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1 PRESENTACIÓN Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia DIRECCION GENERAL DE EDUCACION MEDIA SUPERIOR MODELO UNIVERSITARIO MINERVA PLAN 06 Academia General de Biología GGUUÍÍAA MMEETTOODDÓÓLLOOGGIICCAA DDEE BBIIOOLLOOGGÍÍAA NIVEL EN QUE SE IMPARTE: SEGUNDO AÑO CICLO ESCOLAR 2010 – 2011 FECHA: JULIO 2010 AUTORES: Profa. Ma Dolores Ramos Vera Prof. Pascual Vicente Muñoz Profa. Mónica Muñoz Lobato 2 PRESENTACIÓN El trabajo que a continuación se presenta es producto de la conjunción entre los objetivos trabajados en ciclos anteriores con el modelo constructivista del conocimiento dentro del Modelo Universitario Minerva de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla y el enfoque en el desarrollo de competencias de acuerdo a la Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS), integrando la Asignatura de Biología al Marco Curricular Común (MCC) que permitirá dar en un futuro la flexibilidad y el enriquecimiento del currículo del bachillerato. Los bloques que se presentan son los siguientes en esta primera parte del Programa son: BLOQUE 1. LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA BLOQUE 2. LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA BLOQUE 3. CÉLULA, UNIDAD DE LA VIDA BLOQUE 4. HERENCIA Y VARIACIÓN En cada bloque se especifican las competencias genéricas y sus atributos, posteriormente se presentan las tablas de objetivos específicos; conocimientos previos, declarativos, procedimentales y actitudinales/valorales, así como los contenidos específicos, mapas conceptuales, los criterios de evaluación de acuerdo al Programa de Estudios de la Asignatura, orientaciones didáctico -pedagógicas y la bibliografía, vínculos a sitios web de interés (TIC’s y TAC’s) y material audiovisual para desarrollar las actividades. En la unidad 1, La Biología como ciencia, te hablará del conocimiento de la Biología como una construcción social a través de la conceptualización de los paradigmas biológicos, procesos de construcción del conocimiento científico en la ciencia biológica. Se abordará a la Biología dentro del contexto de otras ciencias, su objeto de estudio, su importancia en la solución de problemas del entorno social además de la organización de los seres vivos desde el nivel microscópico al macroscópico. 3 En la unidad 2, Las moléculas de la vida, los estudiantes valorarán la importancia y trascendencia del agua como molécula fundamental de la vida, situando a los bioelementos que dan estructura a las biomoléculas y su relación como soporte bioquímico fundamental en el metabolismo celular. Analizarán la relación e importancia de los bioelementos y biomoléculas con la nutrición modificando sus hábitos alimenticios para una mejora de la calidad de vida. Finalmente, analizará la estructura de la molécula maestra de la vida, el ADN, reflexionando cómo los seres vivos almacenan y trasmiten la información genética. En la unidad 3, Célula, unidad de la vida, los estudiantes fundamentarán los postulados de la Teoría Celular como base del estudio de la célula y establecerán diferencias y semejanzas entre procariontes y eucariontes, relacionando los componentes celulares a través de sus respectivas funciones. Globalmente, analizarán y reflexionarán acerca de los procesos metabólicos celulares y la importancia del ciclo celular en el proceso de la continuidad de la vida a través del proceso de la división celular. En la unidad 4, Herencia y la variación, se reflexionará, a través del desarrollo histórico de la Genética, cómo desde la prehistoria el hombre ha realizado selección genética en forma empírica hasta llegar a su propia conceptualización con respecto a las leyes de Mendel, que sirvieron como base para el desarrollo, investigación y aplicación actual de la Genética. Se analizarán los distintos conceptos relativos a la Genética para comprender cómo funcionan los distintos patrones hereditarios tanto mendelianos como no mendelianos; así como los mecanismos que producen variación en las poblaciones, adaptaciones al ambiente y la consecuente evolución biológica tales como: la herencia, las mutaciones, la recombinación genética y el medio ambiente. Del mismo modo, se estudiarán los diferentes tipos y a qué nivel se dan las mutaciones y sus repercusiones en el ser humano. Se fomentará una postura crítica y ética acerca de los impactos de algunos avances biotecnológicos en la producción de alimentos, la salud y el ambiente. 4 JUSTIFICACIÓN El Nivel Medio Superior de La Benemérita Universidad Autónoma de Puebla se encuentra en una nueva etapa de su desarrollo que le exige reorientar su quehacer académico y fortalecer su interrelación con la sociedad. Por ello, como guía para su quehacer se propone un modelo educativo y académico congruente con la función social de una universidad pública que se oriente a la formación integral, humanista y se centre en el aprender a aprender, basándose en la teoría constructivista socioparticipativa, paradigma que ha dado respuesta a las necesidades educativas actuales. Como toda institución educativa, se encuentra inmersa en una sociedad cambiante por lo que mantiene actualizados y competitivos los planes y programas educativos en el Nivel Medio Superior, creando, recreando, aplicando y difundiendo el conocimiento de las ciencias y los saberes cotidianos para beneficio de nuestro país El programa de Biología se enmarca en el Modelo Académico y Educativo Minerva, con un enfoque metodológico constructivista socio-cultural, que promueva en los estudiantes la responsabilidad de su aprendizaje, generando conocimientos que impacten en el desarrollo social contribuyendo al avance de la cultura, la ciencia y la tecnología. Los propósitos generales de este enfoque son: • Contribuir a la formación del alumno mediante la adquisición de conocimientos y principios propios de la disciplina, así como favorecer el desarrollo de habilidades, actitudes y valores que le permitan enfrentar con éxito los problemas relativos al aprendizaje de nuevos conocimientos en el campo de la Biología • Se busca enfatizar las relaciones científico–tecnológicas para que pueda desarrollar una ética que contribuya a establecer una relación armónica entre la sociedad y el ambiente. • Tomar en cuenta los referentes contextuales del alumno con la finalidad de formarlos con un perfil critico, analítico y propositivo hacia los problemas socioculturales de su entorno y que además le sirvan para obtener el bagaje de conocimientos del área que los vincule hacia la educación superior. 5 • Apliquen de manera responsable sus conocimientos a situaciones de la vida diaria Considerando lo anterior el Área de Ciencias Naturales del Bachillerato Universitario, plantea trabajar esta ciencia desde una perspectiva amplia y con una visión constructivista sociocultural, que permita al alumno comprender los fenómenos naturales vinculados con su realidad inmediata. Dicha perspectiva implica fortalecer el pensamiento racional en el educando, la adquisición de habilidades de percepción no sólo para el estudio de la disciplina, también para integrarlas a sus hábitos de estudio y actividades cotidianas que le permita un mejor desarrollo metacognitivo. La asignatura de Biología, por su carácter experimental, no puede ser concebida sin la aplicación de actividades experimentales de sus contenidos, a fin de propiciar la formación integral del alumno. Por lo que se deben generar ambientes de aprendizaje donde se puedan desarrollar un conjunto de competencias que integran conocimientos, habilidades y actitudes. Dicho de otra manera, estas competencias formulan las cualidades individuales, de carácter ético, académico, y social que debe reunir el alumno. El diseño de las estrategias de enseñanza, aprendizaje y didácticas,en la medida de lo posible, debe coincidir con los fundamentos psicopedagógicos del plan de estudios y la concepción de aprendizaje. Por todo esto se han seleccionado los siguientes materiales de apoyo que conforman la presente guía metodológica. Se han incorporado estrategias bajo un enfoque en competencias que permitirán la movilización de los conocimientos, habilidades, actitudes y valores en un contexto específico, todo ello contribuirá a alcanzar los objetivos de calidad y pertinencia del bachillerato. 