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Recursos para el docente

Recursos para el docente

3 BIOLOGÍA

El intercambio de información en los sistemas biológicos: relación, integración y control

Susana Alvarez Alejandro J. Balbiano Ricardo Franco Elina I. Godoy María Cristina Iglesias María Inés Rodríguez Vida Hilda C. Suárez ES

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3.er año

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3 Biología

El intercambio de información en los sistemas biológicos: relación, integración y control

Saberes clave

Recursos para el docente Biología 3. Recursos para el docente es una obra colectiva, creada y diseñada en el Departamento Editorial de Ediciones Santillana S. A., bajo la dirección de Herminia Mérega y Graciela Pérez de Lois, por el siguiente equipo: Susana Alvarez Alejandro J. Balbiano Ricardo Franco Elina I. Godoy María Cristina Iglesias María Inés Rodríguez Vida Hilda C. Suárez Editora: Paula L. Sabbatini Jefa de edición: Patricia S. Granieri Gerencia de gestión editorial: Mónica Pavicich

Índice ES

3. año er

Recursos para la planificación, pág. 2 • Clave de respuestas, pág. 8

Jefa de arte: Claudia Fano. Diagramación: María Mercedes Mayans. Corrección: Karina Garofalo. Este libro no puede ser reproducido total ni parcialmente en ninguna forma, ni por ningún medio o procedimiento, sea reprográfico, fotocopia, microfilmación, mimeógrafo o cualquier otro sistema mecánico, fotoquímico, electrónico, informático, magnético, electroóptico, etcétera. Cualquier reproducción sin permiso de la editorial viola derechos reservados, es ilegal y constituye un delito.

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© 2010, EDICIONES SANTILLANA S.A. Av. L. N. Alem 720 (C1001AAP), Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina. ISBN: 978-950-46-2235-2

Biología 3 : el intercambio de información en los sistemas biológicos : relación, integración y control : recursos para el docente / Susana Alvarez ... [et.al.]. - 1a ed. - Buenos Aires : Santillana, 2010. 32 p. ; 26x19 cm. - (Saberes clave)

Queda hecho el depósito que dispone la ley 11.723.

ISBN 978-950-46-2235-2

Impreso en Argentina. Printed in Argentina. Primera edición: enero de 2010

1. Biología. 2. Enseñanza Secundaria. I. Alvarez, Susana CDD 574.071 2

Este libro se terminó de imprimir en el mes de enero 2010, en en Gráfica Vuelta de Página, Carlos Pellegrini 3652, Ciudadela, Buenos Aires, República Argentina.

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Caracterización general de las estructuras encargadas de la captación de los estímulos. Clasificación de receptores según diferentes criterios. Identificación del espectro de luz visible en un gráfico del espectro electromagnético. Análisis comparativo de diferentes fotorreceptores: manchas oculares, ocelos y ojos simples. Análisis de ubicación y funcionamiento de los ojos en animales con visión monocular y binocular. Comparación de ojos con lente: compuesto y en cámara. Comparación entre fonorreceptores de invertebrados y el oído de vertebrados. Análisis de un gráfico de captación de sonidos en diferentes animales.

La percepción del ambiente. Estructuras que captan estímulos. Captación de estímulos lumínicos. Distintos tipos de ojos. La visión de los colores. La visión en el medio acuático y en el terrestre. Percepción de profundidad. Captación de estímulos químicos. El gusto y el olfato. Captación de estímulos mecánicos. Receptores de contacto y de vibraciones. Captación de estímulos sonoros. Captación del estímulo de la gravedad. Otros tipos de estímulos.

La captación de los estímulos

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Clasificación de sistemas en abiertos, cerrados y aislados. Identificación de las características de los seres vivos como sistemas abiertos. Identificación de estímulos y respuestas en ejemplos de relaciones de seres vivos con el ambiente. Comparación entre los tipos de respuestas en animales y plantas. Reconocimiento de ejemplos de homeostasis. Análisis comparativo de la termorregulación en plantas y animales. Elaboración de un cuadro comparativo entre sistema nervioso y endocrino. Análisis del modelo estímulo-procesamiento-respuesta. Explicación de comportamientos de los animales y las actividades de plantas aplicando el modelo estímulo-procesamiento-respuesta. Identificación de las características de un problema científico a partir del caso de la migración de la mariposa monarca. Lectura de una entrevista sobre los relojes biológicos.

Los seres vivos como sistemas abiertos. La relación de los seres vivos con el ambiente. Las respuestas de los animales y de las plantas. La homeostasis. El control de las actividades en los animales y en las plantas. El modelo de estímulo-procesamiento-respuesta. El reloj biológico.

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Los seres vivos y su relación con el medio

Estrategias didácticas

Contenidos

Capítulo

Recursos para la planificación

Identificar y caracterizar la variedad de estímulos que captan los seres vivos. Comprender la especificidad de la interacción estímulo-receptor y la existencia de variedad de receptores para un mismo estímulo. Plantear hipótesis en respuesta a las preguntas y los problemas propuestos y anticipar posibles formas de ponerlas a prueba. Interpretar textos críticamente.

Reconocer a los seres vivos como sistemas abiertos, capaces de procesar y transmitir información. Comparar el sistema nervioso y el endocrino en relación con el tipo de señal, cómo se transporta y cuáles son sus efectos. Apreciar cómo los modelos científicos dan cuenta de fenómenos observables pero, al mismo tiempo, son producto de la imaginación. Interpretar casos de comportamiento animal tomando como referencia el modelo de estímulo-procesamiento-respuesta. Analizar un problema científico para comprender de qué se trata y a qué conceptos remite, evaluando qué conocen y qué necesitan conocer al respecto. Analizar textos críticamente.

