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CIENCIAS NATURALES Unidad 1

La Física

Objetivos de la unidad Identificarás y describirás las etapas de la investigación científica, desarrollando proyectos para explicar y resolver algunos problemas de tu entorno. Experimentarás y describirás con interés los efectos del calor en los cuerpos sólidos, observando y analizando los distintos tipos de dilatación, lo que te ayudará a explicar la transferencia de calor entre distintos objetos en la vida cotidiana. Construirás distintos tipos de circuitos eléctricos, identificando y describiendo sus propiedades con el fin de clasificar materiales del entorno en conductores y aislantes para valorar los beneficios que tiene la electricidad en la vida cotidiana. Experimentarás y analizarás las propiedades y efectos del electromagnetismo, describiendo con objetividad su comportamiento y propiedades que permitan explicar los beneficios de la electricidad y el magnetismo en la vida del ser humano. Representarás y describirás con interés los distintos tipos de ondas, ilustrando y demostrando experimentalmente sus propiedades para poder explicar sus leyes físicas en ejemplos de la vida cotidiana.


Física

Investigación científica

Calor

Electricidad

Electromagnetismo

Ondas

Fuentes Efectos Temperatura

Electrostática Cargas eléctricas

Electromagnetismo Magnetismo Magnetósfera

Sonido Luz

La física es una de las ciencias naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar de la humanidad. Los fenómenos físicos como el calor, la electricidad, el electromagnetismo, el sonido y la luz tienen diversas aplicaciones en la vida cotidiana, por lo tanto son de gran beneficio para los seres humanos. A través de las lecciones de esta unidad podrás comprobar la utilidad de esos fenómenos físicos y aprenderás a usarlos en forma adecuada.

Introducción al proyecto “La electricidad: su naturaleza e importancia” es el nombre del proyecto que desarrollarás en esta unidad. La electricidad es un magnifico auxiliar para casi todas las actividades que llevas a cabo en el transcurso del día, pero es necesario que tomes las precauciones para evitar accidentes. ¿Sabes que no debes tocar un electrodoméstico que ha caído en el agua, o manipular un interruptor con las manos mojadas? Conocer más sobre estas medidas de seguridad y darlas a conocer a la comunidad educativa es uno de los propósitos de este proyecto.

102 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 1

Primera Unidad

¿Qué es una investigación científica? Motivación

X iomara, una joven madre, se encuentra en la Unidad de Salud con su hija de 4 años, a quien le aplican los refuerzos de las vacunas contra enfermedades como la rubéola, el sarampión, difteria, tétanos y tosferina. Se pregunta cómo esas inyecciones protegen a su niña de dichas enfermedades, ¿cómo las crearon?

Después de investigar y experimentar, los científicos descubrieron las vacunas, las cuales consisten en un preparado de sustancias que, al encontrarse dentro del organismo, provocan una respuesta de ataque, creando inmunidad permanente frente a una determinada enfermedad.

Indicadores de logro:

Aplicarás y explicarás con seguridad e interés los pasos del método científico experimental y su relación con las etapas de la investigación. Diseñarás y realizarás un proyecto para minimizar un problema ambiental de tu comunidad, por ejemplo.

Elaborarás con responsabilidad un reporte científico respetando los criterios establecidos.

Las preguntas de Xiomara tienen respuesta gracias al trabajo de muchas personas que han realizado investigaciones científicas para lograr el bienestar de la humanidad. Los medicamentos, el teléfono celular, la energía eléctrica, el Internet, la leche pasteurizada, las vacunas y muchas cosas más de las que disfrutamos en la actualidad son producto de la investigación científica. Existen muchas maneras de investigar. En el pasado, los investigadores hicieron sus descubrimientos al querer estudiar fenómenos que no tenían una explicación.

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UNIDAD 1 Durante este proceso, el investigador enfrenta errores y, poco a poco, perfecciona sus métodos y técnicas trabajando de manera sistemática, ya que la ciencia es un conjunto de conocimientos sistemáticos sobre esta realidad. Puede ser observable y, en algunos casos medibles. Los resultados pueden obtenerse a través de diversos métodos como: la deducción, la inducción, las analogías, el análisis y el más usado en la investigación de fenómenos naturales: el método científico experimental. La ciencia, como producto, la conforma el conjunto de hechos, principios, teorías y leyes que el ser humano ha formulado para comprender la realidad que lo rodea y que luego le ha permitido transformarla. De este modo, una investigación conduce a un método, el cual implica una serie de normas y estrategias que te explican cómo se puede profundizar en un problema (como el de las enfermedades y la producción de vacunas). Este método se concreta en un proceso sistemático que comprende actividades y tareas. Esto lleva a una serie de etapas basadas en el método científico.

Punto de apoyo El método científico tuvo su origen, aplicación y desarrollo en el área de las ciencias naturales y físicas, y su base racional en ideas como la existencia de la realidad y la posibilidad de su conocimiento. Francis Bacon (Londres, Inglaterra 1561-1626) fue uno de los primeros filósofos que definió el significado del método científico.

¿Cuáles son las etapas de una investigación científica en las ciencias naturales? Para llevar a cabo una investigación científica se deben considerar las siguientes pasos: 1.

Identificar el problema. En la actualidad, el medio que nos rodea abunda en problemas que pueden estudiarse.

2.

Planificar la investigación, es decir elaborar el plan de trabajo propio del proyecto que se quiere investigar.

3.

Definir la metodología. En otras palabras, este paso da respuesta a la pregunta ¿cómo se hará la investigación? La metodología es el conjunto de técnicas, pasos y estrategias para realizar la investigación.

Para examinar si un problema puede investigarse es importante preguntarse: ¿Me interesa el tema?, ¿Tengo tiempo suficiente para ejecutar el estudio?, ¿Es un problema relevante? ¿Quiénes se beneficiarán de los resultados? ¿Es un tema novedoso y original? Piensa en: ¿Qué se investigará?, ¿Quiénes participarán? ¿Qué estrategia se seguirá?, ¿Dónde se realizará el estudio?, ¿Cuándo se realizará el estudio? Como todo estudiante, te preguntarás si existen reglas fáciles y precisas para solucionar problemas con una actitud científica. Pues bien, no existen reglas absolutas que nos guíen en la investigación sin cometer un error, pero sí contamos con normas elementales que nos permiten lograr los objetivos de la ciencia, ahorrándonos esfuerzo y tiempo. El método científico tiene como objetivo fundamental resolver problemas, siguiendo en orden unos pasos o procedimientos sistemáticos.

Francis Bacon

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UNIDAD 1

1

Actividad

Realiza la siguiente actividad y responde las preguntas en tu cuaderno. a) En un recipiente plástico, grande, y transparente de preferencia, lleno hasta tres cuartas partes, coloca dos gaseosas enlatadas una normal y una light. ¿Qué ocurre? ¿Por qué sucede el fenómeno?

las observaciones y conocimientos que tengamos de los hechos que originaron el problema. Para que la hipótesis se convierta en solución al problema tienes que comprobarla por medio de un experimento. Comprobación de la hipótesis y experimentación La observación, la investigación bibliográfica, la experimentación y la recolección de datos te permitirán comprobar si tus suposiciones o hipótesis son correctas o no. Generalización y formulación de leyes y teorías El hecho de comprobar la hipótesis no significa que la investigación ha terminado. Hay que tratar de extrapolar los resultados a problemas similares, es decir, generalizar, a fin de que el fruto de tu investigación sea útil para resolver problemas similares. En investigaciones más profundas se formulan leyes y teorías.

Técnicas que usan los científicos ¿Cuáles son los pasos del método científico?

Comunicar

Observar

Medir

Clasificar

Procesos científicos

Experimentar

Inferir

Formular modelos

Observación Es el primer paso para iniciar una investigación científica. No es solo ver. Para la observación las científicas y los científicos utilizan diferentes recursos como microscopios, telescopios, esquemas y modelos, entre otros. Si el fenómeno que se quiere observar es por ejemplo la expansión de una enfermedad en una región o país, el investigador tiene que hacer una observación directa del problema, es decir con la población. Planteamiento del problema Con frecuencia te encuentras con dificultades que no puedes resolver con solo la observación o recordando lo que ya has aprendido. Estos problemas casi siempre se presentan en forma de preguntas, pero hay que tener cuidado al hacer la interrogación para que exprese justo lo que deseamos averiguar. Formulación de hipótesis La hipótesis es una o varias explicaciones anticipadas que nos permiten imaginar la solución de un problema. Las hipótesis son suposiciones que están basadas en

Predecir

Punto de apoyo Observar no es solo ver. La observación es la base de todos los demás procesos de investigación. En la observación de un fenómeno, debes ocupar todos los sentidos posibles: la vista, el oído, el tacto, el olfato y el gusto, y describir los cambios que experimentan los objetos y los seres vivos.

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UNIDAD 1

2

Inferir

Actividad

Consigue cuatro semillas de fríjol, cuatro frascos iguales y deposítales la misma cantidad de tierra de jardín. Siembra una semilla por cada frasco. Para observar como crece una planta según la luz que recibe, coloca un frasco en una ventana para que lé de la luz solar en forma directa, otra cerca de la ventana pero que no dé la luz del sol directamente, otra en un cuarto donde no le de el sol pero que tenga una lámpara (luz artificial)y una mas donde no reciba nada de luz. Ahí ya tienes cuatro condiciones de luz y puedes medir velocidad de crecimiento según las condiciones de luz. Riega tus plantitas con la misma cantidad de agua todos los días, durante una semana. Mide con una regla tus plantitas desde que germinan y observa cuanto crecen por día. Con esos datos construye una tabla de datos, anota las observaciones y explica el fenómeno observado.

Es interpretar o explicar un fenómeno de acuerdo a una o varias observaciones. Inferir también significa deducir una cosa de otra. Una inferencia debe apoyarse o comprobarse con nuevas observaciones, sino es solo una adivinanza. Si un carro que pasa frente a ti presenta en su superficie mucho lodo, puedes inferir que viene de un lugar donde no hay carretera. Para que esta inferencia sea correcta, ¿qué otras observaciones harías? Comunicar Significa transmitir o intercambiar ideas e información. El proceso de comunicación implica poner en común o compartir una información determinada. Sucede cuando hablamos, escribimos, leemos o escuchamos. La comunicación es un proceso esencial para difundir e intercambiar conocimientos científicos. Predecir

Medir Es comparar las propiedades de los cuerpos y de los fenómenos, tales como el peso y la longitud. Para comparar las magnitudes de objetos, de eventos y de fenómenos se utilizan unidades de medida, las cuales puedes inventar tú (arbitrarias) o usar las unidades patrón o estándar (litro, kilogramo, metro, etc.). Clasificar Es agrupar materiales y objetos, entre otros, de acuerdo a sus propiedades. La clasificación permite organizar la información a la vez que establece relaciones significativas entre los datos. Son criterios de clasificación: la forma, el color, el tamaño, la edad y otros. Si recoges hojas de por lo menos 20 plantas diferentes, las observas y escribes tres características de cada una, ¿cuál de las cualidades o características te permite realizar una buena clasificación?

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Es anunciar con anticipación la ocurrencia de un fenómeno. Cuando a través de observaciones repetidas y sistemáticas de un fenómeno se llega a descubrir una regularidad en su ocurrencia, entonces existe la posibilidad de predecir que suceda dicho fenómeno en el futuro. Los mayas, por ejemplo, predijeron cientos de eclipses, fruto de su investigación prolongada. Experimentar Es comprobar las hipótesis formuladas frente a un problema específico. Experimentar implica diseñar experimentos, elegir instrumentos capaces de medir y controlar las variables del fenómeno natural. Mediante la experimentación repetida se comprueba o se rechaza la hipótesis. Formular modelos Consiste en elaborar representaciones mentales o materiales que expliquen el comportamiento de hechos o fenómenos. El modelo se elabora de acuerdo a los resultados de la observación y de la experimentación. De los procesos anteriores, los que más aplicarás serán la observación y la experimentación.


UNIDAD 1 ¿Y la experimentación? Consiste en un conjunto de procesos para verificar las hipótesis. Casi siempre, la observación no es suficiente para resolver un problema. Conviene entonces provocar

3

Actividad

¿Te gustaría realizar una experimentación? Con seguridad te has dado cuenta de que cuando dejas expuesto al aire un pedazo de manzana por algún tiempo, la fruta se oscurece. Ese cambio de color se debe a la reacción del oxígeno del aire con algunas sustancias químicas que tiene la manzana. Los trozos de la manzana se oxidan. Problema: ¿Cómo evitar que los pedazos de manzana que no comemos inmediatamente, se oxiden? Hipótesis 1: La oxidación es menor si evitamos el contacto del aire con la superficie cortada de la manzana. Hipótesis 2: Hay productos químicos que previenen o evitan la oxidación. Experimento para verificar la hipótesis 1: a) Corta siete rodajas de una misma manzana. Deja una de ellas como control y patrón de comparación. b) Las otras debes aislarlas para evitar el contacto directo con el aire. Cubre una con papel de aluminio. Al resto, sumérjelas por separado en cada uno de los siguientes materiales: agua, manteca, miel, aceite y la última en un frasco con tapa. c) Escribe tus observaciones y resultados, una hora después de iniciado el experimento. d) ¿Cuál es el mejor método para aislar los pedazos de manzana y así evitar su oxidación? 1

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Experimento para verificar hipótesis 2 a) Cubre pedacitos de manzana con cada una de las siguientes sustancias: jugo de limón, vinagre, sal, azúcar y solución de vitamina C (disuelve en agua una tableta de vitamina C). b) Deja un trozo de manzana expuesto al aire, como control. c) Observa y escribe los resultados cada 15 minutos, durante varias horas. d) Ordena los resultados y resume las conclusiones. e) ¿Qué sustancia previene mejor la oxidación de la manzana? 2 1

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4

7 5

nuevamente el fenómeno, para facilitar la observación. La experimentación permite investigar los fenómenos con mayor exactitud, profundidad y rapidez que la simple observación.

Tus conclusiones te ayudarán a poder guardar trozos de manzana por más tiempo como resultado de tus investigaciones. Tu casa es un lugar magnífico para hacer investigaciones. También puedes experimentar con peras, plátanos y otras frutas.

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UNIDAD 1

¿Cómo es el diseño y desarrollo de un proyecto científico? Para ejecutar un proyecto científico, se debe utilizar el método científico experimental: recopilar todo tipo de información, formular hipótesis acerca de cierto fenómeno, experimentar, analizar los resultados obtenidos y presentarlos mediante un reporte escrito.

¿Cuáles son las etapas del proyecto científico? 1.

4.

Marco teórico y marco de referencia

Debes comenzar a resolver el problema buscando lo que han investigado otros autores, sus puntos de vista y fuentes de información; así reúnes todas las pruebas que te ayudarán a resolver el problema. La joven pareja de investigadoras averigua acerca del epazote y su poder antiparasitario, sobre los parásitos sensibles a la esencia de quenopodio del epazote y también las técnicas necesarias para preparar el medicamento.

Planteamiento del problema

¿Qué se va a investigar? Es necesario definirlo. Una excelente manera de hacerlo es por medio de una pregunta. Una pareja de estudiantes universitarias pretende elaborar un medicamento antiparasitario a base de esencia de quenopodio, extraído de la planta llamada epazote y su pregunta es: ¿cuál es la mejor forma farmacéutica para administrar la esencia de quenopodio? 2.

Objetivos

¿Qué se pretende conocer? La respuesta a esta pregunta es el objetivo del conocimiento, que debe ser realista, flexible y con posiblilidad de cambiarlo. En nuestro ejemplo, el objetivo de las estudiantes universitarias es determinar la forma farmacéutica adecuada para administrar o ingerir la esencia de quenopodio, que es antiparasitaria. 3.

Justificación

Es indicar las razones que tienes para estudiar el problema, el porqué se realiza el estudio, cómo y a quiénes beneficia. Y los estudiantes justifican su investigación con la afirmación de que el medicamento será de bajo costo y ayudará a muchos pobladores de la campiña, ya que el epazote es relativamente abundante.

108 Ciencias Naturales - Noveno Grado

5.

Construcción de hipótesis

Hipótesis de trabajo es el término que usarás para describir la solución propuesta al problema, basada en la investigación teórica que has hecho. Pero debe ser probada. Es recomendable analizar más de una hipótesis o soluciones al problema. Las hipótesis de y los estudiantes son: Hipótesis 1: Un jarabe es la forma farmacéutica adecuada para administrar la esencia de quenopodio. Hipótesis 2: Una emulsión es la forma farmacéutica adecuada para administrar la esencia de quenopodio.

4 Realiza las siguientes actividades en tu cuaderno de Ciencias. a) Explica con tus palabras porqué es importante para la ciencia el uso correcto del método científico. b) Investiga cómo se descubrió la electricidad. c) Investiga cuáles materiales son conductores de la corriente eléctrica y cuáles son aislantes. Cita ejemplos de cada caso.


UNIDAD 1 6.

Trabajo de campo o verificación de las hipótesis

Se realiza una investigación de campo para obtener datos cuantitativos y cualitativos acerca del problema en estudio. Una de las características más importantes del experimento es la posibilidad de ser repetido. Para que la hipótesis sugerida sea aceptada, los experimentos y resultados deben ser repetidos por ti mismo y por todos aquellos que quieran verificar la teoría. Al hacer el experimento se sugiere: a)

Describir todos los pasos realizados y los resultados.

b)

Describir las muestras o datos y las condiciones iniciales.

c)

Ser preciso en las descripciones.

d)

Describir cuáles son los efectos.

Los jóvenes investigadoras de nuestro ejemplo trabajaron durante varios meses para descubrir si una de las hipótesis era la verdadera; prepararon jarabes y emulsiones hasta elegir uno de ellos porque satisfacía todas las condiciones requeridas.

En la investigación que te mostramos, la hipótesis 2 fue la seleccionada (emulsión). 8.

Redacción de un informe

En este documento escribes todo el camino recorrido desde el momento en el que se planteó el problema hasta encontrar la solución. Puedes redactar una introducción y una conclusión al trabajo, para que acompañen a las secciones arriba descritas. Recuerda que tu investigación será la base de otras investigaciones que harán otras personas.

Resumen A continuación se presenta un esquema simplificado de las etapas del método científico, es decir, de las etapas que debes desarrollar para realizar un proyecto científico. Modelo simplificado de las etapas del método científico Realizar una pregunta Realizar investigación de fondo Construir una hipótesis Volver a pensar e intentarlo de nuevo Probar la hipótesis con experimentos Analizar los resultados y planificar una conclusión Hipótesis cierta Hipótesis falsa o parcialmente falsa Realizar el informe Realizar una pregunta Objetivos

Justificación

Realiza una investigación de fondo

7.

Conclusiones Construir una hipótesis

Si las hipótesis se consideran incorrectas, se debe retroceder, modificar y luego volver a experimentar. Si las hipótesis pasan las pruebas más importantes, se ha llegado a una conclusión. Una conclusión debe ser lo suficientemente general como para ajustarse a todos los datos relacionados, ser consistente cuando es probada o verificada por otras personas, y debe quedar claro qué problema se ha resuelto.

Volver a pensar e intentarlo de nuevo

Probar la hipótesis con experimentos

Analizar los resultados y planificar una conclusión

Hipotesis cierta

Hipótesis falsa o parcialmente falsa

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UNIDAD 1

El conjunto de hechos, principios, teorías y leyes que el ser humano ha formulado para comprender la realidad que lo rodea y que luego le ha permitido transformarla, es la definición de: a) la ciencia. b) el método científico. c) la investigación científica. d) la disciplina humana.

3

4

La etapa inicial del proceso del método científico que se define casi siempre como una pregunta es: a) la formulación de hipótesis. b) el planteamiento del problema. c) la comprobación de la hipótesis. d) la generalización.

Comprobar las hipótesis formuladas frente a un problema específico. Este proceso científico es muy importante porque integra todos los demás procesos y consiste en: a) observar. b) inferir. c) formular modelos. d) experimentar.

2) a.

3) b.

2

Uno de los primeros filósofos que definió el significado del método científico fue: a) Eduardo Jenner. b) Hernán Cortés. c) Francis Bacon. d) Luis Pasteur.

1) c.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) d.

EL COMIENZO DE LA INMUNIDAD A fines del siglo XVIII, Eduardo Jenner, un joven médico inglés, apoyándose en recuerdos y experiencias de su niñez en el campo, investigó la razón por la que algunos campesinos eran inmunes a la viruela. Comprobó que el contacto con vacas infectadas de una enfermedad llamada cowpox inmunizaba a las personas contra la viruela. En 1796 hizo Jenner el primer ensayo inyectando o inoculando a un niño sano con pus de un cowpox que había contraído una campesina. El procedimiento fue un éxito y se generalizó con el nombre de vacuna, derivado de la palabra vaca.

Eduardo Jenner

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Lección 2

Primera Unidad

El calor como energía Motivación

E

n nuestro país, casi todos los días oímos expresiones como las siguientes ¡Uf, qué calor! ¡Siento tanto calor! ¡Qué calor hace aquí a mediodía! Con ellas, las personas quieren decir que les molesta el aumento de temperatura que experimentan, pero generalmente confundimos calor y temperatura. Después de esta lección, sabrás que estos términos significan dos cosas distintas. Lo que debes tener en cuenta es que los átomos y moléculas que forman la materia, debido a su constante movimiento tienen una energía cinética promedio, la cual influye en lo caliente que se sienta un objeto. Indicadores de logro:

Demostrarás y describirás con responsabilidad los diferentes mecanismos de transferencia de calor entre objetos. Describirás y experimentarás los efectos del calor en la dilatación de los sólidos: dilatación lineal, superficial y volumétrica.

Explicarás correctamente la diferencia entre calor y temperatura.

¿Qué es el calor? El calor es parte de nuestra vida diaria, comenzando desde la temperatura de nuestro cuerpo, hasta los fenómenos de la naturaleza que suceden día a día. El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si agregamos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. Las temperaturas más altas aparecen cuando las moléculas se están moviendo con mayor energía. El calor es energía. La temperatura es una medida de esa energía.

Si tomamos dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto, no habrá transferencia de energía entre ellos porque la energía media de las partículas en cada objeto es la misma. Pero si la temperatura de uno de los objetos es mayor que la otra, habrá una transferencia de energía del objeto más caliente al objeto más frío hasta que los dos alcancen la misma temperatura. Por eso, cuando no quieres el agua completamente fría, le agregas un poquito de agua caliente, para dejarla templada, como a ti te gusta. El calor depende de la velocidad de las partículas, de la cantidad de ellas, de su tamaño y de la clase de moléculas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 111


UNIDAD 1 Dos gases idénticos tienen diferentes temperaturas y están separados por una barrera aislante. El gas más caliente posee moléculas con mayor energía cinética que las moléculas del gas con menor temperatura. Cuando se mezclan, alcanzan una temperatura de equilibrio que no es ninguna de las temperaturas que tenían. El calor fluye del gas más caliente al más frío hasta que los dos gases igualan la energía cinética de sus moléculas.

Gas a temperatura baja, con una energía cinética media reducida

Barrera Se retira la barrera

Gas a temperatura alta, con una energía cinética media elevada

Los gases se mezclan: ahora ambos tienen la misma energía cinética media y están a la misma temperatura (temperatura de equilibrio)

¿Cómo se puede determinar lo caliente y lo frío de un objeto? La clasificación de una sustancia como fría, tibia o caliente, es algo muy subjetivo, ya que generalmente utilizamos el sentido del tacto para hacer nuestra clasificación, y éste podría variar de una persona a otra. Ejemplo de lo anterior es cuando una persona le da vuelta con las manos a las tortillas en el comal y otra necesita de una espátula para realizar la misma tarea. El calor siempre viaja del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura; este principio conocido con el nombre de equilibrio térmico busca igualar las temperaturas de los cuerpos y es utilizado por muchos sistemas de refrigeración con el fin de regular la temperatura, como por ejemplo el refrigerador o el aire acondicionado.

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UNIDAD 1 En resumen, los términos de temperatura y calor, aunque relacionados entre sí, se refieren a conceptos diferentes: la temperatura es la propiedad de un cuerpo que se relaciona con la transferencia de calor de un cuerpo a otro; y el calor es un flujo de energía entre dos cuerpos a diferentes temperaturas. El siguiente ejemplo te dejará más clara esta diferencia: cuando encendemos un fósforo, se logra una alta temperatura pero hay un bajo contenido calórico.

Actividad

1

Constete en tu cuaderno la siguinte pregunta a) ¿Qué ocurre si en una olla con agua a 8 º C introducimos un huevo cocido que está a 80 ºC?

Una olla con 10 litros de agua tibia tiene baja temperatura y un gran contenido calórico. La temperatura es independiente de la cantidad de sustancia, el calor en cambio depende de la masa (por eso el agua de la olla tiene más calor que el fósforo), de la temperatura y del tipo de sustancia.

Punto de apoyo Evita decir: “Tengo temperatura”. Cuando expresas esa frase, es probable que estés enfermo y sufras una elevación de la temperatura normal del cuerpo, pero recuerda que temperatura siempre tienes. Y lo que te preocupa es que esa temperatura sea alta.

La mayor fuente natural de energía en forma de luz y calor en la Tierra es el Sol, y durante el día y durante la noche, la Luna, que la recibe del Sol y la refleja a la Tierra. El ser humano ha creado fuentes artificiales de calor, como las lámparas, la calefacción, las cocinas eléctricas, etc.

¿Cómo pasa el calor de un cuerpo a otro? La transferencia de calor es el proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura.

Lógicamente, el huevo se enfría y el agua se calienta. Al cabo de un rato, el huevo y el agua tienen la misma temperatura: decimos que han alcanzado el equilibrio térmico. El huevo ha perdido energía y el agua la ha ganado. Siempre que se pone en contacto un cuerpo caliente y uno frío, pasa energía desde el caliente al frío. Este paso de energía se llama calor.

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UNIDAD 1 En pleno verano sientes que te ahogas dentro de tu casa al filo de la una de la tarde. En la cocina tienes una olla con agua calentándose y por la ventana observas al Sol, en todo su esplendor. Justo allí tienes, en la misma escena, reunidas las tres formas de conducción del calor: conducción, convección y radiación. Veamos cada una de ellas en detalle.

Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir, y el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La propagación por convección se da principalmente en líquidos y gases.

Conducción Si las asas de una cacerola que está al fuego son de metal y las tocamos sin protección, nos quemamos. Sin embargo, esto no ocurre cuando las asas son de plástico o de madera. El calor se propaga rápidamente a través del metal. Esta forma de propagación del calor se llama conducción. En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción del calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura.

Si en un recipiente transparente con agua que está calentándose echas unas gotas de un colorante observarás las corrientes de convección. Se producen cuando el agua del fondo se calienta y sube. Si revuelves el agua que calientas, provocas la convección forzada y el calentamiento se produce más rápido. Una de las funciones de la ropa con quitar nos vestimos es dificultar las corrientes de convección que facilitarían las pérdidas de calor. Los ventiladores que usas para refrescarte se basan también en la convección forzada.

Convección Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado.

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UNIDAD 1

2

Actividad

Piensa y luego contesta: a) ¿Calienta realmente una colcha?

Radiación La radiación es la tercera forma en que el calor puede transmitirse. Todos los cuerpos emiten y absorben calor en forma de radiación. En general, cuanto mayor es la temperatura, mayor será también la energía radiante emitida. Una gran parte de la energía de la Tierra proviene de la radiación solar. Una superficie que absorbe bien la radiación que incide sobre ella se observa de color negro. Al contrario, una superficie que se percibe como blanca es aquella que no absorbe casi nada de la radiación que recibe. La radiación utiliza las ondas electromagnéticas (infrarrojas), para transmitir calor y no necesitan un medio físico para propagarse, es decir, que las sustancias o los cuerpos no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separados por un vacío. Estas ondas están compuestas por fotones (paquetes de energía) que hacen que existan cambios de temperaturas, debido a la capacidad de los cuerpos de absorber y emitir energía.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 115


UNIDAD 1

3

Actividad

Copia y responde la siguiente pregunta en tu cuaderno a) ¿Por qué la temperatura en el interior de un carro negro es mucho mayor que en el interior de un vehículo blanco? Antes de responder, observa los datos siguientes: Temperaturas(ºC) en el interior de un vehículo [ TExterior = 27ºC ] Según su color, velocidad y estado de las ventanillas Parado (ventanillas cerradas) Moviéndose a 100 km/h (ventanillas cerradas) Moviéndose a 100 km/h (ventanillas abiertas)

Blanco

Negro

36 31 25

57 43 34

¿Cuál es el efecto del calor en los materiales? La dilatación es el aumento de tamaño de una sustancia al aumentar la temperatura. Todas las formas de la materia (sólidos, líquidos y gases) se dilatan cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. La dilatación de los sólidos no es muy perceptible, los líquidos se dilatan en forma apreciable, mientras que los gases aumentan su volumen de manera directamente proporcional al aumento de temperatura. La dilatación depende de cada sustancia y es proporcional a la variación de temperatura. ΔL = α Lo ΔT Donde: Lo = longitud inicial ΔT = variación de la temperatura (ºC) α = coeficiente de dilatación [1/ ºC] Este cálculo es de gran importancia en la construcción de puentes y edificios debido a que los materiales podrán contraerse con el frío y expandirse con el calor. Por ejemplo: una viga de bronce de 10 metros al tener una variación de temperatura de 50ºC, podría expandirse hasta 7,1 cm.

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UNIDAD 1 Dilatación lineal: Es el aumento que sufren todos los materiales en su longitud al ser sometidos a un cambio de temperatura. Los metales generalmente experimentan este tipo de dilatación. Esto se puede observar en los alambres de tendido eléctrico. Dilatación superficial. Es el incremento de un cuerpo en dos de sus dimensiones, es decir, en el área. Por ejemplo un alambre cilíndrico de metal, aumenta su longitud y su diámetro al aumentar la temperatura. La dilatación superficial es parecida a una ampliación fotográfica. Dilatación volumétrica Es el incremento en las tres dimensiones de un objeto, es decir en su volumen. Los gases aumentan su volumen al incrementar la temperatura.

Cambios de estados de la materia debido a la temperatura La materia suele presentarse en la naturaleza, generalmente en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Estos estados pueden variar dependiendo de los cambios de temperatura que experimenten los objetos. Los diferentes cambios de estado que se dan en la materia se identifican con los siguientes nombres:

Actividad Sublimación Solidificación SOLIDO

Condensación

LIQUIDO

GASEOSO Evaporación o Ebullición

Fusión Volatilización

4

Realiza las siguientes actividades en tu cuaderno de Ciencias. a) El experimento sobre electricidad hecho por Benjamin Franklin utilizando una cometa. b) Investiga como funcionan las pilas. c) Investiga como se construye un circuito eléctrico simple. d) Investiga como hacen los electricistas para aislarse de la electricidad cuando trabajan.

Resumen

Conducción

Convección

Propagación

Calor

Radiación

Relación con la temperatura

Dilatación lineal

Dilatación superficial

Efectos

Dilatación volumétrica

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UNIDAD 1

3

La energía del Sol llega a la Tierra por: a) convección. b) conducción. c) radiación. d) transmisión.

3) c.

Dos cuerpos han alcanzado el equilibrio térmico cuando: a) tienen la misma temperatura. b) una es más fría que la otra. c) una es más abundante que la otra. d) las dos han llegado al punto de congelación.

4

2) a.

2

Las diferentes formas de transferencia de calor de un cuerpo a otro, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo son: a) dilatación, convección y temperatura. b) congelación, ebullición y sublimación. c) conducción, convección y radiación. d) equilibrio, temperatura, ebullición.

¿Al cambio de estado de la materia debido a la temperatura de sólido a líquido se le llama? a) sublimación b) solidificación c) evaporación d) fusión

1) c.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) d.

DOS VERDADES Las sartenes y ollas están hechas de metal para que conduzcan el calor del fuego hacia los alimentos y que éstos se cuezan. Para que no te quemes, las asas de esas sartenes y ollas se elaboran de plástico o madera, que son materiales aislantes. Cuando tocas un metal, generalmente lo sientes frío. Como los metales son buenos conductores, el calor de tu mano fluye hacia el metal. No es que el metal esté frío, es que tu mano pierde calor. La transferencia de calor por medio de la conducción tiene muchas aplicaciones en la industria, pero la más frecuente es cuando se cocinan los alimentos.

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Lección 3

Primera Unidad

La electricidad a tu alrededor Motivación

P

iensa con cuánta frecuencia ves la televisión, enciendes las lámparas de tu casa y usas el teléfono. Estos aparatos y muchos otros funcionan con electricidad. ¿De donde proviene la electricidad y cómo se distribuye por todos los lugares? Es necesario que sepas que la electricidad se genera por la energía del agua en las presas o la combustión del carbón, y es transportada desde grandes distancias para ser usada en la industria, en los hogares, hospitales, centros comerciales, entre otros. ¿Cómo sería un mundo sin electricidad? En la siguiente ilustración, señala cuáles actividades se realizan con la ayuda de la electricidad. Indicadores de logro:

Identificarás y clasificarás con exactitud e interés algunos materiales del entorno en conductores o aislantes de cargas eléctricas.

Construirás y explicarás con originalidad y creatividad circuitos eléctricos conectados en serie y en paralelo.

La electricidad no se inventó. Fue descubierta por los griegos hace más de 2,000 años. Pero los seres humanos solo aprendieron a producirla y a hacer uso de ella hace unos 200 años más o menos. La electricidad es una forma de energía que puede transformarse en energía calorífica, lumínica y sonido. También puede convertirse en energía cinética y hacer que las máquinas funcionen.

¿Quieres saber más de la electricidad? Los electrones en los átomos llevan carga eléctrica. Cuando los electrones fluyen en una dirección, llevan electricidad con ellos. A esa electricidad que fluye se le llama corriente eléctrica.

e-

ee-

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ee-

Noveno Grado - Ciencias Naturales 119


UNIDAD 1 Los materiales que conducen la electricidad, como los metales, tienen electrones que se mueven libremente. Esto sucede porque los electrones no están rígidamente atados a sus átomos, sino que son capaces de llevar la electricidad de un lugar a otro. Los materiales aislantes son los que se resisten al flujo de cargas eléctricas, esto se debe a que estos materiales carecen de electrones libres en sus átomos. La corriente eléctrica es la cantidad de electricidad que pasa por un conductor cada segundo y se mide en amperios (A). Toda la electricidad es igual, pero para poder explicar sus efectos y dictar sus leyes se ha convenido en llamarla de dos maneras: electricidad positiva (+) y electricidad negativa (-). Las dos por separado hacen lo mismo, pero una frente a la otra se neutralizan.

1

Actividad

Frota una vejiga inflada con un suéter de lana y acércala a una pared. Verás que el globo es atraído hacia la pared. a) Frota dos vejigas en el suéter y luego acércalas, ¿qué sucede? Claro, ellas se repelen. Esto ocurre porque los balones adquirieron electricidad estática al frotarlos. Recuerda que la primera ley de la electrostática establece que “cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario atraen” Los átomos de todas los cuerpos, en este caso de las vejigas, contienen electrones que poseen carga negativa y protones, con carga positiva. Normalmente existe el mismo número de electrones y de protones en un átomo, de tal manera que las cargas positiva y negativa se anulan. Pero cuando frotaste los globos, ellos tomaron ciertos electrones extra de la lana y se cargaron eléctricamente. Al frotar dos cuerpos pasa de uno a otro una pequeña cantidad de electrones. Por lo tanto, el que adquiere electrones se carga negativamente y el que los pierde se carga positivamente, quedándole entonces un exceso de protones.

120 Ciencias Naturales - Noveno Grado

2

Actividad

Consigue dos tubos de ensayo, frótalos con un paño y acércalos tal como lo muestra la ilustración, a) ¿Sucede lo mismo que muestra la imagen? ¿Por qué?

Hilo de seda Tubo de ensayo

Cuando se acercan dos tubos de ensayo frotados con un paño se observa una repulsión.

Conductores y aislantes Muchas cosas a tu alrededor necesitan electricidad para funcionar. Algunas, como las linternas, toman la electricidad de baterías. Otros aparatos, como las lámparas y los televisores, están conectados; utilizan la electricidad que les llega a través de cables, desde las centrales de distribución. La electricidad puede viajar o se conduce más fácilmente a través de algunos materiales que en otros. Los materiales que facilitan el flujo de electricidad se conocen como conductores. Los metales son excelentes conductores, además son buenos conductores el suelo, el agua ácida y el cuerpo humano. Los materiales a través de los cuales la electricidad no puede viajar son malos conductores y se les llama aislantes o dieléctricos, entre ellos están el vidrio, los plásticos, las resinas, la seda, el aire seco y el hule. Es por eso que los electricistas usan guantes y botas de hule especial que los protege aislándolos de las descargas eléctricas. Además los cables conductores de electricidad están hechos de metales, especialmente cobre, y se recubren con plásticos para aislar la electricidad y evitar un accidente al manipularlos.


UNIDAD 1

3

Actividad

De las siguientes sustancias y materiales. a) ¿cuáles son buenos conductores de la electricidad y cuáles son aislantes?

Esto se debe a que habrá transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posea en mayor cantidad, hacia el que los contenga en menor proporción, manteniéndose este flujo hasta que la magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos. Electrización por influencia o por inducción Cuando se acerca un conductor aislado a un cuerpo electrizado, éste obra a distancia y por influencia sobre el conductor y lo electriza con electricidad de signo contrario a la suya en la extremidad más próxima, y del mismo signo en la otra. C

+ + +

Electrización Es el efecto de ganar o perder cargas eléctricas, casi siempre electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. Electrización por frotamiento Ciertos cuerpos, tales como el vidrio, el azufre, etc. adquieren la propiedad de atraer los cuerpos ligeros cuando se frotan con un pedazo de paño o franela. Si frotas dos barras de vidrio con una franela, observarás que las dos barras se repelen entre sí, pero se atraen con el paño. Si piensas que el frotamiento ha alterado el comportamiento de estos cuerpos, estás en lo correcto; la fricción ha hecho que se electrifiquen y queden las barras de vidrio cargadas positivamente y la franela, negativamente. Por eso el paño atrae a las barras.

+ + +

+ + +

+

+

B

+ + + + + +

+

I

Si se acerca un inductor I con carga positiva a un conductor C en estado neutro, aparecen las cargas inducidas A y B. C

+ + +

+ + +

+ + +

I

T

+

- - - - - - -

+

+

+ + + + + +

+

Manteniendo el inductor I fijo, se efectúa una conexión T a tierra. (Esto se puede hacer tocando C) C

+ + +

+ + +

+ + +

- - - - - - -

Hay un flujo de electrones libres hacia C que anula la carga positiva inducida y produce un exceso de carga negativa. El conductor C queda cargado negativamente.

Electrización por contacto Se puede cargar un cuerpo neutro con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga. Es decir, si se toca un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero debe quedar con carga positiva.

+

- - A - - - - -

-

-

-

- - - - -

- - - -

-

-

-

-

Al eliminar la conexión a tierra y retirar el inductor, el exceso de electrones se redistribuye por el cuerpo.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 121


UNIDAD 1 Electrización por acción química Una batería es un almacén de energía química. Esta energía cambia a energía eléctrica cuando la batería se conecta a un circuito y proporciona la fuerza eléctrica que empuja los electrones a través de aquel. Todas las pilas consisten en un electrolito (que puede ser líquido, sólido o en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrolito es un conductor iónico; uno de los electrodos produce electrones y el otro electrodo los recibe. Al conectar los electrodos al circuito que hay que alimentar, se produce una corriente eléctrica.

eléctrico. Para medir el grado de perturbación que la carga ejerce en su entorno se emplea una magnitud física que se llama intensidad del campo eléctrico, que es la fuerza que la carga ejerce sobre la unidad de carga eléctrica positiva colocada en el punto que se considere. Se define la intensidad de un campo eléctrico como el cociente que resulta de dividir la fuerza entre la carga de prueba. Esta es una magnitud vectorial que describe la condición del espacio que ha creado el sistema de cargas eléctricas puntuales.

Punto de apoyo

Electrización por efecto fotoeléctrico Consiste en la aparición de una corriente eléctrica en ciertos materiales cuando estos se ven iluminados por varios tipos de luz, entre ellos la solar. El hecho de que tales flujos eléctricos fueran a veces provocados por la luz era un misterio, pero Einstein descubrió que en determinadas circunstancias los fotones, es decir, las partículas de luz, golpeaban a los electrones de un material hasta liberarlos de la atracción de sus átomos, permitiéndoles correr libres en forma de corriente eléctrica.

Algunos animales producen su propia electricidad. Las anguilas eléctricas usan la electricidad para defenderse de sus depredadores. En su cola almacenan energía eléctrica suficiente para encender 12 bombillos. Un choque con una de estas anguilas podría causar la muerte de una persona.

En la actualidad los materiales fotosensibles más utilizados son, aparte de los derivados del cobre (ahora en menor uso), el silicio, que produce corrientes eléctricas mayores que su antecesor, el cobre. Electrización por efecto piezoeléctrico Cuando la electricidad se aplica a un cristal como el cuarzo, el cristal cambia de forma física, lo cual da lugar a vibraciones mecánicas. Estas vibraciones son casi constantes. Este efecto mecánico se denomina efecto piezoeléctrico. Intensidad de campo eléctrico Las cargas eléctricas originan influencias en el espacio físico que las rodea. Ese espacio que rodea una carga eléctrica es sede de un campo de fuerzas. El campo de fuerzas que sufre perturbaciones se denomina campo Electrolito Sustancia que se somete a la electrólisis. Descomposición de una sustancia en disolución mediante la corriente eléctrica.

122 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Electrodo Extremo de un conductor en contacto con un medio al que lleva o del que recibe una corriente eléctrica.


UNIDAD 1 Voltaje o diferencia de potencial Es la energía capaz de poner en movimiento los electrones libres de un conductor o semiconductor. Es una magnitud escalar que se mide por el cociente del trabajo (W) que debe realizar un agente externo para desplazar una carga de prueba (+ q) con rapidez constante desde el infinito hasta el punto considerado y el valor de dicha carga. Como el potencial eléctrico se mide en voltios, se le suele llamar voltaje. El símbolo del voltio es V. Puesto que la energía potencial se mide en joules y la carga en coulombs: Joule Voltio = Coulomb Resistencia eléctrica Es una medida de la oposición que plantea un conductor al paso de la corriente. Su unidad en el Sistema Internacional es el ohmio. De forma genérica, en electrónica se denomina resistencia a un componente insertado en un circuito con el fin de provocar una diferencia de potencial. Esta diferencia de potencial puede servir por ejemplo para transformar corriente de un voltaje a otro, para transformar la corriente eléctrica en calor o para proteger un dispositivo. Todos los sistemas de calefacción eléctrica (radiadores, planchas, hornillos) se basan en el uso de resistencias. V R= I

para que se muevan las cargas del circuito. Si “q” es la cantidad de carga que pasa por cualquier sección del circuito en un intervalo de tiempo determinado, y “T” el trabajo realizado por el generador; la “fem” viene dada por: T E= q En donde: E = es la fuerza electromotriz (fem) T= trabajo realizado por el generador q= cantidad de carga que pasa por cualquier sección del circuito La unidad de “fem” es el voltio =

=v =

1J 1C

No hay que confundir el concepto “fem” con el de diferencia de potencial. La “fem” es la causa del movimiento de las cargas dentro del propio generador, mientras que la diferencia de potencial es la causa del movimiento de las cargas en el resto del circuito. Por tanto, un generador o fuente de “fem” es un dispositivo que transforma energía eléctrica.

Batería +

-

+

-

Potencia eléctrica Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia serían los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”. Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica. El “watt” se representa con la letra “W”. La fuerza electromotriz (fem)

+ A

-

+

B -

Consumidor a)

Circuito eléctrico abierto (sin carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulación de la corriente eléctrica desde la fuente de “fem” (la batería en este caso).

La fem es el trabajo que tiene que realizar el generador

Noveno Grado - Ciencias Naturales 123


UNIDAD 1 Circuito eléctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a través de la cual se establece la circulación de un flujo de corriente eléctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de “fem” o batería.

4

Actividad

Para el proyecto Construirás un circuito eléctrico sencillo, con los siguientes materiales Tres pilas de 1.5, o una batería de 9 voltios Un bombillo de 2.5 voltios (de las que se usan en las linternas) y su respectiva rosca ½ metro de cable eléctrico de cobre aislado Cinta adhesiva aislante Una tabla de madera Para construir el circuito, pide ayuda a un adulto o puedes guiarte por el esquema. Debes dejar dos electrodos o terminales sueltas para comprobar la conducción de diferentes

5

materiales. Recuerda que los electrodos, como no están aislados, debes manipularlos con guantes de hule, sin tocarlos directamente con las manos.

Batería de 9 voltios o 3 pilas de 1.5 voltios

Bombilla de 2.5 voltios

Bateria

b)

Alambre de cobre aislado

Electrodos o terminales

Actividad

Realiza las siguientes actividades en tu cuaderno de Ciencias. Para el proyecto: En esta fase conseguirás los materiales que necesitarás para llevar a cabo el proyecto de unidad. Los materiales que debes conseguir son: Una vara de madera Un trozo de corcho Un pedazo de hule Una prenda de plata, puede ser un anillo o cadena

124 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Una prenda de oro: anillo o cadena. Un trozo de hierro. Un objeto pequeño de vidrio Un objeto de níquel: puede ser una llave o una moneda de 1 centavo. Agua son sal Cuando tu maestra o maestro lo indique, presenta los materiales en el aula para desarrollar la siguiente fase.


UNIDAD 1 Arma el circuito tal como lo muestra la ilustración: ¿Qué ocurre si ponemos en contacto los extremos A y B? Verás que la lamparita se enciende, lo que indica el paso de la corriente eléctrica. En serie y en paralelo Los llamados circuitos en serie se utilizan en conexiones sencillas en donde la batería se une con una resistencia y luego vuelve a la batería.

las residencias, escuelas, hospitales están conectados en paralelo. Existe otro tipo de circuitos: el mixto, en donde se unen el circuito en serie y el paralelo. Estos circuitos son utilizados en las conexiones eléctricas de los casas y edificios, por ejemplo los interruptores se conectan en serie, aunque la instalación de la casa sea en paralelo. Circuito en serie

Circuito en paralelo

Una de las ventajas de los circuitos conectados en paralelo, es que al desconectar algunos aparatos, el resto sigue funcionando, pues la corriente es diferente para cada rama del circuito. Los aparatos eléctricos en

Batería

La red de electricidad de tu casa está construida de tal manera que, cada vez que conectas un aparato eléctrico a un enchufe; éste resulta estar “en paralelo” con todos los demás.

Batería

Una característica fundamental del circuito en serie es que una ruptura o falta de continuidad de cualquier punto interrumpe el flujo de corriente en todo el circuito. La corriente en cualquier punto es la misma. Algunas guías de luces navideñas son un ejemplo de circuito en serie. Si un foco se funde, el resto de focos dejan de funcionar.

Resumen

Métodos de electrización

Frotamiento Contacto Inducción Acción química Efecto fotoeléctrico Efecto piezoeléctrico

Electricidad Tipos de Circuitos

En serie En paralelo Mixto

Características

Intensidad de campo Voltaje Resistencia eléctrica Potencia eléctrica Fuerza electromotriz (FEM)

Noveno Grado - Ciencias Naturales 125


UNIDAD 1

Es la medida de la oposición que presentan los materiales al flujo de la corriente eléctrica. a) voltaje. b) potencia. c) resistencia eléctrica. d) fuerza electromotriz.

4

2) c.

3) b.

2

3

El cobre es un material: a) metaloide. b) muy buen conductor. c) aislante. d) no metálico.

Los plásticos se pueden emplear como: a) pararrayos. b) envolturas para cables. c) conductores de la electricidad. d) generadores de calor.

En las guías de navidad, los focos se conectan: a)

en serie. b) en paralelo. c) mixtos. d) sin resistencia

1) b.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) b.

DIOSES ELÉCTRICOS… Una de las manifestaciones más llamativas de la electricidad son los rayos. En la Antigüedad, cuando no se conocía la electricidad, muchas culturas atribuyeron este fenómeno a la acción de los dioses. Por ejemplo, los griegos pensaron que eran lanzados por Zeus. Los vikingos suponían que eran provocados por el dios Thor, cuando golpeaba un yunque con un martillo. Los incas, en cambio, creían que el rayo era una de las formas en que se comunicaban la divinidad de la tierra y la divinidad del mundo de arriba (Viracocha).

126 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 4

Primera Unidad

Una atracción eléctrica Motivación

Q

¡ ué joven tan amable! Tiene un magnetismo increíble. Sí, parece un imán porque todo el mundo quiere que ella lo atienda. Sabías que la palabra magnetismo es usada desde hace miles de años y que deriva del nombre de una piedra? Esa cualidad de atraer ha sido muy estudiada por sabios que lograron explicar dicho fenómeno y aprovecharlo para beneficio de toda la humanidad. ¿En donde crees que se usan los imanes? Te sorprenderá saber que en la actualidad el magnetismo tiene múltiples aplicaciones: las cerraduras de las refrigeradoras, los motores eléctricos, ventiladores, interruptores, televisores y hasta en los juguetes se pueden encontrar imanes. Indicadores de logro:

Formularás preguntas y buscarás información para explicar adecuadamente el origen del magnetismo. Describirás e interpretarás con interés las teorías de Faraday en la unificación del electromagnetismo.

Demostrarás y explicarás correctamente y con interés la fuerza de atracción o repulsión de los imanes.

La electricidad y el magnetismo son fenómenos que observaban los antiguos griegos. La electricidad la producían cuando frotaban un pedazo de ámbar que, cuando se electrificaba, atraía pedazos de paja. También supieron de las fuerzas magnéticas observando que la piedra magnetita atrae al hierro. En electricidad, se usan términos tomados del griego como la palabra eléctrico que proviene de “elektron”, palabra griega para ámbar. La palabra “magnético” proviene de Magnesia, nombre de la provincia griega donde por primera vez se encontró la magnetita.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 127


UNIDAD 1 Desde hace miles de años, el ser humano descubrió que el mineral magnetita o imán (un óxido de hierro) tenía la propiedad peculiar de atraer el hierro. Tanto Tales de Mileto como Platón y Sócrates escribieron acerca de este hecho. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo. Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer al hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Un imán permanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural. La región del espacio donde se pone de manifiesto la acción de un imán se llama campo magnético. Este campo se representa mediante líneas de fuerza, las cuales son unas líneas imaginarias, cerradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imán y en sentido contrario en el interior de éste.

N

S

N

S

Imantar: Es pasar a un cuerpo la propiedad magnética de otro.

128 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Actividad

1

¿Cómo hacer un imán? Material a utilizar: Aguja grande Limaduras de hierro Un imán Procedimiento a) Sostén la aguja cerca de las limaduras de hierro. ¿Qué sucede? b) Frota la aguja con el imán alrededor de 75 veces, en una sola dirección. c) De nuevo, sostén la aguja junto a las limaduras de hierro. ¿Qué observas? ¿Por qué sucede esto? En el periodo comprendido entre los años 1000 - 1200 d.C. se hizo la primera aplicación práctica del imán. Un matemático chino, Shen Kua (1030-1090) fue el primero que escribió acerca del uso de una aguja magnética para indicar direcciones, que fue el antecedente de la brújula. Este instrumento se basa en el principio de que si se suspende un imán en forma de aguja, de tal manera que pueda girar libremente, uno de sus extremos siempre apuntará hacia el norte. Latitud: distancia que hay desde un punto de la superficie terrestre a la línea imaginaria del Ecuador, contada en grados de meridiano.


UNIDAD 1 La electricidad y el magnetismo hasta el siglo XIX parecían fenómenos no relacionados, pero a partir de la segunda mitad del siglo XIX los científicos concluyeron que eran fenómenos íntimamente relacionados. Electromagnetismo es el nombre que se dio a los fenómenos combinados de ambos elementos.

2

Actividad

Los polos norte y sur de un imán son diferentes. Cuando se acercan dos imanes, los dos polos norte o los dos polos sur se repelen entre sí, mientras que el polo norte de uno y el polo sur del otro se atraen mutuamente. La ley de las fuerzas magnéticas establece que: “polos magnéticos iguales se repelen y polos magnéticos diferentes se atraen”. Materiales a utilizar: 2 imanes en barra 3 hojas de papel Limaduras de hierro Regla 1. Coloca un imán sobre una mesa 2. Coloca la primera hoja de papel sobre el imán

3. 4.

5.

6. 7.

Esparce algunas limaduras de hierro sobre la hoja. ¿Qué forma toman las limaduras? Quita con cuidado el papel y coloca los dos imanes separados por una distancia de unos 10 centímetros. El polo norte de uno debe mirar polo sur del otro. Pon la segunda hoja de papel sobre los imanes y esparce algunas limaduras sobre la hoja. ¿Qué forma toman las limaduras? ¿A qué se debe este fenómeno? Retira el papel y coloca los dos imanes con los dos polos norte enfrentados y separados unos 10 centímetros. Coloca la tercera hoja de papel sobre los imanes y distribuye algunas limaduras sobre la hoja. ¿Qué forma toman las limaduras?

¿Cómo se descubrió el electromagnetismo? Cristóbal Colón utilizo la brújula en su primer viaje al nuevo mundo y observó que la aguja imantada no marca exactamente el norte geográfico (de la Tierra) sino que existe una ligera desviación magnética. Más de cien años después, alrededor del año 1600, el médico de cabecera de la reina Elizabeth I de Inglaterra, William Gilbert, publicó en Londres un libro titulado De Magnete, que era una recopilación de los conocimientos existentes sobre la electricidad y el magnetismo. Hizo, además, muchos experimentos que le llevaron a descubrir que nuestro planeta es un gran imán con dos polos, uno al Norte y el otro al Sur, y que los polos geográficos y magnéticos no coinciden exactamente. De esta forma pudo explicar la atracción que ejerce el polo norte sobre el extremo de una aguja imantada. Polo norte

N

S Polo sur

Noveno Grado - Ciencias Naturales 129


UNIDAD 1 Asimismo, Gilbert se dio cuenta de que cada imán tiene dos polos, el norte (N) y el sur (S), que se dirigen hacia los respectivos polos terrestres. Asimismo inventó un ingenioso mecanismo, especialmente útil en la navegación, para encontrar la latitud de cualquier lugar del mundo, sin la ayuda de cuerpos celestes, en medio de la niebla u oscuridad, haciendo una analogía entre un imán esférico y la Tierra.

Hans Christian Oersted Físico y químico danés (1777-1851) a quien le corresponde el honor de haber encontrado en 1820 la relación entre la electricidad y el magnetismo.

Varios científicos fueron destacados sucesores del Dr. Gilbert y aportaron importantes conocimientos al desarrollo de la teoría magnética. Dos de ellos son Charles Coulomb y Hans Christian Oersted. Charles Coulomb Físico francés (1736-1806). En 1785 descubrió cómo varía la fuerza de interacción entre polos magnéticos, cuando cambia la distancia entre ellos. Publicó sus resultados entre 1785 y 1789. Estableció que las fuerzas generadas entre polos magnéticos iguales u opuestos son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre ellos, lo cual sirvió de base para que, posteriormente, Simon-Denis Poisson elaborara la teoría matemática que explica las fuerzas de tipo magnético.

Hans Christian Oersted

El experimento de Oersted. Aun cuando los filósofos griegos presintieron que las fuerzas eléctricas y las magnéticas tenían un origen común, los fenómenos eléctricos parecían independientes de los fenómenos magnéticos. Esta era la opinión de los científicos, hasta que un día de 1819, Christian Oersted fue protagonista de un descubrimiento que lo haría famoso, al notar en una de sus clases que la aguja de la brújula giraba cuando se encontraba cerca de un alambre que conducía una corriente eléctrica. Descubrió así que existe una interacción entre imanes y carga eléctrica en movimiento; pero como los imanes sólo interaccionan con imanes, se deduce que la corriente eléctrica produce un campo magnético.

Batería 12 V

Charles Coulomb

130 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 1 La ilustración anterior ilustra el experimento de Oersted: Se coloca una aguja imantada paralela al cable que conduce la electricidad. Se oprime el interruptor para enviar la corriente eléctrica a lo largo del cable, por unos 5 a 10 segundos. La aguja se alineará con el campo magnético bajo el influjo de la corriente eléctrica. Michael Faraday El físico y químico británico Michael Faraday (17911867), se dedicó al estudio de la electricidad y del magnetismo, campos donde iba a conseguir sus más grandes logros. Sus descubrimientos facilitaron el desarrollo de la técnica actual de producción y distribución de energía eléctrica, revolucionaron la electroquímica y abrieron paso a la teoría electromagnética.

