demandan los escenarios local, nacional e internacional; el módulo se encuentra organizado a través de bloques de aprendizaje y secuencias didácticas. Una secuencia didáctica es un conjunto de actividades, organizadas en tres momentos: Inicio, desarrollo y cierre. En el inicio desarrollarás actividades que te permitirán identificar y recuperar las experiencias, los saberes, las preconcepciones y los conocimientos que ya has adquirido a través de tu formación, mismos que te ayudarán a abordar con facilidad el tema que se presenta en el desarrollo, donde realizarás actividades que introducen nuevos conocimientos dándote la oportunidad de contextualizarlos en situaciones de la vida cotidiana, con la finalidad de que tu aprendizaje sea significativo. Posteriormente se encuentra el momento de cierre de la secuencia didáctica, donde integrarás todos los saberes que realizaste en las actividades de inicio y desarrollo. En todas las actividades de los tres momentos se consideran los saberes conceptuales, procedimentales y actitudinales. De acuerdo a las características y del propósito de las actividades, éstas se desarrollan de forma individual, binas o equipos. Para el desarrollo del trabajo deberás utilizar diversos recursos, desde material bibliográfico, videos, investigación de campo, etc. La retroalimentación de tus conocimientos es de suma importancia, de ahí que se te invita a participar de forma activa, de esta forma aclararás dudas o bien fortalecerás lo aprendido; además en este momento, el docente podrá tener una visión general del logro de los aprendizajes del grupo. Recuerda que la evaluación en el enfoque en competencias es un proceso continuo, que permite recabar evidencias a través de tu trabajo, donde se tomarán en cuenta los tres saberes: el conceptual, procedimental y actitudinal con el propósito de que apoyado por tu maestro mejores el aprendizaje. Es necesario que realices la autoevaluación, este ejercicio permite que valores tu actuación y reconozcas tus posibilidades, limitaciones y cambios necesarios para mejorar tu aprendizaje. Así también, es recomendable la coevaluación, proceso donde de manera conjunta valoran su actuación, con la finalidad de fomentar la participación, reflexión y crítica ante situaciones de sus aprendizajes, promoviendo las actitudes de responsabilidad e integración del grupo. Nuestra sociedad necesita individuos a nivel medio superior con conocimientos, habilidades, actitudes y valores, que les permitan integrarse y desarrollarse de manera satisfactoria en el mundo social, profesional y laboral. Para que contribuyas en ello, es indispensable que asumas una nueva visión y actitud en cuanto a tu rol, es decir, de ser receptor de contenidos, ahora construirás tu propio conocimiento a través de la problematización y contextualización de los mismos, situación que te permitirá: Aprender a conocer, aprender a hacer, aprender a ser y aprender a vivir juntos. Presentación
  7. 7. 8 PRELIMINARES Bloque 1.Bloque 1.Bloque 1.Bloque 1. Evalúa los avances y desarrollo de la biología como ciencia. Bloque 2.Bloque 2.Bloque 2.Bloque 2. Analiza los procesos celulares. Temas selectos deTemas selectos deTemas selectos deTemas selectos de biología 1biología 1biología 1biología 1 Bloque 3.Bloque 3.Bloque 3.Bloque 3. Argumenta las aplicaciones de la biología molecular. Bloque 4.Bloque 4.Bloque 4.Bloque 4. Comprende los principios básicos de la ingeniería genética y la terapia génica. Secuencia didáctica 1.Secuencia didáctica 1.Secuencia didáctica 1.Secuencia didáctica 1. La biología actual en México y en el mundo. Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2. La tecnología al servicio de la ciencia. SecuenciaSecuenciaSecuenciaSecuencia didáctica 1.didáctica 1.didáctica 1.didáctica 1. Procesos de transporte a través de la membrana celular. Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2. Procesos de diferenciación celular. Secuencia didáctica 1.Secuencia didáctica 1.Secuencia didáctica 1.Secuencia didáctica 1. Inmunología. Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2. La inmunología y su relación con la biología molecular. Secuencia didáctica 1.Secuencia didáctica 1.Secuencia didáctica 1.Secuencia didáctica 1. La ingeniería genética. Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2.Secuencia didáctica 2. Terapia génica.
  8. 8. Tiempo asignado: 10 horas Evalúa los avances y desarrollo de la biología como ciencia. Competencias disciplinares extendidas: 1. Valora de forma crítica y responsable los beneficios y riesgos que trae consigo el desarrollo de la ciencia y la aplicación de la tecnología en un contexto histórico-social, para dar solución a problemas. 2. Evalúa las implicaciones del uso de la ciencia, así como el origen, continuidad y transformación de la naturaleza para establecer acciones a fin de preservarla en todas sus manifestaciones. 3. Aplica los avances científicos y tecnológicos en el mejoramiento de las condiciones de su entorno social. 4. Aplica la metodología apropiada en la realización de proyectos interdisciplinarios atendiendo problemas relacionados con las ciencias experimentales. 5. Confronta las ideas preconcebidas acerca de los fenómenos naturales con el conocimiento científico para explicar y adquirir nuevos conocimientos. 6. Resuelve problemas establecidos o reales de su entorno, utilizando las ciencias experimentales para la comprensión y mejora del mismo. Unidad de competencia: • Reconoce a la investigación en biología a partir de la consulta sobre los avances que se han logrado en este campo, recuperando la importancia del uso de la tecnología, distinguiendo el papel del microscopio y las computadoras como medios de apoyo para desarrollar planes de investigación que le aporten referentes para aplicar los pasos del método científico, y mostrando una actitud participativa y de colaboración. Atributos a desarrollar en el bloque: 1. Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. 2. Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. 3. Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. 4. Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. 5. Evalúa argumentos y opiniones e identifica prejuicios y falacias. 6. Reconoce los propios prejuicios, modifica los puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. 7. Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética. 8. Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana. 9. Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. 10. Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.
  9. 9. 10 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA Secuencia didáctica 1. La biología actual en México y el mundo. Inicio El objetivo de esta evaluación o repaso, es que reconozcas cuáles son tus creencias acerca de la investigación en Biología y de cómo se han obtenido los conocimientos científicos. Lee con mucho cuidado ya que reconocer tus ideas te ayudará a contrastarlas con los nuevos conceptos a estudiar en el bloque que estás iniciando. I. Subraya la respuesta que se aproxime más a lo que piensas. 1. Los primeros conocimientos sobre los seres vivos se relacionaron con los: a. Animales y plantas de las que se obtenían beneficios o podían representar riesgos. b. Animales y plantas que representaban algún interés científico. c. Animales y plantas de sitios remotos. 2. La Biología es la ciencia que estudia: a. Los ecosistemas. b. La relación del hombre con el ambiente. c. Todas las formas de vida. 3. El reconocimiento de que los seres vivos están formados por células, se logró gracias a: a. El estudio y la investigación de plantas y animales. b. La invención del microscopio. c. La preparación de animales y plantas disecados. 4. La ciencia y la tecnología siempre han estado de la mano, pues: a. Ante un nuevo descubrimiento generalmente se presenta un avance tecnológico y viceversa: los avances tecnológicos promueven nuevos descubrimientos científicos. b. La tecnología siempre aplica los conocimientos de la ciencia para que las naciones poderosas dominen a las naciones pobres. c. No pienso que haya relación entre la biología y la tecnología, la ciencia es el conocimiento de la naturaleza, en cambio la tecnología, es la fabricación de herramientas y aparatos. Actividad: 1
  10. 10. 11 BLOQUE 1 EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 1 Producto: Cuestionario. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Enuncia conceptos, de acuerdo a conocimientos previos. Asocia diferentes conceptos entre sí. Deduce la importancia del lenguaje involucrado en el tema de ingeniería genética. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente 5. Entre algunos avances tecnológicos promovidos por los descubrimientos biológicos, podemos señalar: a. La creación de la bomba atómica b. La creación de insulina humana para el tratamiento de la diabetes. c. La invención del microscopio. 6. En la historia de la humanidad algunos de los episodios que promovieron el desarrollo de nuevos descubrimientos en biología, fueron: a. La invención del microscopio y la aparición de epidemias. b. Las guerras y la creación del automóvil c. La extinción de los dinosaurios y los cambios climáticos. 7. Los conocimientos científicos son útiles para: a. Todas las personas, pues mejoran su capacidad para tomar decisiones. b. Los científicos nada más, pues ellos desarrollan investigaciones. c. Los científicos y personas inteligentes que pueden aplicarlos. 8. Los conocimientos científicos son valiosos porque: a. Son incuestionables, pues ya fueron probados. b. Sirven de base para adquirir nuevos conocimientos sobre el mundo. c. Son los únicos que sirven, ya que no hay otra manera de obtener conocimientos. Actividad: 2