Expectativas de logro


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Estímulos y respuestas en las células

Las respuestas a los estímulos

Clasificación de las respuestas en los seres vivos: tropismos, nastias y taxismos. Ejemplificación de tipos de respuestas en diferentes grupos de seres vivos. Análisis de las respuestas de las plantas en relación con la calidad, la intensidad y la duración de la luz. Comparación entre plantas de día corto y plantas de día largo. Análisis de un experimento para poner de manifiesto el geotropismo de raíces en semillas germinadas de poroto. Diseño y realización de un experimento para averiguar qué tipo de luz provoca la respuesta fototrópica en las plantas. Identificación de los comportamientos innatos de una ardilla a partir de un relato. Comparación entre comportamientos innatos y adquiridos. Identificación, a partir de ejemplos, de diferentes comportamientos en animales: huida, comunicación. Lectura de una entrevista sobre el comportamiento de animales venenosos. Revisión de las características de las células. Interpretación del modelo de mosaico fluido de la membrana plasmática. Caracterización de las funciones de la membrana. Lectura de dibujos y descripción de los mecanismos de

Los seres vivos, las células y los estímulos. La membrana plasmática: funciones, permeabilidad selectiva. El transporte pasivo y el transporte activo. Los estímulos o

Análisis comparativo de los estatocistos de los invertebrados y el aparato vestibular de los vertebrados en la captación del estímulo de la gravedad. Elaboración de hipótesis y anticipaciones de resultados a partir de la pregunta de si escuchar es solo percibir un determinado sonido. Lectura de una entrevista sobre los sentidos.

Tropismos, nastias y taxismos. Las respuestas de las bacterias. Las respuestas de las plantas a los estímulos lumínicos. Fotoperíodo y floración. Fototropismo y heliotropismo. Nictinastia. Las respuestas de las plantas a los estímulos mecánicos y a la gravedad. Las respuestas de los animales: el comportamiento. Bases genéticas del comportamiento. El aprendizaje. La orientación. El comportamiento de huida. Comportamiento humano. La comunicación en los animales. Feromonas e insectos sociales. Diversidad de señales y de comportamientos. Comunicación química en las plantas, aplicaciones biotecnológicas. Los animales venenosos.

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Identificar los mecanismos celulares de ajuste al ambiente a través de la percepción de señales. Establecer semejanzas y diferencias entre los distintos mecanismos de transporte de

Distinguir los tipos de respuestas en plantas y en animales. Diferenciar el comportamiento instintivo del aprendido. Debatir acerca de las características innatas o aprendidas de diferentes comportamientos en los seres humanos y otros animales. Interpretar los sistemas biológicos y su diversidad como producto de su historia evolutiva. Diseñar experimentos sencillos y analizar sus resultados. Explicar y describir fenómenos biológicos utilizando un lenguaje adecuado y variado. Interpretar experimentos realizados por otros identificando las principales preguntas que los guían y el sentido de los diferentes pasos, relacionándolos con las conclusiones a las que arriban.


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El control nervioso

Estrategias didácticas transporte a través de la membrana plasmática. Identificación a partir de ejemplos de señales locales y a distancia que actúan sobre las células. Descripción del modelo señal-receptor y su especificidad para desencadenar una respuesta celular. Interpretación de la trasformación de la señal y la producción de respuesta a partir del ejemplo de acción de un antígeno sobre un glóbulo blanco. Lectura de una entrevista sobre el cáncer.

Identificación de las partes de una neurona y de sus funciones. Clasificación funcional de las neuronas. Descripción de los mecanismos de generación y conducción del impulso nervioso. Interpretación de un gráfico de la variación del potencial de membrana a lo largo del tiempo. Interpretación de esquemas sobre el mecanismo de sinapsis. Elaboración de un esquema con la organización del sistema nervioso humano. Descripción del cerebro y de sus funciones. Identificación de las estructuras cerebrales que participan en los procesos de memoria. Descripción de la participación del sistema nervioso autónomo en ejemplos concretos. Análisis de la acción de diferentes drogas sobre el sistema nervioso. Análisis de gráficos de barra sobre el consumo de alcohol en los adolescentes. Lectura de una entrevista sobre el caso del diputado Jorge Rivas.

Contenidos

señales. El complejo señal-receptor. Tipos de receptores. La transducción de la señal y la respuesta. Tipos de respuesta. La comunicación intercelular directa. La comunicación en las células animales y en las células vegetales. Cáncer.

El sistema nervioso. Las células nerviosas. La comunicación neuronal. El potencial de reposo. La bomba de sodio-potasio. Generación y propagación del impulso nervioso. Las sinapsis. Los neurotransmisores. La placa neuromuscular. La integración neuronal de señales. La organización del sistema nervioso humano: sistema nervioso central y periférico, sistema nervioso autónomo. El encéfalo. La corteza cerebral. Aprendizaje y memoria. La enfermedad de Alzheimer. La médula espinal. El arco reflejo. Las drogas en el sistema nervioso. Las ilusiones que genera el cerebro.