Su descubrimiento más importante fue el de la inducción electromagnética, en el que observó que al mover un imán cerca de un alambre conductor inducía una corriente eléctrica. Este es el principio básico de los generadores y motores eléctricos usados hoy en día. A principios del siglo XIX, los únicos dispositivos utilizados para producir corriente eléctrica eran las pilas o baterías, las cuales transforman la energía química en eléctrica. Una de las ocupaciones favoritas de Faraday era impartir conferencias de ciencia para el público en general. Durante una de sus conferencias Faraday realizó el más importante de sus descubrimientos: insertó un imán en una bobina de alambre que había conectado a un galvanómetro (instrumento que mide la corriente); cuando movía el imán, el aparato indicaba que una corriente fluía por la bobina. Faraday descubrió así la inducción electromagnética. Interruptor

Batería

Galvanómetro Hierro

James C. Maxwell Brillante matemático y físico escocés (1831-1879). Hizo la formulación matemática de la teoría electromagnética.

Michael Faraday

El descubrimiento de la corriente electromagnética Al colocar limaduras de hierro cerca de un imán, mostró las líneas de fuerza magnética, con lo cual concibió por primera vez la idea de un campo de fuerza e introdujo el concepto de líneas de fuerza eléctricas y magnéticas. La corriente es generada por una fuerza electromotriz inducida, es decir, por el imán.

James C. Maxwell

Noveno Grado - Ciencias Naturales 131


UNIDAD 1 Maxwell postula que en todo punto del espacio que rodea a cargas e imanes existen dos campos, el eléctrico y el magnético; al cambiar cualquiera de ellos en el tiempo, se generan cambios en el otro. Esto permite un proceso que puede mantenerse por sí solo, sin que sea necesaria la presencia cercana de cargas, de corrientes o de imanes: un campo magnético variable da origen a uno eléctrico; cuando éste último varía, se origina otro magnético, y así sucesivamente. Tenemos, pues, un proceso autosostenido que puede propagarse aun en la ausencia de cargas, es decir, en el vacío. Estas son las ondas electromagnéticas que Maxwell predijo y que Hertz descubrió. Una aplicación de este descubrimiento es la telegrafía inalámbrica, o radiotelegrafía (es decir, telegrafía por radiación a diferencia de telegrafía por medio de alambres, con corrientes eléctricas), la cual pronto evolucionaría del código Morse a otros más complicados; así nacen la radio y la televisión.

¿Qué son los solenoides?

se parece a un imán; es decir, que el solenoide es una bobina y un núcleo de hierro móvil, que se usan para convertir energía eléctrica en energía mecánica. En este caso, el campo magnético creado por la corriente al pasar a través de la bobina será mucho mayor, puesto que el campo magnético final será la suma de campos creados por cada una de las espiras. Así pues, en una bobina, el campo magnético será más intenso cuanto mayor sea la intensidad de corriente que circule por ella y el número de espiras que contenga la bobina. De esta forma, una bobina por la que circule una corriente eléctrica equivaldría a un imán de barra. El sentido de las líneas de fuerza se determina a partir de cualquiera de sus espiras. N

Es una bobina de alambre, generalmente con la forma de un cilindro largo que al transportar una corriente

3

Actividad

Construye tu propia brújula Materiales a utilizar: Imán en barra Aguja Plato plástico Agua Cuchillo Corcho Procedimiento 1. Frota uno de los extremos del imán contra la aguja unas 75 veces, siempre en la misma dirección 2. Llena el plato plástico con agua 3. Corta un trozo fino de corcho 4. Haz flotar el corcho en agua y coloca la aguja encima. a) ¿Hacia dónde apunta la aguja? ¿Por qué?

132 Ciencias Naturales - Noveno Grado

S


UNIDAD 1

4

Actividad

Esta es la fase en la que ejecutarás el proyecto de unidad. Como ya se tienen los materiales para la práctica, se procederá de la manera siguiente: Construye un circuito eléctrico sencillo, pero déjalo abierto. Coloca los electrodos a uno de los materiales, de tal forma que se cierre el circuito y observa si enciende el bombillo. Repite el procedimiento con cada uno de los restantes materiales. Cuando pruebes la conductividad en las sustancias líquidas, debes limpiar con cuidado los electrodos antes de introducirlos en cada una de ellas. Si enciende el bombillo, la sustancia es conductora. Anota todos los resultados obtenidos. ¿Qué es la magnetósfera? La Tierra tiene un campo magnético con polos norte y sur. El campo magnético de la Tierra está rodeado por una región llamada la magnetósfera. A medida que la

Tierra rota, su núcleo caliente genera fuertes corrientes eléctricas que producen un campo magnético. La magnetósfera previene que la mayoría de las partículas del Sol, que se trasladan con el viento solar, choquen contra la Tierra. Los vientos solares distorsionan la forma de la magnetósfera mediante la compresión de su frente, lo cual hace que se forme una larga cola del lado opuesto al Sol. A esta larga cola se le llama magnetocola. Algunas partículas del viento solar pueden penetrar la magnetósfera. Estas partículas dan origen a los espectáculos de luces de la aurora boreal.

Magnetósfera

Viento solar

Cinturones de radiación

Resumen Los imanes producen una fuerza magnética. El área alrededor de un imán donde es sensible esa atracción se llama campo magnético. Un imán siempre dirige su polo norte hacia el polo norte de la Tierra y su extremo sur hacia el polo sur del planeta. Esto sucede así porque la Tierra tiene su propio campo magnético. La electricidad y el magnetismo juntos son capaces de hacer funcionar muchas cosas. A esta combinación de electricidad y magnetismo se le llama electromagnetismo. La electricidad se usa para producir un campo magnético, y el magnetismo se usa para producir electricidad. Siempre que la corriente eléctrica fluye a través de un alambre, se produce un campo magnético alrededor del cable. Cuando la corriente eléctrica cesa, el campo magnético desaparece. En cuanto mayor es la corriente eléctrica, más fuerte es el campo magnético alrededor. Y puede hacerse más fuerte si se enrolla el alambre muchas veces. Una espiral que se usa para producir un campo magnético recibe el nombre de electromagneto.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 133


UNIDAD 1

1

Físico danés que descubrió la relación entre electricidad y magnetismo: a) Charles Coulomb. b) Hans Oersted. c) Michael Faraday. d) James Maxwell.

3

Es la región del espacio donde se manifiesta la acción de un imán: a) Polo Norte b) Líneas de fuerza c) Polo Sur d) Campo magnético

2

¿Cuál de los siguientes aparatos utiliza ondas electromagnéticas? a) la licuadora. b) la plancha. c) el reloj d) el radio.

4

Consiste en un alambre enrollado en forma de bobina cilíndrica, por el que se transporta corriente eléctrica, parecido a un imán.

a)

Circuito eléctrico b) Campo magnético c) Selenoide d) Batería

2) b.

3) d.

1) b.

Soluciones

Autocomprobación

4) c.

EL BEBÉ DE FARADAY Michael Faraday realizó muchas investigaciones exitosas. Se cuenta que, en una conferencia en la que presentaba su descubrimiento sobre inducción de corrientes eléctricas gracias a campos magnéticos, él explicaba que en una espiral de alambre que se mueve cerca de un imán se induce la corriente eléctrica, cuando alguien del público le preguntó: “¿Para qué sirve eso?” y Faraday contestó: “¿Para qué sirve un recién nacido?”. En otra ocasión, fue el ministro de Economía británico, William Gladstone, el que le preguntó para qué servía todo eso de la electricidad, y Faraday respondió: «Algún día podrá cobrar impuestos por ella».

Michael Faraday

134 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 5

Primera Unidad

¿Qué ondas? Motivación

S

¿ abes que vives en un mundo de ondas? Las ondas te hacen disfrutar del paisaje, de tus canciones favoritas, te divierten, pero también te provocan miedo, ¿cómo? Porque están en todas partes: en el agua y en el aire. La luz se propaga por ondas, lo mismo que el sonido; los sismos son ondas también, solo que sobre la corteza del planeta. Las ondas son capaces de transmitir energía de un punto a otro en forma de perturbación, por diferentes medios materiales, sin que se realice una transferencia física del material entre los puntos. Es buena idea, entonces, comprenderlas y conocerlas mejor. Esta lección te ayudará a ello.

Indicadores de logro:

Representarás gráficamente y describirás con interés las principales características de las ondas transversales: cresta, valle, longitud, amplitud, nodo y antinodo.

Pero, ¿qué son las ondas? Son perturbaciones que se producen en un medio material y que se propagan al transcurrir el tiempo. Las ondas son de dos tipos: transversales y longitudinales.

Ondas transversales Supón que produces una onda en una cuerda agitando el extremo libre hacia arriba y hacia abajo. En este caso el

Explicarás con precisión e interés que el sonido se produce por las vibraciones de los objetos y materiales. Demostrarás y explicarás con interés cómo se produce y propaga el sonido a través de un medio sólido, líquido y gaseoso.

movimiento de la cuerda es perpendicular a la dirección del movimiento de la onda. Cuando el movimiento del medio (en este caso, la cuerda) es perpendicular a la dirección en que se propaga la onda, decimos que se trata de una onda transversal. Las ondas que se producen en las cuerdas tensas de los instrumentos musicales y en las superficies de los líquidos son transversales. También las ondas electromagnéticas que constituyen las ondas de radio y la luz son transversales.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 135


UNIDAD 1 Recuerda, las ondas transversales son aquellas en las que las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Esta avanza hasta llegar al otro extremo, cada punto del medio vibra, pero no avanza, solo se mueve perpendicularmente a la pertubación.

1

0

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Ondas longitudinales No todas las ondas son transversales. En ciertos casos las partículas del medio se mueven de un lado a otro en la misma dirección en la que se propaga la onda. Las partículas se mueven a lo largo de la dirección de la onda en vez de hacerlo en sentido perpendicular. Una onda de este tipo es llamada longitudinal. El sonido está constituido por ondas longitudinales.

Si quieres observar este tipo de perturbación, consigue un resorte, pues cuando éste se deforma y luego se suelta, se produce una vibración y las partículas del medio se mueven en la misma dirección de propagación (resorte). u

1

Actividad

Responde en tu cuaderno de Ciencias Naturales lo siguiente: 1. ¿Cuál es la diferencia entre las ondas transverslaes y las longitudinales. 2. ¿Qué tipo de ondas emite una campana cuando suena? 3. Si cae una piedra en el agua, ¿que tipo de ondas genera?

136 Ciencias Naturales - Noveno Grado

x


UNIDAD 1

Partes de una onda Una onda tiene varios elementos que se enumeran a continuación: Longitud de onda

Cresta

material perturbado es lo que constituye el período. El período y la frecuencia son inversos. Nodo

Amplitud

El nodo es el punto del medio material que no tiene desplazamiento vertical, es decir, no tiene amplitud. Observa el nodo en la siguiente figura: c

Valle

En las ondas transversales se presentan la cresta y el valle.

n

ae

ea

n

e c e v

Cresta

v a) Amplitud de onda v) Valle ) Longitud de onda c) Cresta e) Elongación n) Nodo

Son todos los puntos más “altos” de cada onda. Valle Son todos los puntos más “bajos” de cada onda.

Antinodo

Amplitud

Cada uno de los puntos de máxima amplitud de una onda estacionaria.

Es la distancia entre la cresta y el valle Cuando tú mantienes tensa una cuerda que está sujeta por el otro extremo, esta cuerda está en equilibrio. Si le comunicas un impulso hacia arriba, se produce una onda, porque se origina una separación en la parte que está más próxima a sus manos. La separación entre su posición de equilibrio y su máxima altura es la amplitud (A).

Elongación Es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado.

Longitud de onda Es la distancia que existe entre dos crestas o dos valles consecutivos. La longitud de onda se considera como la distancia entre dos puntos que están en el mismo estado de vibración. Frecuencia Es la cantidad de ondas que se producen en un segundo. Período Es el tiempo que tarda en formarse una sola onda. Cuando producimos ondas en sucesivos impulsos hacia arriba y hacia abajo, las ondas formadas viajan. El tiempo que se toma una onda en pasar por un punto del medio

Noveno Grado - Ciencias Naturales 137


UNIDAD 1 El sonido Es la sensación producida en el oído por las vibraciones de los cuerpos. Estas vibraciones son muy rápidas y generalmente invisibles, aunque a veces pueden distinguirse a simple vista. Por ejemplo, cuando se hace vibrar una cuerda de violín, se nota en su parte media un ensanchamiento, que proviene del movimiento vibratorio de la misma.

Para que el oído pueda percibir un sonido es preciso que el número de vibraciones por segundo sea por lo menos de 16 y no pase de 40,000.

2

Actividad

En equipo de trabajo realiza la siguiente tarea. Golpea el borde de una copa de vidrio y, mientras suena, acerca un péndulo pequeño. a) ¿Qué observas? b) ¿Cómo es que captas el sonido al golpear la copa?

Velocidad del sonido El sonido se propaga en los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. La velocidad del sonido en los sólidos es de unos 500 m/seg. En los líquidos, si se trata de agua, depende de su densidad; en el agua dulce es de 1,435 m/seg, pero en el agua salada es un poco mayor, 1,500 m/seg. La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/seg a una temperatura de 20ºC.

138 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 1 Percepción Las ondas sonoras las percibimos por el órgano del oído. Al llegar aquellas al oído golpean una membrana elástica llamada tímpano que vibra con la frecuencia de la onda. Una cadena de huesitos transmite las vibraciones amplificándolas a un fluido situado en el oído interno. Los movimientos del fluido son detectados por fibras con longitudes y espesores diferentes y vibran cada una en su propia frecuencia. Estas vibraciones se transforman en señales eléctricas que son llevadas por los nervios auditivos al cerebro donde se realiza la sensación del sonido. Pabellón de la oreja

Martillo

Yunque Cóclea

Canal auditivo Tímpano Estribo

Trompa de Eustaquio

Ultrasonido El ultrasonido es una técnica que utiliza ondas sonoras para mostrar imágenes del bebé (feto) dentro del útero materno. Dado que utiliza ondas sonoras en lugar de radiación, el ultrasonido es más seguro que los rayos X. El examen de ultrasonido permite obtener información importante sobre la salud del feto y las condiciones presentes en el útero. Esta información permite al médico planificar la atención médica de la mujer embarazada y mejorar los resultados del embarazo. ¿Cómo funciona el ultrasonido? El ultrasonido hace rebotar las ondas sonoras sobre el feto en desarrollo. Los ecos producidos por estas ondas son analizados por computadora para producir una imagen fija o en movimiento, llamada sonograma, en una pantalla. Esta técnica también suele denominarse sonografía o ecografía.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 139


UNIDAD 1 ¿Existen otros tipos de ultrasonido? Hay una forma de ultrasonido llamada Doppler que puede utilizarse en la última etapa del embarazo para monitorear el estado del feto en embarazos de alto riesgo. En este examen, el médico mide el flujo sanguíneo en el cordón umbilical y ciertos vasos sanguíneos del feto con un transductor manual para determinar si está recibiendo suficiente oxígeno.

¿Es seguro el ultrasonido? El ultrasonido es seguro tanto para la madre como para el bebé siempre y cuando sea utilizado de manera adecuada por profesionales médicos.

Luz La luz emitida por los cuerpos luminosos se propaga en línea recta y en todas direcciones . La luz tiene una velocidad de 300,000 kilómetros por segundo. Reflexión de la luz Es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos cuando se encuentran una superficie opaca bien pulimentada, como la de un espejo, por ejemplo. El rayo, en su primera dirección, se llama rayo incidente y en la segunda, rayo reflejado.

Rayo incidente

Normal Ángulo de incidencia

Ángulo de reflexión

Espejo

140 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Rayo reflejado


UNIDAD 1 Difracción La luz se mueve en líneas rectas. En la mayoría de los casos parece que es así. Cuando la luz pasa a través de una abertura grande, la sombra se ve bien definida. Sin embargo, cuando la luz pasa a través de aberturas pequeñas, los bordes de la sombra se ven borrosos. Este efecto borroso puede comprenderse si pensamos que la luz se desvía alrededor de las barreras. La desviación de la luz cuando pasa junto al borde de una barrera se llama difracción. La difracción se puede explicar en términos de la naturaleza ondulatoria de la luz. La luz se comporta como onda y como corpúsculo.

4

Actividad

En esta fase haremos el cierre del proyecto. La electricidad se uno de los recursos que más se necesitan en la casa. En este proyecto has aprendido algunos aspectos relacionados con este recurso que te ayudan a comprenderlo de una mejor manera. Para cerrar la actividad haz lo siguiente: a) Piensa en tres beneficios que obtienes de la electricidad en casa b) Piensa en tres beneficios que se obtienen de la electricidad a nivel comercial e industrial. c) Piensa en cinco medidas de seguridad para manipular la electricidad en el hogar y evitar accidentes d) Piensa en cinco formas de cómo podemos ahorrar electricidad en casa y en la escuela.

Resumen

Elementos

Valle

Amplitud

Fecuencia

Cresta

Nodo

Período

Longitud

Antinodo

Propagación Ondas

Sonido

Producción Recepción Refracción

Luz

Reflexión Difracción

Noveno Grado - Ciencias Naturales 141


UNIDAD 1

1

La distancia entre cresta y valle es: a) la amplitud. b) la elongación. c) la longitud de onda. d) la frecuencia.

3

Cambiar distractor de refracción por

2

La cantidad de ondas que se producen en un segundo es: a) el período. b) la amplitud. c) el nodo. d) la frecuencia.

4

Una onda se define como:

2) d.

3) b.

a)

rayo incidente b) reflexión c) sonido d) onda R/ b

a)

un transporte de material de un lugar a otro. b) la transformación de energía de un punto a otro. c) una perturbación que se propaga en un medio material. d) un cambio de dirección de la luz de un medio a otro.

1) a.

Soluciones

Autocomprobación

4) c.

ABANICO DE COLORES Cuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia, éstas se encargan de dispersarla en todas direcciones, pero en algunas mucho más que en otras. Los rayos del Sol involucrados en la formación del arcoíris salen de las gotas de lluvia con un ángulo de aproximadamente 138 grados respecto de la dirección que llevaban antes de entrar en ellas. El color rojo es el que menos se refracta y se encuentra en la parte exterior del arco.

142 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Solucionario Lección 1 Actividad 1

a) Cuando colocas las dos latas en el agua, la lata “light” (en inglés ligero), flota con más facilidad, mientras que la normal se hunde. Esto se debe a que la primera tiene menor densidad.

La información nutricional que aparece en estos productos tipo light , hace referencia a un aporte muy bajo en calorías. Algunas latas light aportan 2 calorías, en tanto que una normal aporta aproximadamente 150 calorías por lata. Además una gaseosa light, carece de azúcar. Debes tomar en cuenta que muchos de los fenómenos que observamos en la vida cotidiana tienen una explicación científica. Es importante que encuentres en las diferentes disciplinas de la ciencia la respuesta a los fenómenos que suceden a tu alrededor.

Actividad 2

Se comprobará que a mayor cantidad de luz, la planta tiene más crecimiento.

Actividad 3

El limón es rico en vitamina C debido a su contenido de ácido ascórbico; pero una de las principales virtudes del limón es su propiedad antioxidante. La función de un antioxidante es eliminar del organismo las moléculas altamente reactivas (radicales libres), que se producen como resultado de la oxidación celular. Algunos expertos afirman que consumir limón en las cantidades indicadas ayuda a mejorar la salud de la piel, cabello y uñas.

Lección 2 Actividad 1

Siempre que se pongan en contacto dos cuerpos con diferente temperatura, se establecerá una transferencia de calor del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, hasta lograr el equilibrio térmico. Dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico cuando ya no existe flujo de calor entre ambos y tienen la misma temperatura.

Puedes probar el equilibrio térmico al mezclar agua caliente con agua a temperatura ambiental. El resultado de la mezcla será agua tibia.

Actividad 2

Las colchas no calientan. La función de la ropa: suéter, sabanas y abrigos es contrarrestar las corrientes de convección del aire y mantener la temperatura corporal. Los líquidos y los gases transmiten el calor principalmente por convección. Las corrientes de convección se forman en la atmosfera y afectan el clima. Cuando se calienta el aire, se expande y se vuelve menos denso que el aire que lo rodea y sube a los estratos más altos.

Actividad 3

Según la física, un objeto de color negro, como el carro negro, es aquel que no refleja ninguna radiación visible y tiene la propiedad de absorber el 100 % de la luz que incide sobre él. De la misma manera, la ropa de color negro se siente más caliente.

Lección 3 Actividad 1

Toda la materia está formada por átomos, los cuales poseen dos cargas fundamentales: negativas (en los electrones) y positiva (en los protones). Se llama electrización al fenómeno por el cual se gana o se pierde cargas eléctricas, es decir electrones. Una de las formas de electrización es por frotamiento. Por eso al frotar las vejigas adquieren cargas electrostáticas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 143


Solucionario Actividad 2

Los dos tubos de ensayo se cargan negativamente. De acuerdo a la primera ley de la electrostática, cargas iguales se repelen.

Actividad 3

Los metales son los conductores eléctricos por excelencia. Esto se debe a que los electrones de sus átomos se mueven con facilidad. El cobre es un buen conductor.

Los mejores materiales aislantes son el hule, la madera, el caucho, entre otros. Los materiales aislantes son utilizados para recubrir o “aislar” los metales y evitar accidentes como descargas eléctricas en el cuerpo o corto circuitos.

Actividad 4

Construirás un circuito simple. Puedes utilizar tres pilas de 1.6 voltios unidas con cinta adhesiva aislante

Lección 4 Actividad 1

Los imanes pueden ser naturales o artificiales. Cuando frotas la aguja con el imán, se ha formado otro imán, que tiene la propiedad de atraer las limaduras de hierro. Si se deja pasar un tiempo, el carácter magnético de la aguja desaparece. Mientras que en los imanes naturales el magnetismo es permanente.

Actividad 2

El espacio o región donde un imán ejerce sus fuerzas de atracción magnética se llama campo magnético, el cual es invisible, pero se representa mediante líneas de fuerza. Las limaduras de hierro adoptan la forma de las líneas de fuerza magnética. Estas líneas salen del polo norte y llegan al polo sur del imán

Actividad 3

La brújula es un instrumento que funciona con una aguja magnetizada, que gira alrededor de un eje y se orienta en el sentido norte –sur.

La brújula que construiste se orientará en la dirección norte dentro del plano de rotación dentro del agua del recipiente.

Lección 5 Actividad 1

En las ondas transversales, las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. En las ondas longitudinales, las partículas del medio se mueven de un lado a otro en la misma de dirección de propagación de la onda.

Actividad 2

a) El péndulo es rechazado repetidas veces al ponerse encontacto con la copa debido a las vibraciones producidas.

b) El sonido producido viaja por ondas longitudinales hacia el oído.

144 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Actividad integradora “La electricidad: su naturaleza e importancia” Propósito: La electricidad es indispensable para realizar muchas actividades diarias. Para poder utilizarla adecuadamente es necesario conocer su naturaleza, cómo se conduce, las medidas de seguridad al manipularla y las formas de ahorrarla para un mejor aprovechamiento de la misma. Centro teórico: La electricidad está presente en una amplia gama de fenómenos que se producen en l naturaleza y en la vida cotidiana. Los relámpagos en el cielo, el encendido de los electrodomésticos en el hogar, los impulsos que se propagan a través del sistema nervioso. La corriente es un flujo de cargas de un punto a otro a través de un conductor eléctrico. En los metales es sencillo establecer una corriente eléctrica, pues sus átomos tienen uno o más electrones libres en su capa externa que no están unidos a sus núcleos. Los electrones son libres de desplazarse a lo largo del conductor. Por ello los metales son buenos conductores de la electricidad. En los materiales aislantes, como el caucho, el vidrio y el hule, los electrones están fuertemente enlazados con determinados átomos. No están libres para desplazarse. Por tanto, son malos conductores de la electricidad.

Desarrollo 1. Construye un circuito eléctrico sencillo y prueba la conductividad eléctrica con los diferentes materiales propuestos. 2. Clasifica los materiales en conductores y aislantes. 3. Investiga cómo hacen los electricistas para aislarse de la electricidad cuando trabajan. 4. Investiga 5 medidas de seguridad para manipular la electricidad en tu hogar y así evitar accidentes. 5. Elabora 5 recomendaciones para ahorrar la energía eléctrica en la casa y en la escuela. 6. Escribe un informe con los resultados del proyecto y preséntalo al tutor o tutora de la asignatura de Ciencia, Salud y Medio ambiente. Cierre del proyecto: Reúnete con el resto de la clase y comparte tus resultados. Motiva a la comunidad educativa: tus compañeros, amigos, familiares y personal de la escuela, que deben seguir las recomendaciones para ahorrar electricidad. Lo puedes hacer a través de charlas, boletines, carteles, entre otros.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 145


Recursos Lección 1 Enciclopedia libre Wikipedia: Método científico http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_cient%C3%ADfico 2009 Molina, María José: El método científico http://www.molwick.com/es/metodos-cientificos/120-tipos-metodos-cientificos.html#texto 2007 Ruiz, Ramón: El método científico y sus etapas http://www.aulafacil.com/cursosenviados/Metodo-Cientifico.pdf 2007 Lección 2 Cabrera, José Miguel: Temperatura, calor y energía http://descom.jmc.utfsm.cl/ccontreras/capitulo7-1.pdf Spitzer Space Telescope ¿Qué es el calor y cómo se produce? http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/thermal/heat_sp_06sep01.html Teleformación: Calor y temperatura http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Calor/index.htm 2007 Lección 3 Electricidad básica: Fundamentos básicos sobre electricidad http://www.electricidadbasica.net/ 2009 Enciclopedia libre Wikipedia: Electricidad http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad 2009 2008 Instituto de Tecnología Educativas: Introducción a la electricidad http://www.isftic.mepsyd.es/w3/recursos/fp/electricidad/index.html 2008 Lección 4 Enciclopedia libre Wikipedia: Electromagnetismo http://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo 2009 Enciclopedia libre Wikipedia: Imán (física) http://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n_(f%C3%ADsica) 2009 FisicaNet: Física y Magnetismo http://www.fisicanet.com.ar/fisica/f3_magnetismo.php 2008 Lección 4 Enciclopedia libre Wikipedia: La onda http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_(f%C3%ADsica) 2009 Ondas transversales y longitudinales http://www.angelfire.com/empire/seigfrid/OndasTransyLong.html Universidad del país Vasco: Ondas longitudinales http://www.ehu.es/acustica/bachillerato/onloes/onloes.html 2003

146 Ciencias Naturales - Noveno Grado


CIENCIAS NATURALES Unidad 2 LA QUÍMICA CERCA DE TI

Objetivos de la unidad Identificarás y mezclarás distintas sustancias, experimentando y representando correctamente sus fórmulas químicas para explicar los tipos de reacciones en la naturaleza. Identificarás y clasificarás compuestos orgánicos en la naturaleza, describiendo sus características generales, lo que te permitirá explicar las distintas fuentes de obtención de carbohidratos, lípidos y proteínas para el ser humano. Analizarás críticamente las distintas teorías sobre el origen de la vida, buscando y contrastando distintos argumentos que permitan explicar las condiciones físico-químicas que dieron origen a organismos vivos en el planeta Tierra.


producen

Átomos

Exotérmica

Reacciones químicas

forman Moléculas

Endotérmica Combinación

se transforman en

Descomposición biomoléculas

Iones

Desplazamiento

Isótopos

Endotérmica

Orgánicas

Doble desplazamiento

Son parte de hipótesis del origen de la vida

Neutralización

Teorías no científicas Macromoléculas

Lípidos

Proteínas

Hidratos de carbono

Creacionista Espontánea

Ácidos Vitaminas

En la segunda unidad conocerás el mundo de la química, los elementos y los compuestos. Descubrirás cómo se combinan o desplazan entre ellos, lo que da origen a sus reacciones, que son de varios tipos. Aprenderás también que los compuestos químicos forman parte de tu vida, de lo que comes, de tu cuerpo y de tu ambiente. Además, contempla una de las grandes interrogantes del ser humano: el origen de la vida en el planeta.

Introducción al proyecto El proyecto de la segunda unidad aborda el importante tema de la nutrición para mostrarte cuáles son los alimentos que con mayor frecuencia debes consumir, cuáles debes evitar y que beneficio proporcionan a tu organismo. A medida que aprendas a conocerlos, a combinar alimentos, a sustituir los que no te agradan por aquellos que son bienvenidos en tu mesa te sentirás mejor. Y puedes hacerlo sin necesidad de invertir mucho dinero.

102 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 1

Segunda Unidad

Los viajeros Motivación

Imagina que se acerca una tormenta, nubes oscuras

cubren el cielo desde hace rato, ¿cómo te sientes? ¿Eres de las personas que se sienten deprimidas, tristes o irritadas cuando hay una tormenta próxima? Luego que la lluvia cae, disfrutas el aire que se respira, tu ánimo mejora y sientes bienestar físico y mental, ¿te sucede? Las respuestas a las preguntas anteriores parecen ser el efecto que causan unas pequeñísimas partículas del aire cargadas de electricidad, ¿sabes algo sobre ellas? ¿Te interesa saber cómo sucede este fenómeno?

Indicadores de logro:

Ilustrarás y explicarás adecuadamente y con interés la formación de un ión de hidrógeno a partir de sus diferentes cargas eléctricas y la formación de un isótopo cuando dos átomos de un mismo elemento contienen un número diferente de neutrones.

1

Actividad

Electrólisis del agua El agua está compuesta por dos elementos químicos: hidrógeno y oxígeno. La separación de éstos mediante la utilización de la electricidad se llama electrólisis del agua. ¿Sabías que los componentes del agua se pueden separar? Para comprobarlo por ti mismo, prepárate para el siguiente experimento:

Describirás con curiosidad y explicarás los beneficios de los isótopos radiactivos en actividades médicas, de investigación científica e industriales.

Materiales a utilizar: Medio litro de agua 4 sobrecitos de bicarbonato de sodio, que puedes adquirir en tiendas o farmacias. Cinta adhesiva. 4 pilas de 1.5 voltios. Recipiente de plástico transparente 2 alambres de cobre, de aproximadamente 50 cm cada uno. 2 tubos de ensayo.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 103


UNIDAD 2

Procedimiento 1. Coloca aproximadamente medio litro de agua en el recipiente de plástico. 2. Agrega en el envase 100 gramos de bicarbonato de sodio y disuélvelo muy bien. El bicarbonato en solución libera iones, los cuales facilitan la conducción de la electricidad. Puedes sustituirlo por vinagre o agua con sal y obtener los mismos resultados. 3. Arregla las pilas, de manera que el polo positivo de una quede unido al polo negativo de la siguiente; asegúralas con cinta adhesiva. 4. Pega un alambre en cada polo. Las puntas de los alambres deben estar destapadas para hacer un buen contacto eléctrico. 5. Introduce los alambres en la mezcla. Si el contacto eléctrico es bueno, verás las burbujas desprendiéndose de los alambres. 6. Coloca los tubos de ensayo llenos de agua dentro de la solución del recipiente, pero invertidos sobre los cables. Los tubos de ensayo deben estar completamente llenos de agua, de manera que no quede ninguna burbuja de aire en su interior. De esa manera, podrás medir y comparar las cantidades de gases (hidrógeno y oxígeno) producto de la electrolisis del agua. ¿Qué observas?

Faraday observó que las soluciones salinas eran capaces de conducir la corriente eléctrica y pensó que deberían existir en tales soluciones partículas cargadas cuyo movimiento entre los dos conductores extremos o electrodos, colocados dentro de la disolución, conducirían la corriente eléctrica. A tales partículas cargadas las llamó iones, que en griego significa viajeros. El electrodo positivo recibió el nombre de ánodo; hacia él viajarían los iones negativos que llamó aniones. Por su parte, el electrodo negativo o cátodo atraería a los iones positivos, y por dirigirse al cátodo los nombró cationes.

Cátodo -

+ Ánodo Anión + +

Catión

+ +

-

+

+

¿Qué es un ión? Toda partícula (átomo o molécula) es eléctricamente neutra; pero al ganar o perder electrones se convierte en un ión. Por lo tanto, un ión es toda partícula cargada eléctricamente por la pérdida o ganancia de electrones. Los iones cargados negativamente debido a la ganancia de electrones se conocen como aniones.

Oxígeno

Hidrógeno

Lo iones cargados positivamente por la pérdida de electrones, se les llaman cationes.

Átomo neutro + electrón = Ión negativo

¿Cuáles son tus conclusiones? Michel Faraday (1791-1867) fue el científico que usó por primera vez el nombre de electrólisis para referirse a la separación o ruptura de sustancias compuestas (como el agua) por medio de la corriente eléctrica.

104 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Átomo neutro - electrón = Ión positivo


UNIDAD 2 En cuanto al átomo de hidrógeno, su proceso de formación de iones ocurre así: H(g) = H+ (g) + eH+ + e- = ½ H2 (g) 1/2H2(g) + e- = H-

Electrón La existencia del electrón fue descubierta por Joseph Thomson en 1897. Mientras estudiaba el comportamiento de los rayos catódicos, Thomson dedujo que existían unas partículas con carga negativa, a las cuales llamó corpúsculos.

El ión amonio se produce por la unión del ión hidrógeno con la molécula de amoníaco (NH3):

Su masa es 1840 veces menor que la del protón o la del neutrón.

NH3 + H+

Los electrones, de carga negativa, giran alrededor del núcleo en espacios vacíos relativamente grandes.

2

NH4+

Las reacciones químicas de un elemento están determinadas por el número de electrones, especialmente por los electrones de valencia en la última capa energética.

Actividad

Más ejemplos de iones a) Menciona en cada caso si se trata de un catión o un anión: Ión cloruro Cl -

Ión sulfato (SO4)2-

Ión sulfuro S2-

Protón Son partículas elementales que representan una unidad de carga eléctrica positiva y una unidad de masa 1850 veces superior a la del electrón. Se encuentran en el núcleo del átomo. Se le atribuye al físico y químico británico Ernest Rutherford el descubrimiento del protón en el año de 1918.

Ión calcio Ca2+

Ión bicarbonato HCO3-

Un sistema solar en miniatura La idea tradicional que se tiene del átomo que forma la materia parece ser un sistema solar en miniatura, en el que el núcleo parece el Sol y los electrones que giran alrededor del núcleo, son los planetas. Este modelo del átomo es el de Rutherford, que representa al núcleo que contiene partículas positivas llamadas protones y partículas sin carga, llamadas neutrones que determinan la masa del átomo. En cambio los electrones son partículas con carga negativa.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 105


UNIDAD 2 El número total de protones presentes en un núcleo se designa por la letra Z y constituye el número atómico de cada elemento. Neutrón Son partículas neutras, es decir, sin carga eléctrica, y con una unidad de masa aproximadamente igual a la del protón. Toda la masa del átomo está concentrada en el núcleo, y está dada por la suma de las masas de los protones y neutrones. Es una propiedad invariable de los átomos de cada elemento. A la suma de los protones y neutrones se le denomina número másico y se simboliza con la letra A.

A =

Masa del átomo Número másico

Ejemplo:

Z

+

protones en el átomo número atómico

N

neutrones en el átomo

Átomo Isotopode delLitio átomo de litio Neutrones Electrones Protones

Elemento: Litio Número atómico: Z = 3 Masa atómica = 7 uma ¿Cuántos neutrones tiene el litio? Veamos: N = Masa del atómo - N = A N = 7 N = 4 El núcleo de litio tiene 4 neutrones

Número atómico - 7 - 3

Elemento: Nitrógeno Número atómico: Z = 7 Masa atómica = 14 uma ¿Cuántos neutrones tiene el átomo de nitrógeno? N = A - Z Neutrones Masa del átomo - Número atómico N = 14 - 7 N = 7

106 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 2 -

Observa los neutrones en el átomo de nitrógeno en la siguiente ilustración:

+ El deuterio es un isótopo del hidrógeno estable y no radiactivo que abunda en el agua pesada. El núcleo del deuterio está formado por un protón y un neutrón, por lo que tiene el doble de masa atómica que el hidrógeno. El tritio es otro de los isótopos del hidrógeno, cuyo núcleo está formado por un protón y dos neutrones.

Elemento: Oxígeno

A diferencia del hidrógeno y del deuterio, el tritio es ligeramente radiactivo, por lo que se utiliza como rastreador en bioquímica y otros campos.

Número atómico: = Z = 8 Masa atómica = 16 ¿Cuántos neutrones tiene el átomo de oxígeno?

Como ya has notado, la diferencia entre el hidrógeno y sus dos isótopos es la cantidad de neutrones en sus núcleos. Isótopos, entonces, son dos o más especies del mismo elemento que difieren en el número de masa porque tienen diferente número de neutrones en el núcleo.

Los neutrones son las partículas responsables de que los átomos de un mismo elemento puedan presentar distinto número másico; en otras palabras, son los responsables de la existencia de isótopos. Isótopos son los átomos de un mismo elemento que tienen diferente número de masa; un ejemplo lo dan los isótopos del hidrógeno que ves en la siguiente imagen: 1H 1 Electrón Protón

+

2

-

1H Electrón Protón

+

Neutrón

Hidrógeno

3

-

1H Electrón

+

Protón +-

Deuterio

+-

+-

Neutrones

Tritio

El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica. En su estado natural es un gas. Posee un protón (en el núcleo), un electrón y su número atómico 1 (Z = 1) También su peso atómico es de uno ó un gramo por cada mol.

Los isótopos de un mismo elemento tienen propiedades parecidas porque tienen la misma configuración electrónica, pero difieren levemente en sus propiedades físicas. Un isótopo inestable se llama isótopo radiactivo o radioisótopo.

¿Cómo descubrieron la radiactividad? En el año de 1895, el físico alemán Wilhelm Röentgen, cuando se encontraba experimentando en la Universidad de Würzburg, con rayos catódicos, descubrió una emisión fluorescente que atravesaba distintos materiales. A estos rayos desconocidos les llamo rayos X. Dos meses después de este descubrimiento, el físico francés Henri Becquerel estaba realizando un experimento en el que cubría diferentes elementos con placas fotográficas revestidas en negro, para medir si estos elementos podían emitir rayos. Si un elemento emitía un rayo, penetraría el revestimiento negro y expondría la placa fotográfica. Becquerel encontró que unos cuantos elementos, incluido el uranio, emitían rayos energéticos sin recibir ningún aporte externo de energía.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 107


UNIDAD 2 La importancia de sus experimentos fue el descubrimiento de que existen procesos naturales responsables de que ciertos elementos liberen rayos X energéticos. Esto sugiere que esos elementos son inestables, porque liberan espontáneamente diferentes formas de energía. Esta liberación de partículas energéticas (en la forma de rayos X), provenientes de la desintegración de átomos inestables, se llama radioactividad.

¿Para qué son útiles los isótopos radiactivos? Las aplicaciones de los isótopos radiactivos son múltiples y abarcan distintos campos como: La medicina El uso de isótopos radiactivos para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades ha crecido en los últimos treinta años. Es común la utilización de elementos radiactivos no encapsulados, normalmente en estado líquido, como trazadores para el estudio del corazón, hígado, glándula tiroides, entre otras. Para detectar trastornos circulatorios se usa una solución de cloruro de sodio (NaCl) que contiene una pequeña cantidad de sodio radiactivo y se mide la radiación para saber si la circulación de la sangre es anormal.

Experimento de Becquerel

Punto de apoyo Gracias a la radiactividad es posible analizar el interior del cuerpo humano sin tener que hacer una operación.

Para ciertos problemas en el cerebro se administra al paciente una dosis de glucosa (C6H12O6) que contenga una pequeña cantidad de carbono-11, que es radiactivo. Luego se hace un estudio de la glucosa metabolizada por medio de la radiación emitida por ella. En el siguiente cuadro tienes otros ejemplos del uso de isótopos en medicina:

Isótopo

Aplicaciones

Cobalto 60 (Co-60)

Es un emisor de rayos gamma; estos rayos se usan para destruir células cancerígenas. El haz de rayos gamma se dirige al centro del tumor para que no dañe a los tejidos sanos. El paciente ingiere el yodo. Este isótopo se usa para tratar el cáncer de tiroides. La glándula absorbe el yodo, pero emite demasiadas radiaciones beta y gamma. Es una fuente intensa de rayos gamma que no emite partículas beta dañinas; muy eficaz para obtener imágenes de la glándula tiroides. Emisor de rayos gamma; se inyecta en el paciente y este isótopo se concentra en los huesos, de ahí que sea usado en radiodiagnóstico de huesos.

Yodo 131 (I-131) Yodo 123 (I-123) Tecnecio 99 (Tc-99)

108 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 2 Actividades de investigación En los centros de investigación nuclear se usan isótopos radiactivos como trazadores o rastreadores (el carbono 14 es uno de ellos). Los isótopos de los elementos se utilizan para estudiar los mecanismos de las reacciones químicas. Una técnica común es marcar uno de los átomos de una molécula utilizando un isótopo del elemento. Así es posible seguir el comportamiento del átomo durante el curso de la reacción. Los isótopos inestables o radiactivos se emplean para determinar la edad de minerales y restos fósiles. Un mejor aprovechamiento del agua en los sistemas de regadío, así como una mayor protección de las cosechas ante los daños que puedan causarles los insectos, son otras aplicaciones de los isótopos.

3

Actividad

En la actualidad los isótopos radiactivos tienen diversas aplicaciones en la vida científica y productiva de lo seres humanos. A esas utilidades se les llama “usos pacíficos de la energía nuclear”. Investiga en fuentes de Internet, como se utilizan estos isótopos en las áreas siguientes: a) Agricultura y cultivo de alimentos b) Hidrología c) Medicina d) Medio ambiente Puedes consultar el sitio web: http://www.fisicanet.com.ar/energias/nuclear/en05_ energia_nuclear.php

Agua pesada: la molécula del agua pesada tiene un átomo de oxígeno que, en lugar de estar unido a dos átomos de hidrógeno, como ocurre con el agua común, lo hace con dos átomos de deuterio. Esta característica la hace tener propiedades levemente diferentes a la del agua corriente, tales como la densidad o el punto de ebullición.

Resumen Positivos (cationes) Átomos y compuestos

Rompen

Iones

Son átomos o grupos de átomos cargados eléctricamente Negativos (aniones)

Enlaces Protones Átomo

Neutrones

Si son diferentes

Masa del atomo

Isótopos

Útiles Medicina investigación

Electrones

Radiactividad: es el proceso natural por el cual núcleos de elementos pesados se descomponen en núcleos de otros elementos más ligeros, partículas subatómicas y rayos gamma, es decir, que hay emisión de radiación. Rayos gamma: son una forma de radiación electromagnética con energía extremadamente elevada. Se producen a causa de transiciones nucleares en elementos radiactivos. Son más penetrantes que los rayos X.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 109


UNIDAD 2

Un átomo que ha adquirido carga positiva al perder un electrón recibe el nombre de: a) molécula. b) anión. c) catión. d) electrón.

3

2

Las partículas responsables de que los átomos tengan isótopos son: a) neutrones. b) protones. c) electrones. d) iones.

4

3) b.

Es un átomo o grupo de átomos que tienen una carga negativa. a) molécula. b) anión c) catión. d) quarks.

Los átomos de un mismo elemento pero que tienen distinta masa se llaman: a) moléculas. b) sustancias. c) compuestos. d) isótopos.

2) a.

1) c.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) d.

UN CEPILLO IÓNICO La ciencia ha utilizado el conocimiento sobre los iones para crear un cepillo que no utiliza pasta dental, sino iones para eliminar la placa dental. No se basa en la fricción para limpiar los dientes, sino en atraer los cationes que están ligados con los aniones de los dientes. Los análisis aseguran que el cepillo iónico elimina un 48% más de placa que los cepillos habituales y que mejora la salud de las encías, según la investigación realizada por la Facultad de Odontología de la Universidad Marquette, en Wisconsin, Estados Unidos.

110 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 2

Segunda Unidad

El poder de la química Motivación

Muchos científicos consideran que la vida es la

suma de una serie de reacciones químicas, que todos los aspectos de la vida están relacionados de alguna manera con la transformación de las sustancias; ¿qué opinas tú? ¿Puedes citar ejemplos que apoyen esta afirmación de los científicos? ¿Cuáles aspectos de tu vida diaria se relacionan con la química? No necesitas ir lejos: tu propio cuerpo es un completo laboratorio; tu organismo captura oxígeno y libera bióxido de carbono, ingiere agua líquida y la transforma en sudor y aliento, así como en parte de la orina. El desayuno, el almuerzo y la cena te proveen de alimentos que, en el tracto digestivo, son transformados mediante variadas reacciones químicas hasta asimilar los nutrientes necesarios para continuar la vida y expulsar los desechos que no son necesarios. No es exagerado, entonces, afirmar que las reacciones químicas mantienen la vida, pero ¿qué es una reacción química? Indicadores de logro:

Representarás en forma corta y precisa una ecuación química para diferenciarla de una reacción química. Experimentarás y demostrarás con interés que la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Aplicarás y explicarás con interés el método de tanteo o inspección simple al balancear ecuaciones químicas sencillas. Explicarás y experimentarás con interés la ley de las proporciones definidas al combinarse dos o más elementos químicos para formar un compuesto.

Reacciones y ecuaciones químicas Una reacción química es otra forma de llamar a un cambio químico. En una reacción química tienes Reactivos Son las sustancias iniciales de la reacción

Productos Son las sustancias que se forman al final de la reacción

Para que sea posible una reacción química, es necesaria la presencia de dos compuestos químicos reaccionantes que dan origen a uno o más compuestos químicos resultantes o productos de la reacción.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 111


UNIDAD 2 Tú sabes que ocurre una reacción química cuando hay un cambio de color, observas un desprendimiento de gases o percibes que hay producción de calor o disminución de la temperatura.

Ecuación química es el nombre que se le da a la representación escrita de una reacción química, así:

Si tenemos cloro (Cl) más hidrógeno (H 2), hay choques entre estas moléculas para permitir la formación del HCl o ácido clorhídrico.

Esta ecuación te dice que dos moléculas de hidrógeno gaseoso (H) reaccionan con una molécula de oxígeno (O) gaseoso y producen dos moléculas de agua (H2O) líquida.

Los choques entre las moléculas permiten que se rompan los enlaces; para lograrlo, estos choques deben tener la suficiente energía y una orientación adecuada. También es importante mencionar que se forman nuevos enlaces. Entonces, una reacción química es una reordenación de átomos. Una reacción química es un proceso real que ocurre en la naturaleza, el laboratorio o la industria; y las personas la representamos por medio de la escritura.

1

2H2(g) + O2 (g) Reactivos

2H2O(l) productos

En una ecuación química se escriben las fórmulas de los reactivos, separadas por el signo más. A continuación una flecha indica el sentido en el que se produce la reacción y, por último tenemos las fórmulas de los productos separadas también por el signo de la suma. Todos ellos pueden observarse en la ecuación anterior. Con la siguiente experiencia, demostrarás cómo con algunos reactantes se forma un nuevo producto, distinto de los compuestos que están al principio.

Actividad

La botella mágica Durante la celebración de Año Nuevo, los pilotos de Fórmula Uno festejando su triunfo y ofrecen un brindis por algún motivo. Son tres momentos en los cuales la champaña y sus burbujas son lanzadas en el momento del festejo. ¿Sabes cómo sucede? Descúbrelo con este experimento: Materiales a utilizar: Una botella con un corcho para taparla Tres tachuelas Tres cintas de papel Plástico Media taza de agua Media taza de vinagre Una cucharadita de bicarbonato de sodio Un pedazo de papel absorbente de 10 × 10 centímetros Procedimiento 1. Coloca sobre el papel absorbente una cucharadita de bicarbonato de sodio. 2. Enróllalo bien de manera que el bicarbonato quede adentro. 3. En una de las partes planas del corcho coloca un extremo del papel absorbente enrollado y sujétalo con las

112 Ciencias Naturales - Noveno Grado

4. 5. 6. 7. 8.

a) b) c)

tachuelas. El otro extremo del papel queda libre. Agrega agua y vinagre a la botella. Encuentra un lugar al aire libre para colocar la botella en el suelo. Deja caer el papel con bicarbonato en el fondo de la botella. Tapa la botella con el corcho lo más fuerte que puedas. Las cintas quedan fuera de la botella. Luego de unos minutos, el líquido moja el papel, lo que permite que el bicarbonato reaccione con el vinagre, produciendo bióxido de carbono. ¿cuál es la formula química del bicarbonato de sodio? ¿Cuál es la fórmula química del vinagre? ¿El resultado de la combinación de vinagre y bicarbonato de sodio es?


UNIDAD 2 Al producirse el gas bióxido de carbono, la presión aumenta dentro de la botella, lo que provoca que el corcho salga lanzado. La reacción que se produjo con tu experimento, se representa con la siguiente ecuación: CH3COOH( l ) +NaHCO3(s) vinagre

CH3COONa (ac) +CO2 (g)+ H2O( l )

bicarbonato de acetato de sodio sodio

bióxido de carbono

agua

La ecuación te indica que los enlaces en las moléculas del vinagre y del bicarbonato de sodio se rompieron y produjeron los siguientes iones:

H+ Ión hidrógeno

CH3COOIón acetato

Na + Ión sodio

HCO3Ión bicarbonato

H+ Ión hidrógeno

OH Ión hidróxido

Estos se reagrupan, así:

CH3COOH+ -ONa + Ión sodio

H+

OH CO2

H+

Noveno Grado - Ciencias Naturales 113


UNIDAD 2 La ecuación resume todos los procesos ocurridos en la reacción, de la siguiente manera: CH3COOH (l) + NaHCO3 (s)

CH3COONa(ac) + CO2(g) + H2O (l)

Menciona el nombre de cada uno de los reactivos y productos de esta reacción.

Ley de la conservación de la materia Antoine Lauren de Lavoisier (1743-1794), científico francés, realizó en 1,770 el experimento del calentamiento del agua; utilizó un aparato que condensaba el vapor y lo devolvía al recipiente, sin perder un solo gramo de agua. Demostró que el peso del recipiente, del condensador y del agua seguía siendo el mismo antes y después de una prolongada ebullición. Lo extraño era que un sedimento terroso aparecía una y otra vez. Lo extrajo y pesó el depósito formado, así como el recipiente y comprobó que la suma de ambos era igual al peso del recipiente antes de iniciar la experiencia; es decir que el producto terroso era el resultado de la descomposición del vidrio provocada por el calor. Lavoisier también comprobó que la masa (cantidad de materia) es algo permanente e indestructible, algo que se conserva a pesar de todos los cambios producidos en la reacción. En 1774, Lavoisier enunció su ley de conservación de la materia que dice:

En toda transformación química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos de la reacción. De acuerdo a esta ley, en la reacción del cobre con el azufre para producir sulfuro cúprico:

Cu + S

CuS

Si 4,00 g de cobre reaccionan con 2,02 g de azufre, se producen 6,02 g de sulfuro cúprico. Esto significa que en una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. Lavoisier comprobó su ley muchas veces, pesando las sustancias antes y después de la reacción.

Antoine Lauren de Lavoisier

114 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 2

Balanceo de ecuaciones por tanteo

Punto de apoyo Antoine Lauren de Lavoisier Convirtió a la química en una ciencia experimental, por lo que se le ha considerado como uno de los fundadores de la química moderna. Este científico francés al establecer la ley de la conservación de la materia terminó con la teoría del flogisto.

2 a)

Actividad Investiga en qué consistía la teoría del flogisto y coméntala en clase.

Sus investigaciones lo llevaron a establecer la composición del agua y también estudió el proceso de la respiración, ligado a la combustión. Fue el primer científico que comprendió la importancia química y biológica del oxígeno. En este otro ejemplo:

H2(g) + Cl2(g)

2 HCl(l)

4,032 g de hidrógeno gaseoso reaccionan con 141,812 g de cloro gaseoso, para formar 145,844 g de ácido clorhídrico. La suma de los reactivos es igual a la suma de los productos. La masa de los reactivos no se destruyó, éstos se combinaron y se transformaron en una nueva sustancia.

Hidrógeno gaseoso

4.032 g H

Cloro gaseoso

+

141.812 g Cl

HCl Líquido

=

145.844 g HCl

Al balancear una ecuación química, lo que se pretende es que se cumpla la ley de conservación de la materia; es decir que cada miembro de la ecuación tenga los átomos en la misma cantidad. Para equilibrar ecuaciones químicas por el método del tanteo, solo se agregan coeficientes a las fórmulas que lo necesiten, pero no se pueden cambiar los subíndices. Los coeficientes son los números que aparecen delante de cada fórmula de los compuestos e indican la cantidad de moles o moléculas que participan en la reacción. Los subíndices son los números que aparecen a la derecha y debajo de los símbolos de los elementos que forman el compuesto. Cuando el coeficiente o el subíndice es uno, no se escribe. Ejemplos: Balancear por el método de tanteo CH4 + O2 CO2 + H2O Observamos que existen 4 hidrógenos en el primer miembro (metano CH4), por eso agregamos un 2 al producto H2O, para que quede balanceado el hidrógeno: CH4 + O2

CO2 + 2H2O

Ahora tenemos dos oxígenos en los reactivos y cuatro oxígenos en los productos. Para tener la misma cantidad en ambos lados de la flecha escribimos 2 en los reactivos y la ecuación queda así: CH4 + 2O2 (ecuación balanceada)

CO2 + 2H2O

Dos es el coeficiente, a la par del oxígeno y del agua. Observas que los cuatro hidrógenos del metano (CH4), uno de los reactivos se conservan en los productos, Ahora forman parte de las dos moléculas de agua, ya que cada molécula de agua tiene dos hidrógenos. Balancear por tanteo: KClO3

KCl + O2

Como hay 3 oxígenos en los reactivos y 2 en los productos, escribimos los coeficientes necesarios para igualar la cantidad de este gas:

Noveno Grado - Ciencias Naturales 115


UNIDAD 2 2KClO3

2KCl + 3O2

Ya tenemos la misma cantidad de oxígeno en reactivos y productos. Ahora igualamos la cantidad de potasio (K) y cloro (Cl) a los dos lados de la flecha. Como en los reactivos hay dos potasios y dos cloros, simplemente agregamos dos en los reactivos, a la par del KCl (cloruro de potasio), así:

Esta ley establece que la proporción en masa con que se combinan los elementos químicos para formar un compuesto es siempre la misma.

Balancear la siguiente ecuación:

Por ejemplo, para hallar la proporción entre los átomos de sodio y cloro que se combinan para formar cloruro de sodio, deberíamos dividir la cantidad de cada elemento entre su masa atómica, de forma que si reaccionan 6 g de cloro (Cl) con 4 g de sodio (Na), como 35,5 g/mol es la masa atómicas del cloro y 23 g/ mol la del sodio, tenemos:

C + O2 Carbono oxígeno

6g / 35,5 g/mol = 0,17 moles de Cl y 4 g / 23 g/mol = 0,17 moles de Na

2KClO3

2KCl + 3O2 (ecuación balanceada)

2C + O2

3

CO monóxido de carbono 2CO (ecuación balanceada)

Actividad

Por cada 0,17 moles de cloro reaccionan otros 0,17 moles de sodio para formar el cloruro de sodio o cualquier múltiplo o submúltiplo de esa reacción. Por tanto, un átomo de cloro se combina con un átomo de sodio para formar cloruro de sodio, por eso la fórmula de este compuesto es NaCl y la proporción entre sus átomos es 1:1.

Balancea las siguientes ecuaciones por el método del tanteo: a)

Fe2O3 + CO

Fe + CO2

b)

Al2O3 + C

Al + CO

c)

Cl2O7 + H2O

HClO4

d)

Al + O2

Al2O3

Compara tus respuestas con las que se encuentran en el solucionario.

Ley de las proporciones definidas Los elementos se combinan para formar compuestos y siempre lo hacen en proporciones fijas y definidas. Joseph Proust (1756-1826), químico francés, probó que la composición porcentual de un compuesto químico después de la reacción, se mantenía constante en el compuesto final y no adquiría ningún valor intermedio. Estas conclusiones le llevaron a enunciar la ley de Proust o “ley de las proporciones definidas”.

116 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Joseph Proust


UNIDAD 2

¿Exotérmica o endotérmica? Las reacciones desprenden o absorben calor. La reacción exotérmica es una reacción química que desprende calor.

energía. En general absorbe calor del medio, por ejemplo, las bolsas de frío, compuestas de cloruro de amonio y urea.

Este tipo de reacción libera energía, en general en forma de calor, por ejemplo, al añadir sodio metálico agua.

Las reacciones endotérmicas pueden ser útiles en algunos casos, como por ejemplo, al querer enfriar un lugar.

También ocurre cuando los azúcares que comemos reaccionan y se descomponen en moléculas más pequeñas, lo que provoca la liberación de energía química, que se aprovecha para realizar un trabajo.

Otro ejemplo de reacción endotérmica es la elaboración de azúcares en las plantas. En este caso, se requiere la aportación de energía para que la reacción se realice.