  11. 11. 12 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA Desarrollo Todos los campos de la Biología implican una gran importancia para el bienestar de la especie humana y de las otras especies vivientes. El conocimiento de la variedad de la vida, su explotación y conservación es de gran importancia en nuestro diario vivir. ¿Te has enfermado? Bien, todos hemos enfermado alguna vez, y para que el médico pudiera obtener un diagnóstico correcto de nuestra enfermedad, él tuvo que conocer las funciones orgánicas normales, o sea, las funciones que consideramos dentro de los parámetros homeostáticos. Este estado normal y el estado anormal son analizados, precisamente, por la Biología. El estudio del origen de las enfermedades es también responsabilidad de la Biología, por ejemplo la etiología del cáncer, las infecciones, los problemas funcionales, etc. La investigación en la biología. La investigación en Biología es un proceso que está orientado a la producción de conocimientos sobre lo vivo, interpretando lo vivo, como una forma altamente especializada del movimiento de la materia, regida por sus propias leyes. El conocimiento de esas leyes es precisamente el objeto principal de estudio de la Biología. La investigación en Biología ha pasado de las simples teorías de aproximación a la comprobación directa; de la descripción pasiva a la formulación de experimentos, hipótesis y teorías. Su campo de acción es tan amplio que ha tenido que diversificarse en disciplinas específicas que abordan su objeto general de estudio por alguno de sus aspectos. Esta situación exige llamar la atención sobre cómo el desarrollo de la biología puede llevar a los especialistas al peligro de la formación de conceptos muy parciales sobre lo vivo si no se teorizan y generalizan los conocimientos que son producto de los procesos parciales de la investigación biológica. Este intento de generalizaciones es lo que hoy se denomina Biología Teórica.Biología Teórica.Biología Teórica.Biología Teórica. La Biología actual no es entonces sólo una ciencia experimental. La Biología, como la Química y la Física, experimenta para producir nuevos conocimientos sobre la materia viva y teoriza sobre ello. Su mismo desarrollo le exige utilizar los métodos de las ciencias empíricas como de las no empíricas. Es así que se utiliza en la investigación biológica tanto la observación, la medición y la experimentación -como métodos empíricos- como la hipótesis, la ley y la teoría, entre otros, como métodos teóricos. El método para la Biología y para las demás ciencias naturales, se vincula directamente con la lógica del proceso de descubrimiento científico y a él le corresponde no solamente orientar la selección de los instrumentos, técnicas y procedimientos específicos de cada investigación, sino también y fundamentalmente, fijar los criterios de comprobación o demostración de cada caso.
  12. 12. 13 BLOQUE 1 Fig.1. Planteamientos del método científico.Fig.1. Planteamientos del método científico.Fig.1. Planteamientos del método científico.Fig.1. Planteamientos del método científico. No existe ni para la Biología ni para ninguna otra ciencia particular, un método como pauta general que guíe todas las investigaciones científicas y que garantice de algún modo el carácter del conocimiento obtenido. No hay tal receta. La ciencia no es un proceso mecánico sino dialéctico. Si bien es cierto que la experimentación es la base fundamental de la investigación en Biología, también lo es que no todas sus especialidades permiten la experimentación, ya sea por limitantes metodológicas o éticas. Es el caso de la investigación clínica humana o de la genética humana, áreas en las cuales hay restricciones universales. El experimento controlado es una forma común de investigación en la Biología y las demás ciencias naturales. Es un tipo de experimento en que se trabaja con dos grupos similares: el grupo control y el grupo de prueba o experimental. Los dos grupos sólo se distinguen por el factor variación, que es la variable o dimensión que se quiere investigar. Aunque es posible homogeneizar en la práctica y en alta proporción los dos grupos, siempre quedará alguna posible diferencia. Estas diferencias se pueden corregir mediante herramientas matemáticas que permiten estimarestimarestimarestimar los resultados. Fig.Fig.Fig.Fig. 2222.... La investigación biológicaLa investigación biológicaLa investigación biológicaLa investigación biológica ha permitido la aparición deha permitido la aparición deha permitido la aparición deha permitido la aparición de nuevas disciplinas.nuevas disciplinas.nuevas disciplinas.nuevas disciplinas.
  13. 13. 14 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA En equipo de cuatro integrantes lee el siguiente caso de estudio, para posteriormente responder los planteamientos que aparecen en la parte inferior. ¿Sabes cómo se produjo la primera vacuna? Edward Jenner descubrió la inmunidad natural, cuando observó que la viruela causaba la muerte de miles de personas, pero quienes ordeñaban las vacas no enfermaban de viruela. Jenner era un médico rural y había observado que los ordeñadores contraían una enfermedad infecciosa parecida a la viruela cuando tenían contacto con la ubre de las vacas que habían enfermado de viruela de las vacas o viruela vacuna. Los ordeñadores desarrollaban unas pústulas en las manos. Para Jenner, estas pústulas eran la defensa ante la viruela humana. Jenner llegó a la hipótesis que el producto de la pústula protegía a los ordeñadores de la enfermedad de la viruela. Hipótesis: “Si inoculamos el producto de la pústula en una persona sana, estará protegida contra la viruela, entonces, cuando esta persona esté en contacto con un enfermo de viruela, no enfermará”. Experimentación. Jenner inoculó a un niño de 8 años el producto de la pústula de las manos de una ordeñadora de vacas que había contraído la viruela vacuna. El niño produjo una reacción similar, produciendo pústulas vacunas. Después de unas semanas, Jenner inoculó al mismo niño el producto de las pústulas de un enfermo de viruela humana. El niño no enfermó. Jenner envió sus resultados a la comunidad científica a través de la Real Sociedad de Londres, que rechazó su informe. Finalmente Jenner publicó “Investigación acerca de las causas y efectos de la vacuna antivariólica” dando el nombre de “vacuna” al producto de la pústula. Actividad: 2
  14. 14. 15 BLOQUE 1 EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 2 Producto: Cuestionario. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Diferencia los pasos del método científico. Analiza la aplicación de los pasos del método científico. Valora a la ciencia como un sustento para mejorar la calidad de vida. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente a. ¿Qué pasos del método científico aplicó Jenner? ____________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ b. ¿Cuál fue la(s) consecuencia(s) o resultado(s) del descubrimiento de Edward Jenner? _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ Conclusión________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ Actividad: 2 (continuación)
  15. 15. 16 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA Importancia de la biología en México y en el mundo actual. Para el avance general de la investigación científica en el mundo, referirse a lo que se ha conquistado en el transcurso de una década es apenas hacer un corte transversal de un espesor muy reducido. Y, sin embargo, haciendo un examen atento de lo que se ha hecho en diez años, se puede tratar de determinar cuáles son las tendencias que impulsan su desarrollo y en qué condiciones se ejercen. Debido a esto, se han mejorado en mucho las condiciones de la vida humana y ha aumentado la influencia que tiene la ciencia en todos los aspectos, incluyendo las decisiones de carácter político y alcanzando hasta las formas comunes del pensamiento. En cuanto a las realizaciones más notables que se hicieron es obligado citar los importantes trabajos químicos y biológicos sobre hormonas, enzimas, proteínas, alcaloides y moléculas de estructura muy compleja; las investigaciones acerca de los procesos neurofisiológicos y metabólicos, las conducentes al descubrimiento de nuevos antibióticos y vacunas, los injertos de diversos tejidos y la utilización transitoria de órganos artificiales. Dentro de este panorama mundial, nos interesa fijar detenidamente la atención en las investigaciones científicas hechas en México, durante estos diez años, para poder señalar con objetividad el alcance de nuestras aportaciones, el nivel de los trabajos ejecutados, las condiciones en que se efectúan y las posibilidades de intensificar y acrecentar la investigación científica en México. En las ciencias biológicas, los investigadores mexicanos se dedican particularmente al estudio taxonómico de las plantas y animales del país y a investigar otras características de las especies estudiadas. En el Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México trabajan especialistas en fanerogamia, criptogamia, fitopatología, cactología, bacteriología, micología ornitología, herpetología, ictiología y fisiología. En la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional se hacen investigaciones fisiológicas, farmacológicas, microbiológicas, botánicas, zoológicas, hidrobiológicas, bioquímicas, neurofisiológicas y de ingeniería bioquímica. En el Instituto de Investigaciones Agrícolas de la Secretaría de Agricultura y Ganadería se efectúan algunos estudios de genética aplicada, especialmente acerca de los híbridos y de su relativamente rápida degeneración. En el Laboratorio Entomológico dependiente del Departamento de Agricultura del gobierno de los Estados Unidos se hacen, al parecer, estudios sobre la mosca de la fruta y, particularmente, sobre la mosca prieta de los cítricos. Sin duda, las investigaciones médicas que se hacen en México se encuentran al mismo nivel que las que se realizan en los países más adelantados. En particular, se han colocado en posición eminente las investigaciones que se hacen en el Hospital Infantil, en sus laboratorios de bacteriología intestinal, de cancerología, de virología, de inmunoquímica y de isótopos radioactivos. Estudios Médicos y Biológicos de la Universidad Nacional Autónoma de México se realizan investigaciones histológicas, de la fisiología del sistema nervioso central y de las formaciones musculares y de hematología experimental, especialmente en tejidos humanos y cultivos experimentales. De esta manera, los investigadores de la medicina están descubriendo continuamente nuevos hechos que, por pequeños que parezcan, como se encuentran por millares y millares y son acumulados esmeradamente, forman una riquísima materia prima, a partir de la cual se van estableciendo correlaciones de toda índole y, finalmente, se ponen al descubierto y se determinan las leyes generales. Fig. 3 Una de las actividades más importantes delFig. 3 Una de las actividades más importantes delFig. 3 Una de las actividades más importantes delFig. 3 Una de las actividades más importantes del Departamento de ciencias es la investigación enDepartamento de ciencias es la investigación enDepartamento de ciencias es la investigación enDepartamento de ciencias es la investigación en diversos campos de las ciencias biológicas.diversos campos de las ciencias biológicas.diversos campos de las ciencias biológicas.diversos campos de las ciencias biológicas.