6 PROGRAMA EDUCATIVO (PE): NIVEL MEDIO SUPERIOR ASIGNATURA: BIOLOGÍA CÓDIGO: PROG 0015 NIVEL: MEDIO SUPERIOR CRÉDITOS: 10 UNIDAD ACADÉMICA: NIVEL MEDIO SUPERIOR PROGRAMA EDUCATIVO: PLAN 06 MODALIDAD EDUCATIVA: ESCOLARIZADA NIVEL EDUCATIVO: BACHILLERATO CÓDIGO: 0015 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: BIOLOGÍA UBICACIÓN EN EL MAPA CURRICULAR: SEGUNDO AÑO CORRELACIÓN: La relación vertical que tiene este programa con respecto a su ubicación en el mapa curricular es con “Química”, “Psicología y Desarrollo Humano” en primer año; “Física” y materias propedéuticas como “Educación Ambiental y para la Salud”, “Temas Selectos de Biología” y “Bioquímica” en tercer año; y una relación horizontal con “Matemáticas”, “Cultura Física” e “Informática” en segundo año ASIGNATURAS PRECEDENTES: Química, Psicología y Desarrollo Humano ASIGNATURAS CONSECUENTES: Física, Educación Ambiental y Salud, Temas Selectos de Biología y Bioquímica. CARGA HORARIA DEL ESTUDIANTE TEORÍA PRÁCTICA ESTUDIO INDEPENDIENTE TOTAL HORAS CRÉDITOS HORAS CRÉDITOS HORAS CRÉDITOS HORAS CRÉDITOS 4 2 6 10 7 OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: EDUCACIONAL GENERAL ESPECÍFICOS Formar estudiantes con una visión científica, propedéutica, crítica, humana y social sobre el área. Analizar y reflexionar sobre los conceptos y principios biológicos sustentados en el respeto hacia la naturaleza del ser vivo y su entorno, construyendo el conocimiento sobre su estructura y función para generar mejores explicaciones acerca de los fenómenos biológicos de los seres vivos de manera crítica, reflexiva y creativa, que permitan promover aprendizajes significativos de manera que puedan ser aplicados en la solución de problemas de la vida cotidiana. Bloque I: Valora que la Biología es una ciencia construida desde lo social, a través de diversos paradigmas, haciendo énfasis en el estudio de los seres vivos, sus relaciones entre ellos y con el medio que los rodea, contrastando el carácter intra e interdisciplinario de la Biología para la preservación de la salud y del medio ambiente. Bloque II: Analiza y compara la estructura y función de los bioelementos y biomoléculas en los seres vivos y examina la clasificación de las diferentes biomoléculas para identificarlas en los alimentos que conforman su dieta cotidiana fomentando una actitud crítica frente a los alimentos procesados y dietéticos y reflexiona acerca de como los seres vivos almacenan y trasmiten la información genética. Bloque III: Fundamenta los postulados de la Teoría Celular como base del estudio de la célula y establece diferencias y semejanzas entre procariontes y eucariontes e interrelaciona los componentes celulares a través de sus respectivas funciones para reflexionar la importancia estructural y funcional de la célula en los seres vivos como parte integral de los procesos metabólicos celulares. Bloque IV: Conceptualiza los fundamentos que permiten delinear las bases genéticas de la herencia y documenta su desarrollo histórico, así como su impacto en la vida actual, valorando la trascendencia del proyecto genoma humano y su alcance en las aplicaciones de la biotecnología. Bloque V: Analiza y contrasta los antecedentes y las principales teorías sobre el origen y evolución de los sistemas vivos, dando origen a la radiación adaptativa y que conllevó a la biodiversidad del planeta, comparando y relacionando las distintas pruebas de la biogénesis y de la evolución, para reflexionar acerca de nuestra postura e influencia en el proceso evolutivo de las especies. Bloque VI: Analiza a los virus y clasifica a los seres vivos de acuerdo a sus características e importancia para el hombre y la naturaleza, utilizando el sistema de clasificación actual de los organismos así como la aplicación de las reglas de nomenclatura binomial de Linneo para valorar su importancia económica, médica y biológica. Bloque VII: Diferencia los conceptos básicos de la ecología y los analiza con los factores de los ecosistemas, relacionándolos con el flujo de la materia y la energía y argumentando que las adaptaciones de los seres vivos dependen de su ambiente, para fundamentar la importancia del uso sustentable con el desarrollo de una actitud de respeto hacia la naturaleza. Bloque VIII: Diferencia los órganos que componen a cada sistema del cuerpo humano y especifica su función de manera general, relacionándolos entre sí para reflexionar de manera crítica e informada sobre la importancia de la higiene y salud para una buena calidad de vida. 8 BLOQUE I. LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA. BLOQUE I OBJETIVO ESPECÍFICO CONOCIMIENTOS (Contribución al perfil del egresado) CONTENIDO TEMÁTICO PREVIOS DECLARATIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES /VALORALES LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA Valora que la Biología es una ciencia construida desde lo social, a través de diversos paradigmas, haciendo énfasis en el estudio de los seres vivos, sus relaciones entre ellos y con el medio que los rodea, contrastando el carácter intra e interdisciplinario de la Biología para la preservación de la salud y del medio ambiente. Concepto general de ciencia. Historia general del Naturalismo. Metodología Científica. Partículas, átomo, molécula, compuestos, célula, órganos, tejidos y sistemas. Conceptúa a la Biología como resultado de una Construcción social. Analiza e interrrelaciona los cuatro Paradigmas que dan el carácter de cientificidad a la Biología. Integra las características distintivas de los seres vivos y las ejemplifica. Fundamenta el campo de acción de la Biología y sus principales ramas. Aplica criterios científicos para interpretar los fenómenos que involucran a los seres vivos y los ejemplifica a través de los pasos del método científico utilizado en la Biología. Analiza la relación que guarda la Biología con la Tecnología y la Sociedad. Diferencia y ejemplifica los niveles de organización de la materia viva: químico, celular, tisular, orgánico, individual y ecológico. Debate sobre las aportaciones y aplicaciones de la Biología y sus ramas en la vida cotidiana. Aplica los lineamientos básicos para elaborar un proyecto de investigación a partir de un problema empleando el método científico para su entendimiento. Esquematiza los diferentes niveles de organización de la materia viva y los relaciona con el campo de estudio de las ramas de la Biología, mediante la elaboración de un collage Valora el impacto de los avances de la Biología en la Sociedad actual Fomenta la tolerancia y disponibilidad en el trabajo colaborativo durante la realización de proyectos Reflexiona de manera informada y crítica las implicaciones de la investigación científica en los diferentes ámbitos social, familiar y personal Respeta y valora la vida y sus manifestaciones y se asume integralmente como parte de ella. Reflexiona críticamente sobre los aspectos éticos del uso de las nuevas tecnologías aplicadas a la Biología, salud y en la preservación del medio ambiente ¿Qué relación tiene la Biología con el desarrollo social? • La Biología dentro del contexto de otras ciencias y su objeto de estudio. ¿Cuáles son los paradigmas en los que se basa la Biología? ¿Cuál es el objeto de estudio de la Biología?¿Cuál es la importancia de la Biología en la solución de problemas del entorno social? • Biología, tecnología y sociedad. • Las características de la ciencia: método científico ¿Cuáles son las características de los niveles de organización de la materia? 9 BLOQUE II. LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA BLOQUE II OBJETIVO ESPECÍFICO CONOCIMIENTOS (Contribución al perfil del egresado) CONTENIDO TEMÁTICO PREVIOS DECLARATIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES /VALORALES LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA Analiza y compara la estructura y función de los bioelementos y biomoléculas en los seres vivos y examina la clasificación de las diferentes biomoléculas para identificarlas en los alimentos que conforman su dieta cotidiana fomentando una actitud crítica frente a los alimentos procesados y dietéticos y reflexiona acerca de como los seres vivos almacenan y trasmiten la información genética. Conocimiento sobre átomo, molécula, elemento, compuesto, enlaces iónico y covalente; grupos funcionales Comprensión sobre sustancias orgánicas e inorgánicas. Conocimiento de las diferentes biomoléculas. Diferencia entre los conceptos de bioelemento y biomolécula. Investiga los bioelementos y su importancia. Cataloga al agua como una molécula bioinorgánica esencial para la vida Investiga la estructura y función de las biomoléculas y su importancia como nutrientes y componentes estructurales de los seres vivos. Conceptúa al Dogma Central de la Biología como un proceso universal en los seres vivos donde a partir del ADN se codifica para la producción de proteínas. Esquematiza la formación de puentes de hidrógeno en la molécula del agua para conceptuar sus propiedades físicas. Demuestra experimentalmente la presencia de biomoléculas en diferentes alimentos y con base a ello elabore una dieta balanceada para que la aplique a su vida diaria. Valora la importancia de desarrollar hábitos alimenticios saludables y para la prevención de enfermedades ¿Cuáles son los bioelementos necesarios para la vida? ¿Cuál es la importancia de las biomoléculas inorgánicas? agua sales minerales ¿Cuáles son las biomoléculas orgánicas? • Monómeros y Polímeros • Carbohidratos • Lípidos • Vitaminas • Proteínas • Aminoácidos • Enzimas • ácidos nucleícos. ¿El Dogma Central de la Biología es Universal? • Duplicación • Transcripción • Traducción 10 BLOQUE III. CÉLULA UNIDAD DE LA VIDA BLOQUE III OBJETIVO ESPECÍFICO CONOCIMIENTOS (Contribución al perfil del egresado) CONTENIDO TEMÁTICO PREVIOS DECLARATIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES /VALORALES CÉLULA UNIDAD DE LA VIDA Fundamenta los postulados de la Teoría Celular como base del estudio de la célula y establece diferencias y semejanzas entre procariontes y eucariontes e interrelaciona los componentes celulares a través de sus respectivas funciones para reflexionar la importancia estructural y funcional de