El efecto de las reacciones exotérmicas es aumentar la temperatura ambiente, por ejemplo, cuando enciendes un cerillo o fósforo. Se llama reacción endotérmica a una reacción que absorbe calor. Es un tipo de reacción que necesita

Resumen Una reacción química sucede cuando las moléculas interactúan y provocan un cambio químico. Un cambio químico significa que las moléculas que interactúan ya no están presentes, porque se han combinado de manera diferente, para crear nuevas sustancias. Las reacciones químicas se escriben en forma simplificada mediante ecuaciones químicas. En las reacciones químicas se cumple la ley de la conservación de la masa o la materia, es decir, que hay una reordenación de los átomos, moléculas o iones, pero de ninguna manera se crean otros o se destruyen. El nuevo arreglo da lugar a una sustancia distinta. Esta ley permite que la ecuación se justifique o balancee, es decir, que en cada miembro de la reacción haya el mismo número de átomos de cada elemento. Las sustancias que se transforman o modifican en una reacción se llaman reactivos o reactantes. Las sustancias nuevas que se originan en una reacción química se llaman productos. Hay varias clasificaciones de las reacciones químicas, una de ellas las clasifica en: a)

Reacciones exotérmicas: son aquellas que desprenden calor. b) Reacciones endotérmicas: son aquellas que absorben calor.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 117


UNIDAD 2

Reacciones en las cuales se libera energía, generalmente en forma de calor son: a) exotérmica. b) biológicas. c) endotérmicas. d) balanceadas.

3

En la reacción CH4(g) + 2O2(g) El CO2 es: a) reactante. b) base. c) reactivo. d) producto.

4

La reacción química N2 (g) + H2 (g) NH 3 (g), queda correctamente balanceada así:

a)

N2 (g) + H2 (g)

b) 2N2 (g) + 3 H2 (g) c) N2 (g) + 3 H2 (g) d) N2 (g) + 2 H2 (g)

2) a.

3) d.

2

De los siguientes procesos químicos: a) separar una mezcla de aceite y agua. b) encender un fósforo. c) hacer hielo en el refrigerador. d) ponerle aderezo a una ensalada.

1) b.

1

CO2(g) + 2H2O

2 NH 3 (g)

2 NH 3 (g 2 NH 3 (g) 2 NH 3 (g)

Soluciones

Autocomprobación

4) c.

EN TODAS PARTES En la naturaleza ocurren a cada momento cambios químicos que, con frecuencia, ignoramos. En realidad, es difícil estar conscientes de las innumerables reacciones químicas que ocurren a nuestro alrededor y hasta en nuestro cuerpo para mantenerlo vivo. Una reacción química sucede cuando las moléculas interactúan y provocan un cambio químico, lo que significa que las moléculas que interactúan ya no están presentes: se encuentran combinadas de diferente manera para crear algo nuevo. No cabe duda de que sin la química y sus reacciones no habrían fotos, cosméticos, plásticos, vehículos, extintores ni muchas otras cosas que usamos a diario.

118 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 3

Segunda Unidad

Tipos de reacciones químicas Motivación

Hay cambios en los cuales las sustancias no solo

cambian su aspecto, sino que después del cambio son distintas de las que teníamos antes porque se han transformado. ¿Cómo es posible que, a partir de unas sustancias, puedan formarse otras con propiedades muy diferentes? ¿Cómo pueden transformarse unas moléculas en otras diferentes?

Indicadores de logro:

Explicarás correctamente e identificarás con interés ejemplos sencillos de los diferentes tipos de reacciones químicas más comunes, de acuerdo a las sustancias reaccionantes.

Para saber cuáles son los productos en una reacción se consideran cinco tipos de reacciones:

Reacciones de combinación

Reacciones de descomposición

Reacciones de desplazamiento

Reacciones de doble desplazamiento y

Reacciones de neutralización

Veamos ahora cada uno de los tipos de reacciones anteriores:

Experimentarás creativamente, identificarás, compararás y explicarás con interés los diferentes tipos de reacciones químicas de combinación, descomposición, desplazamiento o sustitución simple, doble desplazamiento y de neutralización o reacción ácido-base.

Reacciones de combinación También se llaman reacciones de formación, o síntesis. Son reacciones en las que dos o más sustancias (elementos o compuestos) se combinan para formar un único producto, más complejo. Tal es el caso de la formación del agua a partir del hidrógeno y el oxígeno. También es el de la preparación del cloruro de amonio a partir del amoníaco y del ácido clorhídrico. 2H2(g) + O2

2H2O (l)

HCl(ac) + NH3(ac)

NH4Cl (ac)

Cloruro de amonio

Noveno Grado - Ciencias Naturales 119


UNIDAD 2

1

Actividad

¿Cómo se forma un compuesto? Materiales a utilizar: Una tira de magnesio metálico Un mechero Una pinza Un plato pequeño de vidrio Una espátula Procedimiento: 1. Toma la tira de magnesio con la pinza y acércala a la llama del mechero, hasta que toda la tira se haya quemado.

2.

Coloca con la espátula el producto de la combustión del magnesio en el plato de vidrio y observa ¿Qué forma tiene? Anota los resultados. Observarás un polvo gris muy fino. 3. Reflexiona y contesta las siguientes preguntas: a) ¿Cómo se llama el compuesto obtenido? b) ¿Cómo se escribe esta ecuación química? c) ¿Qué tipo de reacción se llevó a cabo?

Otro ejemplo es la reacción de síntesis del amoníaco: N2 + 3H2

2NH3 Amoníaco

Existen varios tipos generales de reacciones de combinación: Metal + no metal compuesto binario 4Al (s) + 3O2 (g)

2Al2O3 (s)

2Mg(s) + O2(g)

2 MgO(s)

2Na (s) + Cl2 (g)

2NaCl (s)

aluminio oxígeno magnesio oxígeno sodio

cloro

Sodio + cloro

óxido de alumínio óxido de magnesio cloruro de sodio

Cloruro de sodio

No metal + Oxígeno 2 C (s) + O2 (g)

carbono oxigeno

C (s) + O2 (g)

carbono oxigeno

120 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Óxido no metálico 2CO (g)

monóxido de carbono

CO2 (g)

bióxido de carbono


UNIDAD 2 Oxido metálico + agua CaO (s) + H2 O ( l ) óxido de calcio

hidróxido Ca(OH)2 (s)

agua

hidróxido de calcio

Óxido no metálico + agua SO2 (g) + H2O ( l ) dióxido de azufre

oxácido H2SO3(ac)

agua

ácido sulfuroso

SO3 (g) + H2O ( l ) trióxido de azufre

H2SO4(ac)

agua

ácido sulfúrico

Óxido metálico + óxido no metálico CaO (s) + SO2 (g)

sal CaSO3 (s)

óxido de calcio bioxido de azufre

sulfito de calcio

Reacciones de descomposición

En estas reacciones, un compuesto se descompone para formar dos o más sustancias nuevas; generalmente se necesita calor para que ocurra la reacción. En resumen, una sustancia compleja se transforma en otras de estructura más simple. Entre las reacciones más comunes de este tipo se encuentran: Hidratos

BaCl2.2H2O (ac)

cloruro de bario dihidratado Cloruro de bario

BaCl2 (s) + 2H2O ( l ) agua

Cloratos

2KClO3 (ac)

clorato de potasio

2KCl (ac) cloruro de potasio

+ 3O2 (g)

oxigeno molecular

Óxido de metales

2HgO (g)

calor óxido de mercurio

2Hg ( l ) + O2 (g) mercurio

oxigeno molecular

Carbonatos

CaCO3 (s)

calor carbonato de calcio

CaO (s) + CO2 (g) óxido de calcio + bioxido de carbono

Noveno Grado - Ciencias Naturales 121


UNIDAD 2 Carbonatos de hidrógeno o bicarbonatos

2NaHCO3 (s)

Calor

Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O ( l )

Bicarbonato de sodio carbonato de sodio + bióxido de carbono + agua

Agua

2H2O ( l )

agua

2H2 (g) + O2 (g)

corriente eléctrica hidrógeno oxígeno

Reacciones de sustitución o desplazamiento En ellas un elemento pasa a ocupar el lugar de otro en un compuesto. Un metal reemplaza a otro ión metálico en una solución; el metal libre debe ser más activo que el metal que está en solución. Por ejemplo, la reacción del hidrógeno de un ácido por un metal: H2SO(1) + Fe (s) ácido sulfúrico

hierro

2

FeSO4

+ H(g)

sulfato de hierro

hidrógeno

Actividad

¿Quién sustituye a quién? Materiales a utilizar: Un tubo de ensayo Un clavo de hierro limpio 25 ml de ácido clorhídrico diluido Procedimiento 1. Coloca un clavo de hierro en el tubo de ensayo. 2. Agrega los 25 ml de HCl al tubo. Observa el desprendimiento gaseoso. a) ¿Cuáles son tus conclusiones? b) ¿Cuál es la ecuación que representa esta reacción? Otros ejemplos de reacciones de sustitución son las siguientes:

Zn(s) + 2HCl (1)

zinc ácido clorhídrico

2Na (s) + 2H2O (1) sodio agua

122 Ciencias Naturales - Noveno Grado

ZnCl2 (ac)

+ H2(g)

cloruro de zinc

hidrógeno molecular

2NaOH (ac) + H2 (g)

hidróxido de sodio

hidrógeno molecular


UNIDAD 2 También existen reacciones de desplazamiento en las cuales toman parte los no metales, como el flúor, el cloro, el bromo y el yodo. Un ejemplo es el siguiente: Cl2(g) + 2NaBr (s) cloro +

2NaCl (s)

bromuro de sodio

+ Br2 (g)

cloruro de sodio bromo

¿Ya escribiste la ecuación que corresponde a la actividad: ¿Quién sustituye a quién? (en la página anterior). Esperamos que tu respuesta sea igual a la siguiente: 2Fe (s) + 6HCl (1)

2FeCl3 (ac) + 3H2 (g)

Como es una reacción de desplazamiento, el hierro sustituye al hidrógeno junto al cloro y forman el cloruro de hierro más hidrógeno gaseoso.

Reacciones de intercambio o doble desplazamiento En este tipo de reacciones dos elementos de compuestos distintos intercambian sus posiciones para obtener nuevos compuestos. Por ejemplo, el intercambio de metales entre dos sales: NaCl(s)

+ AgNO3

NaNO3(s)

+ AgCl(s)

AgNO3 (s) + HCl(1)

AgCl (ac)

+ HNO3(1)

Na2SO4(s) + Pb(NO3)2

PbSO4(s)

+ 2NaNO3 (s)

Ba(NO3)2 + 2NaOH (s)

Ba(OH)2 (s) + 2NaNO3 (s)

cloruro de sodio

nitrato de plata

nitrato de plata ácido clorhídrico

cloruro de plata

sulfato de sodio nitrato de plomo nitrato de bario

hidróxido de sodio

nitrato de sodio

sulfato de plomo hidróxido de bario

cloruro de plata ácido nítrico

nitrato de sodio nitrato de sodio

Reacciones ácido base o de neutralización Constituyen una de las reacciones más frecuentes, tanto en la naturaleza como en el campo de las aplicaciones industriales. Este tipo de reacciones es conocida como reacción de neutralización, ya que el efecto de uno neutraliza la acción del otro. Un ácido reacciona con una base y se forma una sal y cierta cantidad de agua. Tenemos, por ejemplo, la formación de cloruro de sodio a partir de ácido clorhídrico e hidróxido de sodio:

HCl

NaOH

ácido clorhídrico

hidróxido de sodio

NaCl + H2O precipitado de cluoruro de sodio

Noveno Grado - Ciencias Naturales 123


UNIDAD 2 Ácido HCl(1)

+ base + NaOH (s)

sal NaCl(s)

+ agua + H2O (1)

Óxido metálico

+ ácido

sal

+ agua

CaO(s)

+ 2HCl (1)

CaCl2 (s) + H2O (1)

Óxido no metálico + base SO2 + 2NaOH(s)

sal + agua Na2SO3 (s) + H2O(1)

Óxido ácido SO3

sal MgSO4 (s)

+ óxido básico + MgO

En la actualidad, desde un criterio basado en la naturaleza de las reacciones, éstas se clasifican en dos grandes grupos: a)

Reacciones ácido-base (que ya estudiaste)

b)

Reacciones de oxidación-reducción, que se caracterizan porque se transfieren electrones desde la sustancia que se oxida a la que se reduce.

Un ejemplo de este tipo de reacciones es la que se observa en la siguiente experiencia.

3

Actividad

¡Brilla, brilla! Materiales a utilizar: Un recipiente grande de plástico Papel de aluminio suficiente para cubrir el fondo del recipiente Guantes y anteojos de preferencia, también cubrebocas y nunca sin supervisión de un adulto. Media taza de sal de soda o soda cáustica (NaOH)(se compra en las ferreterías o en la sección de detergentes del supermercado; recuerda tener cuidado al manipularla). Agua caliente en cantidad suficiente para llenar el recipiente hasta la mitad de su capacidad Una cuchara Objetos de plata que estén sucios, tales como cucharas, bandejas, recipientes, adornos, monedas antiguas, etc. Trapo para limpiar

124 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Procedimiento Con el apoyo y orientación del profesor o profesora: 1. Coloca un trozo grande de papel de aluminio en el fondo del recipiente 2. Colocar media taza (aproximadamente 50 gramos) de sal de soda sobre el papel aluminio dentro del recipiente. Debes utilizar una cuchara de madera para manipular la sal de soda y guantes de mano para protegerte 3. Llena el recipiente hasta la mitad con agua caliente. No toques la solución 4. Deposita en el líquido los objetos de plata que estén sucios y déjalos en remojo durante varios minutos 5. Cuando los objetos parezcan limpios, sácalos, enjuágalos y sécalos a)

¿Qué sucedió?

b)

¿Cuáles son tus comentarios u observaciones?


UNIDAD 2 Seguro que mencionaste que la plata quedó limpia, pero el papel de aluminio perdió brillo. La plata es un elemento (sustancia pura que no puede descomponerse químicamente). Cuando la plata se pone en contacto con los productos químicos del aire, se produce una reacción química. La plata y los productos químicos reaccionan para formar un compuesto (la película sucia sobre la superficie de la plata, lo que le quita el brillo). Cuando la plata se colocó en el agua con la sal de soda y el papel de aluminio, las partículas con carga eléctrica llamadas electrones fueron atraídas del aluminio a las manchas que tenían los artículos de plata. Esto hizo cambiar la plata sin brillo a brillante. La pérdida de electrones del papel de aluminio hizo que éste se decolorara. Los dos procesos ocurrieron en forma simultánea. La ganancia de electrones se llama reducción y la pérdida de electrones se llama oxidación. Los científicos llaman a este proceso eléctrico, en el cual los electrones se transfieren de una sustancia a otra, reacción redox. La palabra redox proviene de dos procesos: reducción y oxidación.

Punto de apoyo ¿Sabías que la plata es un metal? Todos los metales tienen características comunes: son brillosos, maleables (pueden transformarse en láminas finas y flexibles), son buenos conductores del calor y de la electricidad y, además, son dúctiles, lo que significa que pueden estirarse en alambres largos y finos. Cloruro de amonio: es un polvo, cuyo color varía entre incoloro y blanco. No tiene olor y absorbe humedad. El cloruro de amonio causa una respuesta diurética en las personas. Oxácido: es un compuesto formado por hidrógeno, oxígeno y un no metal. Ejemplos: ácido sulfúrico (H2SO4 ) y ácido crómico (H2CrO4 ).

Resumen Las reacciones químicas tienen gran importancia ya que son fenómenos que vemos a diario en nuestra vida y constituyen la base de la realización de las funciones vitales y de las demás actividades del ser humano o cualquier otro ser vivo, como por ejemplo, la respiración. Es una reacción química, ya que al organismo entra oxígeno y sale bióxido de carbono. Además, todas las sustancias que usamos los seres vivos son producto de reacciones químicas. Existen varios tipos de reacciones químicas: de combinación, de descomposición, de sustitución o desplazamiento, de doble sustitución o doble desplazamiento y de neutralización; todas son diferentes, pero cumplen la misma función: la formación de una o varias sustancias y compuestos nuevos, los cuales pueden ser útiles o también dañinos. Óxido: también llamado anhídrido, es un compuesto químico que contiene uno o varios átomos de oxígeno. Ejemplos: el bióxido de nitrógeno (NO2) y el anhídrido carbónico (CO2).

Noveno Grado - Ciencias Naturales 125


UNIDAD 2

1

Identifica el tipo de reacción que sucede. 2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl: a) combinación. b) desplazamiento. c) doble desplazamiento. d) neutralización.

3

En una reacción típica de un ácido con una base. a) combinación. b) desplazamiento. c) doble desplazamiento. d) neutralización.

2

Clasifica la reacción siguiente: AlCl3 + H2. Al + HCl a) combinación. b) desplazamiento. c) doble desplazamiento. d) neutralización.

4

¿Qué clase de reacción es la siguiente? 2HgO(g) 2Hg(l) + O2(g) a) descomposición. b) sustitución. c) neutralización. d) combinación.

Soluciones

1) c.

2) b.

3) d.

Autocomprobación

4) a.

EL ÁCIDO QUE PICA LOS DIENTES Las reacciones de neutralización ayudan a explicar un fenómeno mundial como lo es la caries dental. El esmalte de los dientes está formado por un compuesto básico, por lo que es atacado por los ácidos que producen las bacterias que actúan en los restos alimenticios que quedan entre los dientes. El azúcar que contienen los dulces, chocolates y refrescos es dañino en el interior de tu boca porque con ellos las bacterias producen ácido láctico (un ácido débil), que con el tiempo logra disolver el esmalte de los dientes.

126 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 4

Primera Unidad

De vital importancia Motivación

¿De qué están hechas una galleta, una naranja, una

papa? ¿Te has preguntado alguna vez? Los principales componentes de todos los seres vivos son las sustancias orgánicas: proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos. Cada una de ellas presenta propiedades particulares que hacen posible su reconocimiento por medio de reacciones químicas. Eso es, precisamente, lo que harás en esta lección. ¿Comenzamos? Indicadores de logro:

Identificarás y describirás con interés las fuentes naturales y artificiales de obtención de compuestos orgánicos. Identificarás experimentalmente y con curiosidad carbohidratos en algunos alimentos, al utilizar sustancias indicadoras. Explicarás correctamente y con interés las funciones químicas que desempeñan los carbohidratos en los seres vivos.

Compuestos orgánicos Todas los compuestos orgánicos tienen en sus moleculas átomos de carbono. Esto es posible ya que el carbono se une muy fácilmente entre sí, formando cadenas que tienen diferentes longitudes y formas. A estas cadenas también se pueden unir otros átomos como el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre. Entre los compuestos orgánicos más importantes están: los hidratos de carbono, los lípidos, las proteínas, las vitaminas y los ácidos nucleicos.

Carbohidratos Son uno de los principales componentes de la dieta humana y abarcan azúcares, almidones y fibra. Ellos dan energía al cuerpo, especialmente al cerebro y al sistema nervioso.

Identificarás con interés el origen biológico de los lípidos y explicarás la importancia para el ser humano. Representarás, describirás e identificarás con seguridad las características principales y el modelo de los ácidos nucleicos. Explicarás con interés que las vitaminas se dividen en hidrosolubles (C y todo el complejo B) y en liposolubles (A, D, E, K)

Los azúcares y almidones están formados por tres elementos (carbono, hidrógeno y oxígeno). Como el hidrógeno y el oxígeno forman el agua, se les llamó carbohidratos (carbono con agua). Hay diferentes tipos de hidratos de carbono: Monosacáridos Son los más simples y están formados por una sola molécula. Aquí se ubican los azúcares que tienen las frutas, como la fructosa y glucosa. CH OH ² T C H

O H

H

C

C

HO

OH

H

C

C

H

OH

OH

Glucosa

Noveno Grado - Ciencias Naturales 127


UNIDAD 2 Disacáridos Están formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al romperse se producen dos monosacáridos. Incluyen la azúcar llamada lactosa (en los lácteos) y la sacarosa (azúcar de mesa).

Actividad

La sacarosa es el disacárido más abundante en la naturaleza y es la principal forma en la cual los carbohidratos son transportados en las plantas. La miel también es un azúcar doble, pero a diferencia del azúcar de mesa, contiene una pequeña cantidad de vitaminas y minerales. Recuerda que a los niños menores de un año no se les debe dar miel porque podría provocarles una intoxicación llamada botulismo. Oligosacáridos Están compuestos por entre 3 a 9 moléculas de monosacáridos. Se encuentran en forma natural en frutas, verduras, leche y miel. Son importantes porque favorecen el desarrollo de la flora bacteriana saludable y contribuyen a la reducción de la incidencia del cáncer de estómago. Entre los oligosacáridos más abundantes en la naturaleza están la inulina y la oligofructosa, y están presentes en muchos vegetales tales como: la cebolla, el ajo, el plátano, el puerro, los espárragos, entre otros. Polisacáridos Son cadenas de más de diez monosacáridos. Son carbohidratos complejos, que incluyen los panes, cereales integrales y las verduras ricas en almidón. CH2 O

O HO

C O CH

CH2OC O

HO

CH2 O

O HO

C O CH

O CH

CH2OC O

HO

O O CH

CH2 O

HO

O CH

CH2OC O

HO

O CH

CH2OC O

HO

O CH

CH2OC O

HO

O CH

O

Tú puedes encontrar carbohidratos en forma natural en las frutas, la leche y sus derivados, las verduras, los dulces y el azúcar. La ingestión excesiva de carbohidratos puede causar obesidad y su deficiencia, desnutrición.

128 Ciencias Naturales - Noveno Grado

1

¿Dónde está el almidón? Desde que entran en la boca, los alimentos comienzan a ser transformados, a ser desdoblados en sus elementos constituyentes. La saliva tiene una función importante en esta etapa de la digestión. Averigua más al respecto con la siguiente experiencia. Materiales a utilizar: 4 platos pequeños Tirro Marcador Cronómetro Un gotero Yodo 2 galletas Procedimiento: 1. Coloca los platos uno a la par del otro 2. Con el tirro y el marcador coloca los siguientes 4 carteles, uno para cada plato: Sin masticar 30 segundos 5 minutos 10 minutos 3. Deposita una galleta en el plato rotulado sin masticar 4. Deja caer una gota de yodo sobre la galleta. ¿Qué observas? 5. Mastica una galleta durante 15 segundos, empápala con tu saliva 6. Divide en tres partes la galleta masticada y coloca cada fragmento en los platos que están vacíos. Espera 15 segundos. 7. Pon una gota de yodo en la galleta que tiene el cartel 30 segundos. ¿Que sucede? 8. Deja transcurrir 5 minutos. Deposita una gota de yodo en la galleta que dice 5 minutos. ¿Observas algo? 9. Cuando pasen 5 minutos más, coloca una gota de yodo en la galleta que dice 10 minutos a) ¿Qué sucede? b) ¿Cuáles son tus conclusiones? Socializa tus resultados con la clase.


UNIDAD 2 Veamos:

Lípidos

Cuando colocas el yodo en la galleta sin masticar, ésta reacciona poniéndose de un color azul oscuro. Las masticadas no tienen ese color azul oscuro al añadirles yodo.

También son llamados grasas y representan, junto con los carbohidratos, la mayor fuente de energía para el organismo. Según su composición química se clasifican en:

El yodo es un químico que se se pone azul oscuro o negro cuando está en contacto con el almidón. Las galletas tienen almidón. El almidón es una molécula grande formada por moléculas de azúcar unidas entre sí.

1.

Al masticar la galleta, la impregnaste de saliva, y una de las funciones de este fluido orgánico es ayudar a dividir las moléculas del almidón, que son muy largas. De tal manera que el almidón va desapareciendo y las moléculas de azúcar, más pequeñas, aparecen. A los 30 segundos poca cantidad del almidón de las galletas se ha transformado en azúcar, por eso viste el color azul. A los 5 minutos ya se han dividido más moléculas de almidón y, transcurridos 10 minutos, ya casi no hay presencia de almidón, por lo que no hay color azul.

Punto de apoyo ¿Qué es la saliva? Es un líquido claro que se fabrica en las glándulas salivales, alrededor de 1 a 2 litros diarios. Está compuesta por agua, sales minerales y algunas proteínas. Contiene la enzima ptialina, que desdobla las moléculas del almidón en la boca, comenzando la digestión de los hidratos de carbono.

Ácidos grasos, aquí se incluyen los triglicéridos, que están compuestos por 3 ácidos grasos y una molécula de glicerina. Son el principal tipo de grasa transportado por el organismo. El exceso de triglicéridos se relaciona con las enfermedades de la arteria coronaria.

Los ácidos grasos pueden ser saturados, como manteca de cerdo y mantequilla de origen animal. Ejemplos de ácidos grasos saturados Butírico

CH3(CH2)2COOH

Láurico

CH3(CH2)10COOH

Mirístico

CH3(CH2)12COOH

Palmítico

CH3(CH2)14COOH

Esteárico

CH3(CH2)16COOH

Araquídico

CH3(CH2)18COOH

Los ácidos grasos insaturados abundan en las grasas de origen vegetal (aceite de oliva, margarina, semillas de soya, maíz, girasol).

Ejemplos de ácidos grados insaturados. Linolenico Linoleico Araquidónico Oleico Erúcico Palmitoleico

CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)2COOH CH3(CH2)5HC=CH(CH2)7COOH

Noveno Grado - Ciencias Naturales 129


UNIDAD 2 3.

Glucolípidos: forman parte de las estructuras del sistema nervioso. O NH C CH2 OH O

OH O

CH HO CH2OH

4.

2.

Fosfolípidos: son importantes en el metabolismo. Ejemplos de ellos son la lecitina y la colina, que impide la acumulación de grasas en el hígado.

R¹ C O

CH2

Polar

R¹ C O

CH

O

2

Un regalo para tu salud sería que redujeras el consumo de grasas de origen animal y mantuvieras o aumentaras el consumo de las de origen vegetal. CH3

H3C

O

O Apolar

Colesterol: Puede ser sintetizado por el hígado, pero también lo aportan algunos alimentos. El exceso de colesterol en el organismo puede causar enfermedades cerebrovasculares y del corazón.

C2H O P O X O

H3C CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH3 CH3

HO

Estructura química del colesterol

Funciones de los lípidos Son aislantes térmicos del cuerpo y proporcionan energía. Forman parte de la membrana celular y de la masa cerebral. Ayudan a elaborar bilis, hormonas y vitamina D. Participan en los procesos de crecimiento y regeneración de tejidos y órganos.

Actividad

Reconocimiento de lípidos Materiales a utilizar: 5 trozos de papel blanco Gotas de aceite comestible Goteros Gotas de solución azucarada Gotas de agua Una cucharadita de manteca Procedimiento 1. Frota un pedazo de manteca contra uno de los papeles

130 Ciencias Naturales - Noveno Grado

2. 3. 4. 5. 6. a)

blancos. Vierte algunas gotas de aceite sobre otro de los papeles. Derrama gotas de agua sobre el tercer papel. Pon gotas de agua azucarada sobre el cuarto papel. Deja que transcurran 5 minutos. Si aparece una mancha traslúcida sobre el papel indicará la presencia de lípidos en la muestra analizada. Haz un cuadro, como el siguiente, en el que anotes tus resultados


UNIDAD 2

Papel No. 1 No. 2 No. 3 No. 4 a) b) c)

Ensayo

Observación

Papel más agua Papel más manteca Papel más aceite Papel más solución azucarada

No deja mancha Deja mancha al secarse Deja mancha al secarse No deja mancha

¿Qué diferencias encuentras entre los papeles 3 y 4? ¿Se secó la mancha de aceite como la de agua o la del agua azucarada? ¿Por qué? ¿Cuáles son tus conclusiones?

Proteínas

de defensa natural contra infecciones o agentes extraños.

Las proteínas están constituidas por unidades más pequeñas llamadas aminoácidos, los que, a su vez, están formados por la combinación de 5 elementos básicos (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre). Las proteínas pueden ser solubles en agua, como la clara de huevo, o pueden ser fibras, como los pelos; pero lo único que las diferencia en su estructura química es el número de aminoácidos que las forman, la naturaleza de ellos y el orden en que se encuentran unidos entre sí. Cadena de aminoácidos

Estructura de una proteína

¿Cuál es la función de las proteínas? Son esenciales para el crecimiento. Los lípidos y carbohidratos no las pueden sustituir, por no contener nitrógeno. Proporcionan los aminoácidos esenciales fundamentales para la formación de los tejidos. Son materia prima para elaborar jugos digestivos, hormonas, proteínas plasmáticas, hemoglobina, vitaminas y enzimas. Actúan como transporte de gases como oxígeno y bióxido de carbono en sangre (hemoglobina). Defienden al organismo: los anticuerpos son proteínas

Resistencia: el colágeno es la principal proteína en los tejidos de sostén. La contracción muscular se realiza por medio de la miosina y la actina, proteínas contráctiles que permiten el movimiento celular. En el organismo de un ser humano adulto, del 18 al 19% de su peso está formado por proteínas, lo que supone que alguien que pese 140 libras, tendría 26 libras de proteínas. Esta cantidad, almacenada fundamentalmente en los músculos, se encuentra en un proceso de continua renovación, ya que diariamente se destruyen aproximadamente de 200 a 300 gramos de proteína y sintetizamos otra cantidad similar. Por eso es importante saber qué alimentos nos proporcionan las proteínas que nuestro organismo necesita. Son fuente de proteínas: las carnes, los pescados, los frijoles, los huevos, los lácteos, la soya, entre otros.

Punto de apoyo Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH; ácido), de ahí deriva su nombre. Los aminoácidos esenciales son aquellos que necesitan ser ingeridos por el organismo en los alimentos; algunos aminoácidos esenciales son la valina, la leucina y la lisina. H O

H

N H

C R

C O

Noveno Grado - Ciencias Naturales 131


UNIDAD 2

3

Actividad

¿De qué están hechos los seres vivos? Materiales a utilizar: Hueso de una pierna de pollo crudo Una taza de leche de preferencia descremada Un huevo crudo Hebras de cabello Dos limones Vinagre (una taza) Un frasco con alcohol Material Queratina: Proteína del cabello

Un filtro para cafetera Colador 3 frascos grandes, vasos o botes con tapa Una taza de líquido blanqueador Procedimiento Los alumnos pueden formar equipos para hacer la actividad y luego socializar los resultados, cuando ya todos hayan terminado. Pasos

1. Colocar en un plato pequeño un poco de líquido blanqueador 2. Coloca un mechón de cabello. Observa las burbujas 3. Tapa el frasco y espera de 5 a 10 minutos

Caseína: Proteína de la leche

1. Coloca un poco de leche en dos frascos o vasos 2. Etiqueta a uno como limón y al otro como vinagre 3. Agrega al frasco o vaso etiquetado como limón el jugo de un limón. Agita 4. Agrega al otro frasco o vaso un poco de vinagre. Agita 5. Observa y deja reposar los recipientes por 30 minutos 6. Coloca un papel filtro de cafetera en un colador y pasa la mezcla del vinagre con la

leche

7. Toca el polvo blanco que queda en el filtro. Es caseína

Colágeno: Proteína del hueso

1. Retirar la piel de una pierna de pollo cruda hasta que quede lo más limpio posible el hueso y un poco de cartílago 2. Coloca el hueso de pollo en un frasco 3. Agrega vinagre hasta cubrir el hueso y observa la formación de burbujas 4. Deja por 10 días, pero cambia el vinagre cada 2 días 5. Saca el hueso y prueba su elasticidad tratando de doblarlo, suavemente 6. Si tienes una lupa, aprovecha para observar las características del hueso

Ovoalbúmina: Proteína de la clara del huevo

1. Separa con cuidado la clara de la yema de un huevo 2. Coloca la clara en dos vasos desechables transparentes 3. Etiqueta un vaso como alcohol y el otro como vinagre 4. Agrega a uno un poco de alcohol y al otro un poco de vinagre 5. Observa cuidadosamente 6. Deja reposar unos 10 minutos y luego observa, inclinando cada vaso ligeramente

132 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 2 Después de hacer los experimentos, cambia el hueso por cartílago, o a la clara de huevo agrégale sal o caliéntala. También se puede agitar la clara de huevo, observa, discute con tus compañeros y saquen conclusiones, con la ayuda de tu profesora o profesor.

por un grupo fosfato y una pentosa (azúcar simple con 5 carbonos), a la cual se une una estructura orgánica cíclica llamada base (adenina, guanina, citosina, timina o uracilo).

Algunas de las conclusiones pueden ser las siguientes:

N H C

Las proteínas son los componentes estructurales principales de todos los tejidos vivos. Las proteínas tienen propiedades que se alteran si se cambia el medio donde se encuentran. Entre los factores que las alteran están: temperatura, pH y la presencia elevada de sal.

Ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos se encuentran en todas las células vivas y están combinados en casi todos los casos con ciertas proteínas. Químicamente, son enormes compuestos en forma de cadenas, con un peso molecular de millones; en estas cadenas se repite (a intervalos regulares) la misma estructura, aunque no idéntica, representando los enlaces o unidades de la cadena. Cada uno de los cientos de unidades que forman un ácido nucleico se llama nucleótido y está constituido

N O O P O CH O O H H H H Grupo fosfáto OH OH Azúcar

C C

C

N C H

N Base Nitrogenada

Los ácidos nucleicos son las moléculas que tienen la información genética de los organismos y son responsables de su transmisión hereditaria. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN).

Características

ADN

ARN

Azúcar que contiene Bases nitrogenadas que lo forman Estructura de la cadena Función

Desoxirribosa Adenina, guanina, citosina y timina Cadena doble Transmisión de caracteres hereditarios

Ribosa Adenina, guanina, citosina y uracilo Cadena sencilla Participa en la síntesis de proteínas y como mensajero de las órdenes dictadas por el ADN ARN ARN

ADN ADN

Noveno Grado - Ciencias Naturales 133


UNIDAD 2 Vitaminas Las vitaminas son sustancias orgánicas imprescindibles en el metabolismo de los seres vivos. Sin ellas el organismo no es capaz de aprovechar los elementos suministrados por la alimentación. Las vitaminas realizan varias funciones muy importantes en el metabolismo del ser humano: ayudan al crecimiento y a la visión, actúan sobre la coagulación de la sangre, absorben y fijan el calcio,

refuerzan defensas, evitan el envejecimiento, facilitan la circulación sanguínea y actúan sobre la actividad de algunas hormonas entre otras. En 1912, el bioquímico Casimiro Funk propuso llamarlas vitaminas, la palabra proviene del latín vita (vida) y de amina (amina necesaria para la vida). Las vitaminas pueden ser liposolubles o hidrosolubles.

Vitaminas hidrosolubles

Vitaminas liposolubles

Se disuelven en agua, por lo que pueden quedarse en el agua de lavado o de cocción. Por eso es recomendable aprovechar el agua de cocción para preparar sopas.

No son solubles en agua, se almacenan en el organismo y su ingestión en exceso puede provocar intoxicación.

No se almacenan en el organismo. Su exceso se excreta por la orina.

Son lípidos.

Son hidrosolubles las vitaminas del complejo B y la vitamina C.

Pertenecen a este grupo las vitaminas A, D, E y K.

Se encuentran en las carnes, yema de huevo, cereales, lácteos, pollo, Las contienen las vísceras de animales, las zanahorias, brócoli, vegetales verdes, frutas cítricas y papas. quesos, huevos, sardinas, atún, leche, yogur, coco, margarina, hojas de vegetales verdes.

4

Actividad

Encontremos vitamina C Materiales a utilizar: Tabletas de vitamina C Solución de yodo Limón Bebida de frutas Solución de almidón Procedimiento: 1. Tritura la pastilla de vitamina C 2. Exprime un limón y obtén un poco de jugo 3. Coloca en una plato pequeño un poco de polvo de vitamina C, agrega agua y disuelve 4. En otros dos platos pequeños coloca por separado, jugo de limón y una bebida de frutas 5. Añade 3 gotas de solución diluida de yodo a cada una de los tres platos pequeños. Agita 6. Coloca en cada plato pequeño, 5 gotas de la suspensión de almidón, espera 2 minutos y observa

134 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 2

Resumen

Compuestos orgánicos Constituyen a

Lipídos

Vitaminas

Se disuelven en agua

Se disuelven en grasas

Ácidos nucleicos Con desoxiribosa

Hidrosolubles

Proteínas Con ribosa

ADN

ARN

Liposolubles Monosacáridos

Disacáridos

Carbohidratos

Oligosacáridos

Polisacáridos

Noveno Grado - Ciencias Naturales 135


UNIDAD 2

El almidón pertenece al siguiente grupo de compuestos:? a) vitaminas. b) carbohidratos. c) lípidos. d) proteínas.

3

2

Son sustancias que sirve como reserva de energía en el organismos: a) las vitaminas. b) los carbohidratos. c) los lípidos. d) las proteínas.

4

3) a.

2) c.

Una de las funciones de las vitaminas es: a) fortalece las defensas. b) retardar el crecimiento. c) curar enfermedades. d) liberar CO2 del organismo.

Una de las funciones más importantes de las proteínas es: a) son fuente de reserva de energía. b) proporcionan grasa al organismo. c) sustituyen a los alimentos. d) sirven de defensa al organismo por medio de los anticuerpos.

1) b.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) d.

¿PASTEURIZADA O ULTRAPASTEURIZADA? Para pasteurizar la leche se somete a temperaturas entre los 72 y 75 ºC, durante 15 a 20 segundos, lo que elimina los microbios patógenos; pero pueden quedar algunos, lo cual obliga a refrigerar la leche. Para obtener leche ultrapasteurizada (U.H.T.) se calienta hasta temperaturas entre 135 ºC y 140 ºC durante algunos segundos y luego se enfría rápidamente en un sistema pasteurizado. Después se coloca en un envase aséptico. Esta leche puede permanecer hasta 180 días en envase cerrado, a diferencia de la pasteurizada que solo dura 5 a 7 días en refrigeración.

136 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 5

Segunda Unidad

¿De dónde venimos? Motivación

Q

¿ ué es la vida? ¿Cómo han surgido los seres vivos que nos rodean? Esas son las preguntas que se han hecho los seres humanos desde hace siglos. Pero no se han conformado con preguntar, también han tratado de encontrar la respuesta. Cuando no podían descifrar la realidad, crearon leyendas, explicaciones ilógicas en determinado momento, que se han sustituido ante el avance de la ciencia. De eso trata esta lección, de conocer la respuesta que tú tienes para esas preguntas y de que conozcas las hipótesis, investigaciones y experimentos que los científicos y las científicas han hecho con tal de llegar a la verdadera explicación del origen de la vida en nuestro planeta.

Indicadores de logro:

Representarás y explicarás con responsabilidad las principales hipótesis sobre el origen de la vida. Experimentarás y explicarás con claridad y curiosidad ideas y hechos que refutan las hipótesis de la generación espontánea.

Identificarás y explicarás con seguridad e interés las condiciones físico-químicas que permitieron la vida en la Tierra, según la teoría de Oparin y Haldane. Identificarás, compararás y explicarás con seguridad e interés las opiniones controvertidas de las distintas hipótesis relativas al origen de la vida, y las más aceptadas por la comunidad científica mundial.

Hipótesis sobre el origen de la vida Cada una de las religiones del mundo ha tratado de explicar la creación de la Tierra y del ser humano con interpretaciones interesantes. La historia de la creación, según se narra en la Biblia, es un ejemplo. Muchos interpretan sus conceptos sencillos y generales como símbolos del espíritu y majestad de Dios. Hace 500 años casi todos los cristianos aceptaban literalmente lo que decía la Biblia. Algunos hasta se atrevieron a calcular la edad de la Tierra y el día y la hora exacta de la creación.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 137


UNIDAD 2 ¿Quién podía discutir con estos hombres? Nadie, todavía no había nada parecido a la ciencia moderna, la Iglesia tenía el control del pensamiento filosófico y decidía qué era verdad y qué no lo era. Muchos filosófos y científicos fueron acusados de herejía y se les cuestionaba por atraverse a investigar y formular sus respuestas.

establece que el hombre es la creación suprema de Ala, su Dios y su profeta es Mahoma. La teoría creacionista, basada en gran medida, en la narración bíblica del Génesis, afirma que en la Tierra cada especie fue creada por separado durante un breve lapso de actividad divina y que cada especie mantiene su peculiaridad única y bien definida. Como no pueden someterse a una verificación experimental, los fundamentos del creacionismo están excluidos del campo de la ciencia.

Creacionistas y evolucionistas La teoría creacionista propone y afirma que la vida surgió en el planeta por la voluntad de un ser divino, el cual creó las plantas, los animales y al ser humano. En torno a esta creencia, hay diferentes mitos y leyendas, según las diferentes culturas y religiones. Por ejemplo: El Popol Vuh Este libro maya explica la creación del universo, de la luz, de la tierra, de los mares y cielos y, a partir de distintos materiales, se formaron los seres vivos y luego el ser humano. Aztecas Creían que Quetzalcóatl tuvo que bajar a las tinieblas creían que el mundo fue creado y destruido cuatro veces por los dioses. Ahora estamos en la quinta creación, que también será destruida, para que pueda surgir el hombre nuevo.

La otra teoría, la evolucionista, sostiene que las formas más complejas de vida provienen de formas menos complejas, a través de un proceso muy largo. En 1859, con la teoría sobre el origen de las especies de Charles Darwin, quedaron sentadas las bases de la evolución biológica. Los evolucionistas afirman que los seres vivos son producto de un proceso de descendencia en el que se introducen sucesivas modificaciones, con origen un antepasado común. Por tanto, todos tenemos un antecesor común y a partir de él evolucionamos gradualmente.

Los judíos y cristianos europeos tienen a la Biblia, en donde se narra, en el Génesis, todo el origen de la vida. Cultura china La religión tradicional China es politeísta, incluye la veneración de los ancestros, el culto a dioses naturales y a los astros. Cultura Musulmana El islamismo es la religión oficial de los musulmanes y

138 Ciencias Naturales - Noveno Grado

El mecanismo por el que se realizan estos cambios evolutivos es la selección natural. La teoría de la evolución ha planteado que la vida humana proviene de la vida animal, pero el “eslabón perdido”, esa combinación de animal y ser humano no se ha encontrado todavía.


UNIDAD 2 La generación espontánea Aristóteles, el filósofo griego, fue el fundador de esta teoría. Él decía que los gusanos y los renacuajos se originaban en el barro calentado por el sol, mientras que las moscas nacían en la carne descompuesta de los animales. Aristóteles pensaba que los gusanos, los insectos y los peces podían crearse a partir de sustancias como el rocío, el sudor y la humedad; además de las combinaciones de los cuatro elementos fundamentales: aire, agua, fuego y tierra. Según él, este proceso era el resultado de la interacción de la materia no viva con fuerzas capaces de dar vida a lo que no la tenía.

1

La idea de la generación espontánea fue considerada como verdad durante muchos siglos (casi dos mil años). En 1667 un médico holandés, Johann van Helmont dio una receta para generar ratones a partir de ropa sucia y trigo. Algunos científicos no estaban conformes con esas explicaciones y comenzaron a poner en duda lo que todo el mundo creía. A mediados del siglo XVII, el biólogo italiano Francesco Redi (1626-1697) hizo los primeros experimentos para demostrar la falsedad de la generación espontánea.

Actividad

Conviértete en Redi Materiales a utilizar: Tres trozos pequeños de carne Tres recipientes de vidrio iguales y muy limpios Tapadera para uno de los recipientes Gasa, cantidad suficiente para tapar la boca de un frasco. Procedimiento 1. Coloca un trozo de carne en cada uno de los tres recipientes 2. Cierra uno de ellos herméticamente 3. Cubre con una gasa el segundo frasco 4. Deja descubierto el tercer recipiente 5. Deja los frascos en un lugar tranquilo y observa durante varios días. a) ¿Cuáles son tus observaciones? Observarás, al igual que lo hizo Redi hace más de 300 años, que la carne contenida en los recipientes cubiertos, entra en estado de putrefacción, pero no tiene larvas (gusanos), al contrario de lo que sucede con la carne en el recipiente descubierto, del que las moscas entraban y salían continuamente y donde dejaron sus huevos. Este experimento habría podido demostrar que la vida solo puede originarse de otra forma de vida ya existente, pero no fue así; la teoría de la generación espontánea

sobrevivió dos siglos más. Un científico inglés, John Needham (1713-1781), realizó muchas veces un experimento en el que preparaba unos caldos de res que colocaba en envases con tapones de corcho. Al hervir los caldos, explicaba, mataba todos los microorganismos presentes. Luego los dejaba durante varios días y al observar al microscopio, encontraba organismos vivos.

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UNIDAD 2 Needham reflexionó que el calor aplicado al caldo era suficiente para matar toda forma viviente y que, entonces, la presencia de microorganismos en el caldo, luego de varios días de reposo era originada por la fuerza vital, lo que hacía cierta la teoría de la generación espontánea, según él. Lázaro Spallanzani (1729-1799), un sacerdote y científico italiano, repitió los experimentos de Needham. Hirvió la mezcla y al llenar los frascos, usó corchos para tapar la mitad de los envases, y selló herméticamente los restantes. Transcurridos ocho días, examinó en el microscopio muestras del contenido de todos los envases y observó que los seres vivos aparecieron solo en los frascos tapados con corcho.

dio forma de S a los cuellos de estos envases; el resto lo conservó recto. Después procedió a hervir el contenido de todos los frascos. Los recipientes con cuellos rectos fueron expuestos al aire y luego sellados. Los que tenían el cuello en forma de S quedaron abiertos. Después de algún tiempo, Pasteur solo encontró microorganismos en los frascos con cuello recto. cuello del frasco curvado con calor

Polvo y microbios retenidos

Así demostró Spallanzani que no hay generación espontánea.

Punto de apoyo

Caldo vertido en frasco Hervido del caldo

Abiogénesis es otro nombre para la generación espontánea.

2

Frasco vertical. El caldo permanece sin microbios

Frasco inclinado

Caldo contaminado con microbios

Actividad

Responde las siguientes preguntas a cerca de la generación espontánea. 1. ¿Según los investigadores de la generación espontánea, cuál es el elemento esencial para que ésta exista? 2. ¿Quién fue el fundador de la teoría de la generación espontánea ? 3. ¿Qué materiales fueron utilizados por Pasteur en el laboratorio para rechazar la generación espontánea? Luis Pasteur (1822-1895), un gran científico francés, se propuso encontrar la verdad o la respuesta a la pregunta anterior. Colocó una solución nutritiva en varios recipientes de vidrio. Luego alargó, con calor, el cuello de algunos; le

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¿Qué significa ese resultado? Que el polvo y el aire contienen microbios. El cuello en forma de S de los envases permitió que entrara el aire, pero las partículas de polvo se quedaron en la parte baja de los cuellos y no avanzaron hasta el caldo, por lo que no hubo reproducción; es lo contrario de lo que pasó en los frascos con el cuello recto, ya que el aire con microorganismos tenía libre acceso al caldo. Así descubrió Pasteur el principio de la esterilización y, además, quedó demostrado que la reproducción de microorganismos es el resultado de la presencia de microbios en las partículas de polvo suspendidas en el aire y que la vida solo puede originarse de otra vida ya existente, lo que echó por tierra la teoría de la generación espontánea.


UNIDAD 2

La panspermia Fue presentada por Svante Arrhenius, un distinguido químico sueco, en 1908. La panspermia explica que la vida llegó a la Tierra en forma de esporas y bacterias desde el espacio exterior, transportadas por un meteorito y polvo cósmico. Los gérmenes que llegaron adheridos a un meteorito, según esta hipótesis, se llaman cosmozoarios, los cuales encontraron condiciones favorables en los mares terrestres y evolucionaron. En la actualidad los seguidores de esta teoría no explican cómo surgió la vida inicialmente en el planeta o lugar del espacio del cual se habría desprendido la espora o bacterias. Por lo que queda, al igual que la generación espontánea y la creacionista, en la falsa ciencia o seudociencia. Svante Arrhenius

Punto de apoyo El planeta Tierra recibe toneladas de polvo cósmico y meteoritos; la mayoría de ellos son destruidos al entrar en contacto con la atmósfera terrestre por las elevadas temperaturas que causa el roce con los componentes de la atmósfera.

La teoría de Oparin-Haldane ¿Cómo era la Tierra hace 5000 millones de años? No se parecía nada a la actual. Los científicos explican que nuestro planeta se formó cuando los materiales de polvo y gas cósmico alrededor del Sol se fusionaron y por enframiento se solidificaron para formar los planetas. La temperatura era muy elevada, la superficie terrestre recibía directamente los rayos solares, los meteoritos y la radiación de elementos como el uranio. La atmósfera contenía vapor de agua, metano, amoníaco, y otros compuestos sometidos al calor de los volcanes y la radiación ultravioleta. No había oxígeno. Al enfriarse la Tierra, poco a poco el agua se condensó y comenzaron las lluvias torrenciales que formaron los océanos.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 141


UNIDAD 2 El bioquímico ruso Aleksandr I. Oparin (1894-1980) se basó en las condiciones físico-químicas que tuvo la Tierra en su estado primitivo para afirmar que existieron condiciones de temperatura, radiaciones solares y composición química que afectaron las sustancias que se encontraban en los mares primitivos; que dichas sustancias se combinaron para formar compuestos orgánicos de alto peso molecular y dieron origen a los primeros seres vivos En su libro, El origen de la vida, publicado en 1924, Oparin explicaba que la atmósfera primitiva debió de contener mucho metano, amoníaco, hidrógeno y vapor de agua, pero sin oxígeno libre. La formación de las complejas moléculas orgánicas necesitó energía que proporcionaron los relámpagos, el sol, los volcanes y la energía proveniente de la desintegración de las sustancias radiactivas. En 1928, John B. S. Haldane, biólogo inglés, propuso en forma independiente una explicación muy semejante a la de Oparin.

Experimento de Miller- Urey El científico norteamericano Stanley Miller, bajo la guía de su profesor Harold Urey, preparó en 1953, un aparato que producía pequeñas cargas eléctricas en el interior de un sistema cerrado que contenía metano, amoníaco, vapor de agua e hidrógeno gaseoso. Este aparato recreaba las condiciones del ambiente terrestre primitivo. Luego de una semana hubo resultados sorprendentes, ya que se obtuvieron moléculas orgánicas complejas, como algunos aminoácidos y bases nitrogenadas, que son fundamentales para los organismos vivos. El experimento de Miller es ahora considerado un clásico de la ciencia y contribuyó en forma decisiva a transformar el estudio del origen de la vida en una disciplina científica, denominada hipotésis del “caldo primordial” Agua Amoníaco Metano Hidrógeno

Gases

Descarga de chispas

Condensador

Agua hirviente

Agua conteniendo aminoácidos

Hipótesis del gen Los organismos más simples que se conocen son muy complejos para formarse espontáneamente. El primer organismo que se formó tuvo que ser mucho más simple. La mayoría de los científicos cree que fueron las proteínas o el ADN.

142 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 2 El ADN, la base de la hipótesis del gen desnudo, es el material hereditario, pero no se puede duplicar sin la ayuda de las proteínas.

Posteriormente, las moléculas de ARN aprendieron a controlar a las proteínas en su función y composición. Se produjo así un código genético primitivo.

Las proteínas pueden ser catalizadores en la célula, pero no pueden hacer copias de sí mismas.

Comenzó, de esta manera, entre los ácidos nucleicos y las proteínas una serie de interacciones y de controles. A estos conjuntos se les dio el nombre de hiperciclos, a partir de ellos y por agregación de otras sustancias surgirían después las células primitivas.

Es muy difícil que los ácidos nucleicos puedan duplicarse sin la presencia de proteínas. Se supone que en la mezcla de sustancias iniciales en la Tierra habría pequeñas proteínas y grasas sintetizadas al azar y nucleótidos y que en este medio enriquecido se formaron algunas moléculas de ARN.

Resumen El ser humano ha sentido la necesidad de explicar y comprobar el origen de la vida en el planeta Tierra. Para ello, a través de los siglos ha trabajado a fin de encontrar una verdad que lo satisfaga. Algunas de las propuestas surgidas son: Creacionista: todas las formas vivas fueron creadas por una deidad en un acto de creación único. Evolucionista: es la teoría cinetífica que sostiene que todos los seres vivos actuales proceden por evolución, y a través de cambios más o menos lentos a lo largo del tiempo, de antecesores comunes. Teoría científica de Oparin- Haldane y el experimento de Miller-Urey abonan a favor de la teoría evolucionista. Generación espontánea: los seres vivos se crearon de la materia inerte. Panspermia: la vida se originó fuera de nuestro planeta; algunas esporas y bacterias llegaron hasta aquí y fueron el origen de la vida.

ADN: ácido desoxirribonucleico; ácido nucleico que contiene la información genética de un ser vivo y que está presente en algunos virus, en las células procariotas y en el núcleo de las células eucariotas. ARN: es el ácido ribonucleico que participa en la síntesis de las proteínas y realiza la función de mensajero de la información genética. Espora: Es una unidad reproductiva, típica de la reproducción asexual que puede ser unicelular y que no necesita fecundarse para originar un nuevo individuo. Los musgos, los helechos y los hongos se reproducen por esporas. Nucleótido: compuesto orgánico formado por una base nitrogenada, un azúcar y ácido fosfórico. Desprendiendo de sí el azúcar, una ribosa o una desoxirribosa, el nucleótido resultante se llama ribonucleótido o desoxirribonucleótido.

Polvo cósmico: el polvo cósmico está formado por partículas sólidas de hielo, piedras y cadenas de silicio. El polvo se distribuye en nubes que impiden ver las estrellas que están por detrás. El sistema solar todavía tiene una gran cantidad de polvo cósmico que quedó desde la época de la formación de los planetas, además del que se desprende de los cometas cuando se acercan al Sol. Es uno de los factores responsables de la larga cola que muestran los cometas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 143


UNIDAD 2

2

3

Uno de los primeros científicos que trabajó para demostrar que no existe la generación espontánea es: a) Luis Pasteur. b) Aristóteles. c) Francisco Redi. d) John Needham.

4

3) c.

¿Qué crees que pasaría si cortases el cuello de alguno de los envases que Pasteur utilizó en el experimento descrito en esta lección, y la solución quedase expuesta al aire? a) saldrán ratones. b) no sucederá nada. c) la solución se descompondrá. d) el líquido se evaporará.

2) c.

¿A cuál de las propuestas sobre el origen de la vida, estudiadas en esta lección, apoya el experimento de Miller-Urey? a) Creacionista b) Panspermia c) Oparin - Haldane d) Spallanzani

La idea fundamental que sostiene la teoría evolucionista es: a) la vida se creó a partir de la nada. b) los microbios dieron origen a los seres humanos. c) la vida es producto de la creación de un ser divino. d) las formas de vida más simples originan con el tiempo otras más complejas.

1) c.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) d.

PROPUESTAS DE LA CIENCIA Nadie sabe con exactitud cómo surgió la vida. Los científicos solo proponen algunas teorías. Aristóteles explicó que la vida surgía de manera espontánea. Su razonamiento estaba equivocado, pero sobrevivió siglos, hasta que Redi, Spallanzani, Pasteur y otros científicos lo echaron por tierra y dejaron sentado que la vida solo proviene de la vida. Oparin en Rusia y Haldane en Inglaterra tuvieron que pensar en otro camino para explicar el origen de la vida en el planeta. En su trabajo influyó la labor que había desarrollado Arrhenius y, a su vez, Oparin fue la base para que Miller y Urey probaran que lo orgánico puede surgir de lo inorgánico.

144 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Solucionario Lección 1 Actividad 1

Electrólisis del agua

Luego de un rato en el agua, los tubos se van llenando del gas que se desprende de los cables. En el recipiente con agua, por efecto de la electricidad se produce el rompimiento de la molécula de agua (H2O) en hidrógeno (H) y oxígeno(O), ambos gaseosos

El bicarbonato de sodio sirve para potenciar el proceso de separación del hidrógeno y el oxígeno.

En el polo negativo se produce mayor cantidad de gas, pues allí está el hidrógeno.

En el otro tubo está el oxígeno. El tubo está menos lleno de gas porque parte del oxígeno queda disuelto en el agua.

El agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Por eso, si el experimento se hace correctamente, en el tubo de hidrógeno se habrá acumulado el doble de gas que en el del oxígeno.

En la electrólisis del agua se produce la siguiente reacción:

2 H2O

Como has comprobado, la corriente eléctrica es capaz de provocar transformaciones químicas.

Aunque la cantidad de hidrógeno y oxígeno liberados durante el experimento es muy poca, conviene tener en cuenta que el hidrógeno es inflamable y que el oxígeno alimenta la combustión, por lo que al contacto con una llama se puede producir un fogonazo.