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Capítulo

Recursos para la planificación

Establecer relaciones entre la estructura de la célula nerviosa y su función en tanto percepción, procesamiento y producción de respuestas frente a una señal. Construir representaciones de las generalizaciones de los mecanismos de conducción de impulsos nerviosos. Identificar las partes principales del sistema nervioso distinguiendo entre el carácter estructural y el funcional de sus divisiones. Interpretar y comparar textos críticamente.

membrana. Valorar la importancia de las observaciones microscópicas en las investigaciones biológicas. Explicar, sobre la base de ejemplos, el papel de las proteínas de la membrana celular en los procesos de captación de señales y comunicación celular. Comprender que una misma señal puede producir distintas respuestas celulares. Apropiarse del propósito de la lectura y aprender a actuar frente a un texto de manera competente según diferentes propósitos de lectura.

Expectativas de logro


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El control endocrino

El control nervioso en los animales

Identificación de las estructuras nerviosas en diferentes invertebrados y vertebrados. Descripción de los principales modelos de organización nerviosa en invertebrados. Reconocimiento del proceso de cefalización y diferenciación con el de encefalización a partir de ejemplos. Identificación de los componentes de un texto científico. Elaboración de un resumen a partir de la lectura de un texto. Lectura de una entrevista sobre ciertos estudios neurológicos realizados en cangrejos. Análisis histórico de la construcción del concepto de hormona. Descripción del sistema endocrino y de sus células. Caracterización de las glándulas endocrinas y de las hormonas que producen. Reconocimiento de los mecanismos de regulación hormonal. Análisis de ejemplos de control hormonal de la homeostasis (glucemia). Análisis del control hormonal del desarrollo. Interpretación de la regulación del ciclo menstrual. Análisis de casos habituales en los que se produzca un desequilibrio hormonal. Interpretación del control neuroendocrino a partir del caso de la regulación de la temperatura corporal. Comparación entre el modelo de regulación hormonal de la temperatura y el modelo de regulación del termostato de una estufa. Lectura de una entrevista sobre la diabetes.

El control nervioso en los invertebrados. El plexo nervioso. Ganglios y cordones nerviosos. La complejidad nerviosa: cefalización. El control nervioso en los vertebrados. El cerebelo. El cerebro y la corteza cerebral. El sistema nervioso autónomo. Conclusión acerca del control nervioso.

Los mensajeros químicos. El concepto de “hormona”. Las hormonas en la historia. Las investigaciones en los siglos xix y xx. Las glándulas endocrinas. Los receptores hormonales. Las hormonas y la homeostasis: el control de la glucemia. La retroalimentación o feedback. Otras hormonas glucemiantes. La diabetes. El eje hipotálamo-hipofisario. Las hormonas tiroideas. Las hormonas y el desarrollo. Las hormonas en la pubertad. El ciclo menstrual. Las hormonas en el embarazo, el parto y la lactancia. La retroalimentación positiva. Las hormonas y el comportamiento: el estrés. El control neuroendocrino. Algunas hormonas y sus efectos. La diabetes.

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Interpretar la construcción de un concepto científico. Reconocer los mecanismos de acción a distancia de las hormonas y los efectos de su hipofunción e hiperfunción. Explicar la regulación de la glucemia utilizando los conceptos de producción de señales químicas, su transporte, órganos blanco, especificidad entre la señal y el receptor, desencadenamiento de la respuesta, acción antagónica de la insulina y el glucagón. Interpretar la regulación hormonal del desarrollo sexual en general y del ciclo menstrual en particular. Relacionar los mecanismos de estrés con el control hormonal. Comprender la importancia de la acción coordinada de los sistemas nervioso y endocrino. Utilizar los conocimientos biológicos para dar opinión, argumentar y actuar en relación con aspectos de la salud.

Advertir cómo los modelos dan sentido a amplios conjuntos de observaciones frecuentemente no relacionadas y ofrecen mecanismos que explican el funcionamiento de ciertos procesos. Identificar los principales modelos que representan la organización del sistema nervioso en diferentes grupos de invertebrados y en vertebrados. Analizar textos informativos.


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Identificaci��n de la participación de las proteínas en diferentes funciones de los seres vivos. Clasificación de las proteínas de acuerdo con sus funciones. Caracterización de la estructura básica de las proteínas a partir de la unión de aminoácidos. Análisis e interpretación de dibujos de los distintos niveles de organización de las proteínas. Clasificación de las proteínas de acuerdo con su estructura y ejemplificación de cada grupo. Reconocimiento de la relación entre las propiedades de una proteína y el mantenimiento de su estructura. Descripción del mecanismo de acción de las enzimas. Análisis de la acción enzimática a partir del ejemplo de las enzimas hepáticas. Identificación de la acción de las proteínas con el concepto de fenotipo. Comparación entre la investigación científica y la investigación escolar. Lectura de una entrevista sobre algunas proteínas que se encuentran en un análisis de sangre.

Las proteínas en los seres vivos. La clasificación funcional de las proteínas. Los aminoácidos. La estructura de las proteínas. La clasificación estructural. Propiedades de las proteínas. Las enzimas y su acción. Las proteínas como resultado de la expresión genética. Fenotipos y genotipos. La proteómica. Proteínas importantes en los análisis de sangre.

El rol de las proteínas

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Identificación de la acción hormonal en algunos invertebrados y vertebrados. Análisis de un gráfico de variación de hormonas en el proceso de metamorfosis de un insecto. Diferenciación entre ciclo menstrual y ciclo estral en vertebrados. Descripción del control hormonal de algunas respuestas de las plantas: fototropismo, gravitropismo. Relación entre las hormonas y el ciclo de vida de una planta. Revisión de algunos experimentos históricos que permitieron identificar las primeras hormonas vegetales. Lectura de una entrevista sobre el celo de las mascotas.