la célula en los seres vivos como parte integral de los procesos metabólicos celulares. Conceptos básicos sobre: Grupos funcionales de Química Orgánica, Bioelementos y biomoléculas inorgánicas y Orgánicas, Tipos de enlace químicos, y de soluciones. Analizar y fundamentar la importancia del ciclo celular en el proceso de la continuidad de la vida, tanto en los organismos unicelulares como pluricelulares, así como la importante participación de los cromosomas en el proceso de mitosis y meiosis. Integrar y analizar la importancia de la historia y el origen de la célula Analizar y contrastar las diferencias y semejanzas de la organización entre células procariontes y eucariontes. Analizar la organización estructural y funcional de la célula en los seres vivos como parte integral de los procesos biológicos. Fundamentar los procesos metabólicos celulares y estructurales como unidad básica en la diversidad de los seres vivos. Analizar y valorar la importancia de la estructura y metabolismo celular de los tejidos, órganos y sistemas del cuerpo humano, aspectos fundamentales de unidad y diversidad de la vida. . Fundamentar el contexto histórico con respecto al origen de la célula que conllevó al establecimiento de la Teoría Celular Compara la organización celular procarionte con la eucarionte, así como la vegetal con la animal. Interrelaciona y esquematiza integralmente los organelos y estructuras celulares a través de sus respectivas funciones. Analiza la importancia del ciclo celular en el proceso de crecimiento y continuidad de la vida. Valora la adquisición de una vida saludable a través del buen funcionamiento del cuerpo desde el nivel celular hasta el pluricelular. ¿Cuáles hechos históricos condujeron al planteamiento de la Teoría celular? ¿Qué diferencia hay entre célula procarionte y eucarionte? ¿Cómo está estructurada y cómo funciona una célula? • Membrana celular • Retículo endoplásmico • Complejo de Golgi • Lisosomas • Vacuolas • Cloroplastos • Mitocondrias • Ribosomas • Citoplasma • Citoesqueleto • Centriolo • Núcleo ¿Cómo se reproducen las células? • Ciclo celular • División celular: mitosis y meiosis ¿Cómo se pasa de una célula a la pluricelularidad? ¿Cómo es la relación tejido – órgano – sistema? 11 BLOQUE IV. HERENCIA Y VARIACIÓN BLOQUE IV OBJETIVO ESPECÍFICO CONOCIMIENTOS (Contribución al perfil del egresado) CONTENIDO TEMÁTICO PREVIOS DECLARATIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES /VALORALES HERENCIA Y VARIACIÓN Conceptualiza los fundamentos que permiten delinear las bases genéticas de la herencia y documenta su desarrollo histórico, así como su impacto en la vida actual, valorando la trascendencia del proyecto genoma humano y su alcance en las aplicaciones de la biotecnología. Comprensión de biomoléculas (ácidos nucleícos), estructura y función celular (mitosis y meiosis). Delinea los hechos históricos que condujeron al estudio de la Genética Establece las diferencias y similitudes de algunos conceptos de la Genética. Analiza las leyes de la genética mendeliana para comprender el mecanismo de la herencia. Compara los patrones hereditarios mendelianos y no mendelianos Analiza las mutaciones como mecanismos de variabilidad genética. Ejemplifica las aplicaciones más importantes de la Genética. Investiga el desarrollo histórico del campo de la Genética Aplica los conceptos de la genética en las leyes de la herencia para la resolución de problemas de genética. Ejemplifica los distintos patrones hereditarios para identificarlos en los seres vivos haciendo énfasis en el humano Compara los rasgos de sus compañeros para diferenciar entre fenotipo y genotipo. Categoriza las mutaciones como mecanismos que producen enfermedades hereditarias y las detecta mediante el empleo de cariotipos. Investiga el impacto de las aplicaciones de la Genética sobre algunas actividades humanas. Fomenta el respeto y tolerancia hacia personas con enfermedades hereditarias y/o con rasgos físicos diferentes Valora el respecto a la decisión de los padres a tener o no un hijo con alguna enfermedad hereditaria. Critica de forma informada las aplicaciones actuales de la Genética que permita la toma de decisiones apegadas a la Bioética. ¿Cuáles hechos históricos condujeron al desarrollo de la genética? • Ideas premendelianas • El experimento y las Leyes de Mendel ¿Qué diferencia y similitudes encontramos en los conceptos de Genética?: Genotipo, Fenotipo, Alelo, Gen, Cromosoma, Locus ¿En qué consisten las leyes establecidas por Mendel sobre la herencia? ¿Qué diferencia hay entre los patrones hereditarios mendelianos y los no mendelianos? • Herencia mendeliana: •herencia autosómica dominante y recesiva, determinación del sexo • Herencia no mendeliana: • herencia ligada al sexo, herencia multifactorial, alelos múltiples, codominancia, herencia intermedia, poligenia ¿Qué es una mutación? • Génicas o puntuales • Cromosómicas • Genómicas ¿Cuáles son las aplicaciones más importantes de la Genética?: • Consejo genético • Proyecto Genoma Humano • Consejo genético • Clonación, • Células madre • Implicaciones bioéticas en la genética 12 BLOQUE V. EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS BLOQUE V OBJETIVO ESPECÍFICO CONOCIMIENTOS (Contribución al perfil del egresado) CONTENIDO TEMÁTICO PREVIOS DECLARATIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES /VALORALES EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS Analiza y contrasta los antecedentes y las principales teorías sobre el origen y evolución de los sistemas vivos, dando origen a la radiación adaptativa y que conllevó a la biodiversidad del planeta, comparando y relacionando las distintas pruebas de la biogénesis y de la evolución, para reflexionar acerca de nuestra postura e influencia en el proceso evolutivo de las especies. El alumno debe tener presente el concepto de célula, y el desarrollo de la genética y la variación, y estar familiarizado con la biodiversidad, para establecer las relaciones entre los organismos, conocimiento de la ecología y los niveles de organización. Comprueba que la evolución es un mecanismo inherente a los seres vivos. Documenta las diferentes teorías acerca del origen de la vida, la evolución celular y la selección natural como procesos evolutivos en los seres vivos. Determina el impacto de los factores externos en la evolución y su relación con la naturaleza actual. Comprueba que las características y adaptaciones de los seres vivos son pruebas indirectas del proceso evolutivo. Compara la viabilidad de las diferentes teorías sobre la evolución apoyándose en sus pruebas a través de un de un mapa conceptual. Analiza el pensamiento darwiniano y establecer diferencias por medio de un cuadro de Venn entre las ideas previas y posteriores a éste. Documenta las causas que determinan la evolución de las especies y examinar las pruebas que la sustentan a través de un trabajo de investigación documental. Fomenta el respeto por el medio ambiente, teniendo en cuenta su importancia en la historia filogenética de las especies. Genera una actitud crítica y analítica ante las diferentes teorías evolucionistas. Reflexiona en torno a nuestra postura e influencia en el proceso evolutivo de las especies. ¿Qué es la evolución biológica? ¿Cómo se originó la vida? • Principales Teorías sobre el origen de los Sistemas Vivos • Teorías sobre evolución celular ¿Cómo explica la Evolución la diversidad de los Seres Vivos en el planeta? • Antecedentes y desarrollo de la Teoría de la Evolución. • Variación y adaptación • Evidencias de la evolución 13 BLOQUE VI. LA DIVERSIDAD DE LA VIDA BLOQUE VI OBJETIVO ESPECÍFICO CONOCIMIENTOS (Contribución al perfil del egresado) CONTENIDO TEMÁTICO PREVIOS DECLARATIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES /VALORALES LA DIVERSIDAD DE LA VIDA Analiza a los virus y clasifica a los seres vivos de acuerdo a sus características e importancia para el hombre y la naturaleza, utilizando el sistema de clasificación actual de los organismos así como la aplicación de las reglas de nomenclatura binomial de Linneo para valorar su importancia económica, médica y biológica. Sobre variabilidad genética Sobre variabilidad y adaptación evolutiva Sobre el concepto especie Conceptúa la taxonomía, su estudio y aplicación para los seres vivos a través de lecturas sugeridas. Desglosa las características particulares de los seis reinos, su clasificación, utilizando ejemplos de algunos organismos. Aplica criterios taxonómicos para identificar y clasificar a los seres vivos utilizando correctamente las reglas de la nomenclatura binominal de Linneo. Utiliza el nombre científico en estudios de campo. Esquematiza las características de los eres vivos a través de un cuadro de doble entrada Respeta a las diversas especies de su entorno como parte integral de la naturaleza. Fomenta la conservación de la flora y fauna de su región. Valora la importancia económica, médica y social de los seres vivos. ¿Cómo se clasifican a los organismos? • Primeras clasificaciones • Nomenclatura binomial de Linneo • Niveles taxonómicos • Uso de nombre científico • Reglas de nomenclatura binomial Virus, ¿Vivo o no vivo? ¿Cuál es el sistema actual de clasificación de los seres vivos? • Propuesta de 3 dominios – 6 reinos • Dominio