  16. 16. 17 BLOQUE 1 Algunos descubrimientos biológicos en el mundo actual. • La terapia génica:La terapia génica:La terapia génica:La terapia génica: Muchas enfermedades son causadas por malformaciones genéticas, entonces ¿por qué no sustituir los genes defectuosos por otros funcionales y eliminar así el problema? Durante esta década se han hecho avances decisivos en este campo, y en un futuro próximo podríamos ver la desaparición de enfermedades genéticas como la hemofilia. • El Genoma Humano:El Genoma Humano:El Genoma Humano:El Genoma Humano: Después de años de investigación, en 2003 se completó definitivamente la secuenciación del genoma humano, es decir, los “planos” completos del ser humano. Se trata de un avance clave en el desarrollo de la mencionada terapia génica. El genoma humano constituye para los investigadores una importante herramienta para conocer la biología humana y las enfermedades. Luego lograron mapear otros genomas como el del virus del SIDA, el del ratón, el del piojo, y hasta el de la uva “pinot noir”. • La creación de vida artificial:La creación de vida artificial:La creación de vida artificial:La creación de vida artificial: El equipo del genetista Craig Venter ha conseguido ensamblar ADN hasta crear una bacteria artificial, la Mycoplasma laboratorium. La creación de microorganismos “a la carta” podría revolucionar la biología en los próximos años. FigFigFigFig.... 6. Mycoplasma laboratorium, bacteria mitad6. Mycoplasma laboratorium, bacteria mitad6. Mycoplasma laboratorium, bacteria mitad6. Mycoplasma laboratorium, bacteria mitad natural mitad sintética.natural mitad sintética.natural mitad sintética.natural mitad sintética. Fig. 4Fig. 4Fig. 4Fig. 4.... Sustitución el gen defectuoso o reparación de laSustitución el gen defectuoso o reparación de laSustitución el gen defectuoso o reparación de laSustitución el gen defectuoso o reparación de la secuencia mutada.secuencia mutada.secuencia mutada.secuencia mutada. Fig.Fig.Fig.Fig. 5. La comparación entre las5. La comparación entre las5. La comparación entre las5. La comparación entre las secuencias de bacterias y otrossecuencias de bacterias y otrossecuencias de bacterias y otrossecuencias de bacterias y otros organismos revelaráorganismos revelaráorganismos revelaráorganismos revelará pronto los grandespronto los grandespronto los grandespronto los grandes principios de la evolución sobre laprincipios de la evolución sobre laprincipios de la evolución sobre laprincipios de la evolución sobre la Tierra.Tierra.Tierra.Tierra.
  17. 17. 18 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA • Descubrimiento de factores de herencia no genéticos:Descubrimiento de factores de herencia no genéticos:Descubrimiento de factores de herencia no genéticos:Descubrimiento de factores de herencia no genéticos: Antes se pensaba que el ADN era el único encargado de transmitir la vida y todas sus características, pero ahora se sabe que hay elementos externos que interfieren en la expresión de los genes. Existen otros sucesos a nivel biomolecular que no tienen que ver con la molécula del ADN en sí, pero que también codifican las características heredadas. • El homínido más antiguo:El homínido más antiguo:El homínido más antiguo:El homínido más antiguo: Se trata de la evidencia más antigua de la existencia de homínidos. Un equipo internacional de científicos presentó el que dicen es el fósil más antiguo y mejor conservado de un ancestro directo de la especie humana. El descubrimiento, dicen los investigadores, muestra como nunca antes la biología de esa primera etapa de la evolución humana. Ardi, como ha sido llamada, tiene 4,4 millones de años y fue descubierta en 1994 en la región de Afar, en Etiopía; tomó 17 años llevar a cabo los análisis del hallazgo. • Factores de herencia no genéticosFactores de herencia no genéticosFactores de herencia no genéticosFactores de herencia no genéticos: Se descubrió que además del ADN hay elementos externos, o epigenéticos, que interfieren en la expresión de los genes. • Vitamina D reduce riesgo de diabetes tipo 1:Vitamina D reduce riesgo de diabetes tipo 1:Vitamina D reduce riesgo de diabetes tipo 1:Vitamina D reduce riesgo de diabetes tipo 1: La investigación desarrollada por expertos del St Mary's Hospital for Women and Children, Manchester, en Londres, señaló que, al parecer, mientras más alta y frecuente son las dosis de vitamina D, más bajos los riesgos de sufrir diabetes tipo 1. • Gen clave en metástasis de cáncer de mama:Gen clave en metástasis de cáncer de mama:Gen clave en metástasis de cáncer de mama:Gen clave en metástasis de cáncer de mama: Investigadores de la Universidad de California, en Berkeley, observaron que el gen produce la proteína SATB1, la cual estaba presente en los procesos de metástasis. Cuando los científicos desactivaron el gen, pudieron detener el crecimiento de los tumores y en algunos casos, consiguieron la recesión del cáncer. Los científicos ya disponen de las secuencias de la especie humana, de la mosca Drosophila, del gusano Caenorhabditis, de la levadura y de muchas bacterias. La comparación entre ellas revelará pronto los grandes principios de la evolución sobre la Tierra. Fig.Fig.Fig.Fig. 7777.... Se trata de unaSe trata de unaSe trata de unaSe trata de una hembra de la especiehembra de la especiehembra de la especiehembra de la especie Ardipithecus ramidusArdipithecus ramidusArdipithecus ramidusArdipithecus ramidus.... Fig.Fig.Fig.Fig. 8.8.8.8. Alimentos que contienen vitamina DAlimentos que contienen vitamina DAlimentos que contienen vitamina DAlimentos que contienen vitamina D....