Las respuestas hormonales de los seres vivos. La acción hormonal en los invertebrados. Muda y metamorfosis en los insectos. Hormonas que intervienen en la reproducción. Feromonas. Las hormonas en los vertebrados. Las hormonas vegetales: auxinas, citocininas, giberelinas, ácido abscísico y etileno. El celo, el embarazo y la castración de las mascotas.

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El control endocrino en animales y plantas

Estrategias didácticas

Contenidos

Capítulo

Recursos para la planificación

Reconocer que las proteínas son las moléculas fundamentales para la estructura y el funcionamiento de un organismo. Relacionar la diversidad de estructuras de las proteínas con la diversidad de funciones que cumplen en el organismo, y dar ejemplos. Explicar la acción de las enzimas utilizando la analogía señal-receptor, para dar cuenta de su especificidad. Comprender la importancia de estudiar mecanismos moleculares para entender procesos macroscópicos. Explicar, sobre la base de ejemplos, el rol de las proteínas en la determinación del fenotipo de los organismos. Realizar una investigación sobre un tema seleccionado. Interpretar problemáticas actuales y de interés social que involucran el conocimiento biológico.

Identificar los mecanismos de regulación y control hormonal en diferentes grupos animales. Identificar los mecanismos vegetales de ajuste al ambiente a través de las hormonas. Interpretar los resultados de experimentos históricos. Analizar textos informativos.

Expectativas de logro


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La biotecnología moderna

El ADN, portador de información

Análisis de experimentos históricos que permitieron identificar el ADN como portador de la información hereditaria. Descripción del material hereditario: cromosomas, genes, ADN. Interpretación de dibujos del modelo de estructura del ADN y de su replicación. Descripción del Proyecto Genoma Humano y de los principales conocimientos que aporta. Descripción de las etapas en la síntesis de proteínas. Análisis de ejemplos para identificar la relación entre genotipo y ambiente en la determinación del fenotipo de un individuo. Análisis comparativo de textos que plantean diferentes posturas en relación con el Proyecto Genoma Humano. Lectura de una entrevista sobre la citogenética. Revisión histórica del concepto de biotecnología. Diferenciación entre la biología tradicional y la moderna. Interpretación de una línea de tiempo. Descripción de las herramientas básicas involucradas en las técnicas de ingeniería genética. Identificación de los principales pasos en la obtención de organismos transgénicos: bacterias, plantas y animales. Elaboración de esquemas para producir diferentes organismos transgénicos. Ejemplificación de aplicaciones de organismos transgénicos en diferentes ámbitos: agricultura, medicina, recuperación de ambientes contaminados. Discusión sobre argumentos a favor y en contra de la utilización de organismos transgénicos. Elaboración de un informe científico a partir del relato de una investigación. Lectura de una entrevista sobre terapia génica.

El material genético. El ADN como “banco” de información. Estructura del ADN. La replicación del ADN. Los genes y el genoma. El Proyecto Genoma Humano. La expresión de la información genética. El código genético universal. Genotipo, ambiente y fenotipo. Alteraciones de la información genética: mutaciones. Variabilidad y evolución. Enfermedades relacionadas con alteraciones en los cromosomas, la citogenética.

La biotecnología. Las técnicas de ingeniería genética. Los microorganismos transgénicos. Aplicaciones de los microorganismos transgénicos. Las plantas transgénicas. Los animales transgénicos. El desarrollo de la ingeniería genética en la Argentina. Las controversias en torno a los OGM. La regulación de la biotecnología. La biorremediación. La terapia génica.

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Reconocer los procesos biotecnológicos como parte de la vida cotidiana a lo largo de la historia de la humanidad. Distinguir los procesos biotecnológicos que utilizan técnicas de ingeniería genética de los que no las utilizan. Describir algunas técnicas de obtención de organismos transgénicos. Identificar las principales aplicaciones de los organismos transgénicos. Generar debates en cuanto a lo nocivo o inocuo de los productos transgénicos. Reflexionar acerca de las ventajas y desventajas que implica la manipulación de genes. Producir textos relacionados con temas biológicos con diferentes propósitos comunicativos (justificar, argumentar, explicar, describir).

Conocer las características del material hereditario. Comprender procesos biológicos, como la replicación del ADN. Relacionar la estructura de las proteínas con la información genética apelando al concepto de código genético y traducción. Interpretar el proceso de síntesis de proteínas a partir de un ácido nucleico. Formular una primera interpretación del concepto de mutación. Vincular las mutaciones con los procesos de evolución. Reconocer algunas de las aplicaciones prácticas del conocimiento del genoma humano. Leer y consultar diversas fuentes de información y comparar textos.


Clave de respuestas con el medio Página 10 6. Se espera que los alumnos infieran que el intercambio de materia se relaciona con la obtención de alimento y, además, con la liberación de materiales de desecho. En cuanto a la energía, la oruga la obtiene de lo que consume y la libera cuando realiza sus actividades.

Página 11 7. Para el bicho bolita, las plantas y el paramecio, un estímulo es la presencia de luz. Tanto las plantas como el paramecio dan una respuesta positiva y se acercan a ella. Por su parte, el bicho bolita se aleja de la luz respondiendo negativamente a ese estímulo. 8. Se espera que los alumnos tengan en cuenta la importancia de captar información del ambiente para que los bichos bolita modifiquen su comportamiento o haya variaciones en el funcionamiento de su cuerpo. En este caso, por ejemplo, si no captaran la disminución de la humedad no podrían desplazarse en busca de un ambiente húmedo, necesario para la respiración de este tipo de animal.