Archaea: reino Archaeabacteria • Domino Bacteria: reino Eubacteria • Dominio Eukarya: reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia 14 BLOQUE VII. LA RELACION DE LOS SERES VIVOS CON SU M EDIO AMBIENTE BLOQUE VII OBJETIVO ESPECÍFICO CONOCIMIENTOS (Contribución al perfil del egresado) CONTENIDO TEMÁTICO PREVIOS DECLARATIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES /VALORALES LA RELACION DE LOS SERES VIVOS CON SU MEDIO AMBIENTE Diferencia los conceptos básicos de la ecología y los analiza con los factores de los ecosistemas, relacionándolos con el flujo de la materia y la energía y argumentando que las adaptaciones de los seres vivos dependen de su ambiente, para fundamentar la importancia del uso sustentable con el desarrollo de una actitud de respeto hacia la naturaleza. Investigará y definirá conceptos sobre ecología. Buscará las características de los factores abióticos y bióticos de los ecosistemas. Analizará los ciclos biogeoquímicos en la naturaleza. Fundamenta que la ecología es el estudio de las relaciones de los organismos con su ambiente. Analiza el objeto de estudio de la Ecología, su desarrollo histórico, y su carácter interdisciplinario, así como su ubicación dentro de los niveles de organización (especie, población, comunidad, ecosistema, bioma y biosfera). Analiza la estructura y funcionamiento de los ecosistemas haciendo énfasis en el papel de la materia y la energía en la determinación de las relaciones entre sus componentes. Esquematiza los ciclos biogeoquímicos (del agua, nitrógeno, carbono, azufre y fósforo). Analiza y relacionar conceptos básicos de ecología como son hábitat, nicho, niveles tróficos, cadenas, redes y pirámides alimenticias, destacando la manera en que se integran dentro del ecosistema. Distingue los diferentes tipos de ecosistemas, sus recursos e importancia haciendo énfasis en los mexicanos y vincularlos con los problemas ambientales de nuestro país, analizando sus causas, necesidad de estudio y conocimiento para su adecuado aprovechamiento y cuidado mediante una actitud responsable y respetuosa. Realiza visitas de campo a jardines botánicos, museos o áreas naturales. Organiza grupos y mesas redondas para debatir sobre las causas y consecuencias del deterioro ambiental y las alternativas para el manejo responsable de la biosfera. Investiga en periódicos y otras fuentes noticias sobre problemas ambientales para identificar sus causas y proponer soluciones a través de un debate. Realiza actividades experimentales para observar la influencia de los factores ambientales en los ecosistemas. Fundamenta la importancia del uso sustentable desarrollando una actitud de respeto hacia el ambiente. Elige un problema ambiental, sus causas, repercusiones y soluciones proponiendo soluciones y retomando valores y conciencia por el medio ambiente. ¿Cómo se relaciona la biodiversidad con el medio ambiente? • Concepto de ecología • La Ecología dentro de los niveles de organización de la naturaleza • Factores Bióticosy Abióticos • Adaptaciones al ambiente • Flujo de materia y energía • Ciclos biogeoquímicos ¿Cuál es la estructura de los ecosistemas? • Características dinámicas de la población • Hábitat y nicho ecológico • Potencial biótico y resistencia ambiental • Relaciones intra e interespecíficas • Estratificación de las comunidades • Densidad y diversidad en las comunidades • Sucesión ecológica ¿Cuáles son las grandes divisiones de la biosfera? • Biomas terrestres • Ecosistemas acuáticos 15 UNIDAD VIII ANATOMÍA HUMANA BLOQUE VIII OBJETIVO ESPECÍFICO CONOCIMIENTOS (Contribución al perfil del egresado) CONTENIDO TEMÁTICO PREVIOS DECLARATIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES /VALORALES ANATOMIA HUMANA Diferencia los órganos que componen a cada sistema del cuerpo humano y especifica su función de manera general, relacionándolos entre sí para reflexionar de manera crítica e informada sobre la importancia de la higiene y salud para una buena calidad de vida. Niveles de organización Bioelementos y biomoléculas Célula División celular Higiene y enfermedades Documenta los cuatro tejidos fundamentales que conforman el cuerpo humano Investiga la anatomía de los diferentes sistemas en diversas fuentes bibliográficas. Identifica y define cada uno de los órganos que conforman los diferentes sistemas del humano. Relaciona el órgano con su función. Integra la información de los tejidos en la anatomía de los órganos del cuerpo Elabora modelos anatómicos para identificar los órganos de cada sistema. Interrelaciona los órganos con su función a través de un mapa conceptual. Esquematiza en un cuadro de doble entrada el sistema, la estructura y la función de cada órgano Demuestra una actitud ética y de respeto hacia si mismo. Reflexiona de manera crítica e informada de la importancia de la higiene y salud de sus sistemas para tener una buena calidad de vida. Promueve y difunde por medio de periódicos murales, conferencias, trípticos la importancia del cuidado de la salud. ¿Cuáles son los tejidos que conforman a los órganos? • Epitelial • Muscular • Conectivo • Nervioso ¿Cuáles son los sistemas que conforman al cuerpo humano? ¿Que órganos forman parte de cada uno de ellos y cuál es su función? • Tegumentario • Esquelético • Muscular • Digestivo • Circulatorio • Linfático • Respiratorio • Excretor • Nervioso • Sentidos • Endocrino • Reproductor Guía Metodológica de Biología 16 CRITERIOS DE EVALUACIÓN Para una mejor evaluación de los procesos Aprendizaje – Enseñanza tomar en cuenta los diferentes tipos de evaluación. DIAGNÓSTICA: Se realiza antes de cualquier ciclo o proceso educativo Permite planificar. Con la finalidad de obtener información valiosa respecto a valorar las características de ingreso de los alumnos las( concepciones previas, expectativas, motivaciones previas, competencia cognitiva en general , los hábitos de trabajo y las actitudes del estudiante al inicio de un proceso de enseñanza-aprendizaje, con el propósito de realizar ajustes en la organización y secuencia de las experiencias de aprendizaje –enseñanza. FORMATIVA: Informa del proceso. Ocurre en forma concurrente con el proceso de enseñanza-aprendizaje, Dicha evaluación exige un nivel mínimo de análisis de los procesos de interactividad entre la situación de enseñanza y los procesos de aprendizaje que realizan los alumnos sobre los contenidos curriculares. Con la finalidad de proporcionar una ayuda ajustada a los procesos de construcción de conocimientos que realizan los alumnos. En este modelo las actividades tienen una función reguladora de las dificultades, obstáculos o errores que se van manifestando. SUMATIVA: (Examen tipo Ceneval). Se realiza al término de la situación, ciclo o proceso de aprendizaje-enseñanza. El fin principal de esta evaluación consiste en valorar si el proceso de enseñanza fue eficaz para que los alumnos alcancen las intenciones educativas planeadas previamente. CRITERIOS DE EVALUACIÓN EXAMEN DEPARTAMENTAL TIPO CENEVAL O PISA 30% LABORATORIO (EVALUACION V-GOWIN) 20% ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 20% ACTIVIDAD ESPECÍFICA POR UNIDAD 30% Guía Metodológica de Biología 17 BLOQUE ACTIVIDADES ESPECÍFICAS: EVALUACIÓN CON: I PROYECTO RÚBRICA II PORTAFOLIO RÚBRICA III MAPA MENTAL O MAPA CONCEPTUAL RÚBRICA IV ENSAYO RÚBRICA REQUISITOS DE ACREDITACIÓN Estar inscrito oficialmente como alumno del PE en la BUAP Haber aprobado las asignaturas que son prerrequisitos de ésta Aparecer en el acta El promedio de las calificaciones de los exámenes aplicados deberá ser igual o mayor que 6 Cumplir con las actividades propuestas por el profesor Guía Metodológica de Biología 18 GGUUÍÍAA MMEETTOODDOOLLÓÓGGIICCAA DDEE BBIIOOLLOOGGÍÍAA AUTORES: PASCUAL VICENTE MUÑOZ MA. DOLORES RAMOS VERA MÓNICA MUÑOZ LOBATO Guía Metodológica de Biología 19 ÍNDICE Presentación 2 Justificación 4 Programa 6 Índice 19 BLOQUE 1 – LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA 22 1.1 ¿Qué relación tiene la Biología con el desarrollo social 25 La Biología dentro del contexto de otras ciencias 26 1.2 ¿Cuáles son los paradigmas en los que se basa de la Biología? 29 1.3 ¿Cuál es el objeto de estudio de la Biología? 33 1.4 ¿Cuál es la importancia de la Biología en la solución de problemas del entorno social? 36 Biología, tecnología y sociedad 36 Las características de la ciencia: método científico 40 1.5 ¿Cuáles son las características de los niveles de organización de la materia? 42 Orientaciones didáctico-pedagógicas del Bloque1 46 BLOQUE 2 – LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA 48 2.1 ¿Cuáles son los bioelementos necesarios para la vida? 51 Bioelementos primarios o macroelementos 51 Bioelementos secundarios o microelementos 52 Oligoelementos 53 2.2 ¿Cuál es la importancia de las biomoléculas inorgánicas? 57 Agua 57 Sales minerales 59 2.3 ¿Cuáles son las biomoléculas orgánicas? 66 Monómeros y polímeros 66 Carbohidratos 66 Lípidos 71 Vitaminas 82 Proteínas 85 Guía Metodológica de Biología 20 Enzimas 92 Ácidos nucléicos 96 2.4 ¿El Dogma Central de la Biología es Universal? 103 Duplicación 106 Transcripción 107 Traducción 108 Orientaciones didáctico-pedagógicas del Bloque 2 115 BLOQUE 3 – CÉLULA, UNIDAD DE LA VIDA 117 3.1 ¿Cuáles hechos históricos condujeron al planteamiento de la Teoría Celular? 120 3.2 ¿Qué diferencia hay entre célula procarionte y eucarionte? 123 3.3 ¿Cómo está estructurada y cómo funciona una célula? 127 Membrana celular 128 Retículo endoplásmico 131 Complejo de Golgi 132 Lisosomas 135 Vacuolas 136 Ribosomas 137 Citoesqueleto 137 Centriolo y huso 139 Cloroplastos 140 Mitocondrias 142 Citoplasma 144 Núcleo 144 3.4 ¿Cómo se reproducen las células? 146 Ciclo celular 146 División celular: mitosis y meiosis 148 3.5 ¿Cómo se pasa de una célula a la pluricelularidad? 152 3.6 ¿Cuál es la relación tejido-órgano-sistema? 155 Orientaciones didáctico-pedagógicas del Bloque 3 157 Guía Metodológica de Biología 21 BLOQUE 4 - HERENCIA Y VARIACIÓN 159 4.1 ¿Cuáles hechos históricos condujeron al desarrollo de la Genética? 162 Las ideas premendelianas 162 El experimento de Mendel 162 4.2 ¿Qué diferencias y similitudes encontramos en los conceptos de Genética? 164 4.3 ¿En qué consisten las leyes establecidas por Mendel sobre la herencia? 165 4.4 ¿Qué diferencia hay entre los patrones hereditarios mendelianos y los no mendelianos? 167 Herencia mendeliana: herencia autosómica dominante y recesiva, determinación del sexo 167 Herencia no mendeliana: herencia ligada al sexo, herencia multifactorial, alelos múltiples, codominancia, herenciaintermedia, poligenia 169 4.5 ¿Qué es una mutación? 175 Mutaciones génicas o puntuales 176 Mutaciones cromosómicas 177 Mutaciones genómicas 179 4.5 ¿Cuáles son las aplicaciones más importantes de la Genética? 181 Consejo Genético 181 Cariotipo humano 182 Proyecto genoma Humano 184 Ingeniería genética 184 Implicaciones bioéticas de la Genética 190 Orientaciones didáctico-pedagógicas del Bloque 4 191 Guía Metodológica de Biología 22 BLOQUE 1 La Biología como ciencia Guía Metodológica de Biología 23 Guía Metodológica de Biología 24 COMPETENCIAS GENÉRICAS Y SUS ATRIBUTOS A DESARROLLAR EN EL BLOQUE 1 Se expresa y comunica • Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. Piensa crítica y reflexivamente • Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. • Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. Aprende de forma autónoma • Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de su vida. Trabaja de forma colaborativa • Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. Guía Metodológica de Biología 25 1.1 ¿QUÉ RELACIÓN TIENE LA BIOLOGÍA CON EL DESARROLLO SOCIAL? La Biología es la ciencia que estudia a los seres vivos. Surge de manera formal en el siglo XIX y ha definido su objeto de estudio a lo largo de la historia; ha establecido conceptos, teorías y principios y varios enfoques metodológicos para abordar el estudio de la vida. Este campo de conocimiento que inició como la descripción y la clasificación del mundo viviente, se ha transformado en una ciencia que busca comprender las funciones y las estructuras de los seres vivos; integra temas fundamentales en el estudio de los organismos, como son: el desarrollo, la herencia, la evolución, la interacción con el medio y con otros organismos. Tiene también una amplia gama de aplicaciones prácticas y ha contribuido al desarrollo de una gran cantidad de campos aplicados, como la medicina, la ingeniería genética, la biotecnología, la agricultura y la cría y mejora de animales, entre otras. La Biología en la actualidad ha conformado una gran trama conceptual y metodológica que ha logrado comprender y explicar la enorme complejidad de los seres vivos. Además, sus conocimientos tienen importantes consecuencias en la sociedad ante la crisis ambiental y la necesidad de plantear nuevas estrategias en el uso de los recursos naturales, donde el conocimiento biológico es fundamental. ACTIVIDAD Elabora por equipo un cuadro mental colocando en el centro un esquema de la naturaleza y en los radios dibujos e ideas relacionadas con la Biología. Exponerlo en plenaria. Guía Metodológica de Biología 26 LA BIOLOGÍA DENTRO DEL CONTEXTO DE OTRAS CIENCIAS La Biología es una ciencia tan compleja que para alcanzar sus objeticos, se apoya en otras disciplinas científicas. Las ciencias que auxilian a la Biología para lograr investigaciones completas se denominan ciencias auxiliares. Las principales se enuncian a continuación: Química, Matemáticas, Física, Geografía, Historia. Ya vimos que la Biología es una ciencia muy extensa, con ramas muy variadas que se dividen a su vez en otras disciplinas. RAMA OBJETO DE ESTUDIO Anatomía Estructura de los organismos Bacteriología Bacterias Bioquímica Composición química de la materia viva Botánica Plantas Citología Estructura y funciones de las células Ecología Ecosistemas. Embriología Desarrollo de los óvulos fecundados Etología Comportamiento animal Evolución Variación de las especies a lo largo del tiempo. Filogenia Relaciones evolutivas entre los seres vivos Fisiología Funciones orgánicas de los seres vivos Genética Herencia de los caracteres biológicos Histología Estructura y funciones de los tejidos Morfología Estructura de los seres vivos. Paleontología Vida en el pasado Taxonomía Clasificación y nomenclatura de los seres vivos Virología Virus Zoología Animales Guía Metodológica de Biología 27 ACTIVIDAD Haz una investigación documental de otras ramas de la Biología que no estén en el cuadro anterior y llénalo en la siguiente tabla Rama Objeto de estudio Guía Metodológica de Biología 28 Responde las siguientes preguntas 1. ¿Cómo puede contribuir la entomología a las investigaciones de otras ciencias? ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2. ¿Cómo puede contribuir la bioquímica a las investigaciones de otras ciencias? ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 3. ¿Cómo puede contribuir la Genética a las investigaciones de otras ciencias? ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Guía Metodológica de Biología 29 1.2 ¿CUÁLES SON LOS PARADIGMAS EN LOS QUE SE BASA LA BIOLOGÍA? Han existido una gran cantidad de investigaciones en los diferentes campos de estudio de la Biología, sin embargo las que se retoman por su gran contribución al campo de estudio de la Biología ya que se definieron nuevos conceptos, métodos y objetos de estudio; es decir, grandes programas de investigación que se encuentran en el origen de la Biología moderna son los siguientes: • Teoría Celular • Teoría de la evolución • Teoría del gen • Teoría de la homeostasis El paradigma constituye un cuerpo de conocimientos teóricos y metodológicos que son reconocidos durante cierto tiempo, como modelo de problemas y soluciones de una sociedad científica determinada (Kuhn). El paradigma incluye los problemas relevantes a resolver, las formas reconocidas como válidas para solucionarlos, los procedimientos experimentales, los conceptos y las teorías, los datos empíricos, los criterios y juicios de valor compartidos por la comunidad, etc. De esta manera, lo que se considera científico —o más en particular, lo objetivo— queda determinado por las convenciones de los miembros de la comunidad y así resulta imposible decidir la superioridad científica de un paradigma sobre otro. La Biología se constituyó como ciencia hasta el siglo XIX en un proceso que inició en 1838 con la formulación de la teoría celular y que culminó en 1900 con el descubrimiento de las leyes de la herencia. Es en esta etapa cuando se formulan paradigmas de orden superior; esto es, que abordan problemas de carácter general y que por ello se denominan como paradigmas globales de la Biología, siendo en este periodo cuando por vez primera contamos con conceptos unificadores de orden general y con una posibleaceptación universal. Guía Metodológica de Biología 30 En este orden de ideas, el primer paradigma global es la teoría celular formulada por Teodoro Schwann y Matias J Schleiden, quienes escriben la versión definitiva de su enunciado en 1839 (fig. 3.3) El segundo paradigma es la teoría de la evolución formulada por Charles Darwin en su obra El origen de las especies (1859), la cual, aunque es rechazada por ciertos sectores, genera una polémica que ya se da en el seno de una comunidad científica constituida. A esta teoría hay que añadir a Alfred Rusell Wallace, coautor quien llegó a las mismas conclusiones de manera independiente a Darwin. El tercer paradigma es la teoría de la homeostasis, esto es, de la regulación del medio interno de los organismos, enunciado por Claude Bernard y contenido en la obra Lecciones sobre los Fenómenos de la Vida Comunes a los Animales y los Vegetales, publicado en 1878. El cuarto paradigma son las leyes de la herencia formuladas por el monje agustino Gregorio Mendel en 1865, en el texto Experimentos sobre Hibridación de las Plantas, pero que carece de impacto científico hasta su redescubrimiento en 1900 al haber llegado a esas mismas conclusiones Carl Correns, Erich Tschermak y Hugo De Vries. Fig. 1.1. Un principio unificador de los seres vivos: el AD� está presente en todos ellos Guía Metodológica de Biología 31 ACTIVIDAD En cada espacio escribe el nombre de cada uno de los paradigmas de la biología, su autor(es) y el año de su creación. Escribe en cada inciso la relación existente entre los dos paradigmas interrelacionados según indican las flechas. a) ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ b) ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Guía Metodológica de Biología 32 c) ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ d) ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ e) ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ f) ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Finalmente, qué puedes concluir al concluir está actividad con respecto a los paradigmas de la Biología ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Guía Metodológica de Biología 33 1.3 ¿CUÁL ES EL OBJETO DE ESTUDIO DE LA BIOLOGÍA? Cualquier persona puede reconocer que una hormiga, un rosal o una gallina son seres vivos; en tanto que una piedra o el agua de lluvia no lo son. A pesar de su enorme diversidad, los seres vivos de nuestro planeta comparten una lista de características que los distinguen como tales; éstas son las siguientes. Organización. Los seres vivos tienen una estructura organizada. Su unidad primordial es la célula; a partir de ella, la organización se hace más compleja, pues ésta permite generar tejidos, órganos y sistemas. Tu cuerpo está formado por células que a su vez constituyen tejidos (como la piel) órganos como el corazón). Irritabilidad. Responden a estímulos del medio ambiente. Por ejemplo, las plantas crecen en dirección a la luz y las personas nos rascamos cuando nos pica un mosquito. Reproducción. Los seres vivos producen descendencia similar a ellos. ¿Has observado cachorros de algunas mascotas? Crecimiento. Multiplican su número de células a partir de una sola, lo que los hace crecer. Tú crecerás varios centímetros más y al llegar a cierta edad, tu crecimiento se detendrá. Metabolismo. Tu cuerpo está formado por sustancias en constante transformación, las cuales obtienes mediante la alimentación y la respiración. En tu interior éstas se combinan y se descomponen, es decir, participan en reacciones químicas. El conjunto de reacciones químicas ocurridas en un ser vivo se lama metabolismo. Adaptación. Los seres vivos tienen capacidad para adaptarse y sobrevivir en un ambiente determinado. Por ejemplo, los osos polares tienen una gruesa capa de grasa bajo la piel que los ayuda a sobrevivir en temperaturas por debajo de los cero grados centígrados. Movimiento. Es la facultad de desplazar el cuerpo de un punto a otro, o al menos una parte de él, como las plantas, que orientan sus hojas hacia la luz. Generalmente el movimiento ocurre para conseguir alimento, protegerse para huir de algún depredador. Guía Metodológica de Biología 34 A pesar de que algunos objetos no vivos pueden tener una o más de estas características (algunos cristales de roca pueden crecer, únicamente los seres vivos las reúnen todas. Esto hace suponer que todos los seres vivos tienen un mismo origen: una especie que evolucionó de maneras distintas para dar lugar a la enorme cantidad de especies. A esa primera especie se le llama ancestro común y una prueba irrefutable de su existencia es que todos los seres vivos del planeta usan la misma sustancia química para heredar sus características: el ácido desoxirribonucleico (ADN) (fig. 1.1) ACTIVIDAD 1. Organizados en equipos, observen con una lupa las características de 1 roca, 1 planta, 1 lombriz de tierra.. 2. En el siguiente cuadro comparativo de los tres objetos de estudio marquen el recuadro que señale la característica correspondiente que posea. a) ¿La roca posee alguna característica por la que pudiera ser considerada ser vivo?, ¿por qué? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ b) Para que se considere que un ser está vivo, puede tener una sola de las características analizadas o debe tenerlas todas? Explícalo. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ c) ¿Cuál es la unidad fundamental de la que estamos constituidos todos los seres vivos? ____________ Guía Metodológica de Biología 35 MI PROYECTO Por equipo, escojan un tema sobre Biología que les guste para trabajar un proyecto que desarrollarán durante esta unidad. Considera los siguientes aspectos para desarrollarlo. 1. Nombre del tema 2. ¿Por qué eligieron dicho tema? 3. ¿Qué saben acerca del tema? 4. Descripción detallada del experimento que deseas hacer 5. Formulen una suposición de lo que esperan observar. 6. ¿Qué medios necesitan para hacer sus observaciones? 7. ¿Qué pasos seguirían? 8. ¿Hay características que puedan medir?, descríbanlas 9. Escriban sus conclusiones 10. ¿Cómo se relaciona lo observado con la Biología? Revisa la siguiente rubrica para que conozcas los rasgos que serán evaluados.Aspectos a evaluar Indicadores Inicial (0-1) Básico (2-3) Autónomo (4-5) Organización de la información La información carece de un orden lógico, y el tema se presenta de manera dispersa En su mayor parte, el reporte esta organizado con base en una secuencia lógica La organización del reporte mantiene una secuencia lógica a lo largo del texto Información y observaciones específicas sobre el experimento Se limita a mencionar que se presentan cambios en el experimento. No establece relación entre su trabajo, el carácter científico y el objeto de estudio de la Biología Presenta información básica sobre el experimento, pero no reporta detalles específicos. Relaciona limitadamente el carácter científico y objeto de estudio de la Biología con su proyecto Aporta información detallada sobre el experimento durante sus distintas etapas. Relaciona claramente su trabajo con el carácter científico y el objeto de estudio de la Biología Redacción del reporte La redacción es descuidada, informal y poco clara Se tuvo cuidado en la redacción, a pesar de lo cual no resulta del todo adecuada para un reporte académico Presenta una redacción coherente y clara, adecuada al formato de reporte académico Calendarización del proceso El reporte carece de una calendarización formal La calendarización del proceso omite algunas etapas del experimento El reporte presenta una bitácora calendarizada sobre el proceso del experimento Guía Metodológica de Biología 36 1.5 ¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DE LA BIOLOGÍA EN LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DEL ENTORNO SOCIAL? BIOLOGÍA, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD La Biología es la ciencia que se encarga del estudio de los seres vivos y de los fenómenos y procesos que ocurren en los en los seres vivos. Su definición deriva etimológicamente del griego bios, vida, y de logos, tratado o estudio. Aunque el término se utilizó por primera vez hasta el siglo XIX, la disciplina se ejercía desde muchos años atrás con otros nombres. La Biología se cuestiona exclusivamente sobre el mundo natural y se caracteriza, al igual que las otras ciencias, por seguir un método que surge de la observación, de la comparación de hechos y de la aceptación o rechazo de argumentos para aceptar una idea como valida. La Biología en la actualidad ha conformado una gran trama conceptual y metodológica que ha logrado comprender y explicar la enorme complejidad de los seres vivos. Además, sus conocimientos tienen importantes consecuencias en la sociedad ante la crisis ambiental y la necesidad de plantear nuevas estrategias en el uso de los recursos naturales, donde el conocimiento biológico es fundamental. La Biología es una ciencia. El término biología surgió en el siglo XIX dándole a la biología un sentido más amplio que el de historia natural. Sin embargo, el estudio de los seres vivos se remonta a épocas muy antiguas de la humanidad, aunque sin duda ha tenido una etapa de intensa actividad durante los siglos XIX y XX. En esta sección se relatan algunos aspectos de la historia de la biología que han contribuido a su consolidación como una ciencia. A lo largo de la historia la búsqueda de conocimiento sobre la naturaleza ha sido abordada de muy diferentes formas y ha perseguido fines diversos. Las primeras explicaciones sobre el mundo natural recurrieron a la intervención de factores sobrenaturales. En la actualidad la ciencia ha eliminado estos elementos metafísicos y basa sus explicaciones en causas naturales. Para ello las comunidades de científicos han establecido normas y criterios que hacen que sus explicaciones tengan un considerable grado de certeza. Sin embargo, estos criterios no han sido siempre los Guía Metodológica de Biología 37 mismos; han cambiado en diferentes épocas, en función de factores científicos, filosóficos, sociales e históricos. Al iniciar el camino de la racionalidad, la ciencia se convirtió en una actividad fundamental ya que planteó una alternativa a las posturas metafísicas para comprender el mundo que nos rodea. Desde el año 580 a.C. hasta nuestros días, la búsqueda de explicaciones sobre la naturaleza transitó por diferentes rutas hasta llegar a nuestra época en que la ciencia en general (y la biología en particular) se ha convertido en una actividad social fundamental. La Biología como ciencia surge de manera formal en el siglo XIX, cuando se define con precisión su objeto de estudio y se establecen referentes teóricos y metodológicos que unifican el estudio de los seres vivos. Pero, ¿por qué se dice que la biología es una ciencia? ¿Qué es lo que caracteriza al conocimiento científico que lo hace distinto a otro tipo de conocimiento? ¿Cómo se construyen las teorías científicas? En el siglo XIX, la revolución industrial y la burguesía impulsaron de manera importante el desarrollo de las ciencias naturales. La física, la química y la biología servían para desarrollar la industria y, por lo tanto, se otorgaron grandes presupuestos para impulsarlas. El método experimental cobró gran importancia y, a través de los años, se convirtió en el método de demostración que establecía la diferencia entre la metafísica y la ciencia; las ciencias que utilizaban el experimento comenzaron a destacar y a ofrecer resultados aceptables. Debido a esta situación se construyeron enfoques filosóficos que se propusieron explicar la actividad de los científicos; uno de ellos fue el positivismo de Augusto Comte (1798-1857), que trascendió hasta nuestros días, y en algunos aspectos es una concepción que se mantiene en la enseñanza de la ciencia. El positivismo afirma que: • Las teorías se construyen a través del método experimental. • La ciencia está formada por conocimientos verdaderos. • Existe un único método para estudiar la realidad. • La actividad científica es socialmente neutra. Guía Metodológica de Biología 38 La ciencia busca la organización sistemática del conocimiento acerca del mundo, pretende formular teorías que expliquen las relaciones que existen entre diferentes clases de fenómenos y procura explicar por qué los hechos ocurren de cierta manera y bajo ciertas condiciones. Puede reelaborar problemas antiguos, pero una de sus intenciones es generar conocimiento nuevo acerca del universo. La ciencia no es sólo un conjunto de diferentes formas de conocimiento, sino que es también el producto de una actividad humana que tiene una naturaleza específica. La ciencia es el resultado del esfuerzo de generaciones anteriores y la cooperación de las contemporáneas y éstas son fundamentales para su desarrollo futuro, su naturaleza es claramente social. La Biología además ha promovido el desarrollo del quehacer humano con la generación de fármacos y vacunas para evitar enfermedades, con la creación y mejoramiento de nuevas cepas de organismos vivos de uso agrícola, ganadero y forestal o incluso en campos como la Genómica, donde el desarrollo de Terapia Génica o estudiando el genoma humano por completo ha abierto las posibilidades de evitar patologías asociadas a factores genéticos. El Proyecto Genoma Humano ha generado la participación de países de todo el mundo que colaboran de manera coordinada, para cumplir los objetivos planteados inicialmente: crear un mapa genético de las posiciones relativas de los genes, un mapa físico de las posiciones reales, y la determinación de la secuencia de bases del ADN Novedades en la ciencia El Proyecto Genoma Humano se propuso en 1990 como un estudio a 15 años, en el que se secuenciaría el genoma humano completo, de más de 3,000 millones de pares de bases. En un principio no quedaba claro si toda la información que se obtuviera sería del dominio público o solo propiedad de empresas privadas. Sin embargo, en febrero de 1996 establecieron varios acuerdos los participantes (más de 2000 científicosde más de 20 institutos en 6 países). El más importante acuerdo fue que se proveería de una serie de datos para toda la comunidad científica, ya que la información genética se considera como la "verdadera herencia" humana. El primer cromosoma completo (el cromosoma humano 22) se publicó en diciembre de 1999. Guía Metodológica de Biología 39 En el verano del año 2000 se publicó el genoma "en bruto"; para abril de 2003 se terminó la secuencia completa y se publicó en agosto de 2004. Desde entonces se abrieron varios caminos a seguir. Aunque en un principio se pensó que las aplicaciones y los beneficios serían inmediatos, fácilmente se dieron cuenta de que hay mucho trabajo por delante. En el caso de las leguminosas, como el fríjol, se encuentran bacterias del genero Rhizobium, que tienen la capacidad de transformar el nitrógeno disuelto en el suelo en compuestos que las plantas pueden aprovechar (sales de amonio) y con ellos fabricar ácidos nucléicos (ADN y ARM) y proteínas (fijación del nitrógeno). Se ha calculado que más de 70 millones de toneladas métricos de nitrógeno se incorporan anualmente a la biosfera mediante este proceso. Mediante una asociación simbiótica entre la bacteria y la raíz se forma una protuberancia, donde habita la bacteria y pasa sales de amonio a la raíz. Este tipo particular de bacterias que "infectan" al fríjol son de la especie Rhizobium etli. Esta asociación y formación del nódulo está determinada por un "dialogo" molecular entre ambas partes, por lo que resulta muy importante identificar los "sucesos" moleculares que intervienen en este proceso. En el Centro de Ciencias Genómicas (CCG) de la UNAM, en Cuernavaca, Morelos, un grupo de investigadores mexicanos se ha dedicado a analizar la secuencia completa del genoma de Rhizobium etli. De manera que se ha encontrado que una sección llamada "plásmido simbiótico" en las moléculas de ADN que porta la mayor parte de los genes involucrados en la capacidad de nodular al fríjol y fijar nitrógeno. Otro descubrimiento aun más interesante es que este plásmido tiene genes que se parecen a otros presentes en bacterias patógenas (dañinas) de plantas, como Agrobacterium que provoca tumores, y en bacterias patógenas del ser humano, como Brucella, que provoca una infección grave llamada brucelosis. Esto sugiere que, aunque no son bacterias iguales, podrían utilizar formas comunes para interactuar con diferentes tipos de células. En América Latina, el desarrollo de la innovación científico/tecnológica se ha estancado, colocándonos en desventaja con los demás países del llamado "primer mundo". En países como Japón o China se ha comprendido que el desarrollo científico es la base del crecimiento, por lo que invierten gran parte de su producto interno Guía Metodológica de Biología 40 bruto en la generación de nuevas patentes de las tecnologías creadas por sus científicos. Aunque en México se cuenta con un buen nivel de desarrollo científico y con la capacidad de vincularlo a la generación de nuevas tecnologías, hace falta la participación de la sociedad civil y del Estado para aumentar la inversión en estos rubros y para forjar una cultura científica más sólida. LAS CARACTERÍSTICAS DE LA CIENCIA: EL MÉTODO CIENTÍFICO La ciencia (del latín scientia, conocimiento) es un proceso dinámico de adquisición, organización y acervo de conocimientos que son el resultado de aplicar el método científico. La ciencia se basa exclusivamente en los hechos del mundo natural y no en las creencias, lo cual permite que sea, hasta cierto punto, objetiva. Por ejemplo, en un estudio científico de los sismos que ocurren frecuentemente en México, se buscan las causas y las consecuencias del fenómeno y se trata de explicarlo sin que en ningún momento las creencias religiosas o de cualquier otra índole afecten el estudio. Así nos damos cuenta de que la ciencia es sistemática, analítica y comunicable porque sigue un método para sus estudios y los analiza antes de tomar cualquier resolución. Además, siempre trata que los otros especialistas estén enterados de los resultados para escuchar sugerencias y críticas. Siguiendo en el ejemplo de los sismos, se informa a la población para que tome las medidas pertinentes y se minimicen los daños. La ciencia es explicativa por su naturaleza clara e informativa, pero sobre todo es verificable porque los resultados pueden reproducirse para confirmar los conocimientos; es predictiva porque genera modelos que se adelantan a los hechos. De esta forma se pueden evitar algunas catástrofes, como en el caso de los modelos preventivos para el desalojo de edificios durante un sismo. El método científico plantea los siguientes pasos: planteamiento del problema, composición del marco teórico, formulación de hipótesis, experimentación confirmación o rechazo de la hipótesis. El planteamiento del problema, consiste en hacer una pregunta que guíe todo el proceso de la investigación. Es lo que se va a explicar científicamente en algún grado. Guía Metodológica de Biología 41 La composición del marco teórico implica: la revisión de la literatura sobre el tema, la selección de planteamientos de diversas ideas y hasta contrapuestas corrientes teóricas y la elaboración propia del texto. La formulación de la hipótesis consiste en simples afirmaciones sujetas a comprobación que lleguen a explicar los fenómenos. A través de la experimentación la hipótesis puede comprobada una y otra vez, estableciendo con el tiempo una teoría o ley. Si no es así, entonces hay que replantear la hipótesis original para volver a comenzar. Finalmente, se alcanza una conclusión que recopila los resultados y la comprobación o no de la hipótesis. ACTIVIDAD Identifica y subraya de distinto color cada uno de los pasos del método experimental que siguió Louis Pasteur: observación y planteamiento del problema (amarillo), hipótesis (verde), experimentación (rojo), resultados y conclusión (azul). A mediados del siglo XIX, Pasteur se dedicó a estudiar una enfermedad llamada cólera de las gallinas, que causaba gran mortandad entre las aves. Pasteur había observado a través de microscopios, a muchos microorganismos, suponía que algunas enfermedades, si no es que todas, bien podían ser causadas por ellos. Así, Pasteur se dedicó a estudiar diferentes tejidos de las gallinas enfermas, con la finalidad de encontrar y obtener microorganismos. Por fin, obtuvo algunos que él consideró podían ser los causantes de la enfermedad, y los cultivó en caldos especiales, donde se mantenían vivos por varias semanas Posteriormente, inyectó algunos de estos microorganismos en gallinas sanas: todas enfermaron de cólera y murieron. ACTIVIDAD Elaborar un cuadro conceptual por equipo en donde expliquen con los pasos del método científico, como se pudo haber elaborado una ley o de una teoría de cualquier disciplina que elijan, hacerlo en cartulina o en presentación power point y exponerlo en clase. Realizar una plenaria. Guía Metodológica de Biología 42 1.5 ¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA? Por sorprendente que parezca, las interacciones entre las distintas moléculas que ocurren a nivel microscópico, pueden producir a nivel macroscópico una célula viva. ¿A qué se llama materia? Todo lo que podemos ver y tocar es materia. Pero también son materia algunas cosas que no podemos ver, como el aire, por ejemplo. La materia ocupa una cierta porción de espacio que se denomina volumen. En el caso específico del aire esto no es tan evidente. ¿Qué es la materia viva? Dentro de los niveles de organización, la materia viva ocupa los cuatro últimos lugares. La materia viva llamada también materia orgánica, esta formada principalmente por carbono, hidrógeno, oxigeno y nitrógeno. Estos elementos, al combinarse, forman sustanciasque interactúan entre si dentro de la forma viva mas simple que es la célula. La célula es la unidad fundamental por la cual están constituidos todos los seres vivos. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que, ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA Los seres vivos pueden ser estudiados a diferentes niveles. Como toda la materia del universo, están compuestos de átomos organizados en diferentes niveles de complejidad. Muchos de esos átomos forman moléculas con propiedades que se manifiestan en las células, las que a su vez se organizan en tejidos y órganos. El conjunto de los seres vivos forma parte de la biosfera. La materia en el universo está organizada. Los seres vivos están formados por materia. La materia está formada por elementos químicos (como el nitrógeno, calcio, carbono) que están formados por átomos. Las investigaciones de los físicos han descubierto un variado número de partículas subatómicas como protones, neutrones y electrones. Si combinamos átomos de hidrógeno entre sí obtenemos hidrógeno Guía Metodológica de Biología 43 molecular (H2), que es un gas incoloro; si, en cambio, combinamos el H2 con oxígeno, otro gas, obtenemos agua, una molécula La vida surgió a partir de átomos y moléculas. Si combinamos moléculas entre sí, formamos grandes y complejas moléculas: las macromoléculas, como proteínas y ácidos nucleícos. Estas constituyen la materia prima que forman los virus y las células. En el nivel subcelular múltiples moléculas se ensamblan y dan lugar a estructuras especializadas como los organelos celulares (mitocondrias, cloroplastos, entre otros). Se puede decir que la vida aparece como propiedad definitoria en el nivel celular, es decir, la célula es la porción más sencilla de la materia viva que es capaz de realizar todas las funciones vitales. En la mayor parte de los individuos pluricelulares, las células se organizan de acuerdo a sus características y funciones conformando tejidos como el conectivo, muscular, epitelial, nervioso. Los tejidos están ordenados en estructuras funcionales, denominadas órganos como el corazón y los pulmones en los animales, o las hojas y las raíces en las plantas. Las funciones biológicas básicas se llevan a cabo por un sistema o aparato, que es una asociación coordinada de tejidos y órganos. Los organismos pluricelulares están formados por sistemas que actúan en forma coordinada y precisa. Un individuo es un solo organismo de una especie determinada, por ejemplo el hombre, el tiburón y la hormiga. Cuando se reúnen a todos los individuos de una misma especie que viven en un mismo lugar, en el mismo tiempo, y que comparten el mismo hábitat forman una población. Estas poblaciones interactúan de distinta manera con otras poblaciones del lugar constituyendo una comunidad, por ejemplo la población de elefantes de la sabana africana. Esta comunidad comparte el mismo lugar físico que presenta características particulares y cuando se relacionan con el medio físico constituye a un ecosistema, y el conjunto de ecosistemas forman un bioma caracterizado por las condiciones climáticas que determinan un gran biosistema regional. Por ejemplo, cuando se habla de la selva, no nos referimos a la selva amazónica o a la africana sino a todas las selvas del orbe. El conjunto de todos los biomas integran a la biosfera, que es la capa de la Tierra donde se existe vida. Guía Metodológica de Biología 44 Desde aquí, surgen otros niveles superiores de organización que estudian los astrónomos como que nuestro planeta Tierra es parte de un Sistema Solar que a su vez pertenece a una galaxia, la Vía Láctea, que es una de las miles de millones de galaxias que conforman el Universo. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA Subatómico Protones, neutrones y electrones Atómico Carbono, Hidrógeno, Oxígeno Molecular Monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos. Macromolecular Polisacáridos, proteínas, ácidos nucléicos, lípidos complejos, virus Subcelular Organelos celulares: mitocondrias, cloroplastos, ribosomas, Celular Célula procarionte y eucarionte Organismos unicelulares: bacterias, algas, levaduras, protozoarios Tisular Tejidos conectivo, epitelial, muscular, nervioso Órganos Corazón, pulmones, estómago Sistémico Sistema circulatorio, digestivo, respiratorio Organismos Individuos pluricelulares, animales y vegetales superiores Poblacional Parvada de aves, banco de atunes Comunitario Bosque Ecosistema Ecosistemas y biomas terrestres y acuáticos: Bosque tropical, arrecifes de coral Biosfera Todos los biomas del planeta Cosmológico Planetas, estrellas, galaxias y universo Guía Metodológica de Biología 45 ACTIVIDAD Escribe en una hoja de tu libreta y en forma de lista, los niveles de organización de la materia de forma descendente. Con el trabajado documental de las ramas de la biología investigadas, ubica cada ciencia utilizando llaves o corchetes de acuerdo al nivel o los niveles correspondientes a su campo de estudio. Primero delimita el campo de acción de la Biología. En forma grupal, el profesor o algún alumno voluntario hará lo mismo tratando de incluir todas las ciencias investigadas por todos los alumnos. ACTIVIDAD Elabora un collage por equipo referente a los niveles de organización de la materia, exponerlo en plenaria. Guía Metodológica de Biología 46 LECTURAS SUGERIDAS Biggs, Kapicka y Lundgren; (1999); Biología, la dinámica de la vida; Mc Graw Hill, México; 737 páginas. Buican, D; (1996); Historia de la Biología; segunda edición; Acento editorial, serie Flash; España; 91páginas. Consejo Nacional para la enseñanza de las Biología; (1975); Biología; CECSA, México. 960 paginas. García, H. (1997). La vuelta al mundo del doctor Balmis o los desconocidos Niños Héroes en Genética para el Futuro. Colección Esto es Química ¿y qué?, Facultad de Química, UNAM. México. pp. 6074 Gómez Caballero, J. A. y Pantoja Alor, Jerjes (2003) El origen de la vida desde un punto de vista geológico. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana. Tomo LVI, Núm. 1. México. pp. 5686. http://www.geociencias.unam.mx/~alaniz/SGM/200356Gomez.pdf Lazcano Araujo, A.; (1996) El origen de la vida; Quinta reimpresión; Trillas; México; 107 páginas. Ledesma M., I. (1993), Biología: "Ciencia o naturalismo”, en Ciencia y Desarrollo, CONACYT, mayo junio. México. pp. 7077. Llera Domínguez; (1984); Temas para un futuro biólogo; Segunda Edición, UNAM; México; 569 páginas. Paul de Kruife Los cazadores de microbios. Guía Metodológica de Biología 47 Rodríguez, L.F.; (1986); Un universo en expansión; Fondo de cultura económica, México; 111páginas. Rojas Peña, I. (2004) El Origen de la Vida sobre la Tierra. Universit`a degli studi di Genova. Italia. 36 páginas. http://www.lunanueva.cl/files/articulos/El_Origen_de_la_Vida_en_la_Tierra_v3.pdf VIDEOS RECOMENDADOS Cosmos de Carl Sagan TIC Proyecto Biósfera. http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/ BIBLIOGRAFÍA Bernal, J.D. (1994). La Ciencia en la Historia. Nueva Imagen UNAM. México. pp 1226 Cervantes, M. y Hernández, M. (2004) Biología General. Publicaciones Cultural. México. pp 1242 González, Vector. Genomica en México, ¿Como ves? Año I, Núm. 1. México, 1998, p 26. Pérez Granados P. Alejandro y Molina Cerón María de la Luz. Biología Ed., Santillana, México. Primera edición 2007 Vázquez, C.R. (2006). Biología I. Publicaciones Cultural. México. pp 48 Guía Metodológica de Biología 48 BLOQUE 2 Las moléculas de la vida Guía Metodológica de Biología 49 Guía Metodológica de Biología 50 COMPETENCIAS GENÉRICAS Y SUS ATRIBUTOS A DESARROLLAR EN EL BLOQUE 2 Se autodetermina y cuida de si
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