  18. 18. 19 BLOQUE 1 EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 3 Producto: Reporte de investigación. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Nombra las aportaciones o descubrimientos biológicos. Interpreta la importancia a acontecimientos biológicos relevantes. Asume el impacto de los conocimientos en biología, de manera crítica y reflexiva. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente De acuerdo al texto que acabas de leer, realiza una investigación acerca de cinco descubrimientos relacionados con la Biología, que más te hayan impactado a lo largo de tu vida y en la actualidad, coméntalo con el resto del grupo. a) b) c) d) e) Actividad: 3
  19. 19. 20 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA Cierre EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 4 Producto: Manejo de microscopio. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Describe las partes de un microscopio. Distingue la función de cada una de las partes del microscopio. Concluye la utilidad del microscopio. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente Uso del microscopio. De acuerdo a tus conocimientos previos en este tema, realiza lo que se te pide a continuación: El microscopio es un instrumento delicado. Se utiliza para aumentar la imagen de objetos pequeños. El microscopio que tiene el laboratorio es del tipo óptico, pues usa luz para aumentar la imagen de los objetos y está compuesto por varios lentes. 1. Señala dos tipos de microscopios según la forma en la que amplían la imagen. 2. Los microscopios ópticos tienen lentes de aumento diversos. Identifica las lentes en el microscopio del laboratorio y anota el número que tienen: Lente ocular ________________________________________________________ Lentes objetivos_____________________________________________________ 3. El aumento de un microscopio óptico es el producto del número de la lente ocular, multiplicado por el número de la lente del objetivo. Calcula el aumento de la lente de menor aumento: ______________________ Calcula el aumento de la lente de mayor aumento: ______________________ 4. Escribe qué es el poder de resolución de un microscopio. _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ 5. Dibuja un microscopio óptico compuesto marcando cada una de sus partes. Explica para qué se usa cada sistema y cada parte. SISTEMA ÓPTICO (AUMENTA LA IMAGEN) 1. Lente ocular _____________________________________________________ 2. Lente de objetivos ________________________________________________ SISTEMA DE ILUMINACIÓN (ILUMINA LA IMAGEN) 3. Diafragma_______________________________________________________ 4. Espejo o lámpara_________________________________________________ SISTEMA MECÁNICO (PERMITE MANIPULAR EL OBJETO Y LOS LENTES) 5. Brazo___________________________________________________________ 6. Pie _____________________________________________________________ 7. Tubo ___________________________________________________________ 8. Revólver ________________________________________________________ 9. Platina __________________________________________________________ 10. Tornillo macrométrico _____________________________________________ 11. Tornillo micrométrico______________________________________________ Actividad: 4
  20. 20. 21 BLOQUE 1 Secuencia didáctica 2. La tecnología al servicio de la ciencia. Inicio La fascinante historia del microscopio, desde las gotas de agua hasta los asombrosos instrumentos actuales, se presenta en esta secuencia resumida pero como un ejemplo de la constancia de la humanidad por buscar salidas a sus deseos de comprender. Este objeto técnico hizo posible que muchas especulaciones se derrumbaran ante los hechos o se confirmaran fácticamente. El microscopio permitió no sólo que el hombre se abriera a otras dimensiones, no sólo para ver, sino para creer. En las etapas más primitivas del pensamiento, las instituciones y los raciocinios de la autoridad fueron sacrosantos, y la persona que insistía en ver la prueba de acontecimientos era denostada. El microscopio ha sido fundamental para abolir las supersticiones: ha revelado las causas de fenómenos que se consideraban inalcanzables para el conocimiento humano y que fueron vistos como sobrenaturales. La utilidad del microscopio va más allá de cualquier ponderación. Las enfermedades de todo tipo se combaten a través de los descubrimientos microscópicos de la ciencia médica, la bacteriología y sus consecuencias hubieran sido imposibles sin el microscopio. El microscopio y sus aportaciones a la Biología. La historia de la investigación microscópica puede ser motivo de orgullo y optimismo. Hasta ahora ha penetrado profundamente en la estructura nanoscópica de la materia contribuyendo en la solución de problemas teóricos y prácticos. Sin su ayuda faltaría un amplio espectro de los conocimientos de los procesos y estructura de la materia. La ciencia puede esperar también en el futuro grandes contribuciones en el vasto campo de la microscopia, ya que como en el pasado el ingenio humano abrirá incansablemente ámbitos desconocidos. En la actualidad el hombre ronda y atisba entre los átomos que Demócrito intuye 500 años antes de Cristo. Ya no es verdad que “el mundo atómico se puede imaginar, pero no ver”. Este es un ejemplo de cómo la tecnología, impulsa a la ciencia. A medida que la técnica avanzó y dio origen a inventos más complicados como el libro, el reloj, el telescopio, la brújula, el microscopio y el motor: podría pensarse que la ciencia, en aquellos momentos bastante avanzada, realizó aportes significativos a pesar de no desempeñar ningún papel en la primera técnica primitiva. Pero en realidad no fue así, la ciencia no colaboró con la técnica del siglo XVII, dando origen a la tecnología misma. FigFigFigFig.... 9. Descubrimientos de Leeuwenhoeck.9. Descubrimientos de Leeuwenhoeck.9. Descubrimientos de Leeuwenhoeck.9. Descubrimientos de Leeuwenhoeck. Con esteCon esteCon esteCon este microscopio Leeuwenhoek descubrió losmicroscopio Leeuwenhoek descubrió losmicroscopio Leeuwenhoek descubrió losmicroscopio Leeuwenhoek descubrió los espermatozoos, numerosas bacterias, los eritrocitosespermatozoos, numerosas bacterias, los eritrocitosespermatozoos, numerosas bacterias, los eritrocitosespermatozoos, numerosas bacterias, los eritrocitos de la sangre y otros organismos microscópicos.de la sangre y otros organismos microscópicos.de la sangre y otros organismos microscópicos.de la sangre y otros organismos microscópicos.
  21. 21. 22 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA El asunto, al menos en el microscopio es al contrario. La técnica y la manera como fue perfeccionando un objeto técnico como el microscopio, dio herramientas a las ciencias, primero a las naturales, pero después a otras para ampliar su dominio, para reinterpretar al mundo y para ayudar a construir la visión que de sí y de su entorno tiene el hombre moderno. . Fig. 10. Microscopio óptico.Fig. 10. Microscopio óptico.Fig. 10. Microscopio óptico.Fig. 10. Microscopio óptico. FigFigFigFig.... 11. Microscopio electrónico de11. Microscopio electrónico de11. Microscopio electrónico de11. Microscopio electrónico de transmisión.transmisión.transmisión.transmisión. FigFigFigFig.... 12.12.12.12. Microscopio de barrido.Microscopio de barrido.Microscopio de barrido.Microscopio de barrido. Fig. 1Fig. 1Fig. 1Fig. 13. Al descubrirse las bacterias se conoció la causa de muchas enfermedades y se3. Al descubrirse las bacterias se conoció la causa de muchas enfermedades y se3. Al descubrirse las bacterias se conoció la causa de muchas enfermedades y se3. Al descubrirse las bacterias se conoció la causa de muchas enfermedades y se produjo la cura.produjo la cura.produjo la cura.produjo la cura.
  22. 22. 23 BLOQUE 1 La teoría celular. La teoría celular, es una parte fundamental de la Biología que explica la constitución de la materia viva a base de células y el papel que éstas tienen en la constitución de la vida. Tabla 1.Tabla 1.Tabla 1.Tabla 1. Antecedentes de la teoría celularAntecedentes de la teoría celularAntecedentes de la teoría celularAntecedentes de la teoría celular AñoAñoAñoAño CientíficoCientíficoCientíficoCientífico AportaciónAportaciónAportaciónAportación 1809 De Lamarck Afirmó que ningún cuerpo puede tener vida si sus partes constitutivas no son tejido celular. Este enunciado fue el inicio de la teoría celular. 1838 Schleiden Afirmó que todos los vegetales están formados por células. 1839 Schwann Retomó los postulados de Schleiden, llevándolos a los animales, empleando por vez primera el término “teoría celular”, la cual se extendió a los seres unicelulares. El desarrollo del microscopio trajo consigo la observación de espermatozoides lograda por Luis de Hamm, así como el folículo que De Graaf había observado. Ambos descubrimientos lograron la rápida comprensión del origen de un nuevo ser, sustituyéndose esta idea por la antigua idea hipocrática de que el embrión proviene de la mezcla de dos simientes producidas por ambos padres. Sin embargo, aparecieron muchas ideas preconcebidas que bloquearon la aceptación de la nueva explicación científica generada por los descubrimientos recientes. Las concepciones de ese tiempo se centraban en dos ideas dominantes mutuamente excluyentes: a. La preformación del embrión, que era un ser en miniatura cuyo crecimiento se estimula con la simiente producida por el padre. b. La epigénesis, en la que el embrión forma partes nuevas que van provocando su desarrollo. Inicialmente, se tenía la idea de que el huevo era el germen contenido en la madre que crecería hasta convertirse en un adulto, pero con el descubrimiento de los espermatozoides la idea de la preformación atribuyó el germen preformado al padre en lugar de a la madre. Muchos hombres reconocidos apoyaron estas ideas que además, se veían reforzadas por la idea creacionista de que los animales fueron creados una sola vez , por lo que cada individuo que nacería estaba dentro de la primera hembra, dentro de la cual había un ser pequeñísimo de iguales proporciones que el adulto. Este ser pequeñísimo contenía a su vez otro más pequeño y así sucesivamente hasta cubrir el número de individuos que nacerían. Tabla 2.Tabla 2.Tabla 2.Tabla 2. Cronología de la célulaCronología de la célulaCronología de la célulaCronología de la célula AñoAñoAñoAño CientíficoCientíficoCientíficoCientífico AportaciónAportaciónAportaciónAportación 1665 Robert Hooke Describió en su obra “Micrographia”, las celdillas observadas en corcho, a las que llamo células. 1674 Grew y Malpighi También observaron las células, pero no dieron importancia al líquido viscoso que encontraron en su interior. En este periodo solo se había conocido la pared celular. XII Y XVII Leeuwenhoek El perfeccionamiento del microscopio propicio el avance de la citología.
  23. 23. 24 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA AñoAñoAñoAño CientíficoCientíficoCientíficoCientífico AportaciónAportaciónAportaciónAportación XIX Robert Brown Descubrió el núcleo de las células de la orquídea. 1833 Dujardin Descubrió el contenido celular como una sustancia gelatinosa homogénea insoluble en agua, diáfana, contráctil a la que llamó sarcodio. 1835 Purkinje y Van Mol Propusieron el termino “protoplasma” era la misma cosa, y se llegó a definir a la célula como una cantidad de protoplasma y en el centro el núcleo, a lo que llamaron teoría protoplásmica Mattias Schleiden, Theodor Schwann y Rudolf Virchow: Creadores de la teoría celular. Para el botánico Mattias Schleiden, el desarrollo de la planta era provocado por la aparición de gránulos producidos en las celdillas. Al comparar Schwann los gránulos de los tejidos vegetales de Schleiden, con lo que él conocía de los tejidos animales, notó la similitud entre las células vegetales y animales. Schwann y Schleiden eran amigos y habían mostrado sus resultados mutuamente. Con esta información propusieron que todos los tejidos animales y vegetales provienen de células que les dan origen, siendo la célula la unidad estructural de los seres vivos. Así fue como se desarrolló el primer concepto de célula. Estos investigadores encontraron que todos los organismos que observaron al microscopio, presentaban una estructura, que si bien podía adoptar diferentes formas y tamaños, en esencia era la misma. Virchow fue finalmente el autor del tercer postulado de la teoría celular, que propone que las células se originaron a partir de las ya existentes. De acuerdo con la Teoría Celular, la célula es la Unidad Anatómica, Funcional y de OrigenUnidad Anatómica, Funcional y de OrigenUnidad Anatómica, Funcional y de OrigenUnidad Anatómica, Funcional y de Origen de todos los seres vivos: Fig. 1Fig. 1Fig. 1Fig. 14. Investigadores que postularon la Teoría celular.4. Investigadores que postularon la Teoría celular.4. Investigadores que postularon la Teoría celular.4. Investigadores que postularon la Teoría celular.
  24. 24. 25 BLOQUE 1 • Unidad Anatómica: Todos los seres vivos están formados por células. • Unidad Funcional: En las células se llevan a cabo todas las reacciones que permiten el funcionamiento del metabolismo celular. • Unidad de origen: Toda célula procede de otra célula. Las células pueden ser autosuficientes y capaces de llevar una vida independiente. Pero a pesar de la diversidad de las células es posible reconocer dos tipos de organización celular, como se observa en la figura 14. Aunque el cuerpo humano contiene más de 75 billones de células, en la mayoría de las formas de vida, “la célula” realiza todas las funciones necesarias para existir de manera independiente. La mayoría de las células son muy pequeñas para observarse a simple vista y se requiere para ello del uso de un alto poder óptico -microscopios electrónicos para el examen celular. Los grandes y rápidos avances de la investigación biológica en las últimas décadas han derivado del conocimiento de la teoría celular y de la utilidad del microscopio han llevado a considerar a la segunda mitad del siglo XX como el tiempo de la revolución biológica. Gracias a las nuevas técnicas de investigación (químicas, biofísicas, ingeniería genética, etcétera) se han desarrollado nuevas ramas: Biología y Fisiología celular, Bioquímica, Genética, Genómica, Proteómica, Biotecnología, etcétera. La Biología moderna profundiza en el estudio de los niveles más elementales de organización de los seres vivos, los ámbitos moleculares y celulares, obtenidos de la concepción celular del organismo, a diferencia del enfoque de épocas anteriores, centrado fundamentalmente en el conocimiento de las características anatómicas y fisiológicas de los diferentes organismos vivos. Algunas de las grandes cuestiones a las que intenta dar respuesta la Biología actual, como de qué manera surge la vida, cómo está constituido el cuerpo de los seres vivos, por qué nos parecemos tanto unos seres humanos a otros y, sin embargo, somos diferentes, etcétera, no se abordaron hasta finales del siglo XIX, con el planteamiento de las teorías de la evolución y celular que transformaron la Biología de su tiempo en una ciencia moderna y experimental. Dentro de ella, el desarrollo vertiginoso de la Biología molecular y las técnicas de ingeniería genética han transformado la sociedad y han abierto unas perspectivas de futuro de gran interés, algunas de las cuales ya son una realidad, como la terapia génica, la clonación, los alimentos transgénicos, etcétera. Organismos vivosOrganismos vivosOrganismos vivosOrganismos vivos OrganismoOrganismoOrganismoOrganismo unicelularunicelularunicelularunicelular ProcariotaProcariotaProcariotaProcariota BacteriaBacteriaBacteriaBacteria EucariotaEucariotaEucariotaEucariota ProtistasProtistasProtistasProtistas OrganismosOrganismosOrganismosOrganismos multicelularesmulticelularesmulticelularesmulticelulares EucariotaEucariotaEucariotaEucariota FunguiFunguiFunguiFungui PlantasPlantasPlantasPlantas AnimalesAnimalesAnimalesAnimales Fig. 1Fig. 1Fig. 1Fig. 16. Mapa conceptual de los organismos vivos.6. Mapa conceptual de los organismos vivos.6. Mapa conceptual de los organismos vivos.6. Mapa conceptual de los organismos vivos. Fig. 1Fig. 1Fig. 1Fig. 15. Célula eucariota.5. Célula eucariota.5. Célula eucariota.5. Célula eucariota.
  25. 25. 26 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 1 Producto: Cuestionario. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Describe la teoría celular. Descubre la importancia de la teoría celular para el avance en los conocimientos biológicos y de otras disciplinas. Compara a la biología en su periodo de antes y después de la teoría celular. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente I. Lee detenidamente el tema anterior para posteriormente responder los siguientes cuestionamientos. 1. ¿Qué dice la teoría celular? 2. ¿Cuáles son las principales características de las células en cuanto a su composición estructural? 3. ¿Qué investigadores enunciaron la teoría celular? II. Investiga en qué consisten los siguientes términos: a. Biología celular b. Fisiología celular c. Genómica d. Proteómica e. Terapia génica Actividad: 1
  26. 26. 27 BLOQUE 1 Biología computacional y bioinformática. En los últimos años las ciencias de la vida y en especial la biología y la medicina, están despertando gran interés. Como resultado de esto se han tenido grandes logros en ramas de la ciencia como la genética debido a avances logrados mediante investigaciones interdisciplionarias que han permitido establecer vínculos entre la medicina, la biología, la química y las ingenierías (ingeniería de sistemas y electrónica). Estos avances facilitaron el desarrollo de nuevas herramientas tecnológicas como la bioinformática y la biología computacional. La bioinformática. Se podría definir como la aplicación de las tecnologías de la información al campo de las ciencias de la vida. Esto incluye el desarrollo y uso de metodologías propias de ramas como la computación y la informática en el almacenaje, análisis y gestión de datos generados por la biología y la medicina. La biología computacional se centra en el análisis de la información. El objetivo de la biología computacional consiste en extraer el conocimiento que subyace en las grandes bases de datos biológicas, para lo cual utiliza como herramienta a las matemáticas avanzadas. Fig. 1Fig. 1Fig. 1Fig. 17. Ejemplo de aplicaciones de la bioinformática.7. Ejemplo de aplicaciones de la bioinformática.7. Ejemplo de aplicaciones de la bioinformática.7. Ejemplo de aplicaciones de la bioinformática. Fig. 1Fig. 1Fig. 1Fig. 18. Análisis de la Información.8. Análisis de la Información.8. Análisis de la Información.8. Análisis de la Información.
  27. 27. 28 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA En la figura 19 podemos apreciar algunas aplicaciones de la Biología computacional.
  28. 28. 29 BLOQUE 1 EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 2 Producto: Cuestionario. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Examina información relevante y actual. Analiza las aportaciones de las herramientas tecnológicas a la biología. Critica las aplicaciones de la bioinformática y biología computacional. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente De acuerdo al texto sobre bioinformática y biología computacional que acabas de leer realiza una investigación en equipo. Investiga en qué consisten cada una de las siguientes aplicaciones de la bioinformática: 1. Elaboración de mapas genéticos _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 2. Pruebas de paternidad _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 3. Detección precoz de enfermedades genéticas _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Una de las aplicaciones de la biología computacional es la predicción de la función de los genes, ¿qué ventajas representa este hecho para el hombre? ¿posee desventajas? Argumenta tus respuestas. _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ Actividad: 2
  29. 29. 30 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA Cierre En equipo de 4 integrantes, en el laboratorio realicen la siguiente práctica, así como la investigación solicitada para de manera posterior presentar tu reporte al profesor(a). OBSERVACION DE MUESTRAS BIOLÓGICAS AL MICROSCOPIO. Cuando colocamos una muestra para observar en un microscopio, podemos verlas incrementadas en su tamaño, 10, 50, 100 veces, dependiendo del potencial de los lentes del microscopio que estemos utilizando, lo cual ha servido para tener grandes logros en diferentes disciplinas, siendo una de las más importantes la medicina. MATERIALES: Hojas de diferentes plantas Insectos pequeños Sangre Semen Portaobjetos Cubreobjetos Tubo de ensaye Gotero PROCEDIMIENTO: 1. Coloca la muestra que hayas elegido para observar sobre un portaobjetos. 2. Si elegiste sangre o semen, coloca un cubreobjetos. 3. Lleva la muestra a la platina del microscopio. 4. Comienza a enfocar la muestra de acuerdo a las instrucciones de tu profesor(a). 5. Anota tus observaciones en los cuadros que aparecen a continuación. MuestrasMuestrasMuestrasMuestras 1111 2222 3333 Actividad: 3
  30. 30. 31 BLOQUE 1 EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 3 Producto: Cuadro comparativo y cuestionario. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Resalta el uso del microscopio. Experimenta el manejo del microscopio para la observación de diversas muestras. Muestra su capacidad de asombro ante la resolución y uso del microscopio. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente I. Una vez que hayas terminado la práctica, en equipo realicen comentarios acerca de lo que observaron y escribe las conclusiones a las que llegaron. _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ II. El objetivo de desarrollar la sangre artificial es usarla en situaciones de emergencia, por ejemplo para personas atrapadas en un accidente, en donde normalmente el transporte de sangre tarda más por las condiciones de temperatura que debe mantenerse, además de que muchas enfermedades impiden que un buen número de personas puedan ser donadoras. ¿Cuál es el procedimiento por el que se obtiene la sangre artificial? ¿En qué otros casos se utiliza? Actividad: 3 (continuación)
  31. 31. 32 EVALÚA LOS AVANCES Y DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA
  32. 32. Analiza los procesos celulares. Unidad de competencia: • Explica los procesos celulares mediante el análisis descriptivo y funcional que conllevan en el transporte, comunicación, diferenciación y control que realiza la célula, así como en la valoración de los alcances que han tenido estos descubrimientos en la biología, aplicando el método científico en la búsqueda de la información actualizada y la realización de actividades experimentales, trabajando de manera cooperativa. Competencias disciplinares básicas: • Aplica los avances científicos y tecnológicos en el mejoramiento de las condiciones de su entorno social. • Aplica la metodología apropiada en la realización de proyectos interdisciplinarios atendiendo problemas relacionados con las ciencias experimentales. • Confronta las ideas preconcebidas acerca de los fenómenos naturales con el conocimiento científico para explicar y adquirir nuevos conocimientos. • Resuelve problemas establecidos o reales de su entorno, utilizando las ciencias experimentales para la comprensión y mejora del mismo. • Valora de forma crítica y responsable los beneficios y riesgos que trae consigo el desarrollo de la ciencia y la aplicación de la tecnología en un contexto histórico-social, para dar solución a problemas. • Utiliza herramientas y equipos especializados en la búsqueda, selección, análisis y síntesis para la divulgación de la información científica que contribuya a su formación académica. Atributos a desarrollar en el bloque: 1. Valora de forma crítica y responsable los beneficios y riesgos que trae consigo el avance de la biología en su contexto y la aplicación de la tecnología para dar solución a problemas 2. Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. 3. Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. 4. Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. 5. Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. 6. Evalúa argumentos y opiniones e identifica prejuicios y falacias. 7. Reconoce los propios prejuicios, modifica los puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. 8. Identifica problemas establecidos o reales de su entorno, utilizando las ciencias experimentales para la comprensión y mejora del mismo. 9. Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética. 10. Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana. 11. Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. 12. Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. Tiempo asignado: 12 horas
  33. 33. 34 ANALIZA LOS PROCESOS CELULARES Secuencia didáctica 1. Procesos de transporte a través de la membrana celular. Inicio EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 1 Producto: Cuestionario. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Asocia las principales partes de la membrana celular. Demuestra sus conocimientos sobre la constitución química de la membrana celular. Reordena la importancia de las funciones de los organelos celulares. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente Utilizando tus conocimientos acerca de la célula, resuelve los siguientes cuestionamientos: I.I.I.I. Observa el esquema y coloréalo de acuerdo con el código de coloresObserva el esquema y coloréalo de acuerdo con el código de coloresObserva el esquema y coloréalo de acuerdo con el código de coloresObserva el esquema y coloréalo de acuerdo con el código de colores II. Colorea de verde las proteínas, de rojo los glúcidos y de amarillo los fosfolípidos. 1. Completa el cuadro señalando el nombre y función de las moléculas que forman la estructura de la membrana celular. Número Nombre de la molécula Función en la membrana 1. 2. 3. Actividad: 1 Proteínas, 2. Lípidos 3. Glúcidos
  34. 34. 35BLOQUE 2 Desarrollo La membrana plasmática de cada célula sana separa el contenido celular del líquido tisular que la rodea. Al mismo tiempo, la membrana debe permitir la entrada de ciertas sustancias y las salidas de otras. Existe tráfico intenso y continuo en ambas direcciones a través de las membranas celulares. Las moléculas de agua, alimentos, gases, desechos y de muchas otras sustancias entran y salen a la célula en una procesión interminable. Una serie de procesos permiten ese movimiento masivo de sustancias hacia adentro y afuera de la célula. La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas moléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de las moléculas no lipófilas. Los mecanismos de transporte pueden verse en el siguiente esquema: Membrana celular: Modelo del mosaico fluido. A principios del siglo XX, investigaciones experimentales de la fisiología celular condujeron a postular la existencia, en todas las células, de una membrana invisible, a la que se llamó membrana plasmática o citoplasmática, y que debía estar compuesta esencialmente de lípidos. Ésta representaba la envoltura del protoplasma, la parte fisiológicamente activa de la célula. Con el uso del microscopio electrónico, pudo observarse por fin la membrana plasmática, cuyo espesor típico es de sólo 0,0075 µm (109 Å). La membrana plasmática es la estructura que recubre todas las células. Fig. 1. Formación de la membrana celular.Fig. 1. Formación de la membrana celular.Fig. 1. Formación de la membrana celular.Fig. 1. Formación de la membrana celular.
  35. 35. 36 ANALIZA LOS PROCESOS CELULARES S.J. Singer y G. L. Nicolson en 1972 propusieron el modelo de mosaico fluido de membrana. Las proteínas, lípidos e hidratos de carbono se sitúan en una configuración estable. Este modelo sostiene que los fosfolípidos forman la bicapa lipídica realmente ordenada (fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina) formando una matriz fluida y las proteínas adoptan una configuración en la membrana según la interacción de sus partes con las moléculas que las rodea, como podemos observar en la figura que se muestra continuación: Fig. 2. Estructura de la membrana plasmática según el modelo de mosaico fluido (1972).Fig. 2. Estructura de la membrana plasmática según el modelo de mosaico fluido (1972).Fig. 2. Estructura de la membrana plasmática según el modelo de mosaico fluido (1972).Fig. 2. Estructura de la membrana plasmática según el modelo de mosaico fluido (1972). Fig. 3. Componentes de la membrana celular.Fig. 3. Componentes de la membrana celular.Fig. 3. Componentes de la membrana celular.Fig. 3. Componentes de la membrana celular. Fig. 4. Colesterol en laFig. 4. Colesterol en laFig. 4. Colesterol en laFig. 4. Colesterol en la membrana.membrana.membrana.membrana.
  36. 36. 37BLOQUE 2 Procesos de transporte: Transporte pasivo. Los procesos de transporte se clasifican en dos categorías generales: procesos de transporte pasivo y procesos de transporte activo. Transporte pasivoTransporte pasivoTransporte pasivoTransporte pasivo. No requiere consumo de energía por parte de la célula. En este tipo de transporte se desplazan sustancias a través de las membranas celulares, clasificándose en la siguiente forma: • Difusión. • Ósmosis. • Diálisis. • Filtración. Los científicos describen el movimiento de sustancias en sistemas pasivos como “a favor de un gradiente de concentración”. Eso quiere decir que las sustancias se desplazan desde una región con concentración alta hacia otra con concentración baja hasta que se igualan las concentraciones a ambos lados de las membranas. En el esquema que aparece en la parte inferior puedes observar ejemplos de los diferentes tipos de transporte pasivo. Difusión.Difusión.Difusión.Difusión. La difusión tiene como base el hecho de que las sustancias tienden a distribuirse uniformemente por el espacio disponible. No es necesaria energía adicional para ese movimiento. Fig. 5. Ejemplos de difusión.Fig. 5. Ejemplos de difusión.Fig. 5. Ejemplos de difusión.Fig. 5. Ejemplos de difusión. a) Al colocar una gota de tinte en un recipiente con agua, las moléculas del tinte se dispersan de manera uniforme con lentitud entre las moléculas de agua. b) Lo mismo ocurre cuando se colocan dos sustancias en el recipiente; cada una de ellas tiende a presentar un desplazamiento neto descendiendo por su gradiente de concentración. Fig. 6Fig. 6Fig. 6Fig. 6.... El Oxígeno entra a la célula porEl Oxígeno entra a la célula porEl Oxígeno entra a la célula porEl Oxígeno entra a la célula por difusión simple.difusión simple.difusión simple.difusión simple. Fig. 7Fig. 7Fig. 7Fig. 7.... El esquema muestra las diferencias entre difusión simple, facilitada y por canales.El esquema muestra las diferencias entre difusión simple, facilitada y por canales.El esquema muestra las diferencias entre difusión simple, facilitada y por canales.El esquema muestra las diferencias entre difusión simple, facilitada y por canales.
  37. 37. 38 ANALIZA LOS PROCESOS CELULARES ÓÓÓÓsmosis y diálisissmosis y diálisissmosis y diálisissmosis y diálisis. La ósmosis y diálisis son ejemplos de difusión especializada. En ambos casos, la difusión ocurre a través de una membrana con permeabilidad selectiva. Se dice que la membrana plasmática de una célula posee permeabilidad selectiva porque permite el paso de ciertas sustancias, pero el de otras no. Esa propiedad es necesaria para que la célula permita la entrada de determinadas sustancias, como los nutrientes, y al mismo tiempo impida la de otras. La ósmosis es la difusión de agua a través de una membrana selectivamente permeable cuando algunos de los solutos (sustancias disueltas en el agua) no pueden atravesar la membrana. Sin embargo, en el caso de la diálisis, los solutos se mueven por difusión a través de una membrana con permeabilidad selectiva. Filtración.Filtración.Filtración.Filtración. Consiste en el movimiento de agua y solutos a través de una membrana debido a la existencia de una fuerza impulsora mayor en un lado de la membrana que en el otro. Esa fuerza se conoce como presión hidrostática y representa simplemente la fuerza o el peso líquido que empuja sobre una superficie. Este proceso es de gran importancia fisiológica, ya que la filtración siempre se produce a favor del gradiente de presión hidrostática. Esto significa que cuando dos líquidos tienen presiones hidrostáticas diferentes y están separados por una membrana, el agua y los solutos se filtrarán desde la solución con presión hidrostática más alta hacia la solución con presión hidrostática más baja, observa el ejemplo de la figura 10. Fig. 8Fig. 8Fig. 8Fig. 8.... En el sistema, A representa agua, B moléculas de azúcar yEn el sistema, A representa agua, B moléculas de azúcar yEn el sistema, A representa agua, B moléculas de azúcar yEn el sistema, A representa agua, B moléculas de azúcar y agua, observa el movimiento de moléculas, hasta alcanzar unagua, observa el movimiento de moléculas, hasta alcanzar unagua, observa el movimiento de moléculas, hasta alcanzar unagua, observa el movimiento de moléculas, hasta alcanzar un equilibrio.equilibrio.equilibrio.equilibrio. Fig. 9. Paso de agua (ósmosis) a través deFig. 9. Paso de agua (ósmosis) a través deFig. 9. Paso de agua (ósmosis) a través deFig. 9. Paso de agua (ósmosis) a través de una membrana semipermeable.una membrana semipermeable.una membrana semipermeable.una membrana semipermeable.
  38. 38. 39BLOQUE 2 Una vez leído y analizado el tema anterior, lee con atención la siguiente información para después responder el cuestionamiento final. La próxima vez que te sirvas una taza de café o té, realiza este experimento simple para demostrar la difusión de partículas en un líquido: 1. Coloca un terrón de azúcar en una cuchara 2. Introdúcelo con cuidado hasta el fondo de la taza. 3. Deja reposar el sistema durante 2 ó 3 minutos. 4. Posteriormente, sujetando con firmeza la taza, beba de la parte superior del líquido, notarás el sabor dulce. ¿Por qué incluso la parte superior del líquido está dulce? ¿Qué sucedió? __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Actividad: 2 Fig. 10. Ejemplos de procesos de transporte pasivo que ocurren en nuestro organismo.Fig. 10. Ejemplos de procesos de transporte pasivo que ocurren en nuestro organismo.Fig. 10. Ejemplos de procesos de transporte pasivo que ocurren en nuestro organismo.Fig. 10. Ejemplos de procesos de transporte pasivo que ocurren en nuestro organismo.
  39. 39. 40 ANALIZA LOS PROCESOS CELULARES EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 2 Producto: Cuestionario. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Describe los mecanismos de transporte celular. Analiza la información revisada. Integra los conocimientos referentes al transporte pasivo. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ Actividad: 2 (continuación)
  40. 40. 41BLOQUE 2 Transporte activo. El transporte activo se define como el paso de una sustancia a través de una membrana semipermeable, desde una zona de menor concentración a otra de mayor concentración, con gasto de energía. Para que se lleve a cabo requiere de proteínas transportadoras que actúen como bombas, además de una fuente de energía que es el ATP (adenosín trifosfato). En este caso, la membrana además de selectiva es activa. Podemos ejemplificar este tipo de transporte con el ion potasio que se encuentra en una concentración elevada dentro de la célula muscular, cuando se le compara con las concentraciones menores de potasio en el líquido extracelular. Hay que admitir, entonces, que el potasio entra a la célula, no por una simple difusión, sino por un mecanismo activo de “bombeo” en el cual toman parte las enzimas y el ATP (como fuente de energía). Otros mecanismos de transporte: Endocitosis, Exocitosis y Transcitosis. Endocitosis.Endocitosis.Endocitosis.Endocitosis. Es el proceso en virtud del cual las células capturan macromoléculas, partículas e incluso en el caso de algunas células determinadas, otras células. El material a ingerir es rodeado por la membrana plasmática, que se invagina y finalmente se desprende hacia el espacio intracelular en forma de vesícula. Se conocen tres formas distintas de endocitosis: la fagocitosis ("células comiendo"), la pinocitosis ("células bebiendo") y la endocitosis mediada por receptor; todas ellas requieren energía. Existen tres tipos de endocitosis: En la fagocitosisfagocitosisfagocitosisfagocitosis (fig.12fig.12fig.12fig.12), el contacto entre la membrana plasmática y una partícula sólida induce la formación de prolongaciones celulares que envuelven la partícula, englobándola en una vacuola. Luego, uno o varios lisosomas se fusionan con la vacuola y vacían sus enzimas hidrolíticas en el interior de la vacuola. La fagocitosis se utiliza para captar partículas grandes, incluso microorganismos completos. Un macrófago detecta otro microorganismo, por ejemplo, a un Paramecium, emite extensiones de su membrana superficial, llamadas pseudópodos (falso pie). Los pseudópodos rodean al Paramecium, sus extremos se fusionan y la presa es llevada al interior del macrófago para su digestión. La vesícula restante, llamada vacuola alimenticia, se fusiona con lisosomas cuyas enzimas digieren a la presa. Los leucocitos también utilizan la fagocitosis y la digestión intracelular para englobar y destruir bacterias que invaden nuestro organismo. Fig. 11.Fig. 11.Fig. 11.Fig. 11. Por este mecanismo, se bombea 3Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior, con la hidrólisis de ATP. El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica. De hecho todas las células animales gastan más del 30% del ATP que producen (y las células nerviosas del 70%) para bombeas estos iones.
  41. 41. 42 ANALIZA LOS PROCESOS CELULARES En la pinocitosispinocitosispinocitosispinocitosis (fig.14fig.14fig.14fig.14), una parte muy pequeña de la membrana plasmática se hunde, conteniendo fluído extracelular, y lo introduce en el citoplasma como una pequeña vesícula. La pinocitosis mueve una gota de fluido extracelular contenida dentro de la parte que se hunde hacia el interior de la célula. En la endocitosis mediada por receptorendocitosis mediada por receptorendocitosis mediada por receptorendocitosis mediada por receptor (Fig.17Fig.17Fig.17Fig.17), las sustancias que serán transportadas al interior de la célula deben primero acoplarse a las moléculas receptoras específicas. Los receptores se encuentran concentrados en Fig. 14. Pinocitosis.Fig. 14. Pinocitosis.Fig. 14. Pinocitosis.Fig. 14. Pinocitosis. Fig. 15. Célula formandoFig. 15. Célula formandoFig. 15. Célula formandoFig. 15. Célula formando varias vesículas.varias vesículas.varias vesículas.varias vesículas. Fig. 12. Ejemplo de Fagocitosis.Fig. 12. Ejemplo de Fagocitosis.Fig. 12. Ejemplo de Fagocitosis.Fig. 12. Ejemplo de Fagocitosis. a) Microfotografía de microscopía electrónica de barrido que muestra un macrófago en el acto de englobar a Leishmanía mexicana. Este protozoario parásito provoca la enfermedad potencialmente mortal llamada leishmaniasis. El parásito se transmite a los humanos por el piquete de moscas areneras infectadas. b) Diagrama de fagocitosis. Los lóbulos del citoplasma de la ameba se extienden hacia el exterior y rodean a su blanco. La membrana plasmática de las extensiones se fusiona, y forma una vacuola fagocítica. Fig. 13. Fagocitosis.Fig. 13. Fagocitosis.Fig. 13. Fagocitosis.Fig. 13. Fagocitosis.
  42. 42. 43BLOQUE 2 zonas particulares de la membrana (depresiones) o se agrupan después de haberse unido a las moléculas que serán transportadas. Cuando las depresiones están llenas de receptores con sus moléculas especificas unidas, se ahuecan y se cierran formando una vesícula. ExocitosisExocitosisExocitosisExocitosis. En la exocitosis (Fig.18Fig.18Fig.18Fig.18), una célula expulsa productos de desecho o específicos de secreción, como las hormonas, enzimas, neurotransmisores, entre otros, mediante la fusión de una vesícula con la membrana plasmática. Este proceso de exocitosis da lugar a la incorporación de la membrana de la vesícula secretora a la membrana plasmática cuando el contenido de la vesícula se libera fuera de la célula. Con frecuencia es utilizada por parte de las células para deshacerse de materiales no deseados, productos de desecho de la digestión o para secretar materiales, que pueden ser hormonas, hacia el fluido extracelular. Este es también el principal mecanismo por el que crecen las membranas plasmáticas. TranscitosisTranscitosisTranscitosisTranscitosis. Es el conjunto de fenómenos que permiten a una sustancia atravesar todo el citoplasma celular desde un polo al otro de la célula. Implica el doble proceso endocitosis-exocitosis. Es propio de células endoteliales que constituyen los capilares sanguíneos, transportándose así las sustancias desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que rodean los capilares, como observamos en la siguiente figura: Fig. 1Fig. 1Fig. 1Fig. 18888.... ExocitosisExocitosisExocitosisExocitosis.... Fig. 19. Por ejemplo, las vesículas se muevenFig. 19. Por ejemplo, las vesículas se muevenFig. 19. Por ejemplo, las vesículas se muevenFig. 19. Por ejemplo, las vesículas se mueven desde los complejos de Golgi a la superdesde los complejos de Golgi a la superdesde los complejos de Golgi a la superdesde los complejos de Golgi a la superficie de laficie de laficie de laficie de la célula. Cuando una vesícula alcanza la superficiecélula. Cuando una vesícula alcanza la superficiecélula. Cuando una vesícula alcanza la superficiecélula. Cuando una vesícula alcanza la superficie celular, su membrana se fusiona con lacelular, su membrana se fusiona con lacelular, su membrana se fusiona con lacelular, su membrana se fusiona con la membrana citoplasmática y expulsa su contenidomembrana citoplasmática y expulsa su contenidomembrana citoplasmática y expulsa su contenidomembrana citoplasmática y expulsa su contenido al exterior. Este proceso es conocido comoal exterior. Este proceso es conocido comoal exterior. Este proceso es conocido comoal exterior. Este proceso es conocido como exocitosisexocitosisexocitosisexocitosis.... Fig. 16. Solo entran sustancias reconocidas porFig. 16. Solo entran sustancias reconocidas porFig. 16. Solo entran sustancias reconocidas porFig. 16. Solo entran sustancias reconocidas por su receptor.su receptor.su receptor.su receptor. Fig. 17. EndoFig. 17. EndoFig. 17. EndoFig. 17. Endocitosis mediada por receptor.citosis mediada por receptor.citosis mediada por receptor.citosis mediada por receptor. Fig. 18Fig. 18Fig. 18Fig. 18.... Exocitosis.Exocitosis.Exocitosis.Exocitosis.
  43. 43. 44 ANALIZA LOS PROCESOS CELULARES Fig.Fig.Fig.Fig. 21. En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis, para mantener la membrana21. En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis, para mantener la membrana21. En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis, para mantener la membrana21. En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis, para mantener la membrana plasmática y que quede asegurado el mantenimiento del volumen celular.plasmática y que quede asegurado el mantenimiento del volumen celular.plasmática y que quede asegurado el mantenimiento del volumen celular.plasmática y que quede asegurado el mantenimiento del volumen celular. Endocitosis.Endocitosis.Endocitosis.Endocitosis. Exocitosis.Exocitosis.Exocitosis.Exocitosis. Fig.Fig.Fig.Fig. 20. La transcitosis ocurre en las células plana endoteli20. La transcitosis ocurre en las células plana endoteli20. La transcitosis ocurre en las células plana endoteli20. La transcitosis ocurre en las células plana endoteliales que tapizan los capilares sanguíneos.ales que tapizan los capilares sanguíneos.ales que tapizan los capilares sanguíneos.ales que tapizan los capilares sanguíneos.
  44. 44. 45BLOQUE 2 Utilizando la información brindada en el tema “procesos celulares de transporte”, elabora en forma individual, un esquema para poder incluir conceptos y definiciones de cada uno de los mecanismos de transporte que se realizan a través de la membrana celular. Actividad: 3
  45. 45. 46 ANALIZA LOS PROCESOS CELULARES EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 3 Producto: Esquema. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Contrasta cada uno de los mecanismos de transporte celular. Ordena los procesos de transporte celular Argumenta la relevancia de la membrana celular en la entrada y salida de nutrientes. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente Actividad: 3 (continuación)
  46. 46. 47BLOQUE 2 Cierre EvaluaciónEvaluaciónEvaluaciónEvaluación Actividad: 4 Producto: Cuestionario. Puntaje: SaberesSaberesSaberesSaberes ConceptualConceptualConceptualConceptual ProcedimentalProcedimentalProcedimentalProcedimental ActitudinalActitudinalActitudinalActitudinal Diferencia los procesos celulares. Demuestra la comprensión del tema estudiado. Justifica la vida celular en base al funcionamiento de la membrana. Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el docente Lee atentamente los temas anteriores, observa los esquemas contenidos y responde lo que se te pide a continuación, considerando también las explicaciones de tu profesor. 1. El transporte activo a través de la membrana plasmática se efectúa por la acción de: a. La difusión. b. Proteínas de la membrana. c. El ADN. d. El agua. e. La ósmosis. 2. La que sigue es una característica de las membranas plasmáticas: a. Separa el contenido de las células de su ambiente. b. Es permeable a ciertas sustancias. c. Es una bicapa lipídica con proteínas incrustadas. d. Contiene bombas para desplazar moléculas contra su gradiente de concentración. e. Todo lo anterior. 3. Si una célula animal se coloca en una solución cuya concentración de sustancias disueltas es más alta que en el interior de la célula. a. La célula se hinchará. b. La célula se encogerá. c. La célula conservará su tamaño. d. La célula se describe como hipertónica. e. Tanto (b) como (d) son correctos. 4. Las moléculas pequeñas, no polares e hidrofóbicas como los ácidos grasos: a. Atraviesan fácilmente la bicapa lipídica de una membrana. b. Se difunden muy lentamente a través de la bicapa lipídica. c. Requiere canales especiales para entrar en una célula. d. Se transportan activamente al otro lado de la membrana plasmática. e. Debe entrar a la célula por endocitosis. 5. ¿Cuál de los siguientes sería menos factible que se difundiera a través de una bicapa lipídica? a. Agua. b. Dióxido de carbono. c. Iones de sodio. d. Oxígeno. e. La molécula no polar de butano. Actividad: 4
  47. 47. 48 ANALIZA LOS PROCESOS CELULARES Secuencia didáctica 2. Procesos de diferenciación celular. Inicio Escribe unas frases breves que expresen tu conocimiento sobre los siguientes conceptos: Célula madre: ___________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ Célula:___________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ Tejido:____________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ Actividad: 1

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