Página 13 9. Los animales pueden presentar respuestas motoras, secretoras e inmunológicas. Las plantas, por su parte, tienen algunas respuestas que involucran el movimiento y respuestas secretoras. Una primera diferencia que los alumnos pueden marcar es la ausencia de sistema inmunológico en plantas. Además, es posible que reparen en la velocidad de respuesta en cuanto al movimiento. La respuesta secretora será vista como una similitud. 10. La apertura y cierre de las flores de rayito de sol es una respuesta que involucra movimiento.

Página 14 11. La acción de tiritar es una respuesta del tipo motora porque resulta de la contracción involuntaria de los músculos, en especial de la zona mandibular. 12. Se trata de un proceso de termorregulación, ya que permite mantener la temperatura corporal constante.

Página 15 13. Sistema nervioso

Sistema hormonal

Transmisión del mensaje

Impulsos nerviosos (eléctrica)

Hormonas (química)

Vía de transmisión

Nervios

Sangre

Velocidad de la respuesta

Rápida

Lenta

Duración de la respuesta

Corta duración

Larga duración

Página 16 14. El aumento de la temperatura ambiental constituye un estímulo que es captado por receptores que se encuentran en la piel. Esta información es transmitida a un centro de procesamiento que, a su vez, transmite una nueva información hacia las glándulas sudoríparas, que son los órganos efectores que ponen de manifiesto la respuesta, en este caso, la sudoración. 15. La ventaja de trabajar con el modelo es que permite explicar diferentes ejemplos sobre la base de un mismo mecanismo. Podría analizarse como desventaja las limitaciones que presenta el modelo para explicar los ejemplos en plantas, ya que estas no poseen centros de procesamiento.

Página 17 16. a) Se trata de identificar el destino de las mariposas mob)

c) d) e)

narca en invierno. Es un problema científico porque es investigable. Uno de los inconvenientes que surgieron fue que debían identificar a las mariposas. Para eso, idearon etiquetas para reconocerlas. Pasaron por muchos problemas, como tratar de que fueran livianas, pequeñas, que no incomodaran durante el vuelo, que tuvieran los datos suficientes. También se observó la necesidad de trabajar con muchas mariposas para aumentar la probabilidad de encontrarlas. La investigación terminó con el hallazgo de mariposas marcadas en México. Uno de los problemas científicos que podrían pensar los alumnos es cómo se orientan las mariposas para llegar al mismo lugar. Respuesta abierta. Por ejemplo: es necesario marcar las mariposas para identificar que las mismas que estaban en Canadá llegaron a destino.

Página 18 17. El modelo estímulo-procesamiento-respuesta permite explicar los resultados del experimento de Pavlov. En este caso, los órganos receptores son los oídos del perro y los efectores, sus glándulas salivales. 18. La investigación de Pavlov demostró que una respuesta puede ser generada por un estímulo diferente del natural, a través de la asociación entre dos estímulos que anteriormente no tenían relación alguna. 19. A partir de la investigación de Pavlov podrían plantearse nuevos problemas para ser resueltos. Por ejemplo, cómo se transmite la información para que una respuesta a un determinado estímulo ocurra como resultado de otro estímulo. Qué relaciones se establecen en los centros de procesamiento que permiten asociar dos estímulos diferentes con la misma respuesta. 20. Uno de los aspectos vinculados con los estudios de Pavlov que podrían destacarse es lo que denominó primer sistema de señales, vinculado con la capacidad del sistema nervioso de relacionar estímulos. En el caso de sus experimentos, la campanada es una señal que se asocia a un

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1 Los seres vivos y su relación

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estímulo natural y provoca la misma respuesta (la salivación). Esta idea fue aplicada por otros científicos en el estudio del comportamiento humano, en el cual también consideraban la existencia de reflejos condicionados. Sin embargo, Pavlov consideró que en los seres humanos había un mecanismo más complejo, que incluía lo que llamó un segundo sistema de señales, que consistía, por ejemplo, en el lenguaje. Según Pavlov, las palabras constituían señales que podían reemplazar a un estímulo y provocar una respuesta similar a la causada por el estímulo original.

Página 19 21. En la lectura existen dos especies que responden a diferentes estímulos. La flor capta las condiciones de luz y de oscuridad del ambiente y se abre en esa última condición. Los murciélagos captan el estímulo del perfume de la flor y se acercan para alimentarse. Al hacerlo, fecundan las flores, y eso da lugar a otro estímulo para la flor, que comienza su retroceso y se marchita esa misma noche. Todo esto se puede explicar con el modelo de estímuloprocesamiento-respuesta y además aporta ejemplos de la relación de los seres vivos con el ambiente. 22. La principal característica que hace posible que esta planta y los murciélagos se relacionen es que la planta florece de noche y que los murciélagos tienen hábitos nocturnos. 23. El perfume de las flores atrae los murciélagos. Los murciélagos son mal llamados “vampiros” en algunas ocasiones, por eso se da lugar al juego de palabras en el título.