2H2(g)+ O2(g)

Lección 1 Actividad 2

Menciona en cada caso si se trata de un catión o un anión: Ión cloruro: anión, con un electrón más que en su estado neutro. Ión sulfuro: anión, con dos cargas negativas más que en su estado neutro. Ión sulfato: anión, es un ión complejo porque está formado por varios átomos; tiene dos electrones más, lo que le da su carga negativa. Ión calcio: catión, con un déficit de dos electrones, por eso tiene carga positiva. Ión bicarbonato: anión, otro ión complejo porque está formado por hidrógeno, carbono y oxígeno; tiene una carga negativa en exceso, lo que lo hace un anión.

Lección 2 Actividad 2

a) NaHCO3 bicarbonato de sodio

b) CH3COOH vinagre

c) Acetato de sodio

Actividad 3

Puedes consultar en la página de internet propuesta.

Balancea las siguientes ecuaciones por el método del tanteo: a) Fe2O3 + CO Fe + CO2

Noveno Grado - Ciencias Naturales 145


Solucionario

Balancea el hierro Fe2O3 + CO

Iguala el oxígeno: Fe2O3 + 3CO

b) (ecuación balanceada) Al2O3 + C Al + CO

Balancea el aluminio Al2O3 + C

2 Al + CO

Balancea el oxígeno Al2O3 + C

2 Al + 3CO

Balancea el carbono c) Al2O3 + 3C Cl2O7 + H2O HClO4

Balancea el oxígeno Cl2O7 + H2O

Automáticamente quedan balanceados el resto de átomos. Al2O3 d) Al + O2

Balancea el oxígeno Al + 3O2

Balancea el aluminio 4Al + 3O2

Recuerda que una ecuación química está balanceada cuando tiene la misma cantidad de átomos en los reactivos y en los productos.

2 Fe + CO2 2 Fe + 3 CO2

2 Al +3CO

(ecuación balanceada)

2HClO4

2 Al2O3

2 Al2O3 (ecuación balanceada)

Lección 2 Actividad 2 Se forma el FeCl, cloruro de hierro y se libera hidrógeno

gaseoso. La reacción es HCl + Fe

FeCl + H

Actividad 3

El compuesto obtenido es óxido de magnesio y la ecuación que representa la reacción es: 2 Mg (s) + O2 (g) 2 Mg O (s) Es una reacción de combinación o síntesis.

porque el agua y el aceite no se mezclan. Actividad 4

¿Cuáles son tus conclusiones? Como pudiste observar, la vitamina C o ácido ascórbico reacciona químicamente con la solución de yodo y, cuando se agrega a los platos pequeños, el yodo ya no reacciona con el almidón, por lo que no observas el color violeta oscuro característico de la reacción entre el almidón y el yodo. Lección 5 Actividad 2

Se desarrollan larvas en el frasco destapado por que entran insectos a poner sus huevecillos. En el otro no se generan larvas por que esta cerrado y los insectos no entran. Se desvirtúa la teoría de la generación espontánea.

Lección 4

1. el aire

2. Aristóteles

Actividad 2

3. caldo

4. frasco vertical y frasco inclinado

El papel 2 y 3 revelan la presencia de lípidos. Se secan

5. cuello del vaso curvado con calor

146 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Proyecto Eres lo que comes Propósito Para que tu organismo funcione bien, necesita que le proporciones agua y los alimentos que requiere por medio de una dieta equilibrada. ¿Consumes los alimentos que tu cuerpo demanda? Es indudable que el factor económico influye en una buena alimentación, pero igualmente importante es el conocimiento de lo que beneficia a tu cuerpo. Este proyecto te ayuda va a averiguarlo.

2. Compara tu dieta con lo que recomienda la Guía para la alimentación de la familia salvadoreña. Pide ayuda a tu maestro o maestra. 3. Utiliza los dos días siguientes para analizar la dieta de cada día. ¿Qué clase de comida ingeriste? ¿Puedes mejorarla? ¿Son adecuadas las cantidades? ¿Qué eliminarías? 4. Estudia la Guía:

Grupo de granos, raíces y plátanos que proporcionan la energía que tu cuerpo necesita: Se encuentran en el mercado y se ingieren de muchas maneras.

Grupo de frutas, fuente de vitaminas y minerales. Lávalas bien antes de comerlas.

Grupo de verduras y hojas verdes, cómelas a diario.

Grupo de carnes, aves y mariscos: proporcionan proteínas que ayudan al crecimiento.

Grupo de huevos, leche y derivados.

Grupo de las grasas y azúcares. Son necesarios, pero en pequeñas cantidades. Dan energía.

Proteínas

Cierre

Son necesarias para el desarrollo y reparación de las células y los tejidos. El pescado, el queso la leche contienen proteínas.

Mejorar tu dieta te traerá muchos beneficios, de salud y económicos, que puedes extender a todos los miembros de la familia, especialmente a las y los niños.

Centro teórico Los expertos en nutrición han elaborado muchas versiones de la pirámide alimenticia para ayudarnos a planificar una dieta saludable. Por supuesto, la cantidad de alimento que necesitas cada día depende de tu edad, el tamaño de tu cuerpo, la actividad diaria que desarrollas, si eres mujer u hombre, etc. En El Salvador se encuentra la Guía de alimentación para la familia salvadoreña que te brinda información general que adaptarás como más te convenga. ¿Qué le aporta al organismo cada grupo de alimentos de la Guía?

Carbohidratos Proporcionan energía a las células del cuerpo. Se presentan en forma de almidón y azúcar. El pan, los cereales, las frutas tienen carbohidratos. Grasas y aceites Se usan como alimento adicional para el cuerpo, luego que se han consumido los carbohidratos. Vitaminas y minerales Regulan y mantienen las funciones del cuerpo. Por ejemplo, la vitamina A es necesaria para una visión saludable. Los minerales (frutas, vegetales, leche) son importantes en la formación de huesos y otros sistemas del cuerpo. El agua es esencial para el mantenimiento de las células.

Dulces, aceite, mantequilla y grasas (pequeña cantidad)

Calcio, vitamina D vitamina B-12

Leche, yogurt y queso (2 a 3 porciones)

Carne, pollo, huevos, frutos secos (2 a 3 porciones)

Verduras (3 a 5 porciones)

Fruta (2 a 4 porciones) Arroz y pastas

Pan y cereales

Agua

Desarrollo 1. Anota en un cuaderno lo que comes cada día durante la próxima semana.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 147


Recursos Aula Abierta Salvat. alimentación y nutrición. Salvat Editores, Barcelona, 1981. Ayres, Gilbert. Química analítica cuantitativa. Editorial Harla, México, D. F., 1980. Chang, Raymond. Química. McGraw Hill Interamericana Editores, 1999. Nason, Alvin. Biología. Editorial Limusa, México, 1985. Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social: Guía para la alimentación de la familia salvadoreña. El Salvador, 2008 Astro Mía: Ion http://www.astromia.com/glosario/ion.htm Enciclopedia libre Universal: Isótopo http://enciclopedia.us.es/index.php/Is%C3%B3topo 2008 FisicaNet: Química – Electroquímica: Los iones http://www.fisicanet.com.ar/quimica/electrolisis/ap04_iones.php 2008 Monografía.com: Las vitaminas http://www.monografias.com/trabajos11/lasvitam/lasvitam.shtml 2007

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CIENCIAS NATURALES Unidad 3 NUESTRO MUNDO

Objetivos de la unidad Explicarás y diseñarás con creatividad modelos de virus y bacterias, representando y describiendo su estructura, con el fin de valorar su importancia en la vida del ser humano. Indagarás y representarás con creatividad los mecanismos de la herencia genética, para explicar los procesos de transmisión de rasgos, características y formas de prevenir algunas enfermedades hereditarias.


Nuestro mundo esta poblado por

Bacterias

Células

Virus provocan Enfermedades

que forman

Seres Macroscópicos

se producen por Mitosis y meiosis

Vegetales y hongos

Animales

producen nuevas generaciones según también son útiles Leyes de Mendel Industria

Medicina

Agricultura

Los virus son estructuras sumamente pequeñas que pueden tener un gran impacto en la vida de los seres vivos porque son la causa de muchas enfermedades. No son seres vivos, pero están en una estrecha relación con la vida. Por otra parte, las bacterias son células que por su importancia pueden ser útiles al ser humano o, al igual que los virus, llegar a causar enfermedades. Para que conozcas más de cerca el mundo microscópico que nos rodea, en esta unidad tendrás la oportunidad de aumentar tus conocimientos acerca de los virus y las bacterias, sus características e importancia para la salud y la industria. Al mismo tiempo, esta unidad te permitirá conocer más acerca del virus de la inmuno deficiencia humana o VIH, causante del síndrome de la inmuno deficiencia Adquirida (SIDA), aprenderás sobre las formas de protección y tratamiento de esta enfermedad. Finalmente, podrás analizar los mecanismos de reproducción celular y relacionarlos con la transmisión de la herencia entre los seres vivos y sus descendientes.

Introducción del proyecto Las cosas más sencillas muchas veces son las más efectivas, tal como sucede con el proyecto de esta unidad que, con cuatro pasos simples, puede protegerte a ti y a los tuyos de enfermedades provocadas por bacterias. Esos pasos son: “Limpia-separa-cocina-enfría” que precisamente le dan el nombre al proyecto. Aprender por aprender es bueno, pero aprender para mejorar nuestra calidad de vida es mejor. Este proyecto te ayuda a tal fin.

102 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 1

Tercera Unidad

¡Estamos rodeados! Motivación

¿

Quiénes están en el suelo, el agua, el aire y en los organismos, tanto en su superficie como en su interior? ¿Quiénes tienen una gran cantidad de formas y tamaños? ¿Quiénes pueden ser inofensivos, beneficiosos o provocar enfermedades? ¿Por qué algunos de ellos solo pueden ser vistos al microscopio electrónico? En esta lección sabrás muchos detalles de estos seres que nos rodean… continúa leyendo.

Indicadores de logro

Representarás y explicarás con interés y curiosidad la estructura y características de los virus.

Representarás y explicarás con interés y curiosidad la estructura y tipos de bacterias.

¿Qué es una bacteria? Las bacterias son organismos muy simples que están constituidos de una sola célula procariótica, es decir, una célula que no tiene un núcleo bien definido ni estructuras de doble membrana en su interior. El material genético de una célula bacteriana está flotando en su citoplasma. Estos organismos celulares tienen una membrana plasmática y una pared celular externa que los hace resistentes.

sustancias nutritivas que comemos, lo que significa que nos ayudan a digerir la comida.

Hay algunas bacterias en las que se observa una cápsula de un material gelatinoso por fuera de la membrana que la rodea que les sirve como mecanismo de defensa por lo que son más difíciles a eliminar cuando infectan nuestro organismo.

¿Qué forma tienen las bacterias?

Existen bacterias inofensivas que viven dentro y fuera de nosotros; millones de ellas están ahora mismo en nuestros intestinos, se alimentan al descomponer las

Las bacterias pueden vivir en ambientes ricos en oxígeno. Sin embargo también viven perfectamente en ausencia de dicho gas. Las que necesitan oxígeno se llaman aerobias y las que no necesitan de oxígeno para vivir son las llamadas anaerobias.

¿Cuál es su apariencia? A pesar de que hay tantas especies diferentes, las bacterias tienen solo cuatro formas: 1.

Bacilos: de forma alargada, como bastón.

2.

Cocos: tienen forma esférica. Los cocos pueden

Noveno Grado - Ciencias Naturales 103


UNIDAD 3 formar colonias que reciben los siguientes nombres:

a)

Diplococos: formados por dos cocos.

b)

Estreptococos: cadenas de cocos.

c)

Estafilococos: grupos en forma de racimos de cocos.

3.

Espirilos: con forma de bastoncillos en espiral.

4.

Vibriones: su forma es como la de una coma ortográfica.

Las siguientes ilustraciones te muestran las diferentes formas bacterianas:

1

Actividad

Indicaciones: observa las bacterias que se presentan en los esquemas y clasifícalas, de acuerdo a las formas estudiadas.

a) Staphylococcus aureus

b) Treponema pallidum

c) Neisseria miningitidis

Investiga qué enfermedades producen estas bacterias y presenta un resumen escrito en tu cuaderno de Ciencias.

¿Cómo es la estructura de una bacteria? La estructura de las bacterias, en general es la siguiente: Pared bacteriana Está formada por peptidoglicanos (que son polisacáridos); su rigidez le da la forma característica a la bacteria y la protege de los cambios del medio que la rodea. La pared celular se fabrica mediante una serie de etapas enzimáticas en las que participan por lo menos 30 enzimas.

104 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Membrana citoplasmática Está formada por fosfolípidos y proteínas, regula el transporte de productos hacia y desde la célula. En la lucha contra las bacterias, la membrana citoplasmática es el lugar donde actúan los detergentes y antibióticos. Citoplasma Contiene un 85% de agua. En el citoplasma se encuentran los ribosomas y el cromosoma bacteriano.


UNIDAD 3 Ribosomas

Bacteria que muestra pilis y flagelo

Están compuestos de ARN ribosómico. Es importante porque es el sitio de acción de muchos antibióticos: tetraciclinas, cloranfenicol, etc. Nucleoide o cromosoma bacteriano Está formado por un único filamento de ADN. Le proporciona sus características genéticas a la bacteria y regula la síntesis proteica. Cápsula Está hecha de polisacáridos, protege a la bacteria de la fagocitosis y facilita la invasión del huésped. Fimbrias o pili Son estructuras cortas parecidas a pelos. Solo son visibles al microscopio electrónico y no tienen movilidad. Intervienen en la adherencia de las bacterias al huésped y facilitan el intercambio de ADN. La importancia del pili es que traduce el material genético de una bacteria a otra. Flagelo Son estructuras proteicas, más largas que los pili. Son responsables de la movilidad bacteriana. Una forma de clasificación de las bacterias es tomando en cuenta sus flagelos, por ejemplo: Las bacterias que tienen un flagelo en un extremo o ambos, se llaman Monotricas; las que tienen varios flagelos en un extremo o ambos se llaman Lofotricas , y las que tienen flagelos en toda la superficie se denominan Peritricas

Punto de apoyo Cuando el medio no es favorable para las bacterias, muchas de ellas se protegen produciendo una capa gruesa y resistente con la que se cubren. Así son capaces de resistir por un largo tiempo el frío extremo y las altas temperaturas. Cuando la situación cambia, la bacteria vuelve a su forma anterior. Bacterias patógenas: Son todas las que causan enfermedades. Por ejemplo, la Salmonella es un género de bacteria que causa salmonelosis, un conjunto de enfermedades entre las que está la fiebre tifoidea. Una persona necesita ingerir al menos 10 millones de Salmonella para enfermarse. Los 10 millones de esta bacteria podrían ocupar un espacio como el del siguiente cuadro, que apenas mide unos 3 milímetros por lado. 3 mm 3 mm

Noveno Grado - Ciencias Naturales 105


UNIDAD 3 La salmonella se puede encontrar en los huevos crudos, la piel de los tomates, la leche, las frutas y verduras que tienen contacto con la tierra. La comida que contenga huevos crudos debe cocinarse o congelarse antes de consumirse. Recuerda no poner los huevos crudos en el mismo lugar donde guardas alimentos que no se cocinan. Esta ilustración te dará una idea de la salmonella:

¿Cuál es la importancia de esas bacterias del intestino? Algunos de esos microorganismos sintetizan o elaboran vitamina K y un número de vitaminas del complejo B. Se cree que también intervienen en el metabolismo del colesterol. La actividad de las bacterias intestinales también produce gases que le dan su olor característico a las heces. Un excesivo crecimiento de las bacterias dentro del intestino puede causar efectos dañinos como diarrea, que al no ser tratada adecuadamente puede causar deshidratación e incluso la muerte.

Actividad

Bacterias intestinales En el colon humano residen más de 200 especies de bacterias, entre las cuales se pueden mencionar Escherichia coli y Enterobacter aerogenes.

2

Actividad

Responde lo siguiente en tu cuaderno: a) Observa la ilustración anterior y describe la forma que tiene la Salmonella. b) Menciona al menos tres formas de contaminación de los alimentos por causa de la salmonella y cómo podemos prevenirla. c) Investiga y elabora un reporte para entregar a tu profesora o profesor acerca de los síntomas de la fiebre tifoidea.

106 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Esta actividad te permite comprender un poco más el funcionamiento de tu sistema digestivo. Silbido divertido Materiales a utilizar Un tubo plástico hueco delgado Una vejiga Cinta adhesiva Una tijera Procedimiento: 1. Coloca el tubo en la abertura de la vejiga 2. Con la cinta adhesiva fija el globo al tubo 3. Corta el otro extremo del globo 4. Ahora sopla por el tubo, ¿qué escuchas?

3


UNIDAD 3 El ruido que escuchas lo produce el aire que atraviesa el globo y produce un sonido parecido al soplido del viento.

Punto de apoyo

Ahora imagina cómo funciona el intestino grueso: Cuando el alimento llega a los intestinos, las bacterias lo atacan y comienzan a descomponerlo. En esta transformación de las sustancias alimenticias, se producen desechos, por ejemplo, los gases bióxido de carbono, metano e hidrógeno.

El tamaño de las bacterias se mide en micras o micrómetros, mientras que los virus se miden en milimicras o nanómetros, que son unidades mil veces menores, y en Angstroms, que son diez mil veces menores.

A veces se producen más gases, como cuando ingieres brócoli o pupusas con mucho repollo; entonces se forma el gas sulfuro de hidrógeno, que tiene olor a huevos podridos.

¿Qué es un virus? La palabra virus en latín significa “veneno” o toxina. Los virus son partículas de material genético que necesitan alojarse en una célula viva para comenzar a funcionar. Son aún más pequeños que las bacterias, pero se pueden considerar como moléculas grandes. Algunos virus, como el llamado bacteriófago T4 son tan pequeños que pueden vivir incluso dentro de las bacterias más pequeñas como la Escherichia coli e infectarlas. Cuando la invaden, inyectan a la bacteria su propio ADN viral, haciendo que se produzcan nuevas moléculas del virus. Al multiplicarse por miles, la bacteria estalla y se liberan así los nuevos virus que irán a hacer lo mismo con otras bacterias.

¿Qué son los virus? Los virus no son seres vivos, no son células. Son moléculas de ADN o ARN que tienen la capacidad de invadir células y cambiarles sus funciones. Sin embargo, por esa relación con la vida los científicos hoy en día se plantean el problema de su origen. Para muchos, los virus deben de estar al inicio en la cadena de la evolución, como los seres menos evolucionados, pero con las funciones de replicación, transcripción y traducción de sus ácidos nucleicos. Los virus, en general, viven dentro de las células animales y vegetales. Causan diferentes enfermedades, tales como gripe, sida, rabia, varicela, entre otras. Los virus atacan las células y entran en ellas para apoderarse de sus núcleos y así tener material para replicarse. Es por ello que se recomienda a las personas que se enferman de gripe u otra enfermedad viral que se aíslen, pues al hablar o estornudar expulsan miles de virus que contagian a otras personas. La siguiente imagen te muestra al virus de la rabia:

Escherichia coli, en el intestino humano.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 107


UNIDAD 3 La unidad vírica o virión, que así se llama al virus cuando está fuera de la célula, está formada por una molécula de ácido nucleico (ADN o ARN, pero no los dos a la vez), rodeada de una cápsula proteica, llamada cápside, que resulta de la unión de elementos más pequeños. En algunos virus, en el exterior de la cápside se halla otra envoltura químicamente más compleja. A continuación, se presentan dos de las formas que tienen los virus:

posterior penetración a través de la membrana. Se logra gracias a la presencia de algunas moléculas de enzimas. Pero el virus no puede entrar a cualquier célula; es necesario que haya unión entre determinadas proteínas de la cápside del virus con determinadas glicoproteínas de la membrana celular. Es decir que cada virus ha adquirido sitios de unión específicos para atarse en la membrana de una determinada célula. En algunos casos, penetra todo el virus y en otros, solo su ácido nucleico. Eclipse Es cuando, después de la penetración, el virus no presenta ninguna actividad en el interior de la célula. Lo que sucede es que el ácido nucleico viral es asimilado en las estructuras celulares que tendrán a su cargo la replicación y la transcripción. Según la duración de esta fase, se distinguen dos modalidades de ciclo infeccioso:

Multiplicación de los virus El ciclo vital de los virus tiene las siguientes fases: entrada y fijación en la célula, eclipse, multiplicación y liberación de los virus. Penetración en la célula Un virus necesita ingresar a una célula o a una bacteria para multiplicarse, no puede hacerlo solo, debe utilizar los organelos que poseen los seres vivientes. El virus logra entrar a la célula mediante la absorción, que es la fijación del virus en la superficie celular y la

108 Ciencias Naturales - Noveno Grado

a)

Ciclo ordinario: el ácido nucleico viral comienza inmediatamente la transcripción de su carga genética en los ARN mensajeros, necesarios para su multiplicación.

b)

Ciclo lisogénico: el ADN viral se cierra por sus extremos y se coloca en el ADN bacteriano, en un lugar específico. La bacteria continúa con sus funciones vitales sin que el virus haga nada, excepto duplicar su ADN cuando se duplica el bacteriano. Si ocurriera una alteración del ambiente, el ADN vírico continúa con las restantes fases del ciclo infeccioso y produce la muerte de la bacteria, al mismo tiempo que surgen nuevos ejemplares del virus.

Multiplicación Es la replicación del ácido nucleico viral y la síntesis de proteínas de la cápside, material necesario para formar nuevos virus. La multiplicación del virus consta de la replicación de su material genético, de la transcripción de su mensaje en una molécula de ARN mensajero y de la traducción del mensaje para producir proteínas que serán parte de la estructura de los nuevos virus.


UNIDAD 3 Fases de multiplicación viral

Liberación Es la salida de las nuevas unidades víricas, que van a infectar nuevas células.

Bacteria

Hay dos modalidades: a)

Ciclo Lítico

Cuando se han fabricado suficientes cuerpos víricos, la bacteria se rompe y se liberan.

b)

Ciclo Lisogénico

El material genético viral que se inyecta, se integra dentro del ADN del huésped, se replica junto con éste y aparece en las bacterias hijas.

4

Actividad

Responde en tu cuaderno de Ciencias: a) ¿Cuál es la principal diferencia entre las bacterias y los virus? b) Puedes comparar tu respuesta en el Solucionario al final de la unidad.

La replicación viral implica perjuicios para el huésped: enfermedades como el herpes, la rabia, la gripe, algunos cánceres, la poliomielitis son causadas por virus.

Glosario Esporas: son estructuras presentes en algunas especies de bacterias, en aquellas que son bacilos. Le permite a la bacteria sobrevivir en condiciones extremadamente difíciles. El material genético de la bacteria se concentra, se rodea de una capa protectora, que la hace impermeable a la desecación, al calor y a los agentes químicos. Puede permanecer como espora meses o años. Cuando las condiciones son más favorables, se produce la germinación. Fagocitosis: es el proceso por el cual la célula absorbe desechos, bacterias u otros objetos grandes. Los glóbulos blancos de la sangre realizan

Absorción o fijación

Inyección del material genético viral

Lisis y liberación de las partículas virales

Ensamblaje

Sintesis de las cubiertas proteicas y incapcidación del material genético Sintesis de enzimas virales viral y replicación del material genético viral

Resumen Las bacterias son seres unicelulares que viven en todo tipo de ambientes y en condiciones desfavorables se enquistan formando esporas. Las bacterias reciben diferentes nombres según su forma: cocos, bacilos, vibriones, espirilos, entre otros. Algunas son inofensivas, pero también las hay perjudiciales. Los virus son mucho más pequeños que las bacterias. En general, se encuentran dentro de las células o bacterias, pero no son considerados seres vivos. Tienen que atacar células o bacterias para poder replicarse. Se llama virión al virus que está en forma individual, fuera de la célula. Un virus está formado por ácido nucleico (ADN o ARN) rodeado de una cápsula de proteína. El ciclo de reproducción viral consta de las siguientes fases: penetración de la célula, eclipse, multiplicación y liberación de los virus. fagocitosis para defender al organismo de microorganismos perjudiciales. Fosfolípidos: son los lípidos que contienen ácido fosfórico, se encuentran en las membranas biológicas. La yema de huevo y la grasa de la leche contienen fosfolípidos. Gram positivas: las bacterias se dividen en dos grupos: Gram positivo y Gram negativo. Esta división se basa en la capacidad de reacción de las bacterias ante el método de coloración desarrollado por Christian Gram en 1884. Las que se tiñen de azul oscuro o violeta con el colorante son Gram positivas y las que no toman el colorante son Gram negativas. Micra: es la millonésima parte de un metro.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 109


UNIDAD 3

Un virión es: a) la cápside del virus. b) la forma extracelular del virus. c) un virus en el interior de una célula. d) el ácido nucleico viral.

3

El ciclo lítico de un virus: a) provoca la muerte de la célula al liberarse los virus b) no destruye la célula que lo hospeda, pero el virus se divide c) se produce si el ácido nucleico viral recombina con el bacteriano d) es igual al ciclo lisogénico

4

Las bacterias que no necesitan oxígeno para realizar sus funciones, reciben el nombre de: a) aerobias. b) cocos. c) ribosómicas. d) anaerobias.

2) b.

3) a.

2

Los bacilos son formas bacterianas que por medio del microscópico se observan como: a) colonias, en forma de una masa. b) estructuras alargadas e individuales. c) estructuras individuales, redondeadas. d) colonias, en forma de cadena.

1) b.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) d.

UNA NOTICIA RECIENTE Se han encontrado bacterias en la atmósfera que podrían influir directamente en la formación de precipitaciones. La lluvia se produce cuando el vapor de agua atmosférico se condensa y forma gotas microscópicas que caen por su propio peso. Esta condensación se realiza sobre las partículas sólidas que se encuentran en la atmósfera. La noticia es que gran parte de estas partículas podrían estar formadas por bacterias. Este descubrimiento es importante porque proporciona nueva información sobre la actividad en la atmósfera y el papel que juegan los microorganismos en el ciclo del agua.

110 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Tercera Unidad

Lección 2 Ellos son importantes

Motivación

Has aprendido varios puntos sobre las bacterias

y los virus, pero hay tanto que saber sobre ellos, tomando en cuenta qué tenemos miles y miles solo en nuestra boca. Es bueno saber que nada más el 1% de las bacterias provoca enfermedades, las demás son útiles para nuestra vida.

A propósito de virus y bacterias, aquí tienes algunas adivinanzas: ¿Quiénes destruyen los tóxicos que encuentran en el agua? ¿Qué parte del cuerpo humano es considerada la capital de las bacterias? Cuando esta lección finalice, tendrás todas las respuestas.

Indicadores de logro:

Identificarás y describirás críticamente la importancia de los cultivos de virus y bacterias en la medicina, industria y producción agrícola.

Olvida la idea de que todas las bacterias son un enemigo a combatir. Ellas son de vital importancia y útiles para la humanidad. Casi nunca estamos conscientes de que estamos recubiertos de bacterias, tanto en la superficie corporal como en varias de las cavidades de nuestro cuerpo. Nos guste o no, aproximadamente cargamos 2.2 libras de bacterias con el único fin del beneficio mutuo. Nosotros les aportamos un refugio y les aseguramos comida y ellas, a cambio, nos ayudan a evitar que se instalen bacterias dañinas y además colaboran para digerir

determinados alimentos o incluso darnos nutrientes que nosotros no somos capaces de adquirir. El asentamiento más numeroso de bacterias, lo que podríamos considerar la capital de las bacterias, está en los intestinos. Allí se encuentra la flora intestinal. Millones de bacterias se alojan en nuestros intestinos. En cuanto a los virus, investigaciones médicas sugieren que aunque algunos tipos de virus provocan enfermedades en los seres humanos, hay otros que revolucionan el sistema inmune del ser humano y lo protegen contra las bacterias que infectan la comida.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 111


UNIDAD 3

1

Actividad

Por aquí y por allá Este experimento es ideal para llamar la atención hacia la importancia de lavarse las manos antes de comer, con el fin de evitar enfermedades como el cólera y la hepatitis. También te da una idea de la población que nos rodea…y que no vemos. Materiales a utilizar: Un sobre de gelatina sin sabor Un sobre de sazonador Tres envases de boca ancha con tapaderas Procedimiento: 1. Disuelve el cubo de caldo y el sobre de gelatina en medio litro de agua .Tiene que hervir durante 10 minutos 2. Coloca en agua hirviendo los frascos y sus tapas para esterilizarlos Déjalos allí durante cinco minutos 3. Luego distribuye en los recipientes la mezcla que preparaste en el paso uno. Tápalos y permite que se enfríe y que la gelatina se haga sólida 4. Pasa tus manos por las paredes, cuenta algunas monedas o billetes, toca algunas cucharas, es decir, ensúciate las manos 5. Con las manos sucias, toca con la yema de tus dedos la gelatina ya endurecida. Tapa bien los envases y déjalos en un lugar cálido durante 24 ó 36 horas. Pasado ese tiempo, observarás algo como lo que se muestra en la imagen, ¿Por qué?

Cada punto es una colonia de bacterias. a) ¿Cuál sería el resultado con las manos limpias? Para descubrirlo, repite el experimento. La otra cara de los virus

112 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 3

Probablemente los primeros seres vivos hayan sido los virus o, también es posible que hayan evolucionado de células y que, gradualmente, se hayan vuelto menos complejos y más dependientes de los huéspedes en los que viven, ¿qué piensas tú?

No sabemos si existen virus en todas partes del universo, excepto en la Tierra. Probablemente estos seres aparecieron cuando la vida sobre el planeta solo estaba representada por las bacterias unicelulares.

Se sabe que los virus son muy pequeños, mucho más pequeños que una célula de tu cuerpo. También se conoce que no pueden sobrevivir mucho tiempo por sí mismos, sino solo dentro de las células de los seres vivos (bacterias, plantas o animales).

La siguiente ilustración te dará una idea del tamaño de los virus, representados por el Fago T2:

0.1 nm

1 nm

10 nm

100 nm

1 pm

10 pm

100 pm

Microscopía óptica Microscopía electrónica

Cloroplastos

Células de plantas y animales

Fago T2

Átomos Pequeñas moléculas

La mayor parte de las bacterias

¿Recuerdas qué es un virus? Es solo unas pocas moléculas de material genético ácido nucleico (ADN o ARN) envuelto por una capa de moléculas de proteína, para protegerlo. Un virus usa su ADN para engañar una célula para producir más proteínas y ADN viral, y así poder replicarse, esto es, hacer copias de sí mismo. Algunas veces, este proceso mata a la célula, depende de la clase de virus, pero, en general, no es bueno para una célula ser invadida por virus. Cuando esto sucede, ocurre una enfermedad. Los virus causan diferentes enfermedades: rabia, gripe, varicela, entre otras; pero podemos prevenir algunas de ellas por medio de vacunas, preparadas a partir de los virus mismos.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 113


UNIDAD 3 ¿Has padecido alguna de las siguientes enfermedades? Comenta tus respuestas con la clase.

Tipo de virus Adenovirus Bunyavirus

Calicivirus Coronavirus Filovirus Flavivirus Hepadnavirus Herpesvirus

Ortomixovirus Papovavirus Picornavirus

Virus

Enfermedad

Hantaan La Crosse

Resfriado común Insuficiencia renal Encefalitis (infección cerebral) Síndrome pulmonar

Sin Nombre Norwalk Corona Ébola Marburg Hepatitis C (no A, no B) Fiebre amarilla Hepatitis B (VHB) Citomegalovirus Virus Epstein-Barr (VEB) Herpes símplex tipo 1 Herpes símplex tipo 2 Virus herpes humano 8 (VHH8) Varicela-zóster Influenza tipos A y B Virus del papiloma humano (VPH) Coxsackievirus Echovirus Hepatitis A Poliovirus

Paramixovirus Parvovirus Poxvirus Reovirus Retrovirus

Rhabdovirus Togavirus

114 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Rinovirus Sarampión Paperas Parainfluenza B19 Ortopoxvirus Rotavirus Virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) Virus de la leucemia humana de las células T (VLHT-1) Rabia Encefalomielitis equina del este Rubéola

Gastroenteritis (diarrea, vómitos) Resfriado común Fiebre hemorrágica Fiebre hemorrágica Hepatitis Hepatitis, hemorragia Hepatitis, cáncer de hígado Defectos de nacimiento Mononucleosis, cáncer nasofaríngeo Herpes labial Lesiones genitales Sarcoma de Kaposi Varicela Gripe Verrugas, cáncer de cuello del útero Miocarditis (infección del músculo cardiaco) Meningitis Hepatitis infecciosa Poliomielitis Resfriado común Sarampión Paperas Resfriado común, infecciones del oído Eritema infeccioso, anemia crónica Viruela (erradicada) Diarrea Síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) Leucemia de células T del adulto, linfoma, enfermedades neurológicas Rabia Encefalitis Rubéola, defectos de nacimiento


UNIDAD 3

Vacunas

¿Eres como ellos?

La vacunación consiste en la administración de un microorganismo, una parte de él o un producto derivado del mismo (antígenos inmunizantes), con el objeto de producir una respuesta del cuerpo ante la infección similar a la natural, pero sin peligro para la persona vacunada.

Hay personas que sienten que les va a dar gripe y compran antibióticos para no sentirse tan mal; otras los tienen en la casa porque no terminaron una caja cuando se los recetaron y vuelven a ingerirlos cuando les parece que los síntomas son parecidos a los de aquella ocasión (esto se llama automedicación y puede ser peligroso).

Las vacunas se basan en la respuesta del sistema inmunitario del organismo a cualquier elemento extraño (antígeno) y en la memoria que guardan de esa visita.

Un antibiótico es una sustancia que actúa contra un tipo específico de células vivas (casi siempre bacterias), puede evitar que ellas coman, respiren, se reproduzcan, o bien las debilita o las mata.

La tendencia actual y los esfuerzos de los investigadores se encaminan a fabricar una vacuna que contenga la mayor cantidad de inmunizantes posibles en una sola aplicación.

Un antibiótico X ataca a un tipo de bacterias X, pero contra otras bacterias o células no puede actuar como veneno.

Tipos de vacunas a)

b)

c)

Microorganismos vivos atenuados. Son preparaciones de virus o bacterias vivos, que han sido tratados de tal manera que no resulten agresivos como para provocar la enfermedad, pero sí una respuesta inmune importante. Ejemplos de ellas son las vacunas contra la polio (oral), sarampión, rubéola, paperas y tuberculosis (BCG). Microorganismos enteros inactivados. Son suspensiones de bacterias o virus muertos mediante la acción de desinfectantes como el fenol o formaldehído. Como los microorganismos muertos no se reproducen, se necesitan varias dosis en diferentes períodos de tiempo para provocar la inmunidad. Ejemplos de vacunas muertas son la antipolio inyectable, la rabia y la gripe. Toxoides. Son preparaciones obtenidas a partir de toxinas inactivadas de bacterias productoras. Las vacunas toxoides más conocidas son las que previenen la difteria y el tétanos.

Existen antibióticos de amplio espectro que destruyen grupos más amplios de bacterias. Pero recuerda: un virus no es una célula ni una bacteria, así que los antibióticos no tienen ningún efecto sobre los virus. Para luchar contra los virus existen los antivirales que no es lo mismo que un antibiótico. Cuando te enfermas, un médico es quien determinará si la enfermedad es causada por virus o bacterias y te dirá cuáles son los medicamentos indicados. El problema es que mucha gente toma antibióticos sin sentido alguno, por ejemplo, cuando tienen gripe o catarro; pero tanto el catarro como la gripe los causan los virus y no hay nada que un antibiótico pueda hacer en estos dos casos. Si tomas antibióticos para curarte o acortar cualquiera de estas dos enfermedades, lo que consigues es matar las bacterias que nos protegen (las de la flora intestinal, por ejemplo), permitir que prosperen microorganismos perjudiciales (como los hongos Candida albicans) y fomentar el que las bacterias patógenas puedan desarrollar resistencia a los antibióticos. La primera regla, entonces, es tomar antibióticos solo cuando te los recete el médico. La segunda regla es cumplir con todo el tratamiento en caso de que tengas que ingerir antibióticos, ya que si lo suspendes al sentirte mejor, le darás oportunidad de crear resistencia a la bacteria que te ha enfermado.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 115


UNIDAD 3

La otra cara de las bacterias Es fácil pensar que todos los microorganismos son perjudiciales, pero hay muchos útiles y algunos hasta son esenciales. Por ejemplo, en la agricultura, los microorganismos se usan para combatir las plagas de insectos o enfermedades que dañan las cosechas. Otras bacterias ayudan a que las plantas puedan disponer de los nutrientes que están en la tierra, por ejemplo, las bacterias nitrificantes que fijan al suelo el nitrógeno atmosférico.

2

Actividad

¿Qué les sucede a las plantas si no hay bacterias en el suelo? Materiales a utilizar: Un poco de tierra negra (el equivalente a dos tazas) Horno microondas Varias semillas de la planta que prefieras Dos macetas pequeñas Procedimiento Divide la tierra negra en dos porciones Calienta una porción de tierra en el microondas, durante unos 4 minutos. Esto destruye los microorganismos que contiene la tierra. Cuando se enfríe, coloca la tierra en una de las macetas y siembra en ella la mitad de las semillas. Rotúlala como “Maceta A”. La otra porción de tierra que no se calentó en el microondas, ponla en la segunda maceta y siembra en ella las semillas restantes. Esta es la “Maceta B”. Coloca las dos macetas en un lugar en el que reciban luz solar y asegúrate de que también reciban agua (la misma cantidad para las dos) y que estén a la misma temperatura. Anota tus observaciones: a) ¿Se ven distintas las plantas a medida que crecen? b) ¿Cuáles son tus conclusiones?

116 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Los microorganismos del suelo, entre los se encuentran las bacterias, son los componentes más importantes de éste. Constituyen su parte viva y son los responsables de su transformación y desarrollo. En un solo gramo encontramos millones de ellos. Cuando se quema un terreno muere toda esta población y tardará mucho tiempo en recuperarse.


UNIDAD 3 En el agua también ayudan Las bacterias tienen en el agua una vía perfecta de transmisión y, por lo tanto, se utilizan como indicadores ideales de contaminación. Al grupo de las bacterias coliformes pertenece la familia de las enterobacterias que se encuentran en el tracto intestinal humano; cada persona expulsa miles de coliformes por día, además de otras clases de bacterias. No son dañinas para el humano. Se han utilizado como indicador ideal de contaminación fecal. Su presencia se interpreta como una indicación de que los organismos patógenos pueden estar presentes y su ausencia indica que es posible que el agua se encuentre libre de organismos productores de enfermedades.

Los actinomicetos son bacterias que producen olor a tierra mojada, uno de los olores más difíciles de eliminar en las plantas de tratamiento convencionales. Pero lo bueno es que los actinomicetos crecen sobre materia en descomposición, por lo que transforman una gran variedad de residuos orgánicos complejos formando parte importante de la población de lagos, ríos y suelos. Las pseudomonas son bacilos e incluyen un grupo de bacterias de amplia distribución en la naturaleza, también capaces de degradar una gran cantidad de compuestos orgánicos. Las bacterias lácticas son bacilos y cocos Gram-positivos, importantes en la industria alimenticia como productores de quesos, yogur, leches ácidas y otros alimentos. Como ves, muchas bacterias también pueden ser útiles.

Resumen Los virus son tan pequeños que solo pueden ser vistos al microscopio electrónico. Producen muchas enfermedades, pero también con ellos se elaboran las vacunas que nos permiten defendernos de su acción patógena. La mejor manera de defendernos de los virus y las bacterias, además de la higiene, son las vacunas, que pueden ser de tres tipos: hechas con microorganismos vivos atenuados, muertos o preparadas a partir de las toxinas de la propia bacteria. Las bacterias también son útiles para elaborar diferentes tipos de alimentos, enriquecer el suelo, luchar contra la contaminación del agua y protegernos de otras bacterias patógenas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 117


UNIDAD 3

3

2

¿Cuál de las siguientes afirmaciones no es verdadera? a) Las bacterias nitrificantes enriquecen el suelo b) La higiene personal y las vacunas constituyen la mejor defensa contra los virus c) Los antibióticos deben administrarse solo cuando los recete un médico d) Los virus tienen mayor tamaño que las bacterias

4

2) d.

3) b.

La vacuna contra la difteria es elaborada con: a) microorganismos vivos atenuados. b) toxinas inactivadas. c) microorganismos muertos. d) suero inmune.

Un antibiótico es: a) una sustancia que actúa contra un tipo específico de células vivas, casi siempre bacterias. b) una sustancia que actúa contra los virus, destruyendo su pared nuclear. c) un medicamento que quita la calentura. d) un medicamento que alivia el dolor de cabeza.

1) b.

1

La parte de nuestro cuerpo contiene mayor cantidad de bacterias es: a) los dientes. b) los intestinos. c) las manos. d) la nariz.

Soluciones

Autocomprobación

4) a.

¿TE LO IMAGINABAS? Una investigación realizada en el Reino Unido demuestra que los teléfonos celulares tienen más microbios que la suela de los zapatos e incluso que el inodoro. Detrás de esta sorprendente afirmación, los científicos encuentran una razón muy lógica para estos resultados: el celular es permanentemente manoseado y luego guardado en bolsillos o en otros lugares oscuros y tal vez húmedos, lo que es un caldo de cultivo natural para bacterias y otros microbios. Los científicos también advierten que al prestarse los celulares y estar en contacto con oídos y boca, pueden ser transmisores de enfermedades.

118 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 3

Tercera Unidad

Más que un simple virus Motivación

C

¿ uánto sabes sobre el SIDA y el virus que lo causa? ¿Tienes las respuestas a las siguientes preguntas? a)

¿Qué sustancias en el sistema reproductor masculino pueden contener VIH?

b)

¿Qué sustancias en el sistema reproductor femenino pueden contener VIH?

c)

¿Por qué son peligrosas las agujas y jeringas ya usadas?

d)

¿Por qué son peligrosos los instrumentos no esterilizados como los que se utilizan para hacer tatuajes o perforar alguna parte del cuerpo?

e)

¿Cómo pueden adquirir el VIH los bebés?

f)

¿Existe alguna forma de prevenir la infección de VIH en los bebés?

En el caso del VIH y el SIDA, saber puede significar la diferencia entre la vida y la muerte. Esta lección es muy valiosa en tal sentido. Aquí tienes las respuestas, compáralas: a)

El semen.

b)

Las secreciones vaginales y la sangre menstrual.

e)

c)

Por la sangre que queda en la aguja o jeringa de la persona que la usó antes.

Por la sangre de la madre, durante el embarazo o el parto y a través de la leche materna.

f)

d)

Por la sangre que permanece allí de la persona que utilizó estos instrumentos previamente.

Sí, una embarazada con VIH debe buscar ayuda en los hospitales o unidades de salud para proteger a su bebé del contagio.

Indicadores de logro:

Al finalizar esta lección, tú explicarás claramente y con respeto las formas de transmisión, prevención, tratamiento y el trato a personas que viven con VIH-SIDA.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 119


UNIDAD 3

¿De dónde proviene el VIH? Aún hoy es una incógnita el origen del VIH, causa del SIDA. Diversas teorías se han expuesto al respecto, pero aún no hay una respuesta definitiva.

una vacuna oral contra la polio fue suministrada a africanos entre 1957 y 1960. Una investigación sugiere que la vacuna estaba contaminada con un virus de inmunodeficiencia de un chimpancé que infectó a los seres humanos iniciándose así la epidemia.

Una de estas teorías plantea que el VIH proviene de la sangre de chimpancés cazados por seres humanos y que se transmitió a las personas a principios del siglo XX. Esta teoría, publicada en febrero de 1998, ganó un amplio consenso entre numerosos científicos. Otra teoría es que el VIH fue desarrollado como parte de un programa de armas químicas por algún gobierno. Totalmente desvirtuada es la teoría según la cual el VIH es una forma mutada de la fiebre porcina originada en Haití. Se ha comprobado que el VIH no se relaciona con la fiebre porcina. La pregunta no tiene aún respuesta. Pero nuevas teorías surgen. Y hoy la pregunta es si la epidemia del SIDA pudo ser activada por investigadores de la poliomielitis en las ex colonias belgas en África. ¿Se transmitió el SIDA de monos a seres humanos a través de una vacuna contaminada contra la poliomielitis? En febrero de 1959, en África, dos médicos, Arno Motulsky y Jean Candepitte realizan una investigación microbiológica de la malaria. Con la ayuda de médicos locales, juntan muestras sanguíneas del personal médico, pacientes en hospitales y otras personas. Un cuarto de siglo después, estas muestras de sangre llegan a los Estados Unidos, junto con otras recolectadas en diversas áreas del África. Estas muestras son analizadas para detectar la presencia de anticuerpos al virus que causa el SIDA. Una muestra resulta positiva en todos los análisis: tomada de un hombre africano anónimo, constituye el especimen más antiguo en existencia del virus de la inmunodeficiencia adquirida o VIH. No se sabe qué sucedió con el hombre africano, pero durante las dos décadas desde que se tomó esa muestra de sangre y antes de 1981, año cero para el SIDA, otros africanos y visitantes europeos que llegaron a África se infectaron por HIV-1, la primera cepa identificada del virus. Lo curioso es que el 87% de las muestras conocidas de HIV-1 tomadas en África desde 1980 o con anterioridad a ese año, provienen de aquellas ciudades donde

120 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Punto de apoyo En 1984, Luc Montagnier del Instituto Pasteur de París, Francia, y Robert Gallo (que en ese entonces trabajaba en el Instituto Nacional de Cáncer de Estados Unidos), anunciaron su descubrimiento del VIH, el virus que infecta al sistema inmunológico y provoca el SIDA.

¿Qué es el SIDA? El SIDA es una etapa avanzada de la infección por el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH). Se trata de un retrovirus que ataca las defensas del organismo y altera la capacidad para defenderse de las enfermedades ocasionadas por otros virus, bacterias, parásitos y hongos. El sistema inmunológico agrupa diversos tipos de células, entre otras, los glóbulos blancos encargados de luchar contra los agresores externos. El VIH concretamente mata a un tipo de células, los linfocitos CD4 que integran el sistema inmunológico.


UNIDAD 3 ¿Qué significa la palabra SIDA? La palabra SIDA se forma con las iniciales de la expresión “Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida.” Síndrome: conjunto de signos y síntomas. Inmune: relativo al sistema de defensas. Deficiencia: disminución. Adquirida: alude al carácter no congénito. Es decir que se ha desarrollado el SIDA sólo cuando se presenta un conjunto de signos y síntomas que indican que las defensas están disminuidas porque se contagió el virus. Es posible estar infectado con el VIH, es decir, ser VIH positivo o portador del virus y todavía no haber desarrollado el SIDA. Desde el momento en que el virus ingresa al cuerpo hasta que aparecen los síntomas puede pasar mucho tiempo, a veces hasta 10 y 12 años, período que puede extenderse si se comienza un tratamiento temprano. Sin embargo, es necesario tener en cuenta que se trata de plazos promedio globales que varían de país en país y se modifican sustancialmente por el propio desarrollo de la epidemia en cada lugar y la evolución de los tratamientos, así como por el estado del paciente en particular. El VIH también puede permanecer en estado latente en nuestros cuerpos por meses, o incluso por años. Puede replicarse sigilosamente a bajos niveles, produciendo constantemente unos pocos agentes virales sin matar a la célula anfitriona.

Sin embargo, el contagio sólo es por: Contacto de sangre de una persona sana con sangre de una persona contagiada. Contacto de sangre con semen, entre una persona sana y otra enferma. Semen con fluido vaginal. De madre a hijo durante el embarazo, el parto o la lactancia. Como te darás cuenta, el VIH se transmite entre seres humanos a través del intercambio de fluidos corporales. Te puedes contagiar si tienes relaciones sexuales sin protección con una persona infectada o al compartir una jeringa infectada. Además, una madre puede transmitir el virus a su bebé.

¿Qué lo contagia? El virus del SIDA puede hospedarse: En la sangre En las secreciones del sistema genital del hombre (semen) En las secreciones de sistema genital de la mujer (fluido vaginal) En la leche materna En la saliva En la orina y demás líquidos corporales

Noveno Grado - Ciencias Naturales 121


UNIDAD 3

1

Actividad

¿Cuál es tu riesgo? Lee y analiza las siguientes actividades y clasifica cada una de ellas como sin riesgo (SR), bajo riesgo (BR) y alto riesgo (AR) para adquirir VIH. La actividad también te permite evaluar tu propio nivel de riesgo, basado en tu conducta. 1. Usar baños públicos 2. Dar un apretón de manos a alguien que viva con SIDA 3. Tener relaciones sexuales sin protección 4. Compartir jeringas para inyectarse 5. Nadar con una persona infectada con HIV 6. Compartir instrumentos para perforar la oreja o tatuarse 7. Abstinencia sexual 8. Asistir a la misma escuela que una persona infectada con HIV 9. Herirte con un cuchillo que usaron otras personas 10. La picadura de un mosquito 11. Donar sangre 12. Comer alimentos preparados por una persona infectada con HIV Compara con las respuestas dadas en el Solucionario al final de la unidad.

¿Cómo actúa el VIH? El virus del SIDA ingresa al organismo a través de la sangre, el semen y los fluidos vaginales y una vez incorporado ataca el sistema inmunológico. Este sistema está constituido por un conjunto de componentes que incluyen células, anticuerpos y sustancias circulantes que enfrentan a todo elemento que sea reconocido como ajeno o extraño. Esto sucede especialmente, con los agentes infecciosos como bacterias, hongos, virus y parásitos. Frente a la presencia de agentes infecciosos, el sistema inmunológico moviliza, para defenderse, células

122 Ciencias Naturales - Noveno Grado

llamadas linfocitos (células CD4T), los cuales son un tipo de glóbulos blancos. Los linfocitos, al ser invadidos por el virus VIH, pierden su capacidad para reconocer y enfrentar a los agentes extraños, y éstos aprovechan esta oportunidad para multiplicarse. Se adhieren a la célula anfitriona y la obligan a seguir sus órdenes genéticas, de manera que se convierte en una máquina productora de centenares de virus, en lugar de replicarse ella misma. Hay virus que pueden unirse a varios tipos de células; en cambio, otros virus deben buscar un huésped específico. Las proteínas que tiene el virus en su superficie le ayudan a encontrar la célula que busca, y al reconocer las proteínas o azúcares que tiene, a su vez, la célula anfitriona en la superficie. Después de que las proteínas se conectan, el virus del VIH introduce su material genético dentro de la célula. Luego de 24 a 48 horas, la célula deja salir cientos de nuevos virus; este proceso es tan intenso que la célula invadida muere. El virus VIH tiene una cadena única de ARN como material genético, lo que determina su proceso de replicación dentro de la célula huésped. Para multiplicarse, el virus pone en funcionamiento un mecanismo específico de los retrovirus por el cual copia su genoma (conjunto de información genética de un ser vivo) de ARN, en el ADN de la célula. La presencia del virus estimula la actividad reproductiva de los linfocitos pero dado que tienen copiado el genoma del VIH, en vez de reproducirse, multiplican células virales. A medida que el virus se reproduce, el organismo se hace cada vez más vulnerable ante enfermedades contra las cuales, en condiciones normales, puede defenderse. A estas enfermedades se las denomina enfermedades oportunistas.


UNIDAD 3

La disminución de las defensas en el organismo permite la aparición de ciertas enfermedades: infecciones (las más frecuentes son las pulmonares, y también otras producidas por diversos virus, bacterias, hongos y parásitos) y distintos tipos de cáncer (los más comunes son los que afectan la piel y los ganglios linfáticos). Uno de los indicadores más evidentes del avance de la infección y del desarrollo del SIDA, es la aparición de estas “enfermedades oportunistas”. Por eso se las considera “marcadoras” o “trazadoras”. A ellas se suman los efectos directos del virus en el organismo, que incluyen, entre otros, trastornos del sistema nervioso y digestivo. Cuando el portador del VIH desarrolla este conjunto de afecciones se lo considera un enfermo de SIDA. Puede suceder que el VIH, una vez ingresado al organismo, permanezca “en reposo” dentro de los linfocitos invadidos. En esta situación, el paciente no tiene síntomas, por eso se le llama portador asintomático. Si bien no presenta síntomas, el portador asintomático puede contagiar a otras personas sin saberlo.

Punto de apoyo Parte del éxito del VIH radica en la elección de su blanco: el sistema inmunológico, responsable de la defensa de un cuerpo frente a un virus. Infecta las células CD4T, que están a cargo de regular la duración y fortaleza de la respuesta inmune de una persona. Aunque el VIH infecta únicamente entre el 2 y el 5 por ciento de las células T de una persona, todo el sistema inmunológico parece dañado bajo el microscopio.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 123


UNIDAD 3

Estructura del virus VIH El VIH-1 está formado por una partícula esférica de 80100 nm con una estructura en dos capas. La envoltura es una doble capa de lípidos, derivada de la célula huésped, donde se insertan las glucoproteínas con 72 proyecciones externas. Tienen también la nucleocápside central en cuyo interior se encuentra el material genético y las enzimas necesarias para la replicación viral. En algunas publicaciones la cápside es considerada una tercera capa. El genoma es un ARN de cadena única constituido por 2 hebras idénticas. Uno de los genes estructurales codifica las proteínas de ARN en ADN. Es una característica principal de los retrovirus y se lleva a cabo mediante acciones enzimáticas secuenciales (ADN polimerasa y ribonucleasa de la transcriptasa inversa). Luego de la conversión a la doble hebra de ADN, éste es integrado al genoma de la célula huésped como provirus.

A combatir las enzimas Todos los medicamentos contra el VIH atacan al virus que se encuentra dentro de las células CD4T, donde se reproduce. Estos medicamentos llamados inhibidores enzimáticos bloquean las enzimas que utiliza el VIH. Existen tres medicamentos: NRTI (inhibidores de transcriptasa inversa nucleósidos). NNRTI (inhibidores de transcriptasa inversa no nucleósidos)

124 Ciencias Naturales - Noveno Grado

PI (inhibidores de proteasa) Estos medicamentos no permiten que el virus pueda hacer copias de sí mismo o provoca que resulten defectuosas. A medida que los medicamentos contra el VIH trabajan para evitar que el virus se reproduzca, la cantidad de VIH en la sangre (carga viral) disminuye considerablemente pero si se deja de tomar, el VIH hace nuevas copias de sí mismo.

Actividad

2

Las parejas informan Las oraciones siguientes han sido divididas en las dos columnas que ves a continuación. Cada una de ellas ofrece información importante para ti; léelas y encuentra las parejas para que tengas la información completa. 1. El número de veces que se

a) La persona pueda necesita hacer la prueba, en informar a su pareja y caso de sospecha, en el lapso evitar infectar a otros de tres meses es 2. La prueba para detectar b) Recibir ayuda y terapia VIH es segura en un 3. Es importante hacerse la c) Unidades de salud, prueba, de hospitales y laboratorios manera que privados 4. La prueba más común d) Dos veces para VIH se llama 5. La persona que resulta e) Elisa positiva a la prueba debe 6. Tú puedes hacerte la f) Anticuerpos prueba en 7. El test para VIH busca g) 99%

Compara tus respuestas con las del Solucionario al final de esta unidad.

¿Qué significa ser PVVS? Significa Persona Viviendo con VIH SIDA. Muchos PVVS son personas con relativa buena


UNIDAD 3 salud, que hacen las cosas que siempre disfrutaron, considerando aquellas que no afecten su salud. Una PVVS decide si quiere compartir su diagnóstico con su familia o amigos, pero considera su deber informar a su pareja sobre su estado de salud, pues ella podría infectarse o estar ya infectada. Asimismo, es esencial que informe de esta condición a las personas con quienes haya tenido contactos de riesgo. El SIDA es ahora una enfermedad controlable si se sigue el tratamiento adecuado. La persona infectada por el VIH previene la transmisión a otras personas con las siguientes medidas: No dona sangre Informa a sus pareja y se protege en forma adecuada para no reinfectarse

Siempre toma sus medicamentos; el apoyo constante de las personas que viven con una PVVS es tan importante como los medicamentos para el éxito del tratamiento

¡Cuidado con lo que se come! Una PVVS sabe que una alimentación nutritiva le hace ganar puntos en su lucha ante la debilidad que presenta su sistema inmunológico; por ello trata de consumir cereales, frutas y el resto de nutrientes necesarios. La higiene es muy importante para evitar adquirir infecciones en el sistema digestivo. También evita consumir mariscos, huevos crudos o queso fresco, por el riesgo de contaminación que implican estos alimentos.

Resumen

No comparte jeringas o agujas Informa a los médicos y dentistas sobre su diagnóstico Se cubre con una venda cualquier herida o rasguño hasta que haya cicatrizado No comparte cepillos de dientes, máquinas de afeitar o instrumentos punzantes Analiza con anticipación las ventajas y desventajas de un embarazo en su situación actual Sabe que el control prenatal es básico para que el bebé no nazca con el VIH

El virus del VIH (virus de la inmunodeficiencia humana) es un retrovirus que ataca las defensas del organismo y afecta la capacidad de éste para defenderse de los agentes infecciosos. El VIH causa el SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida), que es la etapa de la enfermedad en la cual se presentan infecciones oportunistas. La fidelidad es la primera arma en la lucha contra el VIH-SIDA. Los medicamentos que se utilizan atacan las enzimas que el virus necesita para replicarse dentro de las células invadidas. El SIDA es contagioso de manera limitada, la transmisión sexual y el intercambio de jeringas son las principales formas en las que se disemina.