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Páginas 20 y 21 24. a) Un estímulo es una condición del ambiente que ge-

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nerará una reacción en un organismo vivo, mientras que una respuesta es una acción proveniente de este organismo vivo causada por ese estímulo. b) Un receptor puede ser un órgano capaz de captar las señales que provienen del ambiente, mientras que un efector es un órgano que pone de manifiesto la respuesta a un estímulo. c) La respuesta de movimiento en animales es rápida y se encuentra vinculada con el sistema nervioso. En las plantas no hay sistema nervioso y se trata de respuestas más lentas. d) El control endocrino involucra al sistema completo que permite la regulación de muchos procesos a través de la liberación de hormonas a la sangre. Una respuesta secretora es aquella en la que una glándula libera una determinada sustancia, que puede ser endocrina pero también liberarse al ambiente.

a) Estímulo: disminución de la temperatura. Respuesta: motora.

b) Estímulos: presencia de luz y humedad. Respuesta: motora.

c) Estímulo: contacto con otro animal. Respuesta: motora y de secreción de sustancias.

d) Estímulo: presencia del predador. Respuesta: cambio de coloración.

28.

a) La aplicación de vacunas constituye un ejemplo de relación con el ambiente, ya que los agentes patógenos ingresan, en este caso artificialmente, del ambiente al organismo. En el medio se encuentran muchos agentes capaces de enfermarnos. Cuando ingresan en el organismo, nos generan una determinada reacción de defensa en el cuerpo. Es un tipo de respuesta denominada “inmunológica”. b Los componentes del organismo involucrados en la respuesta inmunológica son diferentes tipos de células que forman parte de la sangre, denominadas “glóbulos blancos”. También unas sustancias producidas por ellos, los anticuerpos.

a) El cuerpo incorpora agua a través de la actividad celular, de las comidas y de las bebidas, y elimina agua a través de la orina, la piel, los pulmones, la materia fecal y el sudor. b) A partir de los valores se puede concluir que existe un equilibrio entre lo que se pierde y lo que se gana en cantidad de agua. Es decir, el cuerpo elimina la misma cantidad de agua que incorpora, para mantener constante la cantidad de agua que contiene. c) Una opción es a través de la ingesta de más agua y otra, de la disminución en la cantidad de orina que permite retener más agua en el cuerpo. Estas opciones se vinculan con la función de nutrición (ingesta) y de control (regulación de la eliminación de agua a través de los riñones). d) En el ejemplo del ser humano nos presentan el equilibrio interno de agua. Mantener este equilibrio es posible a través de diferentes mecanismos, como la ingesta de agua, la sudoración, etc. Justamente lo que trata de decir Bernard es que todos los seres vivos poseen estos mecanismos y los ponen en funcionamiento a fin de preservar su equilibrio.

a) Lo que muestran las imágenes es: A) El oso camina

por la orilla del río. B) El oso se acerca a una cascada y espera que el salmón salte para tratar de atraparlo. C) El oso atrapa al salmón. b) El oso siente hambre, el salmón constituye un estímulo para el oso, ese estímulo es captado por los ojos y se transmite a los centros de procesamiento, en donde se elabora una respuesta que viaja hasta los músculos y la ponen de manifiesto en forma de movimiento por medio del cual el oso atrapa al salmón. El salmón nada en contra de la corriente del río. El movimiento del agua es un estímulo que captan receptores de la piel del salmón y se transmite hasta los centros de procesamiento. Allí se elabora una respuesta que viaja hasta los músculos del salmón, que permiten los movimientos necesarios para nadar. También es posible que el salmón capte por medio de sus ojos la presencia del oso en la orilla, y que modifique su respuesta motora tratando de evitar ser atrapado. 29. En las arañas hembras los sistemas de control estimulan las glándulas que liberan las feromonas. En los machos permiten la captación de esas sustancias, y provocan la res-

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Página 31 7. Decimos que la visión binocular es más exacta en tanto

a) La apertura de estomas se produce por un aumento

ración del entorno muy amplio en todo momento. La liebre es herbívora, por lo que seguramente es presa de algún carnívoro. Dichos ojos le permiten detectar la presencia de predadores. El halcón, en cambio, requiere gran precisión en la captura. Esto se logra gracias a la presencia de visión estereoscópica. 9. En la visión monocular, cada ojo explora una parte del entorno y cuando se fusionan ambos campos, se produce una imagen única y en 3D. Si vemos doble al estar cansados, nosotros, que tenemos mayoritariamente una visión binocular, debe ser que al ojo le cuesta fusionar ambas imágenes y se produce este fenómeno de “ver doble” (visión de cada ojo por separado).

de la temperatura. b) Ambos casos, la apertura de los estomas y la sudoración, tienen en común que se desencadenan por un estímulo similar, el aumento de la temperatura, y que tienen como respuesta la liberación de agua por parte del organismo. Se diferencian en cuanto a los órganos efectores, ya que en el caso de las plantas son los estomas y en el caso de los seres humanos, las glándulas sudoríparas. c) Una diferencia entre ambos mecanismos es que las plantas carecen de centros de procesamiento. Esquema para sudoración

Esquema de transpiración en plantas

Estímulo: aumento de la temperatura ambiental

Estímulo: aumento de la temperatura ambiental

Receptores: de la piel

Receptores: de la superficie de la hoja

Centro de procesamiento Efector: glándula sudorípara

Efector: estoma

Respuesta: liberación de sudor

Respuesta: liberación de vapor de agua

2 La captación de los estímulos Página 30 5. Podemos decir que las abejas son ciegas para el rojo debido a que el ojo que poseen es sensible hasta el naranja. Por lo tanto, no pueden distinguir los demás colores (por arriba de estas longitudes) y perciben todos ellos de la misma manera. 6. Si los bastones no informan colores pero son muy sensibles a la luz, deben estar presentes en más cantidad en aquellos animales de hábitos nocturnos, cuando la luz no abunda. En este caso se trataría de animales con visión escotópica, de imagen no tan nítida pero que requiere menos luz para su formación.

permite medir con gran precisión la distancia a un objeto.

8. Los ojos ubicados de manera lateral permiten una explo-

Página 33 10. El hecho de que en animales como las medusas un receptor sensorial se estimula ante diferentes formas de energía pero no ocurre así en otros, como en los vertebrados, podría explicarse porque evolutivamente los receptores se especializaron y pasaron de ser unidades simples a verdaderos órganos. En estos casos, existe sensibilidad a un tipo de energía en particular, mientras que en otros, con estructuras no tan especializadas, pueden detectar más de un tipo. 11. El hecho de ver cuando en realidad se trata de un estímulo mecánico, el frotamiento, se puede explicar de este modo: sabemos que los órganos y receptores sensoriales responden a estímulos específicos con un umbral en particular. De esta manera, el umbral de los fotorreceptores a la luz podría ser mínimo, mientras que para un estímulo mecánico podría ser más alto (frotar y no solamente rozar). De cualquier manera, dado que el ojo es una estructura específica (órgano de la visión), la única interpretación posible a un estímulo es la visual.

Página 37 12. Es importante que los alumnos puedan tomarse un tiempo 13.

para analizar detalladamente la experiencia y comprender cada uno de los pasos y elementos que se utilizan.

a) Se espera que pueden dar cuenta de que en este caso los alumnos de la experiencia plantearon la posibilidad de que la audición permita determinar la localización del sonido, es decir, de dónde proviene la fuente de sonido. La hipótesis sería: la audición permite también determinar la localización del sonido. b) La intención de esta pregunta es pensar en el sentido de la vista y que ese conocimiento puede sentar bases sobre las cuales pensar el sentido de la audición: al igual que la presencia de dos ojos en los que hay superposición de campos visuales que permiten visión estereoscópica, la presencia de dos oídos hace que la percepción de sonidos sea estereofónica. c) Cada grupo podrá pensar su predicción o suposición, por ejemplo: si nos turnamos para producir sonidos, entonces, dependiendo de la posición, el alumno A

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puesta motora que los conduce hasta las hembras. Así ambos inician el cortejo sexual, que consiste en una serie de respuestas motoras.

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podrá determinar con precisión desde dónde proviene el sonido. d) Cuando la fuente se localiza en 1, justo frente al que escucha, la distancia es la misma hasta ambos oídos, por lo tanto, el sonido llega simultáneamente a los dos. En cambio, para cualquier otra localización, llegará primero a un oído u otro, y esto es lo que permite la localización de la fuente. e) Con esta segunda experiencia, la idea es que el sonido desde una determinada posición llegue a otro oído. El alumno confundirá la localización, lo cual habla de la forma como estos estímulos son interpretados en el cerebro. En esta parte es importante que los alumnos revisen lo trabajado en relación con vibraciones mecánicas y puedan pensar si con la disposición de los órganos en otros animales también se da este fenómeno. En general, esto se ve en los vertebrados y también en los insectos que poseen órganos timpánicos. f) Para formular nuevas hipótesis se espera que los alumnos puedan pensar en otras variables, por ejemplo: la intensidad del sonido que se puede detectar, o la discriminación de fuentes (dos fuentes de sonido que a la vez estimulan a los fonorreceptores), entre otras.

números 2. Estos últimos forman un triángulo entre sí. Todos ellos son de color negro. Se tuvo en cuenta que estos sinestésicos asocian un color con un número (2 = rojo; 5 = verde). 21. La hipótesis de los investigadores podría ser que la sinestesia es el resultado de una mezcla de sus sentidos, es decir, sus percepciones sensoriales se mezclan entre sí. Estos resultados parecen tirar abajo otras hipótesis. Básicamente, si las personas sinestésicas mintieran, se les dificultaría el fácil reconocimiento de los números 2 entre los 5, y el 90% logró hacerlo de manera satisfactoria. 22. Una de las explicaciones más fuertes para la sinestesia parece ser la interpretación en los centros de procesamiento. En sentido específico, dos áreas del cerebro que en situaciones normales se hallan separadas entre sí, se estimulan mutuamente y se mezclan las percepciones.

Páginas 40 y 41 23. Forma de energía

Estímulo

Receptor

Lumínica

Luz

Mecánica

Presión mecánica Mecanosobre superficie rreceptores del cuerpo; vibraciones del medio; ondas sonoras, gravedad.

Pelos, sistema de la línea lateral, sensilias auditivas, órgano timpánico; oído, estatocistos, estatolitos, aparato vestibular.

Química

Sustancias químicas a distancia y por contacto.

Quimiorreceptores.

Células sensibles, fosetas sensoriales, papilas gustativas, conductos nasales, órgano de Jacobson.

Térmica

Temperatura

Termorreceptores

Fosetas faciales, receptores de la piel.

Magnética

Campo magnético terrestre

Magnetorreceptores

Magnetita en distintas partes del cuerpo según el ser vivo.

Eléctrica

Electricidad.

Electrorreceptores

Receptores tuberosos o de ampolla concentrados en la cabeza, alrededor de la boca y en el sistema de la línea lateral.