Ejerce la fidelidad mutua y permanente Linfocito: célula linfática, es una variedad de glóbulo blanco presente en la sangre, que se origina en el tejido linfoide o la médula ósea. Está formada por un núcleo único, grande, rodeado de escaso citoplasma. Interviene en la reacción inmunitaria. Nucleósido: combinación de un azúcar pentosa con una base nitrogenada púrica o pirimidíca. Proteasa: enzima que fragmenta las proteínas.

Retrovirus: Virus cuyo genoma está constituido por ARN que, por transcripción inversa, origina un ADN y lo incorpora a la célula huésped. Transcriptasa: complejo enzimático que sintetiza una molécula de ADN.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 125


UNIDAD 3

Ser VIH positivo significa: a) solicitar el tratamiento respectivo para la enfermedad b) ser portador del virus, pero sin haber desarrollado el SIDA c) ser optimista frente al desarrollo de la enfermedad d) que la persona ha desarrollado enfermedades oportunistas

3

2

¿Cómo se llaman las células que te defienden de los agentes infecciosos?

4

a) glóbulos rojos

b) células epiteliales

c) proteínas

d) glóbulos blancos

2) d.

¿Cuál de los siguientes factores tiene tanta importancia como los medicamentos para la persona con VIH o la que tiene SIDA? a) visitar un laboratorio. b) el cariño y el apoyo de su familia y amigos. c) la temperatura. d) hacerse la prueba ELISA cada quince días. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones no es correcta? a) en 1994 se descubre el VIH. b) el VIH mata linfocitos del sistema inmunológico. c) SIDA significa síndrome de inmunodeficiencia adquirida. d) el SIDA es una etapa avanzada de la enfermedad provocada por el VIH.

1) b.

1

Soluciones

3) b.

Autocomprobación

4) a.

UNA FOTO IMPORTANTE Hace algunos años, la universidad del estado de Florida, en Estados Unidos, obtuvo una imagen en tres dimensiones del VIH, similar a la que se encuentra en esta página. La importancia de la fotografía radica en que muestra las espinas proteínicas que el virus tiene en su superficie, las mismas que utiliza para ajustarse, fusionarse e invadir las células anfitrionas. La fotografía ha permitido estudiar mejor los detalles del diseño de esas espinas y su patrón de distribución sobre la superficie de la membrana; tal información ayuda a los investigadores a estudiar nuevas formas de crear vacunas contra este padecimiento.

126 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 4

Tercera Unidad

Mitosis y meiosis Motivación

Cuando observas a un recién nacido, no imaginas

todo el trabajo que hay detrás de esta nueva persona que viene al mundo, ¿sabes cuándo inició este trabajo? Probablemente dirás que desde el momento de la fecundación… Lo cierto es que es desde antes, ¿por qué? Para prolongar el milagro de la vida, continuamente se dan dos procesos en nuestro organismo, uno de ellos es la mitosis; el otro, la meiosis, que permite la formación de células germinales masculinas y femeninas, que luego se unen y comienzan a formar un nuevo ser. En las páginas que siguen, tienes la oportunidad de aprender más de estos dos procesos que permiten la vida a nuestro alrededor. Indicadores de logro:

Al finalizar esta lección, tú compararás y representarás con creatividad las fases de la mitosis y la meiosis en el proceso de división celular.

Mitosis La mitosis es la división de la célula en dos células hijas. Implica una serie de procesos encaminados a repartir los componentes que han sido sintetizados con anterioridad por la célula; incluyendo la distribución de ADN entre las dos células hijas. La mitosis se divide en varias etapas: profase, metafase, anafase, telofase, que son seguidas por la citocinesis. Las primeras fases de la mitosis se relacionan con las modificaciones que se producen en el ADN: compactación, formación y movimiento de los cromosomas.

La citocinesis es el proceso de división del citoplasma en dos partes, por estrangulamiento celular, lo que da por resultado dos células independientes. Es importante que no olvides que aunque la mayoría de los procesos que se estudiarán en esta lección se basan en cambios en la cromatina, los organelos y demás componentes celulares, también sufren procesos de desorganización con respecto a sus formas normales y su posterior reparto entre las células hijas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 127


UNIDAD 3 La interfase es la etapa previa a la mitosis, en la cual la célula crece y el ADN se duplica. Las estructuras necesarias para la división empiezan a organizarse.

Punto de apoyo En células que se dividen activamente, la mitosis ocupa un 10% y la interfase el 90% del ciclo celular.

Fases de la mitosis Profase (pro: primero, antes) Es la etapa más larga. Si una división mitótica ocurre en diez minutos, por lo menos 6 minutos se tarda la célula en profase. La profase comienza con la condensación del ADN, de manera que llegan a ser visibles las cromátidas de forma aislada. Las células adquieren una forma redondeada. Los cromosomas se visualizan como largos filamentos dobles, que se van acortando y engrosando. Cada uno está formado por un par de cromátidas que permanecen unidas solo a nivel del centrómero.

Estructura de un cromosoma

128 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 3 La envoltura nuclear se fracciona y ya no se distingue del retículo endoplasmático. También los nucleolos desaparecen, se dispersan en el citoplasma en forma de ribosomas.

y luego por el otro. Los cromosomas muestran el máximo acortamiento. Se produce la autoduplicación del ADN del centrómero.

Metafase (meta: después, entre) Durante la metafase temprana, los pares de cromátidas se mueven dentro del huso, aparentemente conducidos por las fibras de este, como si fueran atraídos por un polo

Finalmente, los pares de cromátidas se disponen en el plano medio de la célula, a igual distancia de los dos centrosomas y se forma la llamada placa ecuatorial. Esto señala el final de la metafase.

Fases de la mitosis 1. Inicio de la profase. El ADN se condensa para formar los cromosomas y los centríolos se dirigen hacia los polos.

2. Profase posterior. El núcleo desaparece y los cromosomas se unen formando parejas. Se forma el huso

4 Inicio de la anafase. Las parejas de cromosomas se separan y se dirigen al extremo opuesto de la célula

5. Inicio de la telofase. La célula comienza a dividirse en dos.

3. Metafase. Los cromosomas se alinean con las fibras del huso

6. Telofase final. El huso se rompe completando la división celular. Se forman dos núcleos nuevos y se desarrollan los cromosomas.

7. Interfase. Las celulas se separan, el ADN se duplica y todo comienza nuevamente

Anafase (ana: arriba, ascendente) Al comienzo de la anafase, la etapa más rápida de la mitosis, los centrómeros se separan simultáneamente en todos los pares de cromátidas. Luego se separan las cromátidas de cada par y cada cromátida se transforma en un cromosoma separado, siendo ambas cromátidas atraídas hacia polos opuestos. El huso mitótico es la estructura que lleva a cabo la distribución de los cromosomas hijos en los dos núcleos hijos. Telofase (telos: fin) Al iniciarse la telofase, los cromosomas alcanzan los polos opuestos y el huso comienza a dispersarse. Luego se forman envolturas nucleares que se vuelven a formar alrededor de los dos conjuntos de cromosomas, que una vez más se vuelven difusos, se alargan. Así se forman

los dos núcleos hijos. En cada núcleo reaparecen los nucleolos. Citocinesis Comienza durante la anafase y finaliza con la formación de las dos células hijas. La primera señal de que la citocinesis ha iniciado es la formación de un surco en la superficie celular, perpendicular al huso mitótico y se sitúa en una posición ecuatorial. Este anillo es transitorio y solo se forma durante la citocinesis. En las células vegetales, la citocinesis es diferente a causa de la presencia de la pared celular. Las células hijas se separan, no por la formación de un anillo contráctil sino por la formación de una nueva pared celular en el interior de la célula que se va a dividir.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 129


UNIDAD 3

1

Actividad

¡A poner orden! Observa las imágenes siguientes que corresponden a las etapas de la mitosis, identifícalas y relaciónalas con el proceso de acuerdo a la etapa en que se encuentran. Compara con las respuestas dadas en el Solucionario, al final de la unidad.

a

b

d

c

Punto de apoyo El proceso de la mitosis fue descubierto en la segunda mitad del siglo XIX, en células de embriones vegetales. En los organismos unicelulares es una forma de multiplicación y en los pluricelulares, es la responsable del crecimiento del cuerpo vegetativo.

Meiosis Es un tipo especial de división celular que origina gametos o células germinales masculinas y femeninas (espermatozoides y óvulos, respectivamente), cada una de las cuales contiene la mitad de la dotación cromosómica normal. A esa media dotación de cromosomas de cada gameto se le conoce como número haploide (n), 23 cromosomas en el caso del ser humano. La meiosis también es conocida como gametogénesis y termina produciendo cuatro células hijas (gametos) que más tarde se fusionarán para formar cigotos, que ya tienen

130 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 3 el número diploide de cromosomas (46 cromosomas en nuestro caso). La meiosis se divide en dos fases separadas:

Meiosis I (o división reductora)

resultantes sufre una transformación hasta espermatozoide maduro, en el caso del hombre. En la mujer el citoplasma se distribuye de desigual manera entre los cuatro gametos resultantes: uno de ellos lo gana casi todo (óvulo), mientras que los otros tres (cuerpos residuales) degeneran.

En ella tienen lugar algunos sucesos importantes: Se condensa la cromatina duplicada. Cada cromosoma consiste de dos cromátidas hermanas. Cada cromosoma duplicado de cada par homólogo emigra a cada polo del huso.

Primera división meíotica

Profase 1

Cromosomas homólogos del padre

Celula madre

Cromosomas homólogos de la madre

Profase 1

Metafase 1

Metafase1

Anafase 1

Anafase 1 Los pares homólogos se separan con las cromátidas hermanas que permanecen juntas. Telofase 1 Dos células hijas se forman y cada una contiene solo un cromosoma del par homólogo.

Meiosis II (formación de gametos) Profase 2 El ADN no se replica. Metafase 2 Los cromosomas se alinean en el plano medio de la célula. Anafase 2 Tan solo tiene lugar la separación por el centrómero de cada cromosoma, para liberar las cromátidas que emigran a cada polo opuesto del huso. Telofase 2 Se completa la división de la célula. Se han obtenido cuatro células haploides hijas. En el ser humano, cada uno de los cuatro gametos

Segunda división meíotica

Los cromosomas homólogos se alinean en el plano medio de la célula.

Telofase 1 Profase 2

2 células hijas

Metafase 2 4 células hijas

Anafase 2

Telofase 2

Anomalías relacionadas con la meiosis Por lo general, las anomalías cromosómicas ocurren como consecuencia de un error producido en la división celular. Habitualmente, la meiosis causa la división del material cromosómico, de manera que cada padre aporte 23 cromosomas a cada embrión. Esto resulta en un óvulo o un espermatozoide que sólo tiene 23 cromosomas. Cuando se produce la fertilización, se origina el número total normal de 46 cromosomas. Si la meiosis no se produce adecuadamente, un óvulo o un espermatozoide podría terminar con demasiados cromosomas o con una cantidad insuficiente de estos últimos. Luego de la fertilización, el bebé puede recibir un cromosoma adicional (llamado trisomía) o le puede hacer falta un cromosoma (llamado monosomía) Si bien los embarazos que presentan una trisomía o una monosomía pueden llegar a término y dar a luz a un niño con problemas de salud, también es posible que

Noveno Grado - Ciencias Naturales 131


UNIDAD 3 se produzca un aborto espontáneo o que el bebé nazca muerto, debido a la anomalía cromosómica. En estudios realizados en abortos espontáneos durante el primer trimestre, en aproximadamente un 60 por ciento de los casos se trataba de alguna anomalía cromosómica. En estudios realizados en bebés nacidos muertos, entre un 5 y un 10 por ciento de los casos presentaba alguna anomalía cromosómica

Comparación entre mitosis y meiosis Mitosis

Meiosis

Se produce en todas las células somáticas.

Se efectúa solamente en las células de tejidos germinales. Se producen dos divisiones citoplásmicas. Los cromosomas intercambian material genético mientras permanecen apareados. La profase ocurre en varias fases.

El citoplasma se divide una sola vez. Los cromosomas se duplican una sola vez y no intercambian materiales. La profase de la mitosis ocurre en una sola fase. De la mitosis resultan dos células diploides.

Primera división meíotica

Meiosis

Las células resultantes son haploides. Mitosis

Replicación del ADN

Cromosomas homólogos al mismo nivel en el plano ecuatorial

Segunda división meíotica

Primera división celular

132 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Cromosomas homólogos alineándose en el plano ecuatorial

División celular


UNIDAD 3

2

Actividad Proceso

Mitosis

Meiosis

La formación de los huesos de un bebé en el vientre materno La formación de los espermatozoides El aumento del tamaño de la hoja de una planta La formación de nueva la piel tras una quemadura El alargamiento de la raíz para profundizar en el suelo

Resumen La mitosis es un proceso de división celular que tiene como resultado la producción de dos células hijas, a partir de una sola célula. Las células hijas son idénticas entre sí y a la célula original. En una célula típica, la mitosis, un proceso continuo, convencionalmente se divide en las siguientes fases: profase, metafase, anafase, telofase. La citocinesis es la división del citoplasma que rodea a los dos núcleos que se forman en las fases anteriores.

Glosario Célula haploide: Célula que contiene solo un miembro de cada cromosoma homólogo (número haploide, n). En la fecundación, dos gametos haploides se unen para formar una sola célula con un número diploide (2n) de cromosomas. Célula somática: Son todas las células del organismo, menos las células germinales, es decir, los óvulos y los espermatozoides. Centrómero: Región especializada de cada cromátida a la cual se “adhieren” las cromátidas hermanas. Centrosoma: Son orgánulos importantes en los procesos de división celular, ya que gracias a estas estructuras se origina el huso acromático, que se encarga del desplazamiento de los cromosomas a los polos de la célula.

La meiosis es el tipo de división celular que produce las células germinales (óvulos y espermatozoides). La meiosis implica una reducción en la cantidad de material genético. Las células hijas tienen la mitad de los cromosomas de la célula original. La meiosis se diferencia de la mitosis básicamente porque hay dos divisiones celulares en la meiosis que producen células con un número haploide de cromosomas.

Cromátida: Cualquiera de las dos partes longitudinales de un cromosoma replicado, unidas por el centrómero. Cromosomas: Estructuras del núcleo de la células eucariotas que consisten en moléculas de ADN (que contiene los genes) y proteínas (principalmente histonas). Diploide: Organismo o fase nuclear que tiene los dos juegos de cromosomas. Número cigótico de cromosomas (2n), por oposición al número gamético (n) o haploide. Haploide: Célula que contiene solo un miembro de cada cromosoma homólogo (número haploide, n). En la fecundación, dos gametos haploides se fusionan para formar una sola célula con un número diploide (por oposición, 2n) de cromosomas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 133


UNIDAD 3

La primera etapa de la mitosis, cuando los cromosomas comienzan a volverse visibles en el microscopio, es llamada: a) profase. b) metafase. c) anafase. d) telofase.

3

¿Cuál de las siguientes fases de la división celular es diferente en células animales y vegetales?

4

a) profase.

b) metafase.

c) anafase.

d) citocinesis.

2

3) a.

2) d.

El objetivo final de la meiosis es: a) la formación de cuatro células hijas. b) la separación de las cromátidas. c) que desaparezca el nucleolo. d) la formación de la placa ecuatorial.

El otro nombre que recibe la gametogénesis es: a) meiosis. b) profase. c) mitosis. d) citocinesis.

1) a.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) a.

ENVEJECIMIENTO CELULAR Glóbulo blanco

Etapa de desintegración de la célula

134 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Todas las células de tu cuerpo, a excepción de los óvulos y espermatozoides, se multiplican por división mitótica. Sin embargo, si se cultivan células in vitro, el número de veces que pueden multiplicarse es limitado y no va más allá de las 40 a 60 divisiones. Esta conducta se debe al desgaste sucesivo del telómero con la sucesión de ciclos celulares, impidiendo así su función protectora, con lo que el cromosoma se hace inestable, aparecen errores durante la mitosis, anomalías genéticas y mutaciones. Las células que presentan estos defectos no solo son incapaces de duplicarse, sino que dejan de ser viables, activándose los procesos de muerte celular programada.


Lección 5

Tercera Unidad

Leyes de la herencia Motivación

Te has hecho las siguientes preguntas en alguna

ocasión: ¿qué es lo que hace que los seres vivos de la misma especie sean diferentes en color, tamaño y forma?, ¿debemos decir que la naturaleza, en este proceso vital de la existencia, es incomprensible?, ¿cómo te explicas que tu hijo se parezca a tu hermana? Esas mismas preguntas se las hacía, mirando las estrellas, un monje austríaco llamado Gregor Mendel, a mediados del siglo XIX. Indicadores de logro:

Explicarás claramente y con interés la diferencia entre genotipo y fenotipo como el conjunto de genes que informan sobre las características de un ser vivo y el conjunto de caracteres observables en un organismo.

Para realizar sus trabajos, Mendel no eligió especies, sino razas autofecundas bien establecidas de la especie Pisum sativum.

Resolverás con interés problemas de cruces híbridos y explicarás cada una de las leyes de Mendel.

Como ya sabes, toda persona hereda dos juegos de cromosomas, uno procedente del padre y el otro de la madre. En total, cada ser humano cuenta con 23 pares de cromosomas, que controlan las características hereditarias, como el color de los ojos, cabello de la piel, y el tipo de sangre, entre otros.

Gregor Mendel

Noveno Grado - Ciencias Naturales 135


UNIDAD 3 En la época de Mendel no se sabía de la herencia. Entonces comenzó su investigación. La primera fase de su experimento consistió en la obtención, mediante cultivos convencionales previos, de líneas puras constantes y en recoger de manera metódica parte de las semillas producidas por cada planta. A continuación cruzó estas variedades, dos a dos, mediante la técnica de polinización artificial. De este modo era posible combinar, de dos en dos, variedades distintas que presentarán diferencias muy precisas entre sí (semillas lisas-semillas arrugadas; flores blancas-flores coloreadas, etc.).

de transmisión de los caracteres hereditarios no eran útiles solo para el guisante, sino para la totalidad de los seres vivos sexuados.

Actividad

1

Herencia genética Materiales a utilizar Un espejo Fotografías de algunos parientes cercanos Procedimiento: Compara los rasgos físicos con tus familiares cercanos e identifica algunos de los más sobresalientes. Compara la forma de sus cejas y la cantidad de vellos en ellas. ¿Son largas y pobladas? ¿Son triangulares? ¿Son delgadas? Observa las arruguitas en las orejas, su forma y tamaño. ¿El lóbulo de tus orejas es largo y despegado? Compara tu nariz con la de tus familiares, ¿es respingada?, ¿ancha y corta?

El análisis de los resultados obtenidos permitió a Mendel concluir que mediante el cruzamiento de razas que difieren al menos en dos caracteres, pueden crearse nuevas razas estables (combinaciones nuevas homocigóticas). Leyó los resultados de sus experimentos en dos conferencias en 1865 y los textos con el resultado de sus investigaciones se publicaron en 1866. Sin embargo, sus contemporáneos no descubrieron la genialidad de sus investigaciones. Pero en 1900, tres botánicos, De Vries, Correns y Tschermak, cada uno por su lado, llegaron a los mismos resultados y conclusiones a los que Mendel había arribado 36 años antes. Hasta entonces, la humanidad comenzó a darse cuenta de que las conclusiones de Mendel sobre el mecanismo

136 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Las características físicas son parte de la herencia genética. Algunos detalles, como la forma de las orejas y los dedos de las manos, muestran muy claramente la herencia de los antepasados. Busca más características distintivas de tu familia.

¿Cómo comenzó todo? La investigación comenzó en 1856 y se prolongó durante 8 años, en el pequeño jardín del monasterio en el que vivía Mendel. Su objetivo era descubrir cómo pasaban los rasgos opuestos de los padres a sus descendientes. Eligió al guisante Pisum sativum, que se poliniza a sí mismo, y es capaz de reproducirse mediante cada una de sus flores, las cuales están colocadas de tal manera que los pétalos envuelven y protegen sus órganos reproductores contra el viento y los insectos. Esto impide que el polen de otras flores penetre y efectúe la fecundación.


UNIDAD 3 Cuando Mendel deseaba polinizar una planta experimental con el polen de otra planta, abría el capullo no maduro, eliminaba los estambres y depositaba el polen de la otra planta en sus pistilos intactos. Su tarea final consistía en poner una cubierta protectora sobre la flor polinizada artificialmente a fin de impedir la entrada de polen extraño que pudiera ser llevado por el viento o los insectos. La mayoría de los guisantes tardaba diez semanas para crecer hasta alcanzar la madurez. Durante ese tiempo, Mendel estudiaba la transmisión de cada uno de los siete diferentes pares visibles de rasgos o características, entre ellos: la altura del tallo el color la forma de las semillas la forma de las vainas el color de las vainas la posición de las flores y el color de los cotiledones En una cruza de los padres, se fecundaban con otras plantas dos clases puras que tenían rasgos opuestos, como, por ejemplo, estambres altos o enanos. En la siguiente generación, se cruzaban los descendientes híbridos para producir una nueva generación. Mendel llevaba cuidadosas notas sobre sus cruces, que comprendían datos cuantitativos sobre los números y clases de individuos de cada generación.

Punto de apoyo La botánica le interesó a Mendel desde su infancia, cuando vivía en la granja de su papá. Ya en el monasterio, observó que disponía de un jardín y una biblioteca nutrida de libros de agricultura, horticultura y botánica. Y puso manos a la obra en 1856. El trabajo de Mendel se resume en tres leyes:

Primera ley de Mendel También se le llama Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1) y dice que cuando se cruzan dos variedades de individuos de raza pura (ambos homocigotos) para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales. ¿Qué lo hizo llegar a esta conclusión? Mendel trabajaba con una variedad pura de plantas de guisantes que producían las semillas amarillas y también trabajaba con una variedad que producía las semillas verdes. Cruzaba estas plantas y obtenía, una y otra vez, plantas con semillas amarillas, así:

Noveno Grado - Ciencias Naturales 137


UNIDAD 3 Obsevación P

Interpretación de mendel Primera genearación F1 X

X Guisante amarillo

Guisante verde

AA

aa

Gametos

Gametos

A

a

F1

Gametos

F1 Todos guisantes amarillos

Aa Todos guisantes amarillos

¿Qué significa este resultado? El polen de una de las plantas progenitoras aporta a la descendencia un alelo para el color de la semilla (amarillo), y el óvulo de la otra planta progenitora aporta el otro alelo para el color de la semilla (verde). De los dos alelos, solamente se manifiestan, o vemos, aquél que es dominante (A), mientras que el recesivo (a) permanece oculto. ¿Recesivo o dominante? Un gen dominante es aquel que, como su nombre lo indica, se manifiesta con prioridad ante un caracter recesivo. Un gen recesivo es aquel que no se manifiesta en presencia de uno dominante. Entonces, para que éste se manifieste, se requiere que el carácter esté presente en los dos cromosomas. Por ejemplo, si el padre tiene los ojos café oscuro y la mamá, verdes, el hijo los tendrá café oscuros, ya que este gen domina. Caracteres predominantes son: pelo oscuro, ojos oscuros, pelo rizado, piel morena.

2

Actividad

¿Dominantes o recesivos? Fíjate en la persona que tienes a tu lado, observa sus caracteres, a)

¿Son la mayoría dominantes?

b)

¿Cuáles son esos caracteres?

Otro caso para la primera ley La primera ley de Mendel se cumple también para el caso en que un determinado gen dé lugar a una herencia intermedia y no dominante, como es el caso del color de las flores del “dondiego de noche” (Mirabilis jalapa). Al cruzar las plantas de la variedad de flor blanca con plantas de la variedad de flor roja, se obtienen plantas de flores rosadas.

138 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 3 La interpretación es la misma que en el caso anterior, solamente varía la manera de expresarse de los distintos alelos.

Así pues, aunque el alelo que determina el color verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación, vuelve a aparecer en esta segunda generación. ¿Cuál es el significado de este experimento?

P

Los dos alelos distintos para el color de la semilla presentes en los individuos de la primera generación, no se han mezclado ni desaparecido. Lo que pasaba era que solo uno de los dos aparecía.

X RR

BB

Cuando el individuo de fenotipo amarillo y genotipo Aa, forma los gametos, se separan los alelos, de manera que en cada gameto solo habrá uno de los alelos; así se explican los resultados obtenidos. ¿Qué es fenotipo? ¿Y genotipo? Genotipo es el conjunto de genes que contiene un organismo heredado de sus progenitores. No se puede apreciar a simple vista. En organismos diploides, la mitad de los genes se heredan del padre y la otra mitad de la madre.

RB

F1

Segunda ley de Mendel También se le llama de la separación de los alelos. Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la primera generación (F1) del experimento anterior y las polinizó entre sí. Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes, en la siguiente proporción:

F1

X

A

A

a

A

a

a

¿Qué hizo Mendel?

A F2 a Fenotipo: 3:1

Tercera ley de Mendel Se le llama también la ley de la herencia independiente de caracteres. En el caso de que se tengan dos caracteres distintos, cada uno de ellos se transmite de acuerdo a las leyes anteriores, con independencia de la presencia del otro carácter.

Aa

Aa

Aquellos genes que se manifiestan en un individuo y se pueden apreciar reciben el nombre de fenotipo. Ejemplo: Patricia tiene los ojos verdes (fenotipo), siendo “aa” su genotipo. Fenotipo es la manifestación externa del genotipo, es decir, la suma de los caracteres observables en un individuo.

Cruzó plantas de guisantes de semilla amarilla y lisa con plantas de semilla verde y rugosa (homocigóticas ambas para los dos caracteres). Las semillas obtenidas en este cruzamiento eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose la primera ley para cada uno de los caracteres considerados y revelando también que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 139


UNIDAD 3 Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas (AaBb). Estas plantas se cruzan entre sí, teniendo en cuenta los gametos que formarán cada una de las plantas, así:

Aa A AB

Bb a

B

Ab

b

aB

ab

En el siguiente cuadro se aprecia las semillas que aparecen y las proporciones que se indican:

X AaBb AB Ab AB Ab aB ab

AaBb aB

ab

AABB AABb AaBB AaBb AABb AAbb AaBb Aabb AaBB AaBb aaBB

aaBb

AaBb Aabb aaBb

aabb

9/16 AB 3/16 Ab 3/16 ab

1/16 ab

F2

F2

Glosario Alelo. cada una de las alternativas que puede tener un gen de un carácter. El gen que regula el color de la semilla del guisante presenta dos alelos: uno que determina el color verde y otro, el color amarillo. Gen. unidad hereditaria que controla cada carácter en los seres vivos. A nivel molecular corresponde a una sección de ADN.

140 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Heterocigoto. individuo que para un gen dado tiene en cada cromosoma homólogo un alelo distinto, por ejemplo, Aa. Homocigoto. individuo que para un gen dado tiene en cada cromosoma homólogo el mismo tipo de alelo, por ejemplo, AA o aa.


UNIDAD 3 Como ves, los alelos de los distintos genes se transmiten con independencia unos de otros, ya que en la segunda generación filial F2 aparecen guisantes amarillos y rugosos y otros que son verdes y lisos, combinaciones que no se tenían antes. ¿Cuál es la importancia de la tercera ley? Refuerza el concepto de que los genes son independientes entre sí, que no se mezclan ni desaparecen generación tras generación.

3

Actividad

Miopía En los seres humanos, ciertos tipos de miopía dependen de un gen dominante (A); el gen para la vista normal es recesivo (a). ¿Cómo podrán ser los hijos de un padre con vista normal y de una madre miope, heterocigótica? Haz un esquema de cruzamiento. Para verificar tu respuesta, compárala con la del Solucionario.

Resumen Las Leyes de Mendel son un conjunto de postulados relacionados con la transmisión genética de las características que poseen los padres y transmiten a sus hijos; este mecanismo de herencia tiene su fundamento en la genética. Las leyes se derivan del trabajo realizado por el sacerdote Gregor Mendel, publicado en el año 1865. La Primera Ley de Mendel dice que, al cruzar dos variedades cuyos individuos tienen razas puras, ambos homocigotos para un determinado carácter (por ejemplo, un genotipo es AA o aa), todos los híbridos de la primera generación son similares fenotípicamente. La Segunda Ley de Mendel establece que durante la formación de los gametos, cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial. La Tercera Ley de Mendel contempla la posibilidad de investigar dos caracteres distintos (por ejemplo: color de la piel y longitud del tallo, color de ojos y color de pelo, etc.). Cada uno de ellos se transmite a las siguientes generaciones, siguiendo las leyes anteriores con completa independencia de la presencia del otro carácter.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 141


UNIDAD 3

Autocomprobación

1

2

El conjunto de caracteres observables en un individuo es: a) el genotipo. b) el alelo. c) el fenotipo. d) el cromosoma.

3

El gen que no se manifiesta en presencia de un gen dominante es:

4

a) recesivo.

b) no dominante.

c) alelo.

d) cromosoma.

Cuando se tienen dos caracteres distintos, cada uno de ellos se transmite independientemente del otro. Este es el enunciado de: a) la primera ley de Mendel. b) la segunda ley de Mendel. c) la tercera ley de Mendel. d) la cuarta ley de Mendel. El otro nombre que recibe la Segunda Ley de Mendel es: a) Ley del cruzamiento. b) Ley de la herencia independiente de

caracteres.

c) Ley de la separación de los alelos. d) Ley de la uniformidad de los híbridos de

la primera generación.

Soluciones

1) c.

2) a.

3) c.

4) c.

APLICACIÓN PRÁCTICA La genética aplicada es la rama de la genética que investiga los procedimientos y técnicas adecuadas para el mejoramiento, adaptación y selección de las especies biológicas. Gracias a ella se obtiene cada vez mayor cantidad de razas y variedades agrícolas y ganaderas, lo que repercute en el mejor rendimiento alimentario, mayor valor económico y resistencia a los parásitos y otras enfermedades. El desarrollo de la genética está ligado a los descubrimientos de Mendel, que fue uno de los primeros científicos en dedicarse a experimentar con la herencia.

142 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Solucionario Lección 1 Actividad 1 a) Staphylococcus aureus es una bacteria en racimos, causante de enfermedades en la piel. b) Treponema pallidum tiene forma de espirilo, causa las sífilis. c) Neisseria miningitidis es un diplococo, causante de la meningitis. Actividad 2 a) La salmonela es un bacilo en forma de bastoncillo. Se trasmite a través del consumo de alimentos o agua contaminados y por el contacto con personas o animales infectados. Se puede prevenir incrementando las medidas higiénicas, principalmente en la preparación y consumo de alimentos. La refrigeración de la comida ayuda a prevenir la infección. b) La fiebre tifoidea se caracteriza por fiebre alta constante (40º), sudoración profusa, gastroenteritis y diarrea. Tradicionalmente se divide en cuatro fases, durando cada una de ellas una semana aproximadamente Actividad 4 ¿Cuál crees que es la principal diferencia entre las bacterias y los virus? La diferencia es que el virus necesita de una célula para vivir; las bacterias, en cambio, están en el aire, el suelo y el agua. Los virus necesitan el componente químico del citoplasma (parte de la célula que rodea al núcleo) para poder reproducirse. Aunque son más sencillos que las bacterias, son portadores de la información hereditaria (ADN o ARN) y cuando entran a la célula huésped la engañan y la obligan a reproducir copiando su propia información genética. Así es como se multiplican en un organismo y causan enfermedades. La poliomielitis, la varicela, la gripe, la rabia, el sida son enfermedades provocadas por virus que no responden a los antibióticos. Las bacterias son microorganismos unicelulares presentes en todas partes. Algunas de ellas, una vez que penetran en el organismo, son patógenas (causan enfermedades), como las que causan el tétano y la difteria.

Lección 2 Actividad 1 Si se hace el mismo experimento, pero lavándose bien las manos antes de tocar la gelatina endurecida, el resultado es que no se formarán las colonias de bacterias. Actividad 2 Las plantas que se sembraron en la tierra libre de microorganismos tienen un crecimiento muy deficiente, mientras que las plantas que están en la tierra con abundantes microorganismo crecen más saludables. Muchas especies de bacterias del suelo son necesarias para la vida de las plantas.

Lección 4 Actividad 1 La secuencia correcta del proceso es: En las imágenes las ilustraciones son: a) telofase, b) Anafase, c) Metafase, d) Profase

Noveno Grado - Ciencias Naturales 143


Solucionario Al ordenar el proceso, la secuencia correcta es: d) Profase, c) Metafase, b) Anafase, a) Telofase.

Un recurso nemotécnico para no olvidar la secuencia es: PRO- METO-ANA- TELefonearte. Actividad 2

Proceso

Mitosis

La formación de los huesos de un bebé en el vientre materno La formación de los espermatozoides El aumento del tamaño de la hoja de una planta La formación de nueva piel tras una quemadura El alargamiento de la raíz para profundizar en el suelo.

X

Meiosis X

X X X

Lección 5 Actividad 3

Hombre con visión normal Mujer con el gen de la miopía aa Hombre x mujer a a Resultados El 50 % tendrá la miopía y el 50% será sano.

144 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Aa A aA aA 50% aA

a aa aa 50% aa


UNIDAD 3

Proyecto Limpia, separa, cocina y enfría Propósito Los alimentos que comes a veces te pueden enfermar, ¿por qué? Porque bajo condiciones propicias, las bacterias pueden estar presentes en los alimentos cuando son adquiridos, preparados o servidos. El objetivo de este proyecto es que practiques cuatro pasos que te dan salud: limpiar los alimentos, separar los que puedan contaminar a los otros, cocinarlos bien y enfriar los que se descomponen con facilidad. Centro teórico Los científicos han descubierto que las bacterias son parte de los seres vivos y se encuentran en todos los productos agrícolas; que pueden crecer rápidamente a temperatura ambiente; que el crecimiento bacteriano en los alimentos puede ser disminuido o detenido mediante refrigeración o congelamiento; que las enfermedades relacionadas con alimentos pueden producir desde síntomas leves hasta muy serios. También se sabe que la mayor probabilidad de enfermarse por alimentos contaminados la tienen los niños, los ancianos y aquellos con un sistema inmune débil. Desarrollo La ciencia indica que para evitar lo anterior debes seguir cuatro pasos simples: 1. Limpiar Lava las manos, los utensilios y superficies con agua jabonosa caliente antes y después de la preparación de los alimentos, especialmente después de preparar carnes, aves, huevos o pescado, a fin de protegerte adecuadamente contra las bacterias. Puedes usar un limpiador o desinfectante, como la lejía, sobre las superficies. 2. Separar Es importante que separes las carnes crudas (de res, pollo, pescado) y sus jugos, de los alimentos que ya están listos para comerse, por ejemplo, las frutas.

Nunca pongas alimentos cocidos sobre un plato que fue usado previamente para carnes crudas, huevos o productos de mar. 3. Cocinar Cocina los alimentos a las temperaturas apropiadas (esto depende de los diferentes cortes o tipos de carnes y aves). Mantén la cocción de los huevos hasta que las claras y las yemas estén cocidas, no blandas. 4. Enfriar Refrigera o congela los alimentos que se descomponen fácilmente, los alimentos preparados y las sobras antes de dos horas y asegúrate de que el refrigerador ha sido graduado a una temperatura no mayor de 4.4 grados centígrados y que el congelador esté regulado a -17.7 grados centígrados. Cierre del proyecto ¡Tú tienes el poder de combatir las bacterias! No te arriesgues a enfermarte tú o los tuyos. Los cuatro pasos simples de este proyecto te ayudarán a reducir las enfermedades relacionadas con los alimentos. Solo tienes que aplicarlos cada vez que sea necesario. 1 2

3 4

Noveno Grado - Ciencias Naturales 145


Recursos Forsythe, S. Alimentos seguros: Microbiología. Editorial Aula Magna, 2003. Ganong, William. Fisiología Médica. Editorial El Manual Moderno, S.A. de C:V. México, D.F. 1984. Animal Cell Mitosis http://www.cellsalive.com/mitosis.htm 2006 BioNica.info: Bacterias que causan enfermedades humanas http://www.bio-nica.info/Biblioteca/BacteriasEnfermedades.pdf Food- Info: Virus y enfermedades alimentarias http://www.food-info.net/es/virus/intro.htm Ministerio de Salud Publica y Asistencia Social: Programa Nacional de ITS/ VIH/ SIDA http://www.mspas.gob.sv/p_its_vih_sida_menu.asp Universidad Copulense de Madrid: Los experimentos de Mendel http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mendel/mendel.htm Web del bebé: Enfermedades infecciosas: bacterias y virus http://www.webdelbebe.com/salud/enfermedades-infecciosas-bacterias-y-virus.html 2006 Youth Net: Gente joven y ETS/VIH/SIDA http://www.fhi.org/en/Youth/YouthNet/Publications/FOCUS/InFOCUS/part2programsSP.htm 1997

146 Ciencias Naturales - Noveno Grado


CIENCIAS NATURALES Unidad 4 LOS SERES VIVOS

Objetivos de la unidad Indagarás y representarás con creatividad los mecanismos de la herencia genética, identificando y describiendo los ácidos nucleicos para explicar los procesos de transmisión de rasgos, características y formas de prevenir algunas enfermedades hereditarias. Representarás y describirás con interés las poblaciones y los recursos naturales, identificando su dinámica y características, para explicar las principales causas del crecimiento poblacional y su incidencia en la capacidad de sostenibilidad del medio ambiente.


Los seres vivos

se agrupan en

cuando se reproducen Transmiten sus genes a sus descendentes

por medio de

ADN

para vivir necesitan

a través de la

Reproducción

Sexual

Genes

Cromosomas

Recursos naturales

Comunidades y poblaciones

que son

Asexual

Renovables

No Renovables

En esta unidad estudiarás el mundo de la genética. En primer lugar se hace referencia al Acido Desoxirribonucleico o ADN, el cual es el principal responsable de la transmisión de los caracteres hereditarios en los seres vivos. La unidad además aborda la importancia de los genes y los cromosomas en los procesos de la herencia. El estudio de estos temas te servirá para comprender de una manera más clara la importancia de las formas de reproducción de los seres vivos y las claves de la herencia. Al final de la unidad, podrás valorar los beneficios de los recursos naturales, proponiendo acciones para conservarlos y así contribuir a evitar el deterioro ambiental y conservar los ecosistemas existentes.

Introducción al proyecto En esta unidad trabajarás en el proyecto denominado “Papel reciclado y perfumado”. Proteger los árboles, ahorrar energía eléctrica y usar menos agua son recomendaciones básicas para proteger los recursos naturales en particular y a los seres vivos en general. Con el desarrollo de este proyecto pondrás en práctica estas y otras recomendaciones con la finalidad de contribuir a la conservación de nuestro planeta.

102 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 1

Cuarta Unidad

Transmisión de la herencia genética Motivación

Tú eres un ser especial. Eres una combinación de característica físicas, socioemocionales y mentales que te hacen una persona única. Tus rasgos físicos están controlados por los genes, los cuales son pequeños segmentos de ADN localizados en los cromosomas de las células. Durante la reproducción humana, se unen las células sexuales del padre (espermatozoide) y de la madre (óvulo), y se produce una combinación de genes

dando como resultado una mezcla de características en los hijos y las hijas. Por ello te pareces a tu padre en ciertos rasgos y a tu madre en otros. ¿Cómo ocurre exactamente ese intercambio genético?

Indicadores de logro:

Representarás y explicarás con responsabilidad la estructura del ADN propuesta por Watson y Crick y la importancia genética en el ser humano.

1

Explicarás con seguridad las características y función de los cromosomas, genes y código genético.

Actividad

Así soy yo Materiales a utilizar: Tres páginas Bolígrafo Procedimiento: De la siguiente lista de abajo, anota los rasgos que tienes.

Rasgos

Dominante

Recesivo

Cabello Ojos Nariz Camanances Vello en los nudillos Pecas Lóbulos Lateralidad Cabello Color de piel Estatura

Oscuro Oscuros, castaños Respingada Sí Sí Sí Separados Diestro Liso Morena Alto

Claro Azules, grises Caída No No No Pegados Zurdo Rizado Blanca o trigueña Bajo

Noveno Grado - Ciencias Naturales 103


UNIDAD 4 Prepara la misma lista para tu mamá y tu papá. Comparen las listas. ¿Tienes más rasgos de uno de ellos?

Punto de Apoyo

Genes dominantes y recesivos Se llama genes dominantes a las características que se conservan o que aparecen en los descendientes. Lo opuesto son los genes recesivos, que son las características que se esconden o pierden, ante los genes dominantes. Por ejemplo, si tu mamá tiene lóbulos de la oreja separados, lo que se considera un rasgo dominante, y tu padre tiene lóbulos pegados, un rasgo recesivo, es mayor la probabilidad de que tú tengas lóbulos separados. Piensa en este otro ejemplo: si en una familia la mamá tiene ojos claros (gen recesivo) y el papá tiene los ojos oscuros (gen dominante), entonces es muy probable que sus hijos tengan ojos oscuros. ¿Has visto estos casos alguna vez? Cuando aplaudes, ¿qué dedo queda arriba, el pulgar derecho o el izquierdo? ¿Flexionas la punta de los dedos sin doblar las otras partes? ¡También son rasgos que heredas!

Nucleótido: es la molécula formada por la unión de una pentosa (azúcar de 5 carbonos), con una base nitrogenada. de ADN en el núcleo de todas las células eucariotas, específicamente en los cromosomas. Unos años después, el bioquímico P. A. Levene analizó los componentes del ADN y encontró que contenía cuatro bases nitrogenadas: citosina y timina, adenina y guanina; el azúcar desoxirribosa y un grupo fosfato. También demostró que se encontraban unidas en el orden fosfato-azúcar-base, formando un nucleótido. Levene también sugirió que los nucleótidos se unían por los fosfatos para formar el ADN. Pirimidinas O

NH2 HC HC

C

H3C N C

N H Citosina (C)

NH2

C

C

C

C

HC

HC

O

N

NH C

O

N H Timina (T)

C

N H

O N CH

N

Adenina (A)

N

C

N H

C

C

HC

NH C

N

NH2

Guanina (G)

O O

P O

Fosfato

O

CH2

H

Cada rasgo proviene de dos genes del padre y de la madre. Algunos rasgos son dominantes y otros son recesivos.

Un poquito de historia En 1869, el biólogo suizo Johann Friedrich Miescher identificó un nuevo grupo de sustancias celulares a las que llamó nucleínas, y luego fueron identificados como ácidos nucleicos (1889). En 1914, Robert Feulgen describió un método para revelar por tinción el ADN, basado en el colorante fucsina. Al utilizar este método descubrió la presencia

104 Ciencias Naturales - Noveno Grado

BASE O

C

C H

H

C

C

CH

H

H

Azúcar (Desoxiribosa)

Nucleótido

En 1952, Alfred Hershey y Martha Chase, en Estados Unidos, realizaron una serie de experimentos que comprobaron que el ADN era el material hereditario. Y es que hasta la mitad del siglo XX, los científicos no estaban seguros de que el ADN fuera la molécula capaz de asegurar la transmisión de los caracteres hereditarios de célula a célula y generación tras generación. En 1953, James Watson y Francis Crick anunciaban que habían descubierto la estructura de la doble hélice de la molécula de ADN y formularon los principios de almacenamiento y transmisión de la información hereditaria. Estructura del ADN El ácido desoxirribonucleico (ADN) está formado por unidades llamadas nucleótidos, cada una de las cuales tiene 3 sustancias: el ácido fosfórico, una azúcar de cinco carbonos llamada pentosa, y una base nitrogenada.


UNIDAD 4 El ácido fosfórico forma el grupo fosfato; la base nitrogenada es de cuatro clases: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Cada una de esas bases se reconocen de una manera especial, formando pares, cada una con su complementaria, es decir, la adenina solo se une a la timina y la citosina solo con la guanina. (C - G) (A - T)

2

Actividad

Obtención de ADN El objetivo principal de este experimento es poder observar sin ayuda de ningún instrumento óptico (microscopio) el ADN, utilizando solo materiales caseros de bajo costo. Materiales a utilizar Hígado de pollo Una taza con agua Detergente líquido Tubo de ensayo Alcohol Cuchillo Colador Cuchara Suavizador de carne en polvo o jugo de papaya o piña Licuadora Vaso de precipitados o cualquier vaso con graduaciones (para bebés) Procedimiento 1. Corta en pedacitos el hígado de pollo

4. 5. 6. 7. 8.

9.

para separar algunas partes que no se hayan licuado lo suficiente Mide el licuado en el recipiente y añade ¼ de detergente líquido del total del licuado Revuelve con cuidado con la ayuda de la cuchara. Hazlo lentamente por unos 5 minutos, sin formar espuma Deja reposar la mezcla durante 10 minutos Agrega una cucharadita de ablandador de carne Revuelve con cuidado y con lentitud por unos 5 minutos. Si lo haces con rapidez o con mucha fuerza, corres el riesgo de romper el ADN, y no podrías observarlo Coloca parte de la muestra en el tubo de ensayo, hasta casi la mitad del recipiente

2.

Ponlo en la licuadora, agrega agua suficiente para que, luego de 14 segundos de licuar, tenga la consistencia pastosa 3. Vierte el licuado en el vaso graduado, por medio de un colador

Noveno Grado - Ciencias Naturales 105


UNIDAD 4 10.

Inclina el tubo de ensayo y agrega, muy lentamente, el alcohol, deslizándo por las paredes del tubo de manera que se forme una capa sobre la mezcla de hígado. Coloca suficiente alcohol según la cantidad de licuado que haya en el tubo de ensayo

Puede realizar este experiemento utilizando otro material como hojas, hebras de cabello, entre otros.

¿Cómo está organizado el ADN? En las células eucariotas, el ADN está organizado en cromosomas y en ellos se guarda la información genética del organismo. Cada especie tiene un número característico de cromosomas, por ejemplo, la cebolla tiene 16 (organizados en 8 pares), la mosca de la fruta Drosophila melanogaster tiene 8, y los seres humanos tenemos 46. Esto no significa que una mayor cantidad de cromosomas sea equivalente a ser “más inteligente” puesto que las células de las papas tienen 48 cromosomas. Los seres humanos tenemos 23 pares de cromosomas: 22 de ellos se llaman cromosomas autosómicos porque contienen toda la información corporal o somática y se heredan uno del padre y otro de la madre. Los cromosomas del par 23 se llaman cromosomas sexuales y son diferentes entre sí. La mitad de los cromosomas procede de la madre, la otra mitad, del padre. Las diferencias entre individuos reflejan la recombinación genética de estos juegos de cromosomas al pasar de una generación a otra.

106 Ciencias Naturales - Noveno Grado

11.

Luego de unos minutos, podrás observar unos filamentos blancos dentro del alcohol, que se elevan de la mezcla de hígado, detergente y suavizante; es el ADN que comienza a coagular como una masa blancuzca y sube hasta la parte donde está el alcohol ¡Felicitaciones! Has realizado tu primera extracción casera de ADN 12. Puedes retirarlo con la ayuda de un palillo. Las proteínas y la grasa se quedan en la parte acuosa de la mezcla y el ADN asciende hasta llegar al alcohol El ADN es una molécula muy larga y se agrupa, por eso se te facilita retirarla

A

XX

B

XX

1

XX

2

XX

3

XX

4

5

C

XX XX XX XX XX XX XX 7 D

6

8

9

10

XX XX XX xx xx xx 13

xx 21

14

G

xx 22

11

E 15

16

xx x

17 18

12

F

xx xx 19

20

Y

Así se ven los cromosomas humanos. Los pares de cromosomas como estos se encuentran en cada una de las células humanas. El último par determina el sexo de una persona. En el ser humano quien determina o es el responsable del sexo del bebé es el padre.


UNIDAD 4

3

Actividad

Pares sin igual Una de las diferencias de los humanos con respecto a los repollos, conejos, perros o cualquier otro ser vivo es que tiene una cantidad distinta de cromosomas a la de las otras especies. También es diferente la información que contienen los cromosomas. ¿Te gustaría investigar los cromosomas y comprender cómo pasan la información? Materiales a utilizar Una hoja de papel bond tamaño carta Hilo rojo Tijera Hilo azul Lápiz Regla Dos clips Procedimiento 1. Corta un trozo de hilo rojo de 10 centímetros de largo 2.

Corta un trozo del mismo tamaño de hilo azul. Estos hilos representan dos cromosomas

3.

Sobre una mesa, coloca el papel en forma horizontal. Pon los dos trozos cerca del centro del papel. Observa el hilo y el papel El papel representa una célula y el hilo representa los cromosomas de la célula, ubicados en el núcleo

celular, en los organismos eucariostas 4. Corta un pedazo del mismo tamaño de hilo rojo y colócalo cerca del primer trozo de hilo rojo. Sujeta los dos trozos de hilo rojo con un clip

Repite el proceso con el azul.

5.

Lleva al centro del papel los pedazos unidos de hilo para que sus extremos queden frente a frente

6.

Saca los clips de cada par de hilos y coloca un trozo de cada color cerca de cada extremo del papel 7. Dibuja una línea vertical por el centro a) ¿Qué diferencia tiene cada mitad del papel con el papel del paso 3? b) ¿Qué puedes deducir? c) Explícalo con tus palabras. d) Compara tu explicación con la que ofrece el solucionario de esta unidad

Todas las células humanas, excepto las sexuales, tienen 46 cromosomas. Realiza de nuevo la actividad, pero comienza con 46 pares de hilos. ¿Cuáles son las propiedades y funciones del ADN? Las principales son: a)

El ADN dirige la actividad celular.

b)

Contiene la información genética de la célula, ya que las unidades de ADN, llamadas genes, son las responsables de la totalidad de características de una persona y de la transmisión de esas características a su descendencia.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 107


UNIDAD 4 c)

El ADN tiene la propiedad de duplicarse durante la división celular para formar dos moléculas idénticas.

Punto de apoyo Organismo Repollo Conejo Perro

número de cromosomas 18 44 78

Los genes Los genes son la unidad física y funcional de la herencia y se localizan en los cromosomas. Un gen es una secuencia de nucleótidos (secuencia de ADN o ARN), que se localiza en una determinada posición dentro de la cadena de ADN, la que será nuevamente distribuida en los cromosomas. Un gen codifica o lleva la información de un producto específico, como por ejemplo, una proteína. Dicha proteína estará involucrada en algún proceso específico que determinará un rasgo o característica particular, como por ejemplo, el color de una flor. Un gen para una determinada característica puede presentarse en dos formas alternativas denominadas alelos. Es decir que cada característica fenotípica es controlada por un par de alelos. En los mamíferos diploides, que tienen doble número de cromosomas, un alelo procede del padre y otro alelo procede de la madre. Una célula

Los cromosomas están hechos de genes

23 pares de cromosomas

Los genes consisten en ADN, el cual está hecho de cuatro letras químicas

Código genético En el proceso de la herencia intervienen los dos ácidos nucleicos: el ADN, el cual es responsable de la transmisión de la información genética, y el ARN se encarga de sintetizar las proteínas, para que se pueda transferir esa información vital de un individuo a otro. El código genético es un lenguaje que tienen los genes y que informa sobre la síntesis de proteínas, es decir, del orden en el que se han de unir los aminoácidos. Ese lenguaje se tiene que hacer con cuatro letras, las cuatro bases del DNA. El código genético es un mecanismo por medio del cual la información genética contenida en el ADN de los cromosomas se transcribe a otro ácido nucleico, el ARN o ácido ribonucleico y, a continuación, a las proteínas. El código genético es necesario para realizar la síntesis de proteínas. Las proteínas son cadenas de aminoácidos. Cada proteína tiene una secuencia precisa de aminoácidos. Si cada aminoácido estuviera codificado sólo por dos bases habría un total de 42=16 posibilidades, pero como los aminoácidos que forman las proteínas son 20, es necesario combinar más bases. Si combinamos tres bases (tripletes) para formar un aminoácido, obtenemos un total de 64 combinaciones (43=64). De ellas, 61 combinaciones codifican aminoácidos. A las palabras del código genético se les llama tripletes de bases y a esos tripletes codificantes en los genes se les llama codógeno; pero el ADN no interviene en la síntesis proteica, sino que la información de los genes es transcrita al ARN (ácido ribonucleico) y los genes codifican para proteínas. El mensaje se transcribe en una molécula de ARN mensajero. El mensaje del ARN mensajero tiene que ser traducido en los ribosomas, y como consecuencia de la traducción, se sintetizan las proteínas. Las moléculas encargadas de la traducción son las de ARNt. Características del codigo genético 1.

108 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Es un código con palabras de tres letras, de tripletes


UNIDAD 4 de bases. Un codón se forma por la unión de 3 nucleótidos que codifican un aminoácido. 2.

Es un lenguaje en el que no hay signos que separen palabras.

3.

Es un código universal, que es igual en todos los seres vivos, de ahí la posibilidad de hacer transferencia de genes. Aunque ya se han encontrado excepciones a esa universalidad, en el paramecio, por ejemplo.

4.

Es un código degenerado porque sobran tripletes, es decir, que todos los aminoácidos, menos dos, están codificados por más de un triplete.

4

Actividad

Ojos café, manos pequeñas, pelo rizado, camanances… Todos los cromosomas están formados ácido desoxirribonucleico (ADN). El ADN se encuentra en el núcleo de cada célula y contiene la información del código genético. Este código determina tu color de cabello, color de piel, altura y cientos de características tuyas y para ello ¡solo utiliza cuatro símbolos! ¿Quieres averiguar cómo lo hace? Materiales a utilizar Lápiz Papel Procedimiento 1. Escribe el siguiente mensaje codificado en un papel: CCCCATGACGGGACGTTCAGTCAGGGG 2. Separa y dibuja una línea vertical cada tres letra , así: CCC / CAT / GAC / GGG / ACG / TTC / AGT / CAG / GGG 3. Traduce cada secuencia anterior de tres letras usando el código siguiente: GGG= O CCC= P AGT= B CAG= I CAT= E ACG= R GAC= L TTC= U a) ¿Qué dice el mensaje? b) Usa las secuencias de tres letras para escribir otras palabras. c) ¿Qué crees que representa esta actividad? ¿Por qué?

Resumen Una serie de descubrimientos a mediados del siglo XX confirmaron que el ADN contiene el material hereditario. El ADN está formado por nucleótidos, cada uno de los cuales tiene un grupo fosfato, un azúcar (pentosa) y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas son la adenina, guanina, citosina y timina. En el ARN, las bases nitrogenadas son Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo. El ser humano tiene 23 pares de cromosomas, 22 autosómicos y un par sexual. Los cromosomas contienen los genes. Los genes son cadenas de ADN (una secuencia de nucleótidos). En un filamento de ADN puede haber miles de bases nitrogenadas dispuestas en cualquier orden; cada grupo de 3 bases se llama codón y representa una palabra en el código genético. El código genético es un código de tripletes. Un codón se forma por la unión de 3 nucleótidos que codifican un aminoácido; varios codones pueden codificar a un mismo aminoácido. Cada triplete codifica la producción de un aminoácido y la unión de los aminoácidos permite la producción de proteínas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 109


UNIDAD 4

3) c.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? a) Los seres humanos tienen 2 pares de cromosomas sexuales. b) Los seres humanos tienen 22 pares de cromosomas autosómicos. c) El 80% de los cromosomas procede de la madre. d) El ADN se encuentra en el citoplasma.

3

4

Propusieron la estructura de doble hélice del ADN: a) George Gamow y Friedrich Miesscher. b) Robert Feulgen y P. A. Levene. c) James Watson y Francis Crick. d) Alfred Hershey y Martha Chase. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones no es correcta? a) Los genes se localizan en los cromosomas. b) El ADN controla la actividad genética de la célula. c) El ADN está compuesto por 4 bases nitrogenadas. d) Oriana es el nombre de una de las bases nitrogenadas que forman el ADN.

2) b.

2

El ADN está formado por unidades llamadas: a) nucleótidos. b) pentosas. c) azúcares. d) bases.

1) a.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) d.

ADN Y BUENA SALUD A través de una muestra de ADN es posible hacer un análisis nutricional. Se toma una muestra del ADN y se envía al laboratorio. Una computadora busca las variaciones o cambios de 19 genes específicos, para determinar el tipo de dieta que se debe seguir. Por ejemplo, si hay una variación en un gen determinado que se asocia con enfermedades del corazón, se sugiere ingerir más vitamina B para reducir riesgos coronarios. Los resultados de los 19 genes son analizados y se diseña una dieta tanto para perder peso, como para señalar qué nutrientes o alimentos específicos hay que aumentar o disminuir.

110 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 2

Cuarta Unidad

Reproducción

Motivación

E

¿ s posible obtener una piedra a partir de otra, con las mismas características? Definitivamente eso no es posible. La diferencia principal entre la materia inerte y los seres vivos es que los organismos vivientes tienen la capacidad de generar otros seres vivos semejantes, es decir de reproducirse. Mediante la reproducción se crean organismos nuevos, con características semejantes a sus progenitores. Asimismo cada especie tiene su propio mecanismo de reproducción que le permite perpetuarse. En la actualidad, mediante la técnica de la ingeniería genética se puede manipular la reproducción por medio de los genes, y las finalidades pueden ser diversas: por ejemplo en las plantas se intenta crear especies más resistentes a las inclemencias del clima o las plagas, frutas y verduras con mayor valor nutritivo y de mayor tamaño. En los

animales se pretende obtener variedades ganaderas de mayor rendimiento. En los seres humanos la ingeniería genética se utiliza para intentar curar ciertas enfermedades genéticas.

Indicadores de logro:

Representarás y describirás con objetividad y curiosidad las diferencias y ventajas de la reproducción sexual y asexual en los seres vivos. Explicarás con seguridad, valorando las diferentes aplicaciones de la ingeniería genética en la vida de los seres vivos.

Describirás con curiosidad e interés algunas enfermedades relacionadas con ciertas fallas como el síndrome de Down, el síndrome de Alzheimer, fibrosis cística, la leucemia linfocítica y otras.

La reproducción La reproducción es el proceso biológico mediante el cual se forman nuevos organismos y se perpetúan las especies. La reproducción puede ser asexual y sexual.

manera que en un solo día y de un único progenitor inicial se pueden formar miles de nuevos individuos, todos idénticos entre sí e idénticos a su progenitor.

La bipartición, la gemación o la división múltiple son formas de reproducción asexual donde se originan nuevos seres idénticos al progenitor. Es un proceso rápido, por ejemplo, en el caso de algunas bacterias tan sólo se requieren treinta minutos para que por bipartición aparezcan dos nuevas bacterias, de tal

Célula madre

Dos células hijas

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UNIDAD 4 La reproducción asexual permite que los organismos por sí solos sean capaces de desprender una célula o un trozo de su cuerpo y que éstos por mitosis (la división del núcleo celular con la distribución cromosómica en dos núcleos hijos) puedan formar un individuo genéticamente semejante a él. Cuando una especie se reproduce asexualmente, es decir, que necesita solo un progenitor para tener descendientes, se expone a perder una de las características más importantes que proporciona la mezcla de genes: la capacidad de adaptación. La reproducción asexual es un método utilizado por seres poco evolucionados como las bacterias, los protistas o animales muy sencillos, aunque las plantas superiores lo utilizan con bastante frecuencia.

La reproducción sexual es más compleja. Se requieren dos progenitores y unas células especiales, los gametos (masculinos y femeninos), que se formarán tan solo cuando el individuo madura sexualmente y produce espermatozoides y ovulos. Estos se unen para que las especies puedan reproducirse. Para que de dos progenitores se obtengan descendientes, en ocasiones han de transcurrir largos períodos de tiempo (en nuestro caso se requieren nueve meses de gestación) y los descendientes no son idénticos a sus progenitores, ni son iguales entre sí (fíjate en tus hermanos). La reproducción sexual es un mecanismo de reproducción más evolucionado que la reproducción asexual.

1

Actividad

¿Qué respondes? a) ¿Cuáles pueden ser las ventajas o desventajas de la reproducción asexual frente a la sexual? b) ¿Cuál de los dos tipos resulta ser más rápido para el individuo? ¿Por qué? c) ¿Cuál de las dos permite que aparezcan nuevos individuos diferentes a los progenitores? d) En tu opinión, ¿cuál de los dos tipos de reproducción garantizaría mejor la supervivencia de una especie si las condiciones del medio cambian? ¿Por qué? e) ¿Cuál de las dos reproducciones ha permitido la evolución de las especies? Compara tus respuestas con las que aparecen en el Solucionario, al final de la unidad.

112 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 4 La reproducción en varios grupos de animales

Grupos

Reproducción asexual

Reproducción sexual Sexo separado Hermafrodita

Esponjas Moluscos Arácnidos Crustáceos Insectos

Escisión No No No No

Sí Sí Sí Sí Sí

Sí Sí No Sí No

Externa e interna Externa e interna Interna Externa e interna Interna

Equinodermos Peces

Regeneración No

Sí Sí

Excepciones No

Externa Externa, interna

Reptiles

No

No

Interna

Aves Mamíferos

No No

Sí Sí

No No

Interna Interna

Fecundación

Lugar de desarrollo Ovíparos Ovíparos Ovovivíparos Ovíparos Ovíparos, ovovivíparos Ovíparos Ovíparos, ovovivíparos Ovíparos y ovovivíparos Ovíparos Vivíparos

¿Qué es la ingeniería genética? Es la ciencia biológica que estudia la manipulación de los genes. Cuando los científicos comprendieron la estructura de los genes y cómo la información que portaban se traducía en funciones o características, comenzaron a buscar la forma de aislarlos, analizarlos, modificarlos y hasta de transferirlos de un organismo a otro para conferirle una nueva característica. Justamente, de eso se trata la ingeniería genética: un conjunto de procesos y métodos que permite transferir genes de un organismo a otro. Como consecuencia, la ingeniería genética sirve para clonar fragmentos de ADN y para expresar genes (producir las proteínas para las cuales estos genes codifican) en organismos diferentes al de origen. Así, es posible también mejorar cultivos y animales. Hasta el momento se ha utilizado la ingeniería genética para producir, por ejemplo: Vacunas, como la de la hepatitis B Insulina y la hormona del crecimiento humano Enzimas para disolver manchas, como las empleadas en la elaboración del queso y en la obtención de jugos de fruta

Plantas resistentes a enfermedades y herbicidas En la ganadería El desarrollo de la ingeniería genética (también llamada metodología del ADN recombinante) fue posible gracias al descubrimiento de las enzimas de restricción y de los plásmidos. Las enzimas de restricción reconocen secuencias determinadas en el ADN. De esta manera, conociendo la secuencia de un fragmento de ADN es posible aislarlo para insertarlo en otra molécula de ADN y producir así una molécula de ADN nueva llamada recombinante. Los plásmidos son moléculas de ADN circulares; fueron modificadas por los investigadores para ser empleados como “vectores”. Así, el gen de interés puede insertarse en el plásmido-vector e incorporarse a una nueva célula. Una aplicación de la ingeniería genética en la agricultura es la utilización de la bacteria Bacillus thuringiensis, un bacilo flagelado, que produce durante su reproducción un cristal de proteína tóxico para los insectos lepidópteros que atacan los cultivos como el maíz, papas y algodón . La toxina puede variar de forma y tamaño según la variedad de bacteria. A través de la ingeniería genética se aisló el gen que codifica la toxina y se le agregó a la información genética de las plantas atacadas

Noveno Grado - Ciencias Naturales 113


UNIDAD 4 por los insectos. Luego las plantas expresan las toxinas haciéndose resistentes al ataque de los insectos. Lo explicado anteriormente se aplica en la producción de maíz genéticamente modificado, cuyo proceso consiste en: 1.

Combinar este gen con otros elementos genéticos para que sea funcional ahora en una planta.

2.

Transferir este gen a células de maíz (organismo receptor).

3.

Identificar las células de maíz que recibieron el gen (células transformadas) y regenerar, a partir de estas células, una planta adulta.

La inseminación artificial es un procedimiento sencillo donde el tratamiento es menos invasor que el de otras técnicas más complejas.

Este maíz transgénico, llamado así porque ha sido modificado genéticamente, lleva genes de bacteria que le permiten producir una sustancia insecticida. La aplicación de los conocimientos de la ingeniería genética constituye la biotecnología. Claro está que todas estas investigacione y aplicaciones deben ser realizadas tomando en cuenta a la ética, la dignidad humana y la conservación de la naturaleza.

Reproducción asistida También llamada fecundación artificial, es la técnica de tratamiento de la infertilidad o esterilidad que implica una manipulación de los gametos. Se realiza por dos medios: la inseminación artificial y la fecundación in vitro (FIV).

Inseminación artificial (IA) Consiste en la colocación artificial del semen en el interior del útero de la mujer, con el fin de conseguir un embarazo. Consta de tres fases: Estimulación del ovario con sustancias inductoras de la ovulación con el fin de lograr el desarrollo de varios óvulos. Preparación del semen. Consiste en seleccionar y concentrar los espermatozoides móviles. Para ello se procesan las muestras mediante las técnicas de capacitación o preparación seminal. Inseminación, es decir, depositar el semen en el útero. Para ello se utiliza un catéter. La paciente permanece en reposo unos minutos. No se requiere anestesia.

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En animales también se realiza la inseminación artificial, especialmente en las aves de corral, los cerdos y la ganadería para mejorar la especie, lo que implica mejorar la producción (más leche y carne y de mejor calidad). También disminuye los costos del ganadero ya que no tiene que mantener un semental, además el progreso genético es mucho más rápido y significativo a través de la inseminación que a través del salto natural. Banco de semen Es una dependencia que se ocupa de guardar semen de diversos animales con el fin de conservarlos congelados para una futura inseminación artificial. Hay bancos de semen para humanos, para ganado y para especies en peligro de extinción. Para evitar su deterioro, las muestras son guardadas en cápsulas cilíndricas llamadas viales, en nitrógeno líquido, a -196 grados centígrados.


UNIDAD 4 Fecundación in vitro (FIV)

5.

Transferencia embrionaria. Dependiendo de las características de los embriones, los científicos aconsejan el momento más adecuado entre el segundo y sexto día después de la obtención y fecundación de los ovocitos. Asimismo, la transferencia se puede realizar bien en el útero o en las trompas de Falopio. Generalmente, se transfieren 2 ó 3 embriones, para reducir así la incidencia de embarazos múltiples.

6.

Congelación y descongelación de embriones: después de la transferencia de los embriones, el resto de ellos son sometidos a un proceso de congelación para poder conservarlos durante un tiempo. Este procedimiento permite la disponibilidad de estos embriones en el momento en que sean requeridos por la pareja.

La FIV tiene seis fases: 1.

La estimulación del ovario permite obtener varios óvulos en un mismo ciclo y es necesaria, ya que las posibilidades de embarazo aumentan en forma proporcional al número de embriones transferidos.

La estimulación requiere de inyecciones intramusculares o subcutáneas y de varias visitas al médico para controlar el resultado de la misma.

2.

Extracción de ovocitos: se efectúa mediante una punción vía vaginal bajo control ecográfico. La duración de esta intervención es de unos 15 minutos, bajo anestesia y la paciente está en condiciones de ir a su casa tras 20 ó 30 minutos.

3.

Inseminación. Una vez obtenidos los ovocitos, se requiere una muestra de semen.

Existen dos alternativas: la inseminación clásica, colocando juntos los ovocitos con los espermatozoides previamente tratados y seleccionados, y la inyección intracitoplásmica, de espermatozoides. ¿Qué es la clonación? Clon en el antiguo idioma griego, significa retoño. La clonación es el proceso de obtener un individuo genéticamente idéntico al adulto del que proviene.

4.

Cultivo in vitro del embrión. Los ovocitos fecundados se comprueban al día siguiente. En general, los embriones permanecen en cultivo un total de tres días. En estos cultivos los embriones se desarrollan durante seis días alcanzando la mayoría de ellos el estado óptimo para la implantación en el útero de la madre.

Para ello se extrae el núcleo de una célula adulta, el cual contiene el material genético, para introducirlo en un óvulo, al que antes se le ha quitado el núcleo; se tiene así un embrión genéticamente idéntico al adulto donador de la célula. Esta es la clonación reproductiva. Con esta técnica se han clonado ovejas, ratones, vacas, cabras y cerdos, desde que, en 1997, se clonó a Dolly, primera oveja nacida por esta técnica. La clonación reproductiva en humanos ha originado un fuerte rechazo por parte de casi todo el mundo, especialmente la comunidad religiosa.

Ovocitos: son las células reproductoras femeninas, las cuales se forman en el ovario.

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UNIDAD 4 La clonación terapéutica no se refiere a la obtención de individuos, sino a la manipulación de células embrionarias que proceden de una persona, a partir de las cuales se pueden desarrollar tratamientos en los que el problema del rechazo se eliminaría. Las células embrionarias tienen la característica de que pueden dar lugar a cualquiera de los tejidos del cuerpo humano. Al paciente se le aísla cualquier célula somática de su cuerpo, por ejemplo de la piel. Siguiendo la técnica de la oveja Dolly, se introduce el núcleo de la célula de la piel en un óvulo al que previamente se extrae su núcleo. Se estimula el óvulo con el núcleo transferido y comienza la división celular de ese embrión clonado. Ese embrión contiene la información genética del individuo (puesto que tiene el núcleo de la célula de la piel), es un clon del individuo. El embrión se desarrolla hasta la fase de blastocisto en condiciones de laboratorio. A continuación se extrae de la masa celular interna de ese embrión: la célula madre. Los posibles beneficios terapéuticos que pueden derivarse de la clonación terapéutica parecen esperanzadores. Sólo una cosa se interpone: la clonación terapéutica implica la destrucción posterior del embrión clonado del que se han extraído las células de la masa celular interna, fuente de los tejidos para transplante. Ello provoca graves implicaciones éticas, que han despertado recelo en una parte importante de la comunidad científica. El debate está abierto.

Desordenes genéticos La raíz de un gran número de enfermedades está en los genes. A través del estudio de ellos se puede conseguir que las personas con riesgo de enfermedades congénitas o defectos de nacimiento (como el síndrome de Down) reciban un diagnóstico, asesoría y tratamiento oportuno. Durante la concepción se determinan muchas características. El óvulo y el espermatozoide donan 23 cromosomas cada uno, es decir, 46 cromosomas que conforman nuestro diseño genético. Así como pueden trasmitirse de una generación a otra ciertos rasgos como el cabello ondulado, también pueden heredarse otros nocivos. A veces, un gen anormal puede causar o contribuir a la aparición de un defecto congénito o una enfermedad genética. Síndrome de Down Es un grupo de síntomas mentales y físicos que resultan por tener una copia adicional del cromosoma 21. Los síntomas pueden variar de leves a severos. Por lo general, las personas con síndrome de Down tienen un desarrollo mental y físico más lento que las que no lo tienen. Las personas con este síndrome también pueden tener otros problemas de salud: enfermedades cardíacas, demencia, problemas con los oídos e intestinos, los ojos, la tiroides y el esqueleto. Las posibilidades de tener un bebé con síndrome de Down aumentan con la edad de la madre. Muchas personas con síndrome de Down tienen vidas productivas hasta bastante avanzada la edad adulta. ¿Qué es la enfermedad de Alzheimer? Es una demencia progresiva. La pérdida de la memoria es uno de sus síntomas más tempranos y pronunciados. Por lo general, el paciente empeora progresivamente, mostrando problemas perceptivos, del lenguaje y emocionales a medida que la enfermedad va avanzando. Una de las posibles causas de esta enfermedad son las mutaciones que se desarrollan en los cromosomas 21, 14 y 1.

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UNIDAD 4 Fibrosis cística o quística (FC) Afecta a las células que producen moco, sudor, saliva y jugos digestivos. En las personas enfermas de FC, estas secreciones son espesas y pegajosas. Una progresiva insuficiencia respiratoria es la consecuencia más peligrosa de la FC. En la fibrosis cística, un gen defectuoso expresa una proteína alterada que, cuando es normal,regula el movimiento del cloruro de sodio a través de la membrana de la célula. El resultado es que las secreciones del sistema respiratorio y sistema digestivo se convierten en espesas y pegajosas y hay un incremento de la sal en el sudor. El gen afectado reside en el cromosoma 7. Las infecciones más frecuentes son respiratorias crónicas. Leucemia linfocítica Es un cáncer en el cual el cuerpo produce una gran cantidad de glóbulos blancos inmaduros (linfocitos). Estas células se pueden encontrar en la sangre, la médula ósea, los ganglios linfáticos, el bazo y otros órganos. Las células cancerosas toman el control de partes normales de la médula ósea, causando su insuficiencia. Una persona con leucemia linfocítica aguda tiene mayor probabilidad de sangrar y tener infecciones dado que hay menos células sanguíneas normales. La mayoría de los casos de leucemia linfocítica aguda no tiene una causa obvia; sin embargo, problemas cromosómicos, la radiación, toxinas como el benceno, y algunos fármacos pueden jugar un papel en el desarrollo de la leucemia. Es importante que no confundas lo que son las enfermedades genéticas y congénitas con las enfermedades hereditarias. Las enfermedades genéticas se deben a cambios en el ADN que no necesariamente provienen de los padres. Es decir que no necesariamente son hereditarias, ya que se pueden originar debido a mutaciones que se dan en los genes por la exposición a Glosario Blastocito: célula embrionaria que todavía no se ha diferenciado. Escisión: división, en este caso de un organismo o célula. Hermafrodita: que tiene los dos sexos.

factores que las causan, como es el caso de la exposición al humo del cigarro, que puede causar cáncer de pulmón. Las enfermedades congénitas son aquellas que se adquieren con el nacimiento y se manifiestan desde el mismo. Pueden ser producidas por un trastorno durante el desarrollo embrionario o durante el parto. La causa enfermedades hereditarias genética ya que en el ADN, se encuentra la información genética que se transmite de generación a generación. Sin embargo, de todas las enfermedades genéticas, sólo son hereditarias aquellas cuya causa está en el óvulo y/o en el espermatozoide.

Resumen La reproducción asexual y la reproducción sexual son las dos vías que tienen los seres vivos para perpetuar su especie sobre la Tierra. La reproducción asexual realizada por organismos sencillos es la más fácil y rápida para producir descendientes. La reproducción sexual, en cambio, es propia de seres más complejos que necesitan del gameto masculino y femenino, para formar un nuevo ser. La ingeniería genética abarca distintos caminos para cambiar el material genético. El ADN contiene toda la información almacenada en una larga cadena de una molécula química que determina la naturaleza del organismo así sea una amiba, un árbol de pino, una vaca o un ser humano En la actualidad, la fecundación in vitro y la inseminación artificial son técnicas que ayudan a procrear a las parejas y que permiten mejorar las especies animales, especialmente. Los defectos de los genes individuales pueden causar mal funcionamiento en el metabolismo del cuerpo, y ser el origen de enfermedades tales como el síndrome de Down, Alzheimer, la fibrosis quística, entre otras.

Ovocito: oocito, óvulo en formación. Semen: conjunto de espermatozoides y sustancias fluidas que se producen en el aparato genital masculino de los animales y de la especie humana.

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UNIDAD 4

El momento en el que el espermatozoide se une al óvulo se llama: a) ovulación. b) nacimiento. c) fecundación. d) gametogenesis.

3

2

Una característica de la reproducción sexual es que: a) hay ausencia de gametos. b) la fecundación debe hacerse en medio gaseoso. c) las crías necesitan solo tres cuidados. d) se necesitan dos progenitores.

4

3) a.

Una ventaja de la reproducción asexual es: a) que solo se necesita una célula original. b) que es un proceso lento, pero más seguro. c) hay mayor capacidad de aprovechar los recursos si el ambiente no cambia. d) que se gana capacidad de adaptación al medio con otros.

Una de las ventajas de la reproducción sexual es que: a) disminuye la información genética b) hay aumento de la variabilidad genética. c) hay mayor número de descendientes. d) hay menor número de descendientes.

2) d.

1) c.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) b.

PARA OÍR MEJOR Con la edad, el oído se va haciendo menos agudo a causa de la pérdida de los diminutos pelos sensoriales presentes en el oído interno encargados de convertir las ondas sonoras en señales neurológicas. En la mayoría de los casos, los cilios dañados no se regeneran en personas maduras. Un equipo de científicos de la Universidad de Ciencia y Salud de Oregon, Estados Unidos, han demostrado que al implantar un gen (Atoh1) en el oído interno de un embrión de ratón, algunas células no sensoriales del ratón se transformaron en cilios sensoriales. Se confía que esta técnica podría emplearse en humanos. Lo fascinante es que permite generar cilios sensoriales del oído a partir de cualquier clase de células.

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Lección 3

Cuarta Unidad

Recursos naturales renovables Motivación

Acércate a una ventana. Mira hacia el exterior,

¿qué ves? ¿Sabes qué son los recursos naturales? ¿Observas alguno en este momento? ¿Por qué son importantes los recursos naturales? En esta lección analizaremos algunos de ellos.

Indicadores de logro:

Describirás y diferenciarás con claridad ejemplos de recursos naturales renovables y no renovables proponiendo acciones viables para su cuidado.

Identificarás y explicarás con interés y responsabilidad los beneficios de los recursos naturales no renovables como los minerales, metales, petróleo, gas natural, depósitos de agua subterránea y formas de protegerlos para que no se agoten.

Recursos naturales Los recursos naturales son los elementos y fuerzas de la naturaleza que el ser humano puede utilizar y aprovechar.

¿Te hace pensar lo anterior en el cuidado que debe tener el ser humano al explotar los recursos que le brinda la naturaleza?

Los recursos naturales son de dos tipos: renovables y no renovables. La diferencia entre unos y otros está determinada por la posibilidad que tienen los renovables de ser usados una y otra vez, siempre que el ser humano cuide de la regeneración de los mismos.

Como puedes apreciar, los recursos naturales representan, además, fuentes de riqueza para la explotación económica. Por ejemplo, los minerales, el suelo, los animales y las plantas constituyen recursos naturales que el hombre puede utilizar directamente como fuentes para esta explotación. De igual forma, los combustibles, el viento y el agua pueden ser utilizados como recursos naturales para la producción de energía. Pero la mejor utilización de un recurso natural depende del conocimiento que se tenga al respecto, y de las leyes que rigen la conservación del recurso natural.

Las plantas, los animales, el agua, el suelo, entre otros, constituyen recursos renovables siempre que exista una verdadera preocupación por explotarlos en forma tal que se permita su regeneración natural o inducida por el ser humano Sin embargo, los minerales y el petróleo constituyen recursos no renovables porque se necesitó de complejos procesos que demoraron miles de años para que se formaran. Esto implica que, al ser utilizados, no pueden ser regenerados.

En esta lección nos detendremos para echarle un vistazo a los principales recursos naturales renovables.

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UNIDAD 4 El agua El agua, al mismo tiempo que constituye el líquido más abundante en la Tierra, representa el recurso natural más importante y la base de toda forma de vida. Se considera un recurso natural abundante porque el suministro total de agua en el planeta no es afectado por las actividades humanas. El agua no se destruye cuando es utilizada por el humano, aunque sí puede permanecer por un tiempo en combinación con otras sustancias. Aunque el agua es un recurso abundante, es preciso cuidarla, ya que muchas personas en el mundo carecen de ella. Es difícil encontrar el agua pura en forma natural, aunque en el laboratorio puede llegar a obtenerse o separarse en sus elementos constituyentes, que son el hidrógeno (H) y el oxígeno (O). Cada molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, unidos fuertemente en la forma H-O-H. Desde los mares, ríos, lagos, e incluso desde los seres vivos, se evapora agua constantemente hacia la atmósfera, hasta que llega un momento en que esa agua se precipita de nuevo hacia el suelo. De esta agua que cae una parte se evapora, otra se escurre por la superficie del terreno hasta los ríos, lagos, lagunas y océanos y el resto se infiltra en las capas de la tierra y fluye también subterráneamente hacia ríos, lagos y océanos. Esta agua subterránea es la que utilizan los vegetales, los cuales la devuelven después de nuevo a la atmósfera. Cuando el agua vuelve a la atmósfera se completa un ciclo, el llamado ciclo hidrológico o ciclo del agua. De esta manera, la naturaleza garantiza que el agua no se pierda y pueda ser utilizada nuevamente por los seres vivos.

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UNIDAD 4 Dependemos del agua La vida en la Tierra ha dependido siempre del agua. Las investigaciones han revelado que la vida se originó en el agua, y que los animales que han evolucionado hacia una existencia terrestre siguen manteniendo dentro de ellos su propio medio acuático, encerrado y protegido contra la evaporación excesiva.

Dada la importancia del agua para la vida de todos los seres vivos, y debido al aumento de las necesidades de ella por el continuo desarrollo de la humanidad, tenemos la obligación de proteger este recurso y evitar toda influencia nociva sobre las fuentes de este vital líquido.

El agua constituye más del 80% del cuerpo de la mayoría de los organismos e interviene en la mayor parte de los procesos metabólicos que se realizan en los seres vivos. Desempeña en forma especial un importante papel en la fotosíntesis de las plantas y, además, sirve de hábitat a una gran parte de los organismos.

Lamentablemente, es una práctica acostumbrada el ubicar industrias y asentamientos humanos a la orilla de los ríos y lagos para utilizar el agua y, al mismo tiempo, verter los residuos del proceso industrial y de la actividad humana. Esto trae como consecuencia la contaminación de las fuentes de agua y, por consiguiente, la pérdida de grandes volúmenes de este recurso.

1

Actividad

Purifiquemos el agua Con esta actividad podrás construir un pequeño filtro de agua casero. Materiales a utilizar: Un envase de plástico. Puede servir una botella vacía de plástico de 2 litros ½ libra de arena fina limpia ½ libra de grava limpia ½ libra de piedras medianas limpias ½ libra de piedras grandes limpias ¼ libra de algodón blanco Agua sucia y contaminada (1 litro) Procedimiento: 1. Corta el envase de plástico por el fondo o base, dejando tapado el cuello de la botella 2. Invierte el envase y coloca de abajo hacia arriba los materiales en el siguiente orden: algodón, piedras grandes, piedras medianas, grava, y arena 3. Coloca el agua sucia deslizándola poco a poco dentro del “filtro”

4.

Destapa el “filtro” y espera unos minutos. 5. ¿Cómo se encuentra el agua que sale del “filtro”? a) ¿Para qué puede servir el agua qué filtraste? ¿Es apta para el consumo humano? b) Investiga que materiales utilizan en las industrias para filtrar y potabilizar el agua que consumimos.

Agua sucia Arena Grava Piedras medianas Piedras grandes

Algodón

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UNIDAD 4

El suelo Uno de los principales recursos que brinda la naturaleza es el suelo, ya que en él crecen y se desarrollan las plantas, tanto las silvestres como las que se cultivan para servir de alimento. La formación de los suelos depende de un largo y complejo proceso de descomposición de las rocas, en el cual intervienen factores físicos, químicos y biológicos. La interacción de estos, como factores ecológicos, provoca la desintegración de los minerales que, unidos a los restos de animales y plantas en forma de materia orgánica, originan el suelo. Los seres vivos intervienen en la destrucción de la roca madre y, además de los agentes climáticos, toman parte en la mezcla de sustancias del suelo, en su distribución horizontal, y añaden a éste materia orgánica. Las sustancias de desecho de animales y vegetales, así como sus propios cuerpos al morir, son las únicas fuentes de materia orgánica del suelo, la cual proporciona a éste algunos componentes esenciales, lo modifica de diferentes modos, y hace posible el crecimiento de fauna y flora variadas, que de otra manera no podrían existir. Además, la materia orgánica incorporada al suelo almacena mayor cantidad de energía obtenida del Sol por la fotosíntesis, que la materia inorgánica a partir de la cual se sintetizó. Por consiguiente, los seres vivos contribuyen a la formación del suelo. La presencia de distintos tipos de minerales, las variaciones climáticas, la altura sobre el nivel del mar, la latitud geográfica y otros factores, determinan una gran variabilidad de los suelos, la cual se manifiesta en las características físicas y químicas de estos. Otros fenómenos que se presentan en los suelos son el exceso de acidez y salinidad, los cuales impiden su utilización óptima.

Para evitar perder este recurso es necesario: Restituirle, por medio de abonos o fertilizantes, los nutrientes que extraen las plantas o que pierden por efecto del arrastre de las aguas. Evitar las talas y los desmontes desmedidos, así como las quemas, principalmente en las laderas. Preparar los surcos en zonas de alta pendiente en forma perpendicular a esta, a fin de que el agua, al correr, no arrastre el humus o capa fértil del suelo. Proporcionar al suelo la cobertura vegetal necesaria (sembrar plantas y árboles) para evitar la erosión. Evitar la contaminación que provoca el uso indiscriminado de productos químicos en la actividad agrícola.

Vegetales y animales La flora y la fauna representan los componentes vivos o bióticos de la naturaleza, los cuales, unidos a los componentes no vivos o abióticos, como el suelo, el agua, el aire, etc., conforman el medio natural. Entre la flora y la fauna existe una dependencia muy estrecha basada en leyes naturales que rigen la estructura y funciones de las asociaciones de seres vivos. La flora y la fauna representan recursos naturales renovables de gran importancia para el ser humano. De la flora proviene una gran parte de los alimentos y medicamentos, así como la materia prima para la industria textil, maderera y otras. Las relaciones de alimentación, o relaciones tróficas, determinan las llamadas cadenas alimenticias, en las cuales los animales herbívoros (los que se alimentan de plantas y otros organismos vegetales) constituyen el alimento básico de algunos grupos de animales que, a su vez, servirán de alimento a otros. Esto trae como consecuencia que la disminución en número o la desaparición de uno de estos eslabones de la cadena, por causas naturales o por la influencia humana, ponga en peligro todo el sistema al romperse el equilibrio que caracteriza las relaciones entre los medios biótico y abiótico de la naturaleza.

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UNIDAD 4 A través del tiempo, el ser humano, en su lucha por dominar la naturaleza, aprendió a usar las plantas y los animales para subsistir; de ellos obtenía alimentos, vestidos y fuego para calentarse. Pero, a medida que las comunidades fueron creciendo, aumentaron de igual modo las necesidades de alimentos y por consiguiente, la utilización de la flora y de la fauna se incrementó hasta niveles muy por encima de las capacidades de regeneración de la naturaleza.

2

Actividad

A las plantas les gusta el té Materiales a utilizar Toallas de papel Un bol o tazón Bolsitas de té usadas Semillas de flores o verduras pequeñas Procedimiento: 1. Dobla la toalla de papel en cuatro, mójala totalmente y deposítala en el fondo del bol o tazón 2. Presiona con fuerza la bolsa de té y colócala en el centro de la toalla de papel La semilla encontró en el té los nutrientes y la humedad que necesitaba para germinar y crecer. Las plantas son uno de los recursos naturales renovables que pueden crecer en diferentes medios. Es casi seguro que en el futuro aparecerán vegetales que tengan la capacidad de adaptarse a medios rigurosos y contaminados.

El aire La atmósfera es una capa gaseosa que rodea al globo terráqueo.

3.

Haz un orificio en el extremo superior de la bolsa de té. Después, mójala por completo 4. Planta una semilla en la bolsa de té mojada 5. Coloca el tazón en un lugar en el que reciba luz solar, de preferencia una ventana 6. Todos los días añade un poco de agua a la bolsa de té 7. Es probable que una semana después, observes un brote y unos días más tarde, podrás plantarla en el jardín o en una maceta con tierra a) ¿Cuáles son tus conclusiones? b) ¿Qué pasó? Los gases atmosféricos forman la mezcla que conocemos como aire. En las partes más inferiores de la atmósfera, el aire está compuesto principalmente por nitrógeno y oxígeno, aunque también existen pequeñas cantidades de argón, bióxido de carbono, neón, helio, ozono y otros gases. También hay cantidades variables de polvo procedentes de la Tierra y vapor de agua. El oxígeno forma aproximadamente el 21% de la atmósfera, y es el gas más importante desde el punto de vista biológico. Es utilizado por los seres vivos en la respiración, mediante la cual obtienen la energía

Noveno Grado - Ciencias Naturales 123


UNIDAD 4 necesaria para todas las funciones vitales; también interviene en la absorción de las radiaciones ultravioleta del Sol que, de llegar a la Tierra en toda su magnitud, destruirían la vida animal y vegetal. La atmósfera es también la fuente principal de suministro de oxígeno al agua, y entre ambas se establece un intercambio gaseoso continuo. No hay dudas de que la atmósfera constituye un recurso natural indispensable para la vida, y se clasifica como un recurso renovable. Sin embargo, su capacidad de renovación es limitada, ya que depende de la actividad fotosintética de las plantas, por la cual se devuelve el oxígeno a la atmósfera. Por esta razón, es lógico pensar que de resultar dañadas las plantas, por la contaminación del aire o por otras acciones de la actividad humana, es posible que se presente una reducción del contenido de oxígeno en la atmósfera, con consecuencias catastróficas para todos los seres vivos que lo utilizan.

3 a)

Actividad Menciona tres acciones que puedes realizar para proteger el aire, como recurso natural renovable.

Los recursos marinos El océano, con su enorme extensión, no es fuente tan solo de alimentos. Debajo de las aguas existen recursos tan importantes para el ser humano, como petróleo y gas, y de ellas es fácil obtener un alto número de elementos, tales como magnesio, bromo, boro, uranio, cobre, entre otros. La sal común, tan necesaria para la humanidad, es obtenida directamente del mar. Las aguas del océano y sus microorganismos, que aumentan y varían de acuerdo con las condiciones ambientales, pueden disolver, descomponer y eliminar los desechos nocivos producto de la industria, el transporte y otras actividades de los seres humanos, es decir, de autopurificarse y restablecer el medio. Así ha ocurrido a lo largo de toda la historia de la humanidad, aunque cada vez es más difícil.

124 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 4

Energía solar El suministro de energía solar representa un recurso inagotable que no es afectado por las actividades humanas. La vida potencial del Sol es de cientos de millones de años, excepto por algún accidente cósmico, y a lo largo de toda su vida la cantidad de energía que emana hacia la Tierra, podría ser capaz de cubrir todas las necesidades del ser humano.

Ese suministro de energía, de cualquier forma, depende de la condición de la atmósfera, que puede ser afectada por las actividades humanas. La energía solar puede capturarse directamente, en la calefacción de edificios, el calentamiento de fluidos en colectores solares, o la conversión en energía eléctrica utilizando celdas fotovoltaicas.

Colector plano

Espacio calefaccionado

Tanque de agua caliente Lavarropas

Baño

Se puede capturar la energía solar también indirectamente, por ejemplo mediante la fotosíntesis, en la cual las plantas acumulan en sus tejidos esa energía.

Resumen Los recursos naturales se dividen en renovables y no renovables. Los recursos naturales renovables son aquellos que, con los cuidados adecuados, pueden mantenerse e incluso aumentar. Los principales son las plantas y los animales, los que a su vez dependen de otros recursos naturales renovables como el agua y el suelo. El agua es contaminada con facilidad, por lo que a veces, a pesar de ser abundante, muchos sufren por su escasez. El suelo es un factor abiótico. Se forma por la desintegración de

las rocas y la combinación de despojos orgánicos, agua y gases. El suelo también necesita cuidados. Hay cultivos que le hacen perder su fertilidad. Por ello es necesario alternar estas siembras con otras para renovar los nutrientes de la tierra. La atmósfera, que contiene la mezcla gaseosa llamada aire, es otro recurso natural que proporciona el oxígeno, esencial para mantener la vida en el planeta. La energía solar es un recurso natural inagotable que tiene una enorme incidencia en las actividades vitales del planeta.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 125


UNIDAD 4

1

El humus es: a) la capa fértil del suelo. b) el producto de las quemas de los terrenos. c) la contaminación por químicos en el suelo. d) el terreno que no es plano, sino que tiene pendiente.

3

2

4

El proceso que garantiza que el agua pueda ser usada de nuevo por los seres vivos se denomina: a) producción de agua en el laboratorio.

Un recurso renovable es: a) el agua. b) el petróleo. c) el oro. d) la plata.

Los recursos naturales renovables representan los componentes bióticos de la naturaleza:

a) flora y fauna.

b) la fotosíntesis

b) agua y suelo.

c) ciclo hidrológico

c) los vegetales y el agua.

d) absorción de agua por las raíces de

d) el aire y el agua.

2) c.

los vegetales.

1) a.

3) a.

Soluciones

Autocomprobación

4) a.

¡EL MOMENTO LLEGÓ! La humanidad ha usado los recursos naturales renovables como si la capacidad de reposición de estos en la naturaleza fuera infinita. Dentro de los recursos naturales, uno de los más importantes, pese a su aparente abundancia, es el agua, especialmente el agua dulce, que puede convertirse en agua potable. El Salvador, según el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), cuenta con una oferta hídrica que supera el promedio mundial, pero las condiciones de acceso son críticas. Cada uno de nosotros puede hacer algo, desde nuestra casa, lugar de estudios y de trabajo para lograr un mejor uso el agua.

126 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 4

Cuarta Unidad

Recursos naturales no renovables Motivación

I

magina que estás en el año 20....; desde hace algunas semanas los noticieros informan que las últimas reservas de petróleo, un recurso natural no renovable, están por agotarse y, finalmente, llega el día en que la gasolina, el diesel y otros productos derivados del petróleo ya no se encuentran…¡ya no existen! ¿Qué haces? ¿Cuáles crees que serían las consecuencias nacionales y mundiales? ¿Por qué?

Indicadores de logro:

Describirás y diferenciarás con claridad ejemplos de recursos naturales renovables y no renovables, proponiendo acciones viables para su cuidado.

Identificarás y explicarás con interés y responsabilidad los beneficios de los recursos no renovables, como los minerales, metales, petróleo, gas natural, depósitos de agua subterránea y formas de protegerlos para que no se agoten.

Los recursos naturales no renovables son aquellos que no tienen posibilidad de regeneración en lapsos menores a varios miles o millones de años, porque su período de formación en la tierra es muy largo.

El desarrollo sustentable propone hacer uso de los recursos naturales, pero con medida, para que las generaciones futuras tengan la posibilidad de hacer uso de ellos también.

En este grupo se encuentran los minerales, los combustibles fósiles (hidrocarburos como el petróleo, gas natural y carbón mineral).

Los principales recursos naturales no renovables son:

La explotación de estos recursos ha producido su disminución, lo que conlleva diferentes efectos a nivel económico, social y ambiental.

1.

Petróleo

2.

Gas natural

3.

Minerales, metales

4.

Depósitos de aguas subterráneas

Noveno Grado - Ciencias Naturales 127


UNIDAD 4

¿Qué son los combustibles fósiles? Los combustibles fósiles son materias orgánicas que se han convertido desde su forma original a un estado mineral sólido (carbón), líquido (petróleo), o gas (gas natural), mediante un proceso físico y químico a través del tiempo (miles o millones de años) dentro de la corteza terrestre.

Estas sustancias se utilizan como combustibles y se les clasifica como recursos naturales no renovables. Los combustibles fósiles no solo se usan como fuente de energía, sino también para fabricar productos tales como plásticos y fibras sintéticas.

Carbón El carbón fue el primer combustible mineral que la humanidad comenzó a explotar industrialmente. Se produce a lo largo de decenas de millones de años por la descomposición anaeróbica de plantas y árboles al ser cubiertos por el agua y luego sepultados por sedimentos. La formación de turba constituye la primera etapa del proceso por el que la vegetación se transforma en carbón mineral. La turba es un material orgánico compacto de color café, rico en carbono. Luego, por compresión y aumento de la temperatura, la turba pierde los elementos volátiles, como el agua, y lentamente se transforma en lignito, un carbón mineral blando donde todavía se pueden reconocer formas vegetales, con entre un 60% y 75% de carbono. Si la mineralización continúa, aparece la hulla, con entre un 45% y un 85% de carbono.

128 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Finalmente, tras unos 250 millones de años de presiones subterráneas y altas temperaturas, se forma la negra y brillante antracita, que tiene hasta un 95% de carbono. Cuando se quema carbón o derivados del petróleo para producir energía, se libera a la atmósfera el carbón atrapado hace cientos de millones de años, alterando la composición atmosférica. El carbón es el más sucio de todos los combustibles ya que genera la mayor cantidad de bióxido de carbono por kilogramo quemado. No sólo produce CO2, sino también grandes cantidades de bióxido de sulfuro (SO2). Su combustión genera lluvia ácida.


UNIDAD 4 Petróleo El petróleo es actualmente el energético más importante del planeta. La gasolina y el diesel se elaboran a partir del petróleo. Estos combustibles son las fuentes de energía de la mayoría de las industrias y los transportes, y también se utilizan para producir electricidad en plantas llamadas termoeléctricas. Por otra parte, son necesarios

como materia prima para elaborar productos como plásticos, medicinas o pinturas. Hay yacimientos de petróleo en varias zonas del planeta. Los más importantes se encuentran en China, Arabia Saudita, Irak, México, Nigeria, Noruega, Rusia, Estados Unidos y Venezuela.

Gas natural Es una capa que se encuentra sobre el petróleo. Los yacimientos de petróleo casi siempre llevan asociados una cierta cantidad de gas natural, que sale a la superficie junto con él cuando se perfora un pozo. Sin embargo, hay pozos que proporcionan solamente gas natural. Éste contiene elementos orgánicos importantes como materias primas para la industria petrolera y química.

Antes de emplear el gas natural como combustible se extraen los hidrocarburos más pesados, como el butano y el propano. El gas que queda, el llamado gas seco, se distribuye a usuarios domésticos e industriales como combustible. Este gas, libre de butano y propano, también se encuentra en la naturaleza. Está compuesto por los hidrocarburos más ligeros, metano y etano, y también se emplea para fabricar plásticos, fármacos y tintes.

Yacimiento de petróleo y gas natural

Noveno Grado - Ciencias Naturales 129


UNIDAD 4

Minerales Hasta hace poco tiempo, se prestaba poca atención a la conservación de los recursos minerales, porque se suponía que había lo suficiente para varios siglos y que nada podía hacerse para protegerlos. Ahora se sabe que esto es una equivocación. El ser humano, desde tiempos remotos, aprendió a extraer de la corteza terrestre los minerales que le son útiles para el desarrollo de sus actividades. Estos son recursos naturales que han tenido y tienen gran importancia en el progreso de la humanidad. ¿Cómo se clasifican los minerales?

Existen los minerales metálicos, como el cobre y el hierro; los minerales no metálicos, por ejemplo el azufre, y los minerales combustibles, entre los que se encuentran el carbón y el petróleo. Los minerales, en general, son considerados recursos no renovables porque se van agotando en la medida que se extraen. Algunos, como el hierro y el aluminio, están distribuidos en casi toda la corteza terrestre. Otros minerales, como los metales preciosos, por ejemplo el oro y la plata, son muy limitados en lo que se refiere a la cantidad y distribución.

Uso de algunos minerales Acero

Cobre

Níquel

Sodio

Aluminio

Estaño

Peltre

Titanio

Bronce y Latón

Magnesio

Oro

Tungsteno

Calcio

Mercurio

Plata

Zinc

Aleación de hierro y, a veces, otros metales. Se usa en herramientas máquinas, etc.

Aleación muy liviana y brillante, no se corroe. Usado en cacerolas, ventanas, bicicletas, aviación, etc.

Son aleaciones de cobre (con estaño y zinc); no se corroen.

Esencial en la alimentación (productos lácteos), también compone piedras calizas.

Sirve para hacer cables porque es excelente conductor de la electricidad.

Se usa para recubrir hojalata. En aleaciones con cobre forma bronce.

Muy liviano, se usa en aleaciones con aluminio y zinc, para hacer aviones. También tiene aplicaciones en la medicina.

Líquido a temperatura ambiente y muy tóxico, tiene varios usos: en termómetros, alumbrado público y baterías.

130 Ciencias Naturales - Noveno Grado

Duro y brillante, aparece en aleaciones de acero; con cobre, sirve para hacer monedas.

Una aleación de estaño y plomo, antiguamente se usó en vajilla y hoy se usa en objetos decorativos.

No se corroe y se moldea fácilmente. Usado en joyería, circuitos eléctricos y material fotográfico.

Muy brillante, no se corroe aunque suele empañarse. Se usa en joyas, vajilla de lujo y fotografía.

Aparece en muchos compuestos químicos, como la sal común (cloruro de sodio).

Fuerte, liviano y brillante, se usa en naves espaciales, relojes de lujo y en cirugía de huesos y dientes.

Por su gran resistencia, con él se hacen los filamentos de las lamparitas eléctricas.

De color grisáceo, suele usarse para recubrir chapas de acero y evitar que se oxiden.


UNIDAD 4

1

Actividad

Latas para más latas Selecciona una zona geográfica cercana a tu vivienda, centro educativo o lugar de trabajo y durante un mes recolecta latas de gaseosas o jugos. Luego véndelas en un centro de acopio de este material. La actividad se puede repetir durante varias semanas y el dinero puede ir a un fondo común para eventos futuros.

Punto de apoyo Basándonos en el conocimiento sobre la cantidad de combustibles fósiles que alberga la Tierra, no se puede esperar que se mantengan disponibles más allá de unos pocos siglos. Se podrían cambiar esas predicciones, por supuesto, disminuyendo drásticamente la demanda a favor de otras alternativas por ejemplo desarrollando nuevos recursos de energías renovables.

¿En qué consiste el reciclaje de latas?

Obtención de minerales

Actividad

Para obtener minerales, lo primero es encontrar minas, que son yacimientos en donde la concentración y cantidad del mineral es tal, que puede ser extraído continuamente.

¿Cuál es la materia prima? Completa en tu cuaderno de Ciencias un cuadro como el siguiente, con los elementos naturales que constituyen la materia prima de los productos enumerados. Elabora el cuadro en cartulina o en tu cuaderno y compara tus respuestas con las de tus compañeros durante el período de la tutoría.

Los depósitos disponibles de cualquier mineral son extinguibles y no renovables, porque los procesos geológicos que llevaron a su formación transcurrieron muy despacio a través de períodos muy largos de tiempo. Luego de ser extraídos de sus depósitos o yacimientos, los metales son transformados en productos comerciales que, según investigaciones, se encuentran concentrados en áreas urbanas. Por eso, las ciudades se pueden considerar como auténticos depósitos minerales.

2

Bienes o productos

Elementos o recursos naturales utilizados como materia prima

Tortillas Jalea Pupitre Lata para gaseosa Camiseta Monedas Hoja de cuaderno

Actividad

Elabora una lista de objetos hechos de metal que tengas en tu casa. a) ¿Cuál es la utilidad de los objetos de la lista? ¿Son del mismo metal o de varios de ellos? b) ¿Implica algún peligro su uso?

3

En dónde vives, a)

¿se encuentra alguno de los elementos o recursos naturales que se mencionaron en el cuadro?

b)

¿Son recursos naturales renovables o no renovables?

c)

¿Coincidieron en sus respuestas todos los equipos?

Noveno Grado - Ciencias Naturales 131


UNIDAD 4

Depósitos de agua subterránea El agua subterránea representa el mayor depósito de agua dulce que resulta fácilmente accesible a los seres humanos. Es una forma de almacenamiento que mantiene las corrientes fluviales durante los períodos de sequía. Cuando llueve, parte del agua corre por la superficie, otra más se evapora y el resto se adentra en el terreno. Esta última es el origen de casi toda el agua subterránea. Arroyo que se recarga con agua subterránea al mar Canal de recarga Lluvia

Descarga de agua subterránea al mar

Zona no saturada (suelo húmedo) Flujo de agua subterránea Acuífero

Zona saturada (agua subterránea)

Intrusión de agua del mar

Flujo del agua subterránea ¿Qué factores influyen en el almacenamiento y la circulación de las aguas subterráneas? Porosidad de la roca que almacena el agua subterránea. Permeabilidad, que es la capacidad de un material de permitir que un fluido lo atraviese. El agua se mueve haciendo curvas y girando a través de pequeñas aberturas interconectadas. Los estratos de roca o sedimentos permeables que dejan fluir el agua se llaman acuíferos. El movimiento del agua subterránea es muy lento. Cuando el nivel freático llega a la superficie terrestre, se origina una salida de las aguas: es lo que llamamos manantiales o fuentes. Los pozos constituyen el método común para que las personas aprovechen el agua subterránea. El problema es que la excesiva demanda ha hecho disminuir sus reservas; también la contaminación, casi siempre en forma de heces fecales o lixiviados, ha llegado hasta los depósitos subterráneos. Area de recarga

Lugar donde depositan basura

Nivel fréatico Pozos que suministran agua

Agua subterránea contaminada

Contaminación del agua subterránea

132 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 4

4

Actividad

¿Renovable o no renovable? Observa las tres ilustraciones y comenta cuáles recursos naturales se están utilizando; luego clasifícalos como renovables o no renovables. a

b

c

Resumen Los principales recursos naturales no renovables son el petróleo, el gas natural, los minerales y los depósitos de aguas subterráneas. Los combustibles fósiles (carbón, gas natural, petróleo) se forman a lo largo de miles de años de materias orgánicas que, por las altas temperaturas y presiones enormes, se transforman en combustibles. Pero también son útiles para fabricar plásticos y fibras sintéticas. El petróleo tiene importancia mundial, ya que de él se elaboran la gasolina y el diesel. Glosario Freático: se dice del estrato que está bajo tierra y no permite filtrar el agua. El término también se aplica a esta agua del subsuelo que puede aprovecharse mediante pozos. Lixiviado: es el escurrimiento de líquidos a niveles inferiores de un suelo mediante drenaje, arrastrando nutrientes, sales minerales y otros compuestos orgánicos. El lixiviado de vertederos está casi siempre

El gas natural casi siempre se encuentra sobre el petróleo en los yacimientos de este último. Los minerales, entre ellos los metales, constituyen otro recurso natural no renovable. Se clasifican en metales y no metales. Los depósitos de agua subterránea son otro recurso natural no renovable. Alimentan pozos que sirven como provisión de agua en muchas comunidades. Estos depósitos acuíferos se alimentan con el agua que captan los árboles presentes en la zona.

gravemente contaminado por materia orgánica y otras sustancias peligrosas para la salud. Turba: es una sustancia compuesta de material orgánico originado por la descomposición incompleta de restos vegetales carentes de aire en un medio saturado de agua. Es de color café oscuro, aspecto terroso, poco peso y al arder produce humo denso.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 133


UNIDAD 4

La característica principal de los recursos naturales no renovables es que: a) pueden terminarse. b) son inagotables. c) solo se encuentran en la corteza terrestre. d) tardan mucho en formarse.

3

El primer combustible mineral que el ser humano comenzó a explotar industrialmente fue el:

4

a) gas natural.

b) petróleo.

c) fuego.

d) carbón.

2

3) c.

Los factores que influyen en el almacenamiento y circulación de las aguas subterráneas son: a) el movimiento de los ríos y la porosidad. b) la permeabilidad y los pozos. c) la porosidad y la permeabilidad. d) los pozos y los manantiales.

Es un ejemplo de recursos naturales no renovables:

a) El aire de la atmósfera.

b) El petróleo, el gas natural y los metales.

c) Los árboles, los animales y el suelo.

d) El agua de los ríos.

2) d.

1) a.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) b.

¿PETRÓLEO O ENERGÍAS ALTERNATIVAS? Todo el mundo necesita del petróleo. Proporciona fuerza, calor y luz, lubrica la maquinaria, produce alquitrán para asfaltar la superficie de las carreteras y de él se fabrica una gran variedad de productos químicos. Actualmente el agotamiento de las reservas de petróleo constituye un grave problema, pues al ritmo actual de consumo, las reservas mundiales conocidas se agotarían en menos de 40,5 años. Por ello se buscan nuevas formas de energía más baratas y renovables como la energía solar, eólica, hidroeléctrica..., mientras tanto, todos debemos usar este recurso en forma racional.

134 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Lección 5

Tercera Unidad

Poblaciones y sus características Motivación

Lee los siguientes datos: Doscientas mil personas nacen cada día en el mundo. En los próximos 33 años se agregarán 2,500 millones de personas a la población actual aproximada de un poco más de 6,000 millones. En los países de ingreso bajo más de la tercera parte de la población tiene menos de 15 años de edad, mientras que en los países desarrollados menos de la quinta parte de la población tiene esas edades. ¿Cómo crees que inciden estos fenómenos de población en el planeta?, es decir, en sus recursos naturales, que son los que dan la vida a sus habitantes. ¿Qué medidas deberían tomarse? ¿Por qué? Indicadores de logro:

Identificarás y describirás con interés los factores que cambian la frecuencia genética de una población. Explicarás con claridad e interés el potencial biótico como el principal factor de crecimiento en las poblaciones.

Representarás y explicarás con seguridad e interés ejemplos de resistencia ambiental en plantas y animales.

Para que un ecosistema permanezca estable por un período, la población de cada especie en el ecosistema debe permanecer más o menos constante en tamaño y distribución geográfica. A su vez, para que una población permanezca constante en tamaño por un largo tiempo, su tasa reproductiva promedio debe ser igual a la tasa de mortalidad, es decir, que debe ser equivalente la cantidad de los que nacen y de los que mueren. Por lo tanto, el balance de los ecosistemas es el problema de cómo la tasa de nacimientos y la de mortalidad se equilibran para cada especie en el ecosistema.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 135


UNIDAD 4

Potencial biótico En los ecosistemas las poblaciones están en un constante desarrollo y crecimiento, a menos que exista la intervención de causas que frenen este comportamiento natural. El primer factor de incremento de la población es el potencial biótico. Si se comparan diferentes especies, se puede observar que el potencial biótico varía de un nacimiento por año en el ser humano a cientos, miles y hasta millones por año en el caso de muchas plantas, peces e invertebrados. Se llama potencial biótico al número de descendientes que una especie produce bajo condiciones ideales. Esto incluye los nacidos vivos, los huevos puestos, la cantidad de semillas y esporas producidas. Sin embargo, para que un individuo tenga algún efecto sobre el tamaño de la población debe lograr sobrevivir y, al mismo tiempo estar en la capacidad de reproducirse. Entre los factores que determinan el potencial biótico de la especie están los siguientes: La velocidad de reproducción, La habilidad para migrar (en el caso de los animales) o dispersarse (los vegetales), La habilidad para invadir nuevos hábitats, Los mecanismos de defensa que se tengan, La habilidad para hacer frente a situaciones adversas. El segundo factor en el crecimiento de la población es el reclutamiento.

Reclutamiento Es el proceso de crecimiento del individuo, que implica la adquisición de la capacidad de reproducción. Entre las poblaciones hay dos tipos de estrategias reproductivas. La primera estrategia es aquella en la que se produce un número masivo de individuos, de los cuales unos pocos sobrevivirán; es decir se presenta un reclutamiento bajo. A estas especies se les da el nombre de pródigas u oportunistas. La segunda estrategia consiste en tener una tasa reproductiva baja, pero suministrar cuidado a la descendencia, con lo cual se incrementa el reclutamiento; a estas especies se les conoce como prudentes o equilibradas. Las características asociadas con cada una de las dos estrategias se especifican en el siguiente cuadro. La situación de una especie depende de la selección natural que está actuando sobre la población, así como de las propiedades del medio donde se encuentra:

Características

Pródiga u oportunista

Prudente o equilibrada

Descendencia Crías Maduración Cuidado de los padres Reproducción

Mucha Pequeñas Rápida Poco o ninguno Única (explosiva)

Poca Grandes Lenta Importante, abundante Múltiple

136 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 4 Las plantas anuales, como el arroz, muestran una estrategia reproductora pródiga. Se reproducen sólo una vez y dejan muchas semillas. Las plantas progenitoras mueren poco después. Sólo sobreviven las semillas.

Hay factores adicionales que influencian el crecimiento y la distribución geográfica de la población como: La migración y dispersión de animales y semillas para ser llevados a hábitats semejantes en otras regiones. La habilidad para adaptarse e invadir nuevos hábitats. Los mecanismos de defensa y de resistencia a las condiciones adversas y a las enfermedades. La combinación de todos los factores bióticos y abióticos que pueden limitar el incremento de una población se conoce como resistencia ambiental.

Los chimpancés, en cambio, muestran una estrategia prudente. Las crías son amamantadas por sus madres, que muestran gran amor a su prole. Las hembras usualmente tienen un sólo hijo en cada embarazo. Al igual que nosotros, los seres humanos, es posible que tengan dos, pero la naturaleza es cruel y normalmente sólo se salva uno. El embarazo se prolonga unos 230 días. Cuando nacen, los pequeños pesan alrededor de cuatro libras. Su crecimiento se completa en seis o siete años. Las hembras adultas normalmente tienen un hijo cada cinco o seis años.

1

Dentro de los factores bióticos que limitan el crecimiento de las poblaciones se cuentan: depredadores, parásitos, competidores y la falta de alimento. Entre los factores de resistencia ambiental tenemos: humedad, escasez de agua, luz, salinidad, pH y la falta de nutrientes, falta de un hábitat conveniente y condiciones climáticas adversas.

Suricatos en franca lucha por el alimento.

Actividad

Escribe en tu cuaderno los nombres de 5 especies de animales o plantas que presenten la estrategia reproductora pródiga, y 5 nombres de animales o plantas que practiquen la estrategia reproductora prudente.

Los suricatos son pequeños mamíferos de la familia de la mangosta que viven en zonas desérticas de Europa. Los organismos de una población están sujetos a fenómenos que inciden en sus genes. Los procesos básicos que cambian las frecuencias génicas son la mutación, la migración, la deriva genética y la selección natural.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 137


UNIDAD 4 Mutación El término mutación se refiere a un cambio o alteración estructural permanente en el ADN. En la mayoría de los casos, tales cambios en el ADN pueden no tener ningún efecto, o por el contrario causar daño, pero en ocasiones una mutación puede mejorar la probabilidad de supervivencia de un organismo y transmitir el cambio positivo a sus descendientes. Las variantes hereditarias que posibilitan la evolución surgen por el proceso de mutación. Veamos un ejemplo; existe una especie de bacteria llamada “Staphylococcus aureus MR” (Meticilina Resistente), que procede de la bacteria Staphylococcus aureus. Mientras que ésta muere en presencia de meticilina (que es un antibiótico), la Staphylococcus aureus MR presenta una mutación que la hace resistente a ese antibiótico. Claro está que esta mutación es extremadamente beneficiosa para la bacteria, no así para los humanos que padecemos los efectos perjudiciales de bacterias cada vez más resistentes a los antibióticos. Por supuesto que la mutación no es suficiente para impulsar todo el proceso evolutivo. Las frecuencias de los genes están determinadas por la interacción entre mutación y selección.

La migración genética La migración, en el sentido genético, implica que los organismos (o sus gametos o semillas) que van de un lugar a otro se entrecruzan con los individuos de la población a la que llegan. Por eso la migración se llama flujo genético. La migración involucra el traer animales a la población local de otra que posee una frecuencia de genes diferente. El cruzamiento de especies de bovinos (Bos indicus) con razas lecheras europeas (Bos taurus) es un ejemplo de migración genética. La forma más importante de migración de genes en las poblaciones modernas de ganado lechero es el mercado internacional de semen (importación y exportación) .

La deriva genética Las frecuencias génicas pueden cambiar por razones puramente aleatorias, lo que se llama deriva genética, debido a que cualquier población consta de un número finito de individuos. La frecuencia de un gen puede por

138 Ciencias Naturales - Noveno Grado

ello cambiar de una generación a otra gracias a lo que se llaman errores de muestreo, ya que de todos los genes de la población sólo una pequeñísima fracción pasará a la siguiente. La deriva genética o deriva génica, es una fuerza evolutiva que cambia las características de las especies en el tiempo. Los efectos de la deriva resultan en cambios que no son necesariamente adaptativos. Se trata de un cambio aleatorio en la frecuencia de alelos de una generación a otra. Normalmente se da una pérdida de los alelos menos frecuentes, resultando una disminución en la diversidad genotípica de la población. Hoy día, los antropólogos sostienen que la selección natural ha dejado de explicar por sí sola la aparición de los seres humanos. Piensan que tuvo que darse, además, una inesperada transmisión “anormal” de pequeñas porciones del código genético desde algún ejemplar de grandes simios a su descendencia. Este fenómeno es la deriva genética, y pudo haber sucedido hace unos diez o doce millones de años. Su primera consecuencia fue un aumento de la biodiversidad. Gracias a ella apareció una nueva especie, los homínidos, antecesores de la especie humana. Debido a la mutación, los alelos desaparecidos de una población pueden reaparecer de nuevo, y gracias a la selección natural, la deriva genética no tiene consecuencias importantes en la evolución de las especies, excepto en poblaciones de pocos individuos.

Selección natural Si observamos una población, cualquier miembro está adaptado casi perfectamente a su biotopo. El grado ideal de adaptación es el que presentan la mayoría de los individuos y constituye la media. La selección natural es un proceso por el que un individuo que está mejor adaptado a un medio determinado se reproduce más y mejor, dejando más descendientes. Este parámetro se mide por el aumento de la cantidad de descendientes que una pareja de individuos que es capaz de llegar a la siguiente generación. Hay pequeñas variaciones entre los individuos de una misma especie. Una población de conejos tiene algunos individuos con pelaje oscuro y otros, blanco.


UNIDAD 4 designa el rendimiento máximo que se puede obtener indefinidamente sin poner en peligro el capital futuro de cada recurso. En el caso de la contaminación (vertidos líquidos y gaseosos en ríos, lagos, océanos y en la atmósfera) la capacidad de carga se refiere a las cantidades de productos contaminantes que estos receptores pueden absorber antes de ser irremediablemente alterados.

Propiedades de las poblaciones

Se inicia una lucha por la supervivencia: hay depredadores y escasea el alimento. Los conejos con pelo oscuro tienen más oportunidades de escapar de sus enemigos porque pueden ocultarse mejor y sobreviven. Se produce una selección natural. Estos conejos heredarán esa característica a sus hijos.

Entre las propiedades de las poblaciones están los patrones de crecimiento y mortalidad, la estructura etaria (de edades), la densidad y la distribución espacial. El modelo más simple de crecimiento de una población cuyo número de individuos se incrementa a una tasa constante es conocido como crecimiento exponencial. Un aspecto clave del crecimiento exponencial es que, aunque la tasa de crecimiento per cápita permanezca constante, la tasa de crecimiento se incrementa cuando el tamaño de la población crece. Este crecimiento exponencial es característico de poblaciones pequeñas con acceso a recursos abundantes.

Número de individuos

Recursos disponibles

Tiempo

Capacidad de carga

Eso significa que debemos evitar el desencadenamiento de procesos irreversibles de deterioro y destrucción. La capacidad de carga puede tener también varios significados. Cuando se trata de recursos renovables (reservas de aguas subterráneas, árboles y vegetales diversos, peces y otros animales) esta expresión

Gráfica crecimiento exponencial Capacidad de carga Número de individuos

Es el número máximo de individuos de una especie (población) que un ecosistema determinado puede sustentar o mantener indefinidamente, sin dañar en forma permanente el ecosistema del que son dependientes.

4

5

3 2 1 Tiempo

Gráfica crecimiento logístico

Noveno Grado - Ciencias Naturales 139


UNIDAD 4 Otro modelo de crecimiento es el logístico, que toma en cuenta la capacidad de carga y describe uno de los patrones de crecimiento de población más simples observados en la naturaleza. Para muchas poblaciones, el número de individuos no está determinado por el potencial reproductivo, sino por el ambiente. Un ambiente dado puede soportar sólo a un número limitado de individuos de una población determinada en cualquier conjunto específico de circunstancias. El tamaño de la población oscila alrededor de este número, que se conoce como la capacidad de carga del ambiente. Para las especies animales, la capacidad de carga puede estar determinada por la disponibilidad de alimento o por el acceso a sitios de refugio. Para las plantas, el factor determinante puede ser el acceso a la luz solar o la disponibilidad de agua. La población también tiene patrones de mortalidad característicos con un riesgo variable de muerte en diferentes edades. Una propiedad relacionada es la estructura etaria de la población, o sea, las proporciones de individuos de edades diferentes. La estructura de edades es un factor importante para predecir el crecimiento futuro de una población. En toda población hay otras dos propiedades interrelacionadas: su densidad y su patrón de distribución espacial. La densidad es el número de individuos por unidad de área o de volumen, mientras que el patrón de distribución espacial describe la ubicación espacial de los organismos. Los tres patrones básicos de distribución espacial en las poblaciones naturales son: a) al azar; b) agrupado y c) regular, tal como se ve en la ilustración siguiente:

(a)

(b)

(c)

Crecimiento de la población humana Las tasas de crecimiento de la población son mucho más altas en la mayoría de los países de ingreso bajo y mediano, que en la mayoría de los países de ingreso alto. Si bien es cierto que las tasas de crecimiento de la población han disminuido en las últimas décadas en general, siguen siendo altas porque las tasas de natalidad no han bajado con la misma rapidez que las tasas de mortalidad. Se calcula que en el año 2015 habrá mil millones más de personas que en el 2000, ya que la población crecerá de 6,000 millones a 7,100 millones. Las naciones que tienen muchos habitantes en edad de tener hijos, generalmente experimentan un crecimiento demográfico, como es el caso de El Salvador.

140 Ciencias Naturales - Noveno Grado


UNIDAD 4 Ese incremento de la población hace más difícil mejorar la calidad de vida y ejerce más presión sobre el medio ambiente. Muchas personas emigran a las ciudades y se alojan en las orillas de ríos y quebradas, lo que contribuye a contaminar estos cuerpos de agua; además, se talan bosques para construir centros comerciales o proyectos habitacionales, se construye en las faldas de los volcanes y cada vez se pierde más cobertura vegetal porque somos más. Dos de las estrategias más eficaces para reducir las tasas de fecundidad son: Que los servicios de salud lleguen a un mayor porcentaje de la población y que Se promueva la educación de las y los adolescentes. Está comprobado que las tasas de natalidad bajan cuando los padres o personas en edad de procrear tienen acceso a métodos de planificación familiar, a servicios de atención de la salud, a educación y a empleo.

Resumen El potencial biótico es el principal factor de crecimiento, es el número de descendientes que una especie produce bajo condiciones ideales. Para perpetuarse, las especies tienen 2 tipos de estrategias reproductivas: la pródiga (muchos hijos, pocos sobreviven) y la prudente (pocos hijos, muchos sobreviven). Otros factores que inciden en el incremento de la población son los depredadores, los competidores, la escasez de alimentos, la habilidad para adaptarse, entre otros. Los elementos de una población están sujetos a fenómenos que inciden en sus genes: mutación, migración, deriva genética y selección natural. Los países tienen diferentes tasas de incremento poblacional. En general, los de menor ingreso per cápita presentan un alto crecimiento demográfico. Pero el acceso a servicios de salud, educación, empleos, especialmente a las niñas y mujeres, logra disminuir la explosión demográfica.

Glosario Competidor: es cada uno de los individuos que se relaciona con otros en un intento de utilizar los mismos recursos escasos o limitados. Depredador: animal que se alimenta de otro (animal o planta). A los organismos que mueren por este acto se les llama presas. Espora: es una célula reproductora asexual que forman muchos hongos y plantas y algunos protozoos. Es resistente al calor y otras condiciones adversas. Se mantienen en reposo hasta que encuentran un medio

favorable para su desarrollo. Hábitat: lugar o tipo de ambiente natural en el que existe naturalmente un organismo o una población. Es la suma de condiciones físicas y biológicas en que vive un individuo o población. Población: en ecología se define como un conjunto de individuos de la misma especie que se encuentra en un hábitat determinado y se reproducen entre sí.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 141


UNIDAD 4

Autocomprobación El principal factor de crecimiento de la población es: a) el potencial biótico. b) el reclutamiento. c) la estrategia pródiga. d) la estrategia oportunista.

1

3

La población de una especie que un hábitat puede soportar indefinidamente sin dañar el ecosistema es lo que se llama:

4

a) distribución espacial.

b) potencial biótico.

2

Las vacas muestran una estrategia reproductiva del tipo: a) pródiga. b) prudente . c) biótica. d) abiótica.

Una de las causas del elevado crecimiento poblacional de nuestro país está relacionado con:

a) el desconocimiento de los métodos de

c) capacidad de carga.

b) el incremento del desempleo.

d) patrón de crecimiento.

c) el aumento de la pobreza.

d) la emigración del campo a la ciudad y

planificación familiar.

hacia otros países.

Soluciones

1) a.

2) c.

3) b.

4) a.

¿LO SABÍAS? Hace tan solo 40 años, la población mundial era la mitad que ahora. Se tiene previsto que se alcancen, en el planeta, los siete mil millones de habitantes en 2011, los ocho mil millones en 2024 y los nuevo mil millones en 2042. También es cierto que las tasas de crecimiento se irán reduciendo hasta llegar al estancamiento en la segunda mitad del siglo XXI. Según cálculos de la ONU, a partir del año 2075 la población comenzará a disminuir, más o menos cuando alcance un máximo de nueve mil millones de seres humanos.

142 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Solucionario Lección 1 Actividad 2

Obtención de ADN

El agua que se agrega a la licuadora es para que lo que se va a extraer del hígado se dañe lo menos posible.

El movimiento de la licuadora separa las células unas de otras, también el detergente ayuda al mismo fin.

El ablandador de carne o los jugos de piña o papaya funcionan como enzimas que cortan las proteínas. Se trata de romper lo que hay dentro de la célula dejando intacto el ADN.

Al agregar alcohol, se consigue separar el ADN, que tiene más afinidad con el alcohol que con el agua.

Actividad 3

Pares sin igual

Al final de la actividad, cada mitad del papel tiene igual aspecto que el papel del paso 3.

La actividad representa la duplicación de una célula para crear un nuevo organismo. Después que una célula se reproduce, cada nueva célula es un duplicado exacto del original con cromosomas idénticos.

Los cromosomas están formados por ADN, ácido desoxirribonucleico.

Cuando una célula se divide, lo primero que hace es duplicar sus cromosomas. Los pares de cromosomas se alinean cerca del centro de la célula, tal como hiciste con los hilos. Luego la célula expulsa un cromosoma de cada par hasta el extremo de la misma y se va haciendo más estrecha en el centro para dividirse en dos células idénticas.

Actividad 4

Ojos café, manos pequeñas, pelo rizado, camanances…

La traducción del mensaje codificado es pelo rubio.

Esta actividad te muestra cómo están contenidos los mensajes en el ADN.

El ADN usa una secuencia de moléculas para producir genes.

El orden de estas moléculas actúa como un mensaje para determinar tus rasgos.

Cada cromosoma contiene una larga secuencia de nucleótidos, representados por letras. Tres letras en una fila de una cadena de ADN forman un código de un químico diferente. En la actividad, ellas representan una letra. Las partes de estos códigos se unen para formar un gen o un rasgo. En la actividad, el mensaje explicaría el pelo rubio.

Esta actividad representa la secuencia del código genético, que da lugar a la formación de proteínas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 143


Solucionario Lección 2 Actividad 1

a) Rapidez, elevado número de descendientes, sólo se requiere un progenitor y no son necesarias estructuras especiales (gónadas) ni células sexuales.

b) La reproducción asexual es la más rápida, ya que en poco tiempo el organismo cuenta con descendientes sin pasar por las etapas de la formación de los gametos, la fecundación y la formación del nuevo ser.

c) En la reproducción sexual los descendientes son diferentes a los progenitores y por ello las posibilidades de que entre ellos haya individuos que se adapten mejor a unas nuevas condiciones ambientales son muy grandes.

d) La reproducción sexual. ¿Por qué? Vuelve a la respuesta 3.

e) La reproducción sexual porque al haber seres vivos diferentes a los progenitores existen más posibilidades de que estén mejor adaptados a nuevas condiciones ambientales. Los mejor adaptados vivirán, se reproducirán y transmitirán a sus hijos los caracteres que les permitieron sobrevivir y así, generación tras generación, las especies pueden ir cambiando y, por ello, evolucionando.

Lección 3 Actividad 1

El agua que sale de tu filtro casero está bastante limpia, Pero no es recomendable que se utilice para el consumo humano. Esta agua podría servir para regar plantas en el jardín o para lavar utensilios de limpieza como trapeadores. El agua utilizada para el consumo humano debe ser desinfectada generalmente con cloro.

Actividad 2 ¿Cuáles son tus conclusiones? a) Las plantas tienen una gran facilidad para crecer b) Las sustancias químicas del té contienen minerales útiles para el desarrollo del embrión. La planta se desarrolla con bastante normalidad, a pesar de que no tiene tierra fértil.

Lección 4 Actividad 4 Primera foto: se está usando la piel de un animal. Recurso renovable. Segunda foto: Se está trabajando el suelo. Recurso renovable Tercera foto: se está usando gasolina. Recurso no renovable.

Lección 5 Actividad 1 Son especies pródigas pues ponen muchos huevos: Las hormigas

Los sapos

Las arañas

Los peces

Las tortugas marinas.

El león

La jirafa

El buey.

Son especies de reproducción equilibrada: El ser humano

El elefante

144 Ciencias Naturales - Noveno Grado


Actividad integradora Papel reciclado y reciclado Propósito El papel se origina de los árboles. Este proyecto te permite fabricar papel sin destruir ni siquiera la rama de un árbol. El papel periódico lo transformas en pulpa, que es la materia prima para fabricar más papel. De esta manera pones en práctica lo que has aprendido en las actividades de la unidad: la necesidad de proteger los recursos naturales por el bien de la vida en el planeta. Centro teórico El reciclaje de papel protege de la tala a miles de árboles que constituyen un recurso natural renovable. Además, se requiere menor cantidad de energía para hacer papel reciclado que para hacer papel nuevo, lo que significa menos contaminación del aire. Desarrollo Materiales Cien páginas de papel periódico Colorante comestible (opcional) Canela, flores secas o fragancias como extracto de almendras o de menta Una olla grande o una palangana Dos pedazos de malla de nailon o de alambre de aproximadamente 22,5 por 30 centímetros Espátula Licuadora Maicena

extracto ó 2 cucharadas de las especias elegidas. 5. Para obtener un papel sobre el cual sea más fácil escribir, añade una cucharada de maicena. Mezcla todos los ingredientes durante 35 segundos. 6. Coloca varias capas de diarios en el fondo de la olla o palangana; pon la malla metálica sobre el papel y vierte la mezcla de pulpa en el centro de la malla. Si observas que la pulpa está muy espesa, agrega más agua a la mezcla. Distribuye, con ayuda de la espátula, toda la pulpa sobre la malla, dejando 5 centímetros libres de cada lado. 7. Coloca la segunda malla encima de la pulpa y cubre con varias capas de papel periódico. Con las manos, presiona para eliminar el exceso de agua de la pulpa. Cambia el papel cada vez que sea necesario; repite este paso hasta que casi toda el agua haya sido eliminada. 8. Pon la malla cubierta de pulpa en un lugar seco y extiende para que seque. 9. Cuando el papel ya esté seco, recórtalo para darle la forma que prefieras. Cierre del proyecto Protege los recursos naturales, pero también, con un poco de imaginación, puedes ganar dinero al fabricar papel reciclado perfumado.

Procedimiento 1. Corta el papel en pedacitos de más o menos 2,5 centímetros por 2,5 centímetros. 2. Pon una taza de papel cortado en la licuadora y agrega una taza de agua. Continúa así hasta llenar la mitad de su capacidad. 3. Mezcla a baja velocidad hasta que se forme una pulpa. Si es necesario, añade más agua para que la licuadora funcione mejor. 4. Agrega 10 gotas del colorante y mezcla hasta que la consistencia sea uniforme. Después coloca 3 gotas de

Noveno Grado - Ciencias Naturales 145


Recursos Ganong, William. Fisiología Médica. Editorial El Manual Moderno, novena edición, 1984. México, D.F. Levine, Shar y Grafton, Allison. Ecociencia. Editorial Albatros, 1997, Buenos Aires, Argentina. Wiese, Jim. Head to toe Science. Editorial Albatros, 2004, Buenos Aires, Argentina. Chillik, Claudio: ¿Qué significa In Vitro? http://www.planetamama.com.ar/view_nota.php?id_nota=72&id_etapa=1&id_tema=75 2008 Monografía.com: El nivel de energías alternativas http://www.monografias.com/trabajos/energiasalter/energiasalter.shtml Textos científicos.com: Origen del petróleo http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/petroleo 2006 Wais, Irene: Recursos Naturales http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/RecNatAgo.htm 2007

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CIENCIAS NATURALES Unidad 5 NUESTRO MEDIO AMBIENTE

Objetivos de la unidad Indagarás e identificarás con responsabilidad los principales problemas ambientales de El Salvador, analizando sus causas y proponiendo acciones viables que permitan evitar el deterioro de los recursos naturales y protegerlos para las futuras generaciones. Representarás y explicarás con claridad e interés los procesos geológicos internos que modifican la corteza terrestre, indagando, describiendo y representando algunas causas de eventos naturales para protegerse en caso de ocurrencia. Indagarás y representarás con seguridad y creatividad los modelos históricos del Sistema Solar, describiéndolos y construyendo algunos instrumentos de observación astronómica con el fin de explicar el modelo actual.


es parte de

Medio ambiente

en parte se origina en sufre Problemas ecológicos Placas y fallas de la corteza terrestre Contaminación de agua, aire, suelo

Volcanes Sistema solar

Deforestación y erosión del suelo provocan Pérdida diversidad biológica

Manejo inadecuado desechos sólidos

explicado por

Terremotos

que necesitan Soluciones viables

En esta última unidad de tu libro, haces un viaje imaginario que te hace conocer los principales problemas ecológicos de El Salvador, pero principalmente las posibles soluciones a ellos. Es importante que te involucres en ellas. También aprenderás cómo se originan los terremotos, una consecuencia de la actividad de la corteza terrestre y los volcanes. Finalmente, a través de los siglos, el ser humano ha propuesto diferentes modelos del Sistema Solar, unos más acertados que otros.

Introducción al proyecto Toda contaminación por humo repercute forma peligrosa en la salud humana. En nuestro medio, el humo es uno de los contaminantes que más está en contacto con nosotros, proviene de fuentes muy variadas como fábricas, vehículos, ladrilleras y hornos artesanales, entre otros. Para nuestro proyecto se analizará el humo que proviene de una fuente que parece inofensiva: el cigarrillo. Aprenderás lo peligroso que puede ser adquirir el hábito de fumar y podrás hacer conciencia a otros para que no adquieran dicha costumbre.

102 Ciencias Naturales - Noveno Grados

Diferentes modelos a lo largo de la historia


Lección 1

Quinta Unidad

Problemas ecológicos de El Salvador Motivación

Observa las fotografías, la primera recrea el paisaje

radicalmente.

de gran parte de nuestro territorio de hace unos 300 años; la segunda, como bien lo has notado, corresponde a un sector de la capital salvadoreña en la actualidad.

Cuando descubrimos la potencia que permite la energía alojada en las enormes reservas del planeta, obtuvimos la habilidad de modificar nuestro entorno y de sintetizar cualquier proceso natural.

¿Por qué son diferentes las dos fotos en el aspecto ecológico o ambiental?

Jamás habían sido explotados con tanta obsesión los mantos acuíferos, las reservas de hidrocarburos, el suelo, los bosques y los mares con un brutal efecto de destrucción del equilibrio ambiental y el agotamiento de las reservas del planeta.

El ser humano se había comportado en equilibrio con el entorno hasta mediados del siglo XVIII. Hasta entonces su población nunca fue mayor de unos 300 millones de habitantes. Los procesos naturales del planeta mantenían en ciertos niveles el crecimiento de nuestra especie. Pero cuando se descubrieron los usos del carbón y del petróleo, las cosas cambiaron

La población humana aumentó de unos cuantos millones, a los 6,500 millones que la población mundial alcanzó en diciembre de 2005, y algunos millones más en este momento.

Indicadores de logro:

Identificarás y analizarás con interés los principales problemas ecológicos urbanos y rurales en estos últimos años en el país. Analizarás y describirás críticamente los problemas de la deforestación de los bosques, reservas naturales y zonas verdes urbanas en el país.

Describirás críticamente las prácticas indebidas en el uso y manejo del suelo como una de las causas que ocasionan la erosión del suelo.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 103


UNIDAD 5 Cuando el ser humano no usa en forma adecuada o racional los recursos naturales, se originan los problemas ecológicos comunes en todos los países. Entre los más frecuentes podemos mencionar: 1.

Contaminación ambiental

2.

Escasez del agua

3.

Pérdida de la biodiversidad

4.

Manejo inadecuado de desechos sólidos

5.

Deforestación

6.

Erosión del suelo, entre otros.

Punto de apoyo

El Salvador sufre los mismos problemas ambientales que padece el resto de países, algunos con más intensidad que otros, por ejemplo: 1.

Ecosistema es un sistema formado por organismos de especies diferentes que viven en un ambiente determinado, en el cual existen las condiciones de luz, calor, temperatura, oxígeno y humedad, fundamentales para un adecuado intercambio de energía entre los seres vivos y su medio.

Contaminación ambiental

La contaminación ambiental se define como la introducción de un cambio perjudicial en el ecosistema. Este cambio puede ser lento o violento y produce graves efectos sobre las diferentes especies. ¿Cómo contamina el ser humano al ecosistema? Por el uso de plaguicidas y herbicidas. Por el uso indebido de fertilizantes. Por el uso de jabones y detergentes que llegan directamente a los ríos. Por desechos industriales y basura. Por las emisiones de humo y otros gases venenosos. Por el ruido, principalmente en las grandes ciudades. Cuando el ruido sobrepasa los 80 decibeles se considera contaminación auditiva. Te puedes exponer a ella en el centro de las grandes ciudades, como en los alrededores del Teatro Nacional o la catedral de San Salvador, las calles que rodean la alcaldía de San Miguel… lugares en donde abunda la música estridente, los sonidos del tráfico y los gritos, entre otros.

104 Ciencias Naturales - Noveno Grados

2.

Escasez de agua

Históricamente, el ser humano no se ha preocupado por la conservación del recurso agua; lo ha derrochado y contaminado, a tal punto que hoy en día la escasez de este líquido es grave.


UNIDAD 5 3.

Pérdida de la biodiversidad

Nos enfrentamos a una acelerada desaparición de los ecosistemas y a la irreversible pérdida de su valiosa biodiversidad. Por diversidad entendemos la amplia variedad de seres vivos, plantas, animales y microorganismos, que viven sobre la Tierra y los ecosistemas en los que habitan. El ser humano, al igual que el resto de los seres vivos, forma parte de este ecosistema y también depende de él.

4.

Manejo inadecuado de desechos sólidos

La basura es uno de los peores contaminantes del ambiente. Está constituida por los desechos que resultan de la actividad humana; por ejemplo, papel, cartón, latas, plásticos, vidrios, restos orgánicos, entre otros. En San Salvador, el promedio diario de basura que produce cada persona es de aproximadamente 4 libras… ¿Te imaginas la cantidad que se tiene al final del día en toda la ciudad?

Por medio de los recursos biológicos se han desarrollado labores tan diversas como la agricultura, la industria farmacéutica, la industria del papel, la horticultura, la construcción o el tratamiento de desechos. La pérdida de la diversidad biológica amenaza los suministros de alimentos, las posibilidades de recreo y turismo y las fuentes de madera, medicamentos y energía, entre otras.

5.

1

Deforestación

La deforestación es el proceso de desaparición de los bosques o masas forestales, fundamentalmente causada por la actividad humana, principalmente debido a la tala realizada por la industria maderera, así como para la obtención de suelo para cultivos agrícolas o para construir urbanizaciones. Aproximadamente el 95% de nuestro país está deforestado. Las causas de la deforestación pueden ser directas o indirectas.

Actividad

A ver televisión Busca en los canales locales y en los canales por cable programas de ciencias, especialmente aquellos que desarrollen temas ambientales, por ejemplo, Discovery Channel y National Geographic, entre otros. Busca informes de descubrimientos en esta área de la ciencia. En dichos sitios, si usas la computadora, encuentra cómo puedes ayudar a detener el calentamiento global, desde el lugar en el que estás. También aprovecha los consejos que ofrecen actores, músicos y deportistas sobre la protección del ambiente. Descubre, al menos, tres sugerencias que puedes adoptar en tu vida diaria.

Las causas directas son: La explotación maderera de los bosques. La sustitución de los bosques por la agricultura y la ganadería. El suelo de los bosques es un suelo pobre para dichas prácticas, por lo que a los pocos años se convierte en una tierra totalmente degradada. La urbanización. La construcción de presas hidroeléctricas, donde se inundan áreas boscosas y comunidades aledañas, entre otras. Los incendios forestales.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 105


UNIDAD 5 Las causas indirectas son las que hacen que existan las causas directas: La demanda mundial de madera La ganadería La pobreza La industrialización sin control que provoca contaminación y lluvia ácida.

Lamentablemente, se talaron las selvas de la planicie costera, los manglares y la vegetación de playa para cultivar algodón a partir de 1,950. Este proceso produjo el desarrollo de plagas del algodón, lo que condujo a un uso exagerado de insecticidas. La tala nos ha hecho perder otro recurso natural: el suelo, que ha ido a dar al mar por años a través de los ríos. La deforestación también ha causado escasez de agua, acarreó la sequedad de manantiales, Además, algunas quebradas y ríos se han contaminado. 6.

Erosión del suelo

La erosión es un proceso natural, producto de la acción de los agentes atmosféricos, que se incrementa con las actividades humanas. Durante el proceso de erosión se arrancan y transportan las capas superficiales de la tierra vegetal. La erosión eólica es la realizada por el viento. Está condicionada por la ausencia de vegetación y la presencia de partículas sueltas en la superficie.

Cuando comenzó en El Salvador a cultivarse el añil a gran escala, alrededor de 1561, se eliminó la vegetación de una gran cantidad de terrenos en la zona norte, centro y zona costera. Al decaer la demanda del añil, se impulsó el cultivo del café, principalmente en las zonas de origen volcánico. El café, asociado a un bosque de sombra, ha favorecido la preservación de los suelos.

La vegetación es uno de los factores más importantes de protección contra la acción del viento. Actúa como una capa protectora o amortiguadora entre la atmósfera y el suelo. Las partes aéreas, como hojas y tallos, absorben parte de la energía de las gotas de lluvia, del agua en movimiento y del viento, de modo que el efecto de estos factores es menor que si actuaran directamente sobre el suelo. Los componentes subterráneos, como las raíces, contribuyen a la resistencia mecánica del suelo. También reducen la velocidad y frenan o atrapan las partículas en movimiento. La erosión provocada por los ríos se debe a la energía del agua, que es capaz de arrastrar trozos de roca que son llevados por la corriente y desprenden nuevos fragmentos. La erosión laminar es un tipo de erosión fluvial, quizás la más perjudicial. Es provocada por las precipitaciones. A medida que las lluvias golpean el suelo, se desprenden partículas de tierra que luego el agua arrastra al escurrirse y desembocan en los ríos. La erosión provocada por inundaciones se presenta durante la temporada de lluvias. El caudal de los ríos crece tanto que se desbordan por las riberas, provocando una gran erosión en todo el territorio.

106 Ciencias Naturales - Noveno Grados


UNIDAD 5 El ser humano, mediante la tala y la quema, la actividad industrial, las excavaciones para conseguir metales y la explotación de pozos petroleros, entre otros, ejerce acciones sobre el suelo que provocan erosión porque fomentan los fenómenos tipos ya mencionados.

2

Actividad

Suelo quemado Materiales a utilizar: Dos tazas de tierra de jardín Una tapa de lata (sirven las de botes para leche o similares) Dos macetas pequeñas Semillas de frijol Cocina Procedimiento: 1. Coloca una taza de tierra de jardín en la tapa de lata. 2. Déjala cerca de una ventana durante 24 horas. 3. Calienta la tapa con la tierra, hasta llegar al rojo, si es posible. Anota lo que veas, así como el olor. 4. Deja enfriar la lata. 5. Pon en una de las macetas la tierra enfriada y siembra en ella 3 semillas de frijol. 6. En la otra maceta, coloca la tierra de jardín que no se calentó y, a continuación, siembra igual número de semillas de frijol. 7. Traslada las dos macetas a un lugar en el que reciban luz solar. Riégalas periódicamente y observa su desarrollo. a) ¿Hay diferencia en su crecimiento? b) Anota tus conclusiones.

Conservación de los suelos Es urgente que se erradiquen las siguientes prácticas en nuestro país:

a)

Las quemas de la vegetación

El uso del fuego en el campo se hace con irresponsabilidad con el pretexto injustificado de preparar el terreno para la siembra o porque se hizo una fogata y no se tuvo el cuidado de apagarla. De este modo se producen importantes pérdidas de suelo fértil y de los seres vivos que allí habitan.

b)

La quema de los residuos agrícolas

Estos rastrojos son materia orgánica necesaria para mantener la fertilidad de los suelos y deben ser integrados al mismo. Al ser destruidos, se pierden nutrientes valiosos y la acción del fuego debilita los suelos.

c)

Desorden en la ocupación de las tierras

Se refiere a la ocupación de tierras no aptas para la agricultura y la ganadería, para lo cual se remueve una capa importante del terreno que modifica totalmente el hábitat.

¿Cómo puede conservarse el suelo? En vista del alto nivel de deterioro de los suelos salvadoreños, lo primero que debe existir es una legislación que se aplique y se respete. Además de lo anterior, se debe considerar los siguientes métodos: 1.

Métodos naturales: consisten en desarrollar acciones como las siguientes:

Mantener la cobertura vegetal (bosques, pastos y matorrales) en las orillas de los ríos y en los terrenos con pendiente. Evitar las quemas. Reforestar, principalmente en las laderas y a orillas de cuerpos de agua. Cultivar en surcos de contorno en las laderas y no a favor de la pendiente porque favorece la erosión. Sembrar árboles como cercos, en laderas, como rompevientos, entre otros. Rotar cultivos para no empobrecer al suelo. Integrar materia orgánica al suelo, como los residuos de las cosechas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 107


UNIDAD 5 2.

Métodos artificialesque implican acciones como las que se mencionan a continuación:

Construir terrazas con plantas en los bordes. Construir defensas o bordas cerca de ríos y quebradas para evitar la erosión. Abonar el suelo de forma conveniente para que se repongan los nutrientes extraídos por los cultivos.

3

Actividad

Invasión de plantas Materiales a utilizar Plantas o semillas Macetas Tierra Tu casa Procedimiento: 1.

Coloca la tierra en las macetas y siembra las diferentes plantas o semillas.

2.

Distribuye las macetas en el interior de tu casa.

3.

Bríndales el cuidado adecuado a cada uno (luz solar, agua, remoción de hierbas).

¿Por qué hacerlo? Las plantas de interior actúan como filtradores de aire mediante la fotosíntesis, proceso en el que el CO2 se absorbe y se transforma en el oxígeno que respiramos. Un experimento realizado por la NASA en su Centro Espacial de Houston, Texas, comprobó el beneficio que ejercen las plantas sobre los seres humanos: Las plantas en interiores mejoran el estado de ánimo. Reducen el estrés al trabajar con ellas o contemplarlas.

108 Ciencias Naturales - Noveno Grados

En el lugar de trabajo, reducen el ausentismo. Aumentan la productividad de los empleados. Las plantas, al estar formadas por cierta cantidad de agua, emiten humedad en el ambiente, lo cual ayuda a evitar ciertos padecimientos como la tos y la piel marchita, entre otros. La humedad en el ambiente también reduce la contaminación, ya que las plantas absorben los gases expelidos por electrodomésticos, limpiadores, uso de aerosoles, humo del cigarro y otros. Las plantas convierten algunos contaminantes en nutrientes para ellas, proceso en el que intervienen algunas bacterias. El formaldehído, el benceno, el xileno, el tricloroetileno, entre muchos otros compuestos orgánicos volátiles tóxicos, son absorbidos por las hojas de algunas plantas, en mayor cantidad cuanto mayor es la superficie de intercambio del follaje. Se recomienda tener dos plantas cada 10 metros cuadrados, aproximadamente; excepto en el dormitorio, ya que por la noche efectúan la respiración y expulsan CO2 . Son buenos filtros verdes de aire: el ficus (Ficus robusta, Ficus benjamina), la hiedra (Hedera helix), el filodendro (Philodendron sp), las palmeras (Chamaedorea palmera), entre otras.


UNIDAD 5

4

Actividad

¿Cuáles son? Para desarrollar esta experiencia, busca artículos en los periódicos que se refieran a problemas ambientales de El Salvador y escribe una lista de esos problemas. Luego, elabora un cuadro como el siguiente, que presenta los distintos recursos naturales afectados y las posibles causas de los problemas ambientales. Problema ambiental

Causas del problema ambiental

Recurso natural afectado

Responde en tu cuaderno la siguiente pregunta: ¿Alguno de los problemas ambientales incluidos en la lista que hiciste afecta el lugar donde vives? ¿Cuáles son? Discute con tus compañeras y compañeros si las causas de estos problemas son naturales, derivadas de la acción humana o son la consecuencia de los dos aspectos.

Resumen La riqueza y la diversidad de la flora, la fauna y los ecosistemas, que son fuentes de vida para el ser humano y base del desarrollo sostenible, se encuentran en una situación delicada. Los desechos se acumulan, y el agua, el suelo y el aire están contaminados. Es fácil comprender que con esta pérdida incesante de recursos está en riesgo la seguridad alimentaria. Cada año desaparecen miles de toneladas de tierra fértil en nuestro país. El proceso de degradación de los suelos, su mal uso y utilización, los insostenibles modelos de consumo y la sobreexplotación de los recursos naturales son elementos que provocan más pobreza al país.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 109


UNIDAD 5

Un método para conservar el suelo es: a) mantener las quemas. b) vender la cosecha a precios bajos. c) sembrar rosas. d) rotación de cultivos.

3

4

2) d.

3) c.

2

El proceso natural producto de la acción de agentes atmosféricos, que provoca el arrastre de las capas superficiales del suelo es: a) la deforestación b) la urbanización c) la agricultura d) la erosión

¿Cuál de los siguientes términos corresponde a un problema ecológico? a) Reforestación b) Valores de pH c) Pérdida de biodiversidad d) Ecosistema

Es un factor de protección contra la erosión del suelo: a) La vegetación. b) La atmósfera. c) El agua. d) El viento.

1) d.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) a.

UN PAISAJE TENEBROSO La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos indica que, incluso si se llegan a detener completamente las emisiones de bióxido de carbono, los cambios en la temperatura de la superficie, las lluvias y el nivel del mar persistirían por más de mil años. Los posibles cambios incluyen una disminución de las lluvias, escasez de agua para consumo humano, incendios forestales, la expansión de los desiertos y afectar la producción de maíz y trigo. Además, el incremento de bióxido de carbono en este siglo ha provocado un incremento constante del nivel del mar, lo que podría sumergir muchas islas y áreas costeras.

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Quinta Unidad

Lección 2

Más dificultades para el medio ambiente Motivación

S

¿ abes lo que significan las 3R? ¿Por qué es importante separar de la basura las latas de aluminio, los plásticos y los objetos de vidrio? Reciclar consiste en someter de nuevo un producto ya utilizado a un ciclo de tratamiento parcial o total, para obtener un producto nuevo de gran utilidad. ¿Qué puedes reciclar en tu propia casa? Debes tener mucha creatividad. Por ejemplo puedes cortar en tiras pequeñas las bolsas plásticas que no utilizas y tejer con ellas, unas pequeñas carteras de mano. Si las bolsas son de distintos colores, tu trabajo será muy llamativo. Te sorprenderá la cantidad de objetos que puedes

reciclar y de esa manera contribuir a disminuir la contaminación de tu entorno.

Indicador de logro:

Indagarás, registrarás y localizarás con disposición muestras de contaminación de agua, aire y suelo en tu localidad.

En la actualidad, uno de los problemas que más preocupa a la humanidad es el de la contaminación de los recursos naturales. La contaminación puede ser causada por la presencia en el agua, el aire o en el suelo de productos que pueden afectar la salud del ser humano, alterar el ecosistema y por consiguiente afectar a las plantas o animales. Estos agentes contaminantes pueden: reducir la visibilidad (es el efecto del smog), producir olores desagradables (como es el caso de la basura), alterar las aguas de los mares, lagos o ríos (por ejemplo, un derrame de petróleo, aceite o combustible en las aguas).

Contaminación del aire La combustión de carbón, petróleo y gasolina es el origen de una buena parte de los contaminantes atmosféricos. Los más frecuentes y más ampliamente dispersos se describen en la siguiente tabla. Por otra parte, el descubrimiento en la década de 1980 de que algunos contaminantes atmosféricos, como los clorofluorocarbonos (CFC), estaban produciendo una disminución de la capa de ozono, que es la capa que nos protege de la radiación solar, ha conducido a disminuir paulatinamente el uso de estos productos. La concentración de los contaminantes se reduce al dispersarse éstos en la atmósfera, proceso que depende de factores climatológicos como la temperatura, la velocidad del viento, el movimiento de sistemas de altas y bajas presiones y la interacción de éstos con la topografía local, por ejemplo, las montañas y valles.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 111


UNIDAD 5 Principales contaminantes atmosféricos

Contaminante

Principales fuentes

Monóxido de carbono (CO)

Gases de escape de vehículos de motor; algunos procesos industriales. Instalaciones generadoras de calor y electricidad que utilizan petróleo o carbón con contenido sulfuroso; plantas de ácido sulfúrico. Gases de escape de vehículos de motor; procesos industriales; incineración de residuos; generación de calor y electricidad; reacción de gases contaminantes en la atmósfera. Gases de escape de vehículo de motor, fundiciones de plomo, fábricas de baterías. Gases de escape de vehículos de motor, generación de calor y electricidad, ácido nítrico, explosivos, fábricas de fertilizantes. Todas las fuentes de combustión.

Bióxido de azufre (SO2)

Partículas en suspensión

Plomo (Pb) Óxidos de nitrógeno (NO, NO2) Bióxido de carbono (CO2)

Un 80% del monóxido de carbono y un 40% de los óxidos de nitrógeno e hidrocarburos emitidos proceden de la combustión de la gasolina y el gasóleo o diesel en los motores de los carros y camiones. Otras importantes fuentes de contaminación son las fundiciones de cinc, plomo y cobre, las incineradoras, las refinerías de petróleo, las fábricas de cemento y las fábricas de ácido nítrico y sulfúrico. Las emisiones de bióxido de azufre y la subsiguiente formación de ácido sulfúrico, combinadas a veces con la lluvia, pueden causar daños en la infraestructura de estatuas y edificaciones. Cuando la lluvia ácida se pone en contacto con materiales utilizados en edificios, estatuas, vidrieras, pinturas y otros objetos, los deteriora y destruye poco a poco. Los materiales de construcción se erosionan, los metales se oxidan, el color de las pinturas se estropea y en la superficie del vidrio se forma una capa dura de sustancias contaminantes. El creciente consumo de carbón y petróleo desde finales de la década de 1940 ha llevado a concentraciones cada vez mayores de bióxido de carbono. El efecto invernadero resultante, que permite la entrada de la energía solar pero reduce la reemisión de rayos

112 Ciencias Naturales - Noveno Grados

infrarrojos al espacio exterior, genera una tendencia al calentamiento que podría afectar al clima global y llevar al deshielo parcial de los casquetes polares.


UNIDAD 5

1

Actividad

¿Está contaminado el aire que te rodea? Materiales a utilizar 12 hules de igual tamaño y grosor Una percha o gancho metálico para colgar ropa Un frasco de vidrio Una lupa (opcional) Procedimiento: 1. Dobla el gancho metálico para que quede de forma rectangular. 2. Coloca 6 hules a lo largo del gancho, de manera que no estén demasiado estirados 3. Cuélgalo al aire libre, pero en un lugar protegido del sol y observa durante una semana lo que le ocurre a los hules 4. Al mismo tiempo, pon en el frasco de vidrio 6 hules y cierra el frasco para que no entre el aire. Luego de una semana, compara estos hules con los que están en la percha a) Si tienes la lupa, úsala para ver detalles. b) ¿Qué observas? ¿Cómo lo explicas? Los gases tóxicos presentes en el aire han deteriorado a los hules al aire libre, fenómeno que no se observa en los hules que están en el frasco.

Punto de apoyo ¿Qué es el calentamiento global? Nuestro planeta se está calentando. La mayoría de los expertos están de acuerdo en que los humanos ejercen un impacto directo sobre este proceso de calentamiento, generalmente conocido como el “efecto invernadero”. El efecto invernadero es una condición natural de la atmósfera de la tierra. El vapor de agua, el bióxido de carbono (CO2) y el metano son llamados gases invernadero, pues ellos atrapan el calor del sol en las capas superior de la atmósfera. Sin ellos, nuestro planeta se congelaría y nada podría vivir en él. A medida que el planeta se calienta, los casquetes polares se derriten. Además, cuando el calor del sol llega a los polos, es reflejado de nuevo hacia el espacio. Al derretirse los casquetes polares, menor será la cantidad de calor que se refleje, lo que hará que la tierra se caliente aún más. El calentamiento global también ocasionará que se evapore más agua de los océanos. El vapor de agua actúa como un gas invernadero.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 113


UNIDAD 5 Contaminación del agua Es la incorporación al agua de materiales extraños, tales como microorganismos, sustancias químicas, residuos industriales, o residuos como aceites y detergentes, entre otros provenientes de las casas en las comunidades, colonias, urbanizaciones y residencias. Las aguas residuales son vertidas sin ningún tratamiento, mediante tuberías en las quebradas y luego pasan a los ríos, contaminando el ecosistema. Estos materiales deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para el consumo humano. Los costos para potabilizar las aguas son enormes, por lo que la población corre el riesgo de contraer enfermedades cuando bebe agua de pozos, cisternas y aun del servicio público.

2

Actividad

Contaminación en el agua Materiales a utilizar: Una botella de vidrio o plástico transparente, no menor a 3 litros Colorante rojo para alimento Una taza para medir Procedimiento: 1.

Vierte en la botella media taza de agua

2.

Agrega dos gotitas de colorante rojo u otro y agita con fuerza

3.

Añade otra taza con agua a la botella y agita de nuevo a) ¿Observas el colorante? Entonces agrega otra taza con agua y agita. Repite este paso hasta que el colorante desaparezca. b) ¿Qué sucede? Después de aproximadamente 10 tazas con agua limpia el colorante desaparece, aparentemente c) ¿Cómo relacionas este experimento con la contaminación del agua? Acude al Solucionario para que compares tus respuestas

114 Ciencias Naturales - Noveno Grados

Actividad

3

Investigando un derrame de aceite Materiales a utilizar: Recipiente grande de 22 cm. de diámetro Agua Un gotero Una cucharada sopera de aceite de motor Una regla Guantes de goma Procedimiento: 1. Ponte los guantes y llena el recipiente con abundante agua 2. Utiliza el gotero para colocar una gota de aceite de motor en el recipiente 3. Observa y anota qué es lo que ocurre con la gota de aceite una vez colocada sobre el agua 4. Mide el diámetro del derrame de aceite, luego establece el área del derrame (para esto se utiliza la fórmula que establece el área del círculo A = π - r2 A = área del círculo π = 3.1416 r = radio (la mitad del diámetro) Anotar qué ha sucedido. ¿Qué ocurre?


UNIDAD 5 Los derrames de aceite y de petróleo, al ser contaminantes acuíferos, afectan de igual manera al lugar físico en donde se producen, así como a los animales y la vegetación que se encuentran en esa zona. Así por ejemplo, en un derrame de petróleo sobre el mar, se ven afectados primeramente los organismos productores, debido a que la mancha de petróleo en la superficie no les permite la entrada de los rayos del Sol y por lo consiguiente no pueden realizar la fotosíntesis, lo cual afecta a los consumidores primarios, como el zooplancton, que tienen menor cantidad de alimento a su disposición. Esta menor cantidad de alimento afecta también a los peces que consumen zooplancton y a los peces carnívoros (comen otros peces). Además, los hacen inadecuados para el consumo humano. Estos derrames afectan sobre todo a los animales de superficie, en especial a las aves marinas que pueden morir al ingerir restos del combustible cuando intentan limpiar sus plumas.

Contaminación del suelo Sabes que el suelo es una mezcla de materia orgánica, partículas minerales y aire en proporciones variables. La formación del suelo es un proceso dinámico y muy lento, porque su formación y desarrollo ocurren bajo la acción de factores tales como el clima, la humedad y la vegetación, entre otros. A pesar de su importancia, los suelos también están desprotegidos ante la contaminación, ya que se debilitan por la erosión, el uso de los pesticidas, plaguicidas y quema de basura o de prácticas agrícolas inadecuadas. Sin duda, todos los días puedes ver tiraderos de basura, los cuales contaminan el suelo, y están casi en todos lados. El suelo, que es un valioso recurso natural, se perjudica con los rellenos sanitarios, ya que en esos lugares, el suelo no se puede utilizar como tierra fértil para cultivar porque está saturado de bacterias y tóxicos producto de las toneladas de basura, allí depositada. Este tipo de contaminación se relaciona con la del aire por los olores desagradables que emiten los desechos. La acidificación del suelo perjudica los cultivos: el agua ácida arrastra del suelo sales minerales de potasio, calcio y magnesio necesarias para el crecimiento de las plantas.

Actividad

4

Suelo contaminado Materiales a utilizar: Muestras de tierra Agua sucia (agua mezclada con restos de jabón para trastos, aceite comestible, agua teñida con pintura de acuarela, etc.) Dos recipientes Dos coladores Un vaso de medidas

Noveno Grado - Ciencias Naturales 115


UNIDAD 5

Procedimiento 1. Toma dos muestras de suelo extraídas de un lugar cercano a tu vivienda (una de ella arena y la otra, tierra negra de un jardín). 2. En la boca de los dos recipientes pon los coladores y en éstos, las muestras de suelo recogidas (una cantidad equivalente a la que cabe en tu mano). 3. Coloca el agua sucia en el vaso medidor, mide dos tazas, una para cada colador. 4. Pasa la misma cantidad de agua sucia por cada uno de los coladores con tierra, que servirán como filtros. 5. Mide la cantidad de agua filtrada en la base de cada recipiente y compárala con la cantidad que vertiste en cada caso. a) ¿Cuál de las dos muestras de suelo ha absorbido más suciedad? b) ¿Qué ocurrirá con esa agua sucia que ha absorbido el suelo? c) ¿Existe peligro de ensuciar algo más? d) Ahora pasa agua limpia sobre las dos muestras (échala como si fuera agua lluvia). Compara lo que se ha filtrado. e) ¿Cómo está el agua ahora? f) ¿Tan limpia como la que hemos vertido? g) ¿A dónde van a parar las aguas sucias subterráneas?

proceso tecnológico para ser transformados. Por ejemplo: el vidrio, el plástico, el durapax del que están hechos los platos y vasos desechables, los metales, los bolígrafos, la ropa, los utensilios de cocina, entre otros.

Desechos sólidos Uno de los problemas más serios que afrontamos en la actualidad es la mala disposición de la basura o los desechos que origina la actividad humana, debido al manejo inadecuado de los residuos. Estos huelen mal, facilitan la proliferación de animales perjudiciales y son fuente de microbios y de enfermedades. Los desechos se clasifican en orgánicos o inorgánicos. Los desechos orgánicos están formados por los desperdicios de comida, animales muertos, papel, frutas, plantas, servilletas de papel usadas, bolsitas de té, entre otras. Son materiales biodegradables porque, al pasar el tiempo y con la ayuda de la humedad, el calor, los hongos y las bacterias, se descomponen y se transforman en humus, que forma la capa fértil de la tierra. Los desechos inorgánicos están constituidos por materiales no biodegradables. Estos requieren un

116 Ciencias Naturales - Noveno Grados

Urge en el país poner en práctica un plan estratégico para reducir la generación de basura, ya que los botaderos y rellenos no son suficientes. La basura produce unos escurrimientos que se infiltran en el subsuelo. Estos son los lixiviados y contienen gases, como CO2, gas metano, y sustancias tóxicas que pueden contaminar el suelo y los mantos acuíferos. La clave para disminuir este problema es reducir la cantidad de basura que se produce. Una de las maneras de hacerlo es poner en práctica las 3 R: reducir, reutilizar y reciclar.


UNIDAD 5 Reducir: es producir menos desechos, disminuir la cantidad de material que va a los rellenos sanitarios. Reutilizar: consiste en volver a usar materiales que ya han sido usados, por ejemplo, envases de vidrio que se lavan bien y se vuelven a utilizar para guardar diferentes productos, o las bolsas plásticas que se emplean una y otra vez. Reciclaje. Los residuos de papel, tela y cartón se reciclan al ser sometidos a procesos industriales donde se transforman en pulpa, se limpian, se blanquean y se elaboran nuevos productos de papel y cartón que son usados en la elaboración de periódicos, cajas y otros. Al reciclar el aluminio y el vidrio, se elaboran objetos como bombillos, rines para vehículos, marcos para ventanas espejos, entre otros artículos. El reciclaje de los plásticos es más costoso, pero con ellos se elaboran envases, adornos y muchas cosas más. Las bolsas plásticas tardan miles de años en degradarse. Generalmente son lanzadas al agua, llegan al mar y muchos animales se asfixian al tragarlas.

Actividad

5

Examen de conciencia ¿Cuáles de las siguientes acciones ambientales practicas en forma regular y te ayudan a disminuir la contaminación y proteger los recursos naturales? a) Reduces al mínimo el uso de productos desechables. b) Prefieres productos con empaques fabricados con materiales reciclables, así contribuyes a que se consuman menos recursos naturales. c) Reutilizas las bolsas del supermercado. d) Usas los dos lados de las hojas de papel. e) Evitas tirar basura a la calle, carreteras, ríos, playas y otros lugares porque tener limpio a El Salvador es tarea de todos. f) Separas los tipos de basura en tu casa y en tu centro educativo. g) Llevas a un centro de acopio las latas de aluminio, los periódicos, las revistas, las hojas de papel y el cartón.

Resumen La contaminación de agua, aire y suelo es uno de los grandes problemas de esta época. El uso de combustibles fósiles produce buena parte de los contaminantes atmosféricos: CO2, CO, NO2, entre otros. El CO2 es uno de los que más incide en la formación del efecto invernadero al reducir la cantidad de rayos infrarrojos que vuelven al espacio exterior. La incorporación al agua de sustancias extrañas o microorganismos patógenos la contamina y provoca enfermedades en quienes la utilizan. El suelo, a su vez, se contamina por la basura y los químicos usados en la agricultura. La cantidad de basura y la incapacidad para disponer de ella constituyen otro problema de contaminación.Una importante manera de disminuir la cantidad de desechos es poner en práctica la ley de las 3R: reducir, reutilizar y reciclar.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 117


UNIDAD 5

El principal gas de efecto invernadero, además del vapor de agua, es el: a) monóxido de carbono. b) bióxido de carbono. c) ozono. d) monóxido de nitrógeno.

3

2

El grupo que corresponde a basura orgánica es: a) cáscaras de huevo, pedazos de fruta y latas de aluminio. b) vestidos viejos, restos de animales, vasos de plástico viejos. c) huesos de pollo, servilletas de papel, restos de fruta. d) restos de comida, cáscara de guineo, una olla vieja.

4

3) b.

2) c.

En la ley de las 3R, reutilizar, entre otras cosas, significa: a) fabricar otros productos utilizando materiales obtenidos de otros viejos. b) comprar líquidos en botellas retornables, siempre que sea posible. c) apagar los focos cuando no sean necesarios. d) disminuir el uso del papel de aluminio. Los lixiviados son: a) son sustancias que contaminan la atmósfera. b) partículas sólidas que contaminan los mares c) líquidos que se escurren de la basura y que contaminan el subsuelo d) componentes de la lluvia ácida.

1) b.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) c.

LA HUMANIDAD NECESITARÁ DOS PLANETAS EN 2030 Al ritmo actual, para satisfacer sus necesidades a comienzos de la década de 2030 la humanidad, necesitará tener a su disposición dos planetas, afirma el Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF). El consumo de recursos naturales ha superado ya el 30% de las capacidades del planeta para regenerarse, señala el WWF. La presión y explotación de la humanidad sobre los recursos naturales se ha duplicado en los últimos 45 años por dos razones: por el crecimiento demográfico y por el aumento del consumo individual. Esta sobreexplotación está agotando los ecosistemas y los desperdicios se acumulan en el aire, la tierra y el agua.

118 Ciencias Naturales - Noveno Grados


Lección 3

Quinta Unidad

Muchos pierden su hogar Motivación

P

iensa: ¿qué tienen en común la caza, la tala desmedida de bosques, el uso indiscriminado de insecticidas y los incendios forestales? ¿Te afectan directamente algunas de ellas? ¿Por qué? Muchos de los bosques que cubrían la Tierra, han sido destruidos desde hace miles de años, principalmente por el ser humano, para obtener madera, frutos, alimentos y medicinas. Lo más triste de este problema es que diversas especies animales, entre ellos insectos, aves, roedores, y mamíferos pierden su hogar al destruirse un bosque.

Indicador de logro:

Identificarás y describirás a la fragmentación, degradación y pérdida directa de bosques, humedales, arrecifes de coral y otros ecosistemas en el mundo como algunas causas de la pérdida de la diversidad biológica.

Propondrás, realizarás y divulgarás responsablemente propuestas viables de solución para contrarrestar la problemática medio ambiental del país.

Si respondiste que todas contribuyen a la desaparición de los ecosistemas y a la irreversible pérdida de biodiversidad, estás en lo cierto. Por diversidad biológica o biodiversidad se entiende la amplia variedad de seres vivos, plantas, animales y microorganismos que viven sobre la Tierra y los ecosistemas en los que habitan. El ser humano forma parte de este sistema natural y también depende de él. La diversidad biológica incluye, asimismo, las diferencias genéticas dentro de cada especie y la variedad de ecosistemas.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 119


UNIDAD 5 Para analizar el deterioro ambiental del planeta Tierra que estamos presenciando, y que afecta a la biodiversidad, consideraremos cinco factores: la sobreexplotación, la destrucción del hábitat, la introducción de especies exóticas, el aislamiento y la contaminación. Aunque también los hábitos consumistas y la falta de cumplimiento de las leyes ambientales contribuyen a deteriorar el ambiente.

La sobreexplotación La rapidez con la que el ser humano consume los recursos naturales supera en la mayoría de los casos la velocidad con que el recurso se regenera de manera natural en el planeta. La caza es una de las manifestaciones más evidentes de la sobreexplotación. El tráfico de pieles, cuernos, plumas y apéndices de animales son hoy un gran negocio en varias regiones del mundo, a pesar de que las legislaciones regulan y protegen muchas reservas naturales. La falta de conciencia es tal que a pesar de haber prohibiciones legales contra el tráfico de especies silvestres prácticamente en todo el mundo, estas restricciones no se cumplen y es muy fácil ver en las carreteras de nuestro país, para citar un ejemplo, la venta de una serie de ejemplares correspondientes a especies que han sido señaladas como amenazadas o en peligro de extinción, tales como: aves, pequeños mamíferos y reptiles, entre otros. La producción de alimentos mediante los métodos tradicionales de agricultura ocasiona serias alteraciones ambientales, como erosión y desertificación; así como también la producción de alimentos transgénicos peligrosos para la salud. Dar un verdadero valor y defender a la diversidad genética de cada país, debe ser nuestra meta. Los derechos a la conservación del suelo a la calidad del agua deben ser factores básicos que se contemplen en el desarrollo de la política agraria de cualquier país.

Destrucción del hábitat La tala de bosques para destinar estos terrenos a la agricultura y a la ganadería ocasiona problemas relacionados con la modificación del clima, la erosión del suelo, la pérdida de hábitat para muchas especies, la pérdida de mantos acuíferos y otros problemas ambientales. Lo mismo sucede cuando se eliminan áreas naturales para levantar urbanizaciones, complejos comerciales o construir carreteras.

120 Ciencias Naturales - Noveno Grados

Es necesario implementar la agroecología, es decir, formas de agricultura y producción de alimentos en armonía con el medio ambiente procurando minimizar el impacto sobre el ecosistema.

La introducción de especies exóticas Quizá no es conocido para muchos el efecto de haber introducido el conejo doméstico a tierras australianas hace poco más de cien años. Esta especie de conejo, al ser llevada por los colonos que emigraron a ese continente, encontró un ambiente donde no existía ningún depredador que los amenazara. Así, en unos pocos años, la población de conejos creció tanto que ocupó amplias zonas en la pradera compitiendo ventajosamente por el alimento con las especies nativas (wombat y wallaby, entre otras). Hoy es considerado como una plaga. Igual que la Tilapia mozambique aquí, que se acabó los peces nativos. Así como éste hay muchos ejemplos de introducción de variedades de especies animales y vegetales de una zona a otra a la que generan importantes procesos de desequilibrio y deterioro. Entre estos procesos ocupa un importante sitio el contagio de cierto tipo de enfermedades, que son introducidas por las nuevas especies y que afectan drásticamente a las poblaciones naturales. El aumento de la población de ratas, moscas, cucarachas y bacterias en los drenajes y basureros en las ciudades, tiene un claro motivo: la enorme producción de basura y desperdicios y el mal manejo que se les da a éstos. Muchas especies antes silvestres han empezado a adaptarse a estos rasgos de civilización; ardillas, palomas y gorriones son parte de la fauna cautiva ahora de basureros y parques porque se han adaptado a los medios urbanos y suburbanos, al ser destruidos sus hábitats naturales.


UNIDAD 5 El aislamiento La conversión de partes de un bosque en áreas para cultivo o pastizaje han convertido amplias zonas boscosas en pequeñas secciones que aíslan los ecosistemas naturales. Por ello muchas especies animales, al ver reducido su hábitat, emigran a otras zonas dejando un vacío en el ecosistema que otras especies que dependen de las que emigran no pueden llenar y terminan por desaparecer. En Latinoamérica, son pocos los programas regionales que se desarrollan teniendo en cuenta la potencialidad regional, sus necesidades y el mantenimiento de la región, de manera que permita a los habitantes disfrutar de su entorno, administrarlo y vivir decorosamente para sostener ese desarrollo en el futuro. La contaminación La contaminación local tiene efectos pequeños en la destrucción de especies, pero las formas de contaminación mundial, como el calentamiento global, tienen graves efectos en el sistema natural de la Tierra. Un ejemplo es el deterioro que sufren muchos corales que pierden su coloración al morir el alga simbiótica que los forma, muerte que se atribuye al calentamiento de las aguas. Los corales, debilitados por la contaminación, cuando pierden el alga crecen lentamente y mueren con facilidad. La importancia de los corales radica en la enorme cantidad de peces y moluscos que albergan. La pesca y el turismo son actividades económicas relacionadas con los arrecifes coralinos.

Punto de apoyo

El éxito de los corales como formadores de arrecifes es fruto de la relación simbiótica que mantienen con un tipo de algas unicelulares (zooxantelas). Al desaparecer éstas, el coral no solo pierde el color, sino que ya no se realiza la fotosíntesis; y si la situación se prolongara, al faltar la producción de oxígeno y los alimentos obtenidos mediante la fotosíntesis, la colonia de coral puede llegar a morir.

Actividad

1

“¿Quienes habitan este lugar?” Para desarrollar esta actividad, tendrás que elegir un pequeño jardín o ecosistema: terrestre o acuático. Puede ser en la escuela o cerca de tu casa. Materiales a utilizar: Cinta métrica Libreta de anotaciones y lápiz Procedimiento: 1. Mide con la cinta métrica aproximadamente un metro cuadrado de la superficie del jardín o ecosistema, sobre el cual trabajarás 2. Observa detenidamente y anota en la libreta el nombre común de cada especie animal y vegetal que habita dentro del área seleccionada 3. Elabora un cuadro comparativo de los organismos encontrados y al final realiza un conteo de especies animales y vegetales 4. Piensa y contesta: a) ¿Cuántos organismos se quedarían sin su “casa” si ese ecosistema desaparece? b) ¿Qué otros seres vivos además de plantas y animales pueden habitar ese lugar? c) Puedes tomar fotografías o dibujar las especies encontradas. Luego presenta un reporte escrito a tu respectivo tutor.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 121


UNIDAD 5

Flora y fauna salvadoreña La flora de El Salvador la forman también el fitoplancton de sus 200 millas marinas que están junto al litoral, así como el de sus lagos, lagunas, ríos y esteros, además de las plantas macroscópicas, acuáticas y terrestres que incluyen algas, musgos, líquenes y helechos, entre otras. De igual manera, la fauna la constituyen el zooplancton de sus 200 millas marinas y el que se encuentra en los cuerpos de agua del interior del territorio salvadoreño, así como las poblaciones de animales macroscópicos, acuáticos y terrestres, que están muy relacionados con la vegetación del lugar. Quebracho

En El Salvador, muchas especies vegetales se han extinguido o están a punto de hacerlo, igual sucede con las especies animales, debido a la destrucción indiscriminada.Algunos árboles que cada día se hacen más escasos en nuestro país son los siguientes:

Quina

Ceiba

Punto de apoyo Fitoplancton es el conjunto de seres vivos que viven flotando en el agua, tanto en el mar como en los lagos, lagunas y ríos. Realizan fotosíntesis, por ejemplo: algunas algas. El zooplancton está constituido por organismos acuáticos que se alimentan de materia orgánica. La mayoría son de tamaño microscópico.

122 Ciencias Naturales - Noveno Grados

Otras especies en la misma situación son: Castaño Caimito Culebro Cedro

Guachipilín


UNIDAD 5 Al ser destruida la vegetación, que es el hábitat de la fauna, ésta se ve afectada a tal punto que algunas especies de nuestra fauna también han desaparecido o están a punto de su extincion, tal es el caso de:

Iguana

Danta

Pajuil

Cotuza

Tepezcuintle

Venado cola blanca

Otras especies que se encuentran en una situacion muy difícil son: Oso hormiguero

Perezoso

Quetzal

Armadillo

Gavilán

Rey zope

Tunco de monte

Garrobo

Taltuza

Mono aullador

Masacuata

Tucán

Pezote

Comadreja

Noveno Grado - Ciencias Naturales 123


UNIDAD 5

2

Actividad

¡Adiós a las pulgas! Muchos collares, polvos y aerosoles antipulgas son perjudiciales no sólo para las pulgas, sino también para ti y para tus mascotas. La próxima vez que vayas a comprar, lee la etiqueta de advertencia del pulguicida. ¡Te vas a asustar! Aquí tienes una solución casera, segura y barata para resolver el problema de las pulgas y que, además, no contamina el ambiente. Materiales a utilizar: Cáscaras de dos naranjas Licuadora Una taza de agua Cacerola Procedimiento 1. Coloca las cáscaras de naranja en la licuadora y añade una taza de agua, licúa y mezcla. 2. Traslada la mezcla a una cacerola pequeña y calienta hasta que hierva. 3. Baja la llama y cocina durante 5 minutos más. 4. Cuando la pulpa ya esté fría, frota una porción del líquido en la piel de tu mascota. a) ¿Cómo trabaja este líquido antipulgas? Ciertos aromas, como la lavanda y la naranja, son agradables para nosotros, pero odiados por las pulgas. Enloquecen y se van cuando los perciben. Así que para deshacerte de ellas, todo lo que tienes que hacer es mantener limpias las cosas y repeler las pulgas con olores que ellas no puedan soportar.

Un poco de historia Desde que el ser humano el sedentarismo tuvo como consecuencia el descubrimiento de la agricultura, estas acciones comenzaron a incidir sobre la vegetación y la fauna. A pesar de que aquella era una agricultura de subsistencia (en la que se cultiva solo lo necesario para sobrevivir), implicó la desaparición de la flora original para sustituirla por los cultivos deseados. Otro ejemplo es la época precolombina cuando fueron el maíz, el cacao, los frijoles, el bálsamo los que sustituyeron el

124 Ciencias Naturales - Noveno Grados

bosque natural. Luego, la era industrial y la producción oligárquica contribuyeron a que ahora solo se tenga menos del 2% del bosque original de El Salvador. En la época precolombina, la deforestación no fue considerable, pero en la colonia comenzó el desequilibrio ecológico al aumentar el cultivo del añil; en el siglo XVIII se talaron bosques de pino, liquidámbar y sabanas de morro, así como selvas del interior. En el siglo XIX, al inventarse los colorantes sintéticos, el precio del añil decayó y su cultivo fue sustituido por el del café, que tuvo como escenario las montañas centrales del país, arriba de los 600 metros sobre el nivel del mar. Al necesitar el café de un bosque artificial, evitó más problemas ecológicos, ya que por sembrarse en tierras con mucha pendiente, el suelo se habría erosionado con rapidez. A mediados del siglo XX, apareció el cultivo del algodón y la producción ganadera en el oriente del país, que hicieron desaparecer las selvas de la planicie costera, gran parte de los manglares y la vegetación de playa. Por supuesto que la fauna y la flora salvadoreñas han resentido drásticamente este uso y abuso del suelo.

Actividad

3

Platica con un adulto mayor que conozcas sobre los animales y plantas que ya no se observan en la comunidad donde residen y que eran comunes hace algunas décadas. Luego, haz un informe de lo conversado y discútelo en clase con tus compañeras y compañeros, estableciendo una comparación con lo que investigaron ellos.

Áreas naturales protegidas El Salvador tiene áreas naturales protegidas y parques nacionales que se pueden visitar durante buena parte del año. Un Parque Nacional es un área natural muy poco transformada por las acciones humanas. La creación de un parque nacional, como El Imposible o Montecristo,


UNIDAD 5 tiene como objetivo principal conservar y proteger la flora y la fauna de los distintos lugares y regiones. Se pueden visitar con fines recreativos o turísticos y para realizar estudios científicos. El mapa te muestra las áreas naturales de nuestro país:

4

Actividad

La naturaleza protegida 1. ¿Por qué es importante conservar las diversas especies de flora y fauna que existen en nuestro país? 2. Examina el mapa, en el departamento en el que vives, ¿existe alguna área protegida o un parque nacional? ¿Es el ministerio del Medio Ambiente o una ONG la encargada de su cuidado y protección? Investiga cuándo fueron creados y cuáles son las actividades que en ellos se realizan en la actualidad. 3. Si no existe un área protegida en el departamento en el que vives, ¿has visitado alguna? ¿Cómo se llama? ¿En qué departamento está? Ubícala en el mapa. 4. En tus visitas, ¿qué especies animales o vegetales tuviste la oportunidad de conocer? ¿Cómo se llaman? 5. Durante una semana, busca en periódicos y revistas artículos y fotografías que se refieran a la protección de la biodiversidad en nuestro país. Luego elabora un afiche con el material recolectado y colócalo en tu salón de clase, para que todos aprovechen esa información. ¿Cómo ayudar? Para evitar la pérdida de biodiversidad, tú puedes hacer mucho desde el lugar en el que vives y trabajas. Aquí

tienes algunas sugerencias, que puedes enriquecer con las tuyas: Evita usar la taza del inodoro o letrina como basurero, ya que desperdicias el agua para desechar colillas, pañuelos de papel, hisopos o restos de comida. No dejes basura cuando visites un parque, el zoológico o un bosque, muchos animales mueren al ingerirla. Si tienes vehículo, revisa el escape de humo para evitar contaminación atmosférica y afina el motor al menos cada seis meses. Reduce al mínimo el uso de productos desechables. Usa productos de limpieza biodegradables. No compres animales exóticos como mascotas. Ellos necesitan vivir libres en su propio ambiente. Si trabajas un pedazo de tierra, diversifica los cultivos, para enriquecer el suelo y producir mejores vegetales. Para el cuidado de tu cosecha, se recomienda técnicas como el control integrado de plagas, que consiste en usar químicos combinados con el control biológico. Denuncia a la policía la compra o venta de animales o plantas en peligro de extinción.

Resumen La palabra biodiversidad se forma de bio (vida) y diversidad se refiere a la variedad de vida que hay en la Tierra. No solo las especies animales y vegetales, sino las variedades que hay en cada especie. La pérdida de biodiversidad no solo limita las oportunidades de crecimiento de determinadas especies, sino que pone en peligro nuestro suministro de alimento. Es lamentable que en las últimas décadas, especialmente, se haya perdido mucha biodiversidad debido a la sobreexplotación, el aislamiento, la contaminación y la destrucción de hábitats, entre otros factores. Es esencial que hagas algo cada día para proteger la diversidad biológica que te rodea.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 125


UNIDAD 5

1

¿Cuál es el cultivo que afectó gran parte de la diversidad biológica de la zona costera de El Salvador: a) el frijol. b) el añil. c) el algodón. d) el café.

3

2

Una de las formas de sobreexplotar los recursos naturales es:

4

El término usado para referirse a la amplia variedad de seres vivos que habitan la Tierra es:

b) la caza.

a) biodiversidad.

c) la lluvia ácida.

b) especie.

d) el hábitat.

c) ecosistema.

d) hábitat.

a) la reforestación.

3) c.

Es una de las acciones que debemos evitar cuando visitamos una reserva natural protegida: a) acampar en la zona. b) caminar por los senderos. c) tiras basura en los alrededores. d) colocar la basura en depósitos especiales.

2) b.

1) c.

Soluciones

Autocomprobación

4) a.

NUESTRO SEGURO DE VIDA Todos los seres vivos se agrupan en especies. A lo largo de millones de años, la formación de nuevas especies y la desaparición de otras han generado el recurso más valioso de la Tierra: la biodiversidad. Los científicos estiman que la biodiversidad del planeta comprende entre 40 y 80 millones de especies diferentes; de ellas solo alrededor de 2 millones han sido clasificadas. Esa diversidad nos proporciona alimentos, medicinas, madera, energía y diversas materias primas. Dependemos por completo de ella.

126 Ciencias Naturales - Noveno Grados


Lección 4

Quinta Unidad

Modificadores de la superficie terrestre Motivación

Cada mes de enero, febrero y octubre se hace

alusión a los terremotos que sufrió El Salvador en octubre 1986 y a los de enero y febrero de 2001. Con seguridad has sentido un temblor o un terremoto si eres salvadoreño, pero ¿sabes por qué tiembla en el país? ¿Por qué unas regiones del planeta tienen más terremotos que otras? ¿Sabes qué hacer antes, durante y después de un sismo? Esta lección ha sido preparada para que aprendas sobre este fenómeno de la naturaleza y otros, como los huracanes, así como las medidas de protección si tienes que enfrentar alguno. Indicadores de logro:

Representarás y describirás correctamente y con interés la cadena volcánica salvadoreña e indicarás el cinturón de fuego circumpacífico. Representarás y explicarás con interés y creatividad el origen, tipo y estructura de un volcán salvadoreño.

Representarás con claridad los lugares de mayor movimiento telúrico en El Salvador y propondrás ondrás con responsabilidad medidas de precaución. Representarás y explicarás con curiosidad el origen de los huracanes.

La parte sólida externa de la Tierra se llama litósfera y está fragmentada en trozos grandes que son las placas tectónicas. Observa en la ilustración la estructura interna del planeta:

Noveno Grado - Ciencias Naturales 127


UNIDAD 5 Los procesos geológicos ocurren dentro y fuera de la corteza terrestre.

Están compuestas por sedimentos que proceden de la desintegración y erosión de las otras rocas.

El proceso externo más importante es el proceso sedimentario, que da lugar a la formación de este tipo de rocas, las más abundantes en la superficie terrestre.

Los procesos internos más notables son el magmatismo y el metamorfismo, que se explican en el siguiente cuadro resumen de los procesos geológicos:

Magmatismo

Vulcanismo Terremotos Maremoto Tectonismo o diastrofismo

El magmatismo forma las rocas ígneas, que son más abundantes dentro de la corteza. Se producen al solidificarse el magma que sube lentamente a las capas superiores, a través de fracturas de la corteza. Las rocas ígneas volcánicas se forman por el enfriamiento muy rápido del magma, por ejemplo en una erupción volcánica. Abarca el origen, movimiento y solidificación de la roca fundida. La roca fundida subterránea se llama magma, al enfriarse forma la roca ígnea y puede alcanzar la superficie a través de fisuras o erupciones volcánicas. Son temblores de tierra causados por el paso de vibraciones a través de las rocas. Es una sacudida del fondo del mar, causante de una agitación violenta de las aguas, que a veces se propaga hasta las costas, y provoca inundaciones. Son los movimientos internos de la corteza terrestre que causan deformación de la roca. Se dividen en: a)

b)

Metamorfismo

Movimientos epirogénicos, que son las fuerzas verticales que producen fracturas de las rocas y afectan a una extensión considerable, pero no causan mucha deformación (fracturas, fisuras, fallas). Movimientos orogénicos. Los causan la actividad volcánica y los movimientos sísmicos. Se produce una compresión horizontal de desplazamiento considerable, que da origen a ondulamientos y plegamientos. Es el proceso por el cual una roca sufre cambios físicos y químicos por factores como la presión y la temperatura.

La teoría científica que describe la movilidad de la Tierra se llama tectónica de placas. Afirma que la capa superficial y rígida de la Tierra (la litósfera) está dividida en una docena de grandes bloques llamados placas. La separación de bloques continentales da lugar a la formación de nuevos océanos y los fondos oceánicos se reciclan hacia el interior de la Tierra. Esta movilidad origina terremotos, volcanes y montañas.

128 Ciencias Naturales - Noveno Grados


UNIDAD 5 Las placas forman la capa superficial y rígida del planeta llamada litósfera. La litósfera descansa sobre la astenósfera, una capa de material más caliente y dúctil, cuya viscosidad permite que la capa externa rígida de la placa pueda deslizarse sobre ella. Debido a lo anterior, uno de los principios de la teoría tectónica de placas es que las placas son rígidas. Por eso cada placa se mueve como una unidad y sus interacciones se producen a lo largo de las orillas. Por ello es que la mayor parte de los terremotos, volcanes y la formación de cadenas montañosas se produce a lo largo de los límites de las placas. Existen tres tipos de márgenes entre placas: 1.

Los márgenes divergentes en los que las placas se separan una de otra y provocan el ascenso de materiales para formar nueva litósfera oceánica.

Al separarse las placas, la hendidura resultante se rellena de roca fundida que brota del manto y se enfría lentamente.

2.

Los márgenes convergentes en los que las placas se acercan.

El choque puede ocurrir entre una placa oceánica y una continental, entre dos oceánicas o entre dos placas continentales.

Cuando una placa oceánica choca con una continental, las dos se mueven en sentidos opuestos.

La placa oceánica, más densa, subduce bajo la placa continental; la oceánica se arquea y se desliza bajo la continental y genera una fosa oceánica. La región en la que la placa oceánica desciende hasta la astenósfera se llama zona de subducción. Como la oceánica se introduce en el manto, más caliente, el magma sube hasta la superficie donde se puede formar una cadena de volcanes; así se formó la cordillera de los Andes.

Punto de apoyo La subducción es el fenómeno geológico que consiste en el hundimiento de una placa de la litósfera de naturaleza oceánica bajo una placa adyacente de naturaleza continental. En términos generales, cuando chocan dos placas oceánicas, una de ellas se dobla y desliza debajo de la otra, arqueándose y descendiendo hacia el manto. Lo anterior dará como resultado la formación de una fosa oceánica profunda. Con el roce entre las placas se liberan grandes cantidades de magma, el cual hace que se formen volcanes en el fondo del océano. Estos volcanes pueden seguir creciendo y llegar a la superficie para formar un arco insular. Los volcanes de Japón y Filipinas se han formado de esta manera.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 129


UNIDAD 5 Cuando se encuentran dos placas continentales, ninguna se introduce bajo la otra ya que la corteza continental es poco densa. Pero se doblan y fracturan y forman inmensas cordilleras, como los Alpes (Europa), el Himalaya y los Urales (Asia)

El cinturón de fuego El cinturón de fuego se extiende a lo largo de la costa oeste de América, las islas del Pacífico sur y el sudeste asiático. Lo componen una serie de fallas geológicas en las capas superiores de la corteza terrestre. Estas fallas son los puntos de encuentro de las grandes placas continentales. Las placas están en constante movimiento, chocando unas con otras o apartándose, generando presión en sus márgenes. Esta energía es liberada con erupciones volcánicas, cuando la lava es expulsada a través de fisuras en la corteza, o con terremotos, cuando la presión hace que la corteza se tuerza.

3.

Las fallas transformantes son aquellas en las que las placas se deslizan lateralmente una respecto a la otra.

Nuestros volcanes

Aunque es común que aparezcan en el fondo de los océanos, otras, como la de San Andrés (California, Estados Unidos) se sitúan en zonas continentales. Ahí son frecuentes los terremotos.

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En El Salvador existe una cadena volcánica joven, ubicada paralelamente a la costa pacífica, la cual forma parte del Cinturón de Fuego Circumpacífico. Existen evidencias históricas de grandes erupciones que han ocurrido en el territorio, por lo que es necesario estudiar el fenómeno volcánico, ya que esto permite desarrollar actividades orientadas a reducir el riesgo.


UNIDAD 5 Principales volcanes de El Salvador

Nombre del volcán

Localización

Altura sobre el nivel del mar (m)

Tipo de volcán

Ilamatepec Izalco San Salvador (Boquerón) Ilopango (en el lago) Chaparrastique Conchagua San Vicente Tecapa

Santa Ana Sonsonate San Salvador San Salvador San Miguel La Unión San Vicente Usulután

2382 1965 1850 438 2130 1250 2173 1592

Estrato volcán Estrato volcán Estrato volcán Caldera Estrato volcán Estrato volcán Estrato volcán Estrato volcán

Se denominan estrato-volcanes los de cono simétrico de gran dimensión y profundidad formados por capas alternativas de lava y ceniza volcánica, como la mayoría de volcanes de nuestro país.

Volcan de Izalco

Las calderas no tienen el aspecto de un volcán. Generalmente son tan explosivas, que cuando entran en erupción terminan colapsándose sobre sí mismas. Esto también les hace llamarse volcanes inversos. Sus cámaras de magma pueden llegar a medir miles de kilómetros cuadrados en todas direcciones. También pueden dar lugar a explosiones más pequeñas durante el tiempo de reposo entre las etapas activas de su existencia.

1

Actividad

Tu propio volcán Materiales a utilizar: Botella plástica de 300 ml Bicarbonato de sodio (dos cucharadas) Colorante líquido rojo Vinagre Jabón líquido Harina Agua Plastilina Palito Procedimiento: 1. Pon la botella en el centro y comienza a construir, con plastilina, las laderas del volcán. Procura que la pendiente no quede muy inclinada, para que la lava baje más lentamente 2. Coloca en la botella las dos cucharadas de bicarbonato de sodio 3. Agrega una cucharada de jabón líquido. Si quieres más viscosidad, puedes añadir un poco de agua y harina 4. Añade una cucharadita de colorante para obtener el color rojizo de la lava 5. Mezcla los ingredientes con ayuda de un palito 6. Pon un chorrito de vinagre a la mezcla y aléjate porque ¡tu volcán entrará en erupción!

Noveno Grado - Ciencias Naturales 131


UNIDAD 5 NOTA: Para evitar accidentes, por ningún motivo coloques piedras o pólvora. ¿Cómo explicas lo sucedido? Compara tu respuesta con la del Solucionario. ¡Está temblando! Los sismos son una de las manifestaciones de la energía del interior del planeta. Son movimientos vibratorios que se originan en el interior de la Tierra y se propagan en todas direcciones, en forma de ondas. ¿Cuál es el origen de los sismos? Cuando sientes un temblor es porque ha habido una liberación súbita de energía en el interior de la Tierra, por un reacomodo de ésta. Este reacomodo o arreglo se hace mediante el movimiento entre placas tectónicas.

Las zonas en donde se realiza este movimiento se llaman fallas geológicas (por ejemplo, la falla de San Andrés) y los movimientos reciben el nombre de sismos tectónicos. Los sismos volcánicos, en cambio, son el resultado del ascenso del magma hacia la superficie del planeta. A veces son el anticipo de una erupción volcánica.

Un siglo de terremotos El Salvador ha sido escenario de numerosos terremotos generados en la zona de subducción de las placas tectónicas Caribe y Cocos. La mayoría de ellos se ubica en la zona central, cerca del área metropolitana, por lo que incluso se le llama a esta zona: valle de las Hamacas. Los más intensos terremotos desde 1917, son los siguientes:

Fecha

Magnitud

Lugar impactado

Pérdidas humanas

7 de junio de 1917 28 de abril de 1919 20 de diciembre de 1936 6 de mayo de 1951 3 de mayo de 1965 10 de octubre de 1986 13 de enero de 2001 13 de febrero de 2001

6.7 5.9 6.1 6.2 6.0 7.5 7.6 6.6

San Salvador San Salvador, La Paz, La Libertad San Vicente Jucuapa y Chinameca San Salvador San Salvador Todo el país San Vicente, Cuscatlán, Cabañas, La Paz, Usulután

1500 100 100-200 400 125 1500 944 315

2

Actividad

Toma un curso de primeros auxilios en la Cruz Roja u otra entidad para saber qué hacer en estas situaciones de riesgo.

¿Qué debes hacer en caso de terremoto? Antes del evento: Selecciona el lugar de tu casa más seguro en caso de terremoto.

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Coloca los productos tóxicos o inflamables en un lugar en el que sea imposible una fuga o un incendio. Mantén un listado con los teléfonos y direcciones de hospitales, unidades de salud cercanas, cuerpo de bomberos y PNC, entre otros. Ten siempre al alcance un paquete de emergencia que contenga agua potable, radio, linterna, baterías de repuesto, extintor, alimentos enlatados, abrelatas, artículos de higiene personal, bolsas plásticas para basura, fósforos, velas, cinta aislante, ropa y calzado, botiquín de primeros auxilios (revisa fechas de expiración de medicamentos) y un silbato.


UNIDAD 5 Durante un terremoto: Guardar la calma. No te precipites hacia la calle, ni uses ascensores o bajes escaleras mientras tiembla. Recuerda la técnica anterior y ponla en práctica. Aléjate de las ventanas, cristales, cuadros y cualquier objeto que te pueda golpear. Sal de la cocina, es un lugar muy peligroso. Si estás en la calle, aléjate de los edificios, vitrinas y árboles. Después del terremoto: Si estás en casa, verifica con cuidado los daños y si constituyen un peligro para tu familia. Usa zapatos, podría haber vidrios en el suelo. Si hay heridos, no los muevas. Si es posible, pide ayuda. No enciendas fósforos o velas. Limpia cualquier derrame de líquidos peligrosos. Sigue las indicaciones de Protección Civil, la Cruz Roja y otras instituciones autorizadas. Estas medidas también son útiles en caso de erupción volcánica, pero en esta situación es mejor evacuar la zona de riesgo.

3

Actividad

Elabora un cartel en el que ilustres las medidas a seguir en caso de terremotos. Colócalo en un punto de mucho tráfico en tu centro educativo para que sea visto por muchos compañeros.

Los huracanes El huracán es un tipo de ciclón tropical, un fenómeno meteorológico que tiene vientos en forma de espiral y que se desplaza sobre la superficie terrestre. Generalmente corresponde a un centro de baja presión atmosférica y de temperatura más alta que la que hay inmediatamente alrededor. Para que se forme un huracán deben combinarse ciertos elementos: temperatura elevada, humedad, viento y un giro o desplazamiento como un gigantesco trompo. Los huracanes rotan en sentido contrario a las agujas del reloj en el Hemisferio Norte, y en el sentido de las agujas del reloj en el Hemisferio Sur debido a la rotación de la Tierra. El ojo es un área de relativa calma en el centro de un huracán, que se extiende desde el nivel del mar hasta la parte superior y está rodeado por una pared de nubes espesas cargadas de lluvia. En el interior del ojo, sin embargo, debido a la alta temperatura y la presencia de viento caliente, el agua evaporada es arrastrada rápidamente hacia arriba, originándose un aire seco, incapaz de condensarse, y por ende sin nubes. Esto es lo que más llama la atención al observar el huracán desde un satélite.

Resumen La Litosfera es la parte sólida externa del planeta, formada por placas tectónicas. Las placas tectónicas se mueven, lo que provoca choques entre ellas, que desembocan en terremotos. Además de los sismos, en el planeta se desarrollan otros procesos geológicos internos, tales como el magmatismo, el vulcanismo y el metamorfismo. Las reacciones entre las placas tectónicas provocan, además de sismos, los pliegues, las fallas o, incluso, volcanes. Es esencial seguir las medidas de proteccción en caso de terremoto. Un huracán es un fenómeno meteorológico, con vientos, que nace en el agua y se desplaza hacia la tierra.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 133


UNIDAD 5

Autocomprobación

1

2

El proceso mediante el cual se forman las rocas ígneas se llama: a) metamorfismo. b) terremoto. c) magmatismo. d) maremoto.

3

Estás en clase y, de pronto, se presenta un gran sismo, la primera acción que debes hacer es: a) salir corriendo del salón.

4

b) guardar la calma. c) apagar todas las luces.

¿En qué parte del territorio nacional se ubican más terremotos en los últimos 100 años? a) Zona Occidental b) Zona Central c) Zona Oriental d) Zona del Golfo de Fonseca

El nombre que recibe la roca fundida subterránea es: a) fisuras. b) epirogénicas. c) magma. d) orogénicas.

d) mirar por la ventana.

Soluciones

1) c.

2) b.

3) b.

4) c.

UN ERROR AFORTUNADO Geólogos que buscaban fuentes de energía geotérmica en Hawai llegaron, por error, hasta una cámara de magma, un enorme depósito subterráneo de roca fundida donde se procesan las erupciones volcánicas. Esta roca fundida se proyectó hacia el exterior para posteriormente solidificarse, permitiendo estudiar de cerca los procesos geológicos que ocurren en las profundidades del planeta. “Es una oportunidad única de estudiar de cerca los procesos volcánicos que formaron los continentes de la Tierra”, aseguró el profesor Bruce Marsh, especialista en sistemas magmáticos de la Universidad John Hopkins, en Estados Unidos.

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Lección 5

Quinta Unidad

La Tierra en el espacio Motivación

P

¿ or qué sale el Sol por el mismo lado todos los días? ¿Habrá otros mundos como el nuestro allá, en el espacio? ¿Qué forma tiene este mundo en el que vivimos? Estas preguntas se las hacía un sabio que vivía en Grecia, siglos antes de que naciera Jesucristo; las mismas interrogantes se las planteó un grupo de estudiosos hace más de 400 años. Lo que hicieron para contestarlas constituye gran parte del contenido de esta lección. ¿Comenzamos?

Indicadores de logro:

Investigarás con interés y construirás creativamente aparatos de observación astronómica tales como: el gnomon, el reloj de sol, la ballestilla, la rosa de los vientos, los tubos para mirar, entre otros. Representarás, analizarás y explicarás con interés los principales argumentos de los distintos modelos del sistema solar.

Indagarás con interés y explicarás adecuadamente las leyes de Kepler en la investigación astronómica y del movimiento de las órbitas elípticas y no circulares de los planetas como sostenían Aristóteles y Copérnico. Resolverás y explicarás con seguridad diversos problemas vinculados con la ley de la gravedad.

La mirada de muchos hombres escudriñó el cielo en busca de las respuestas a las preguntas anteriores, pero todos ellos se convencieron de que necesitaban instrumentos que pudieran potenciar el poder de su vista. Ese fue el origen de los aparatos de observación que conoceremos a continuación.

Gnomon Es un instrumento científico que puede usarse para encontrar la declinación del sol a través del año, entre otras cosas. Es uno de los primeros instrumentos científicos utilizados por el ser humano. Se cree que lo inventaron los astrónomos caldeos de Babilonia, de donde fue tomado por los antiguos griegos. Es un palo o tubo vertical que proyecta su sombra sobre una superficie horizontal, plana. Es importante que el gnomon produzca una sombra bien definida y que el extremo de la sombra no se pierda en la penumbra, en la superficie horizontal.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 135


UNIDAD 5

1

Actividad

Un gnomon para ti Este sencillo aparato te permitirá observar el movimiento del sol a lo largo del día y determinar la hora exacta del mediodía en el lugar en el que estás, con solo marcar los cambios en la posición de la sombra, cada hora. La hora del mediodía se indica con la sombra más corta. Materiales a utilizar Un tubo de madera de unos 60 centímetros o un metro de altura o un recogedor de basura. Es importante que proyecte una sombra bien definida. Marcadores de sombra (banderitas, piedritas, plumones, entre otros). Con ellos se indicará la posición de las diferentes sombras. Una cinta métrica. Varios pliegos unidos de papel Kraft. Aquí se irá marcando la posición del extremo de la sombra a lo largo de la experiencia.

Procedimiento: 1. Selecciona para esta actividad un día soleado. 2. Busca un lugar al aire libre sobre el que no caigan sombras de edificios o árboles. 3. Extiende el papel sobre la superficie de proyección, sujetándolo al suelo, ya sea con cinta adhesiva o con objetos pesados. 4. Coloca el tubo de madera o el recogedor en forma vertical, perpendicular al suelo. Mide y anota la altura desde el suelo hasta la parte superior del recogedor. Es importante la verticalidad del gnomon. Si es necesario

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usa pequeñas cuñas para lograrla. También es importante que no se mueva (aprovecha un ladrillo, una garrafa de agua o una caja para estabilizar). 5. Pon un lienzo de papel kraft sobre el suelo. Sobre este papel marcarás la posición del gnomon e irás marcando la posición del extremo de la sombra a lo largo de la experiencia. Puedes comenzar unas tres horas antes del mediodía. 6. Coloca el No. 1 en el primer objeto (piedra, bandera) que se usará para marcar la posición de la sombra. Coloca esta señal en el suelo al final de la sombra del recogedor y anota la hora que indica tu reloj. 7. Debes medir y anotar la distancia desde la base del gnomon (recogedor) hasta el final de la sombra en una tabla como la siguiente: No. marcador Hora Longitud de la sombra producida por el gnomon

1. Piedrita 10:00 32 centímetros

No olvides anotar la fecha y lugar de la toma de medidas y la altura del gnomon. 8. Mide cada hora la longitud de la sombra, coloca otra piedrita numerada al final de la nueva sombra y anota la hora respectiva. 9. Usa la tabla para determinar cuál es la piedrita o señalador más cercano al recogedor. A ella corresponde la hora de la sombra más corta y es la observación más próxima al mediodía solar. 10. Al día siguiente, toma medidas más frecuentes (cada 20 minutos, por ejemplo) alrededor de la hora que obtuviste en el paso 7. Así tendrás más exactitud para determinar el mediodía solar. 11. Observa otro día de la misma semana las sombras que proyecta el gnomon. Consulta tu tabla y la sombra que hace en ese momento y determina qué hora será. Luego observa tu reloj y descubre lo cerca que estuviste de la hora real.


UNIDAD 5 Reloj de sol Hace miles de años, el ser humano notó que la sombra de un palo se estiraba y acortaba durante el día. Comprobó que este fenómeno coincidía en épocas de frío y épocas de calor. Así surgió el primer reloj de sol.

usaban la ballestilla para determinar la latitud a la que se encontraban midiendo la altura de la estrella polar sobre el horizonte.

El reloj de sol más antiguo se halló en Egipto y es de unos 1500 años antes de Cristo. Con los griegos, el gnomon dejó de colocarse en forma vertical y se puso paralelo al eje terrestre, lo que permitió que los relojes señalaran las horas de una duración constante todo el año.

La ballestilla Es básicamente un medidor de ángulos. Puede utilizarse para medir posiciones de los planetas y de la luna con respecto a las estrellas o elevaciones de objetos celestes sobre el horizonte. Es una vara de madera sobre la que se desliza una vara cruzada más pequeña. La persona coloca el ojo en un extremo del instrumento, dirige éste hacia la estrella cuya posición quiere medir y desliza la vara cruzada hasta que la parte inferior de ésta coincide con el horizonte y la superior con la estrella. La altura de la estrella (ángulo que forma con el horizonte) se lee directamente en una graduación grabada en la vara principal. Los marinos, sobre todo los españoles y portugueses,

Rosa de los vientos Fue una herramienta muy útil a los navegantes, ya que les permitía conocer su posición y guiarlos, al mostrarles la orientación de los ocho vientos principales y determinar gráficamente la presentación conjunta de la velocidad y dirección del viento. Puede usarse en terrenos planos, pero no en montañas y valles, porque éstos afectan el comportamiento de los vientos.

Modelos históricos del sistema solar Los movimientos del Sol, de la Luna y las estrellas fueron observados por los seres humanos; avistar

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UNIDAD 5 cometas, experimentar eclipses, la sucesión de días y noches son fenómenos que hicieron reflexionar a nuestros antepasados. Esa reflexión contribuyó a incrementar su capacidad de abstracción, cualidad indispensable para el desarrollo de las matemáticas. Mucho de lo que hoy sabemos es el resultado del estudio y esfuerzo de personas que pertenecieron a culturas que brillaron hace miles de años. En lo que respecta al Sistema Solar, hubo muchos científicos cuyo trabajo contribuyó a lo que hoy conocemos; algunos se equivocaron, pero sus ideas, al ser rechazadas, sirvieron para cimentar las verdaderas. Hagamos un recorrido por la historia de la ciencia y conozcamos a algunos antecesores de los actuales astrónomos. Pitágoras (580-500 a.de C.) Filósofo y matemático griego. Fundó la escuela pitagórica que consideraba al número como el principio de todo. Se le debe el teorema de Pitágoras, el descubrimiento de los números irracionales y la observación de que cuando dos cuerdas de un instrumento musical vibran con sonidos armónicos, sus longitudes forman una relación expresada por números sencillos. Extendiendo este principio a los astros del Sistema Solar, afirmaron que las distancias de los planetas también forman las mismas relaciones y que sus movimientos son armónicos como los de las cuerdas. Afirmaron que la Tierra gira alrededor del Sol y éste, a su vez, en torno de un fuego central invisible. Aristóteles (384-322 a. de C.) Filósofo y científico griego, uno de los más destacados pensadores de la antigua filosofía griega. Fue tutor de Alejandro Magno. Su influencia fue tan grande que algunas de sus teorías se mantenían vigentes dos mil años después de su muerte. En el campo astronómico, adelantó los primeros argumentos sólidos contra la tradicional teoría de la Tierra plana, haciendo notar que las estrellas parecen cambiar su altura en el horizonte según la posición del observador en la Tierra. Este fenómeno puede explicarse partiendo de la premisa de que la Tierra es una esfera; pero resulta incomprensible suponiendo que sea plana. Aristóteles notó además que durante los eclipses lunares, cuando la sombra de la Tierra se proyecta sobre la Luna, la línea del cono de sombra es curva. Elaboró también un modelo propio del Universo que se fundamentaba en el sistema geocéntrico propuesto por Eudoxio de

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Aristóteles


UNIDAD 5 Cnido. En el sistema de Eudoxio, llamado de las esferas homocéntricas (que tienen un centro común), la Tierra era imaginada inmóvil en el centro del Universo y los cuerpos celestes entonces conocidos fijados a siete grupos de esferas de dimensiones crecientes, desde la más interna a la más externa: tres esferas pertenecían a la Luna, tres al Sol y cuatro a cada uno de los planetas entonces conocidos (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno), con un total de 26 esferas celestes. La teoría descrita en su obra “Metafísica” fue sustituida por el sistema de Tolomeo (ll siglo d.C.), siempre geocéntrico, pero que tenía en cuenta de manera más precisa los movimientos celestes y que fue universalmente aceptado hasta Copérnico. Aristarco de Samos (310-230 a. de C.) Astrónomo y matemático griego. Escribió un libro sobre las dimensiones y distancias del Sol y de la Luna. Fue el primero en proponer un método para efectuar estas mediciones. Por el gran tamaño del Sol, Aristarco pensó en una época que era el Sol y no la Tierra el centro del Sistema Solar. Eratóstenes (284-192 a. de C.) Fue el primero en medir la longitud de la circunferencia de la Tierra: 252.000 estadios, equivalentes a 40.000 kilómetros, con un error de sólo 90 kilómetros respecto a las estimaciones actuales. Claudio Ptolomeo (100-200) Este sabio nacido en Egipto, escribió el Almagesto, texto fundamental en la Edad Media. Está compuesto por 13 libros, donde se describe el movimiento de los planetas por medio del sistema de epiciclos, según el cual el Sol y los planetas (incluida la Luna) giran en torno a la Tierra en una combinación de movimientos circulares. Esta es la teoría geocéntrica, que explicó los movimientos de los planetas durante 1500 años. Su obra muestra un indiscutible rigor matemático; fue destronada por la teoría copernicana.

Claudio Ptolomeo

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UNIDAD 5 Nicolás Copérnico (1473-1543) Estableció que el Sol es el centro del Sistema Solar. Nicolás Copernico nació en Polonia el 14 de febrero de 1473. Estudió en Italia. Cuando tenía 31 años observó una conjunción de cinco planetas y la Luna. Se dio cuenta de que en esa ocasión las posiciones diferían algunos grados de las predicciones. Escribió el libro “Sobre las revoluciones de los cuerpos celestes”, donde nos dice que todos los planetas giran en órbitas circulares en torno al Sol. También afirma que el universo es tan grande, que si bien es cierto que la distancia de la Tierra a la Luna es considerable, esta es despreciable cuando se compara con las distancias entre las estrellas. Tardó 20 años en elaborar un modelo matemático para expresar el funcionamiento del cosmos y diez años más en decidirse a publicarlo. En el sistema que propuso para explicar el movimiento de los planetas, considera al Sol el centro del sistema, con todos los planetas girando a su alrededor. A la Tierra también la considera un planeta que gira en torno a su eje en 24 horas y se traslada en torno al Sol en un año. Este modelo se conoce como el «sistema heliocéntrico», por tener al Sol como centro. No difiere en concepción al propuesto antes por Aristarco, pero Copérnico no sólo propresó la idea, sino que elaboró totalmente el modelo matemático para describir los movimientos planetarios basados en un sistema heliocéntrico. Su teoría permitió mejorar la comprensión de los movimientos de los cuerpos en el sistema solar. En esos años solo se conocían 5 planetas además de la Tierra: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno. Saturno Júpiter Marte Luna

Tierra Venus Mercurio

Sol

Estrellas fijas

Nicolás Copérnico

La sustitución definitiva de la teoría geocéntrica por la heliocéntrica ocurrió hasta fines del siglo XVII, gracias a los aportes fundamentales de Tycho Brahe, Kepler y Galileo. Tycho Brahe (1546-1601) Nace en Dinamarca. Construye un famoso observatorio, Uraniburg, en una isla cercana a Copenhague. Es considerado como el más dedicado observador del cielo anterior a la época del telescopio. Dio sus propias interpretaciones al tesoro de observaciones que realizó sobre el movimiento de los planetas. El gran mérito de Ticho fue aportar datos para el trabajo teórico de Kepler. Giordano Bruno (1548-1601) Filósofo y poeta italiano. Demostró, aunque con un método equivocado, que el Sol es más grande que la Tierra. Fue ejecutado por la Inquisición. Johannes Kepler (1571-1630) En 1609 publica su libro “Astronomía Nova”, donde da a conocer las dos primeras leyes del movimiento planetario y culmina sus esfuerzos para calcular la órbita de Marte. Primera ley Cada planeta se mueve en una órbita elíptica con el Sol en uno de sus focos. Segunda ley La línea entre el Sol y un planeta recorre áreas iguales en tiempos iguales. Un planeta se mueve más rápido cuando está más cerca del Sol que cuando está lejos.

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UNIDAD 5 años de su vida escribió allí su genial tratado sobre física, en el cual establece las bases de la ciencia moderna. Sol P

A

Sus logros científicos son muchos. Hizo observaciones del movimiento de los cuerpos terrestres. Las leyes de Newton son básicas para entender casi todos los movimientos que ocurren en el Sistema Solar: Primera ley: Un cuerpo permanece en reposo o en movimiento constante a menos que se le aplique una fuerza externa.

P1 Sol A1

P4

A2 P2

Isaac Newton (1642-1727)

P3

Tercera ley Los cuadrados de los períodos de revolución en torno al Sol son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de las órbitas. Significa que la velocidad media con la que un planeta recorre su órbita disminuye a medida que el planeta está más y más lejos del Sol. Galileo Galilei (1564-1642) Con un modesto telescopio de su propia invención y fabricación, este científico italiano observó las manchas solares y las fases de Venus en 1609. Sostenía que la Tierra giraba alrededor del Sol, lo que contradecía la creencia de que la Tierra era el centro del universo. Fue el primero que usó el telescopio con fines astronómicos. También fue el primero en tener una idea sobre las verdaderas dimensiones de la Vía Láctea, observó las montañas y los valles lunares, y descubrió los cuatro satélites mayores de Júpiter. También Galileo realizó una serie de trascendentales experimentos que demostraban que en ausencia de la resistencia del aire todos los cuerpos que caen, independientemente de su tamaño o de su peso, se comportan de forma idéntica: Aceleran, es decir, su velocidad cambia a un ritmo constante y estandarizado. Sus problemas con la Inquisición lo pusieron en arresto domiciliario en su villa en Florencia. En los últimos

Segunda ley: La fuerza es igual a la masa por la aceleración (F = mxa). Tercera ley: A toda fuerza de acción se opone una fuerza de reacción, igual pero de sentido contrario. Así se explica que cada cuerpo en el universo sea atraído por todos los demás cuerpos, pero sin que se produzca una colisión.

Resumen El ser humano siempre se ha sentido atraído por los planetas, las estrellas y los fenómenos celestes, en general. De esa curiosidad, esfuerzo y trabajo han surgido muchos conocimientos. Muy ligados a esos conocimientos se encuentran instrumentos como el gnomon, la rosa de los vientos, el reloj de sol, la ballestilla y otros que han sido auxiliares de científicos y navegantes. Los griegos, con Aristóteles al frente, proclaman la teoría geocéntrica. Solo hay algunas excepciones como Aristarco de Samos, quien creía que el Sol era el centro del sistema solar. Pero, de todas maneras, el legado griego es invaluable. Claudio Ptolomeo, sabio egipcio, presenta la teoría geocéntrica que afirma que el Sol y los planetas giran alrededor de nuestro planeta. Nicolás Copérnico, por su parte, estableció la teoría heliocéntrica. Tycho Brahe, Kepler, Galileo y Newton aportan importantes conocimientos que permiten comprender el funcionamiento de Tierra.

Noveno Grado - Ciencias Naturales 141


UNIDAD 5

El instrumento que, al medir la altura de la estrella polar sobre el horizonte, permite determinar la latitud a la que se encuentra un barco es: a) la ballestilla. b) la rosa de los vientos. c) el gnomon. d) el reloj solar.

3

¿Quién estableció en su libro sobre las revoluciones de los cuerpos celestes que el Sol es el centro del Sistema Solar?

4

a) Galileo Galilei.

b) Tycho Brahe.

c) Nicolás Copérnico.

d) Isaac Newton.

2

3) b.

2) c.

¿Cuál es el nombre del sabio egipcio, autor del modelo de la teoría geocéntrica que se mantuvo como verdadera durante 15 siglos? a) Aristóteles. b) Claudio Ptolomeo. c) Eratóstenes. d) Aristarco de Samos.

El primer científico en usar el telescopio con fines astronómico: a) Johannes Kepler. b) Gustavo Karloff. c) Giordano Bruno. d) Galileo Galilei.

1) a.

1

Soluciones

Autocomprobación

4) d.

PLANETA EXTRASOLAR MÁS PEQUEÑO Astrónomos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y gracias al satélite CoRoT han descubierto este planeta fuera del Sistema Solar, con una temperatura entre 1,000 y 1,500 grados centígrados, y con una superficie rocosa o cubierta de lava y un diámetro aproximadamente el doble que el de la Tierra, recibe el nombre de CoRoT-Exo-7b, y está muy cerca de su estrella principal, por eso su temperatura es tan elevada. Es posible que deba considerarse este descubrimiento como el comienzo de la astronomía exoterrestre, indicó Hans Deeg, investigador y miembro del equipo del descubrimiento.

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Solucionario Lección 2 Actividad 2 Contaminación en el agua Lo sucedido se debe a que las moléculas que dan el color al agua (cuando le echas las dos gotas de colorante a la media taza con agua) se encuentran tan cerca unas de otras que pueden ser percibidas a simple vista. Una vez que se le comienza a agregar agua a la botella, estas moléculas empiezan a distanciarse entre sí. Su distanciamiento es cada vez mayor a medida que tengan más agua entre ellas, por lo que llega un momento en que el colorante es imperceptible a simple vista. Pero esto no quiere decir que las moléculas de colorante hayan desaparecido, sino que se encuentran disueltas en la gran cantidad de agua. Si bien un evento contaminante puede ocurrir en un solo lugar determinado, éste puede afectar a mucha cantidad de especies diferentes. Debido a que si una población se ve afectada directamente por la contaminación del agua, ésta a su vez a afectará a otras poblaciones de seres vivos (debido a las interrelaciones que se producen), lo que hace que tanto la comunidad como el ecosistema se vean perturbados en gran manera. También si debido a los contaminantes una población baja su densidad o su potencial biótico, esto incide en gran medida en las interrelaciones (predación, competición, etc.) con otras especies, lo que afectará, sin duda, al equilibrio natural. Lo que ocurre en la naturaleza es muy similar al experimento, pues cuando los contaminantes, en mayor medida producidos por el ser humano, son arrojados a las aguas de ríos y mares, y se disuelven en grandes cantidades de agua, se hacen imperceptibles al ojo humano, pero afectan de igual medida tanto a la flora y fauna como a las personas que frecuentan esos lugares. Es así como cada año mueren unos 10 millones de personas en el mundo por beber agua contaminada. Los contaminantes del agua pueden ser: compuestos químicos, diversos hidrocarburos, cloro, materias orgánicas en descomposición o esencias liberadas por diferentes algas u hongos que generan color, olor y sabor que no son propios del agua.

Actividad 3 La gota de aceite, al momento de entrar en contacto con el agua, comienza a expandir su diámetro abarcando la mayoría del recipiente. Esto se debe a que el aceite y el agua no se mezclan, y por lo mismo, el aceite, que es menos denso que el agua, expande su volumen. Por otra parte, cuando mezclas agua y aceite, éste último siempre queda arriba del agua debido a que esta tiene una densidad de 1 gr/cm³, mientras que la densidad del aceite es de 0,7 a 0,9 gr/cm³, es decir, el agua es más densa que el aceite.

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Solucionario Lección 3 Actividad 1

Seguramente has contado un número considerable de plantas y especies animales en el lugar. Todos esos organismos quedarían sin su habitat o lugar de vivienda al desaparecer ese ecosistema. Debes considerar también que no solo plantas y animales habitan el lugar. En el suelo se encuentran bacterias y hongos que ayudan a descomponer la materia orgánica muerta, para ser reciclada y utilizarse de nuevo en el ecosistema.

Lección 4 Actividad 1 Tu propio volcán Al agregarse vinagre (ácido acético) a la mezcla que contiene bicarbonato de sodio (base) se produce una reacción química que libera bióxido de carbono, que se manifiesta en la espuma que observas. Las erupciones volcánicas se producen por un aumento de la presión interna en los conductos que surgen del magma terrestre y llegan hasta la superficie. Cuando la presión es lo suficientemente grande, estos conductos no pueden soportarlo, se quiebran en su punto más débil y causan una erupción de roca fundida (lava) que sale a toda velocidad de la rotura en la corteza terrestre. Una posibilidad de obtener diferentes erupciones es utilizar tapones para la botella con diferentes tamaños de agujeros. Hay que tener en cuenta que cuanto menor sea el diámetro del agujero en el tapón, mayor será la violencia de la erupción, ya que aumentará la presión en el interior de la botella al encontrar mayor resistencia el bióxido de carbono en su salida.

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Actividad integradora “Vive saludable: vive sin humo” Propósito Este proyecto te permite enfocar el problema que sufren millones de personas en el mundo, al tener que respirar el humo de los fumadores, es decir, al ser fumadores pasivos. Con este proyecto muchos tomarán conciencia de esta situación y mostrarán respeto hacía quienes les rodean y al medio ambiente como parte vital del entorno humano. Centro teórico Ya sea por parte de un miembro de la familia, un amigo, o en la calle, muchas personas prefieren aceptar el humo de los fumadores que enfrentar el costo de evitarlo. Pero es importante que sepas que ese humo que recibes como fumador pasivo es una amenaza grave para tu salud, porque contiene venenos, más de 43 sustancias cancerígenas, y otras sustancias dañinas al ambiente y a tu salud. El tabaco produce cáncer, caries, enfisema, envejecimiento prematuro y conlleva una probabilidad muy alta de muerte prematura. Los niños y adultos que no son fumadores corren riesgo de enfermarse de las vías respiratorias por exposición al humo de los fumadores. Los niños, especialmente, pueden adquirir asma o sufrir bronquitis crónica. ¿Tienen ese riesgo tus hijos? Desarrollo Materiales a utilizar Cartulina, pliegos de papel bond o cartoncillo Plumones Recortes de periódicos y revistas Libros Información e imágenes que provienen de Internet Puede contarse también con la ayuda de personas que han dejado el vicio de fumar o de médicos o expertos que expliquen los peligros de ser fumador activo o pasivo y el daño al medio ambiente. Para ello, se organiza una ponencia o una mesa redonda.

Procedimiento: Con los materiales recolectados, prepara afiches que llamen la atención hacia el peligro de fumar para quien lo hace y para quienes lo rodean. El cartel debe tener imágenes que hagan reflexionar. Los mensajes podrían decir, más o menos, lo siguiente: Cartel 1. Los fumadores mueren más jóvenes Cartel 2. Proteja a los niños: no permita que respiren su humo Cartel 3. Fumar causa envejecimiento de la piel Cartel 4. El humo del cigarro causa cáncer de pulmón Los afiches se distribuyen en los salones de clase, en tu casa y en lugares estratégicos donde puedan ser leídos por muchas personas. Cierre del proyecto Se pretende informar sobre los derechos de los no fumadores y crear conciencia de los perjuicios del cigarrillo, pero es importante mencionar que no se pretende señalar o excluir a los fumadores, sino lograr un mutuo respeto.

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Recursos BBC Mundo 驴C贸mo se producen los huracanes? http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/international/newsid_4298000/4298178.stm 2005 Fumadores pasivos http://docente.ucol.mx/al028812/public_html/cinco.htm Ministerio del Medio Ambiente y Recursos Naturales: Mapas de el Salvador http://mapas.marn.gob.sv/websia/web.html Portal de educaci贸n ambiental: Biodiversidad http://www.ecoeduca.cl/portal/enlaces/default.asp?a=29&idcategoria=21&pla=amb.xsl&num=25 Terremotos y otros desastres naturales: Huracanes http://www.angelfire.com/nt/huracanes/ Web del Hogar: Los peligros del fumador pasivo http://www.webdehogar.com/salud-familiar/05052304.htm

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