Fotorreceptores

Página 38 14. Para conocer el contexto en el que se desarrolla la vida de

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Monet, además de analizar los tiempos que se mencionan, es importante que los alumnos tengan en cuenta el lugar y algunos hechos históricos. 15. Monet pretendía pintar todas las variedades de nenúfares que empezó a cultivar en el jardín de su casa en Giverny. Un problema de salud en sus ojos le impidió continuar con su trabajo, hasta que finalmente decidió operarse. 16. Ambas pinturas pretenden reflejar lo mismo, sin embargo, puede verse a través de ellas que durante los veinte años entre la primera y la segunda, esta enfermedad alteró la percepción visual del pintor. 17. Se espera que puedan pensar en que esta alteración se debe a un problema en el ojo, por acumulación de pigmentos que conduce a una interpretación diferente del entorno. De ahí que Monet ya no formara imágenes nítidas ni distinguiera formas y solo percibiera luces y sombras. En este caso, los pigmentos que se estimulan a longitudes de onda correspondientes al violeta, azul y verde se acumularon en el cristalino e impidieron que la luz pasara hasta la retina. La luz roja y amarilla seguía pasando, lo que hacía que Monet percibiera su mundo en tonos cálidos y luego, ya sin colores.

Página 39 18. El artículo lleva ese nombre debido a que los sinestésicos, de los que se habla, parecen confundir o mezclar un sentido con otro. 19. Las hipótesis que se formularon en relación con este fenómeno son: hipótesis 1: explicaciones en relación con el abuso de drogas; hipótesis 2: los sinestésicos rememoran y asocian experiencias vividas en la infancia; hipótesis 3: no habría tal enfermedad, solo un uso metafórico del lenguaje. 20. El ensayo consiste en mostrarles a determinados sinestésicos unas tarjetas que tienen varios números 5 y algunos

Estructuras implicadas Células fotosensibles, manchas de pigmento, ocelos, ojo simple, ojo compuesto y en cámara.

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a) Las dos fotos son de la misma imagen: un girasol. La A b) c)

d)

e)

25.

26.

se ve en color amarillo y verde mientras que la B aparece en tono azulado, además, se ve como pixelada. Las fotos se relacionan con el estímulo lumínico. Como se trata de imágenes, solo puede tratarse de seres vivos que poseen ojos, que son los órganos visuales formadores de imagen. Por otro lado, se ven diferentes, así que se trata de seres vivos cuyos fotorreceptores se estimulan en diferentes rangos de longitudes de onda y cuya información visual se interpreta de forma diferente. La foto B, como parece pixelada, podría ser producto de la estimulación de diferentes partes. Podría tratarse de un ojo compuesto, de varios omatidios. Se espera que puedan pensar en que todo lo referente a interpretación de información por parte de los centros de procesamiento es algo que no podemos asegurar más allá de nuestra experiencia. De esta manera, no podemos asegurar que la segunda imagen sería percibida de esa forma por otros seres vivos. En función de información experimental, podemos acercarnos al modo como otros seres vivos podrían percibir su mundo. El perro vería la flor similar a la A en cuanto a la nitidez, aunque la hoja verde posiblemente la vería amarilla. Esto se debe a que los perros detectan en diferentes longitudes de onda y perciben de manera diferente de los seres humanos.

a) Las imágenes pretenden ilustrar un fenómeno conocido como “poder de acomodación”. En el primer caso, para ver con nitidez un objeto que se ubica lejos, es necesario que el cristalino se vuelva más fino. En el segundo caso, el objeto está cerca. Ahora el cristalino se ensancha y la imagen se puede formar nítidamente. b) Como se trata del poder de acomodación que se logra por medio de cambios en el espesor de la lente (cristalino), un modelo de ojo similar se espera encontrar en animales vertebrados terrestres. c) Si el cristalino se vuelve menos elástico y dado que somos animales terrestres, no podremos enfocar fácilmente los objetos y los veremos poco nítidos. El cristalino es una lente y su función es enfocar imágenes sobre la retina. La luz pasa y se refracta. Si esto ya no puede hacerlo el cristalino, el uso de una lente artificial podría cumplir esta función.

a) Cada uno de los colores de las barras representa a uno de los cuatro quimiorreceptores que poseen los insectos en cada una de sus sensilias. Estas estructuras las encontramos en los aparatos bucales y en las patas de los insectos. b) Se estudiaron los estímulos de sal (cloruro de sodio), carne, sacarosa (azúcar) y miel. c) Los valores aproximados de estimulación son sal: quimiorreceptor anaranjado 50; carne: quimiorreceptor anaranjado 65; sacarosa: quimiorreceptor verde 25; miel: quimiorreceptor verde (30) amarillo (25). d) El quimiorreceptor representado con color naranja

posee una alta estimulación con la carne y la sal y se estimula muy poco ante la sacarosa y la miel. e) Puede decirse que cada receptor es más sensible a una clase particular de estímulo químico, ya que si bien captan las demás sustancias, cada uno de ellos es estimulado más veces para determinada sustancia y no para otras. Aunque en el caso de la miel ambos receptores se estimulan de un modo similar. 27. Si tanto las aves como los mamíferos poseen papilas gustativas, significa que ambos pueden captar estímulos químicos. Sin embargo, el hecho de que el ser humano tenga más cantidad que las aves, pone en evidencia que no todos los sentidos son igualmente relevantes en todos los seres vivos. De hecho, como vimos en el capítulo, las aves poseen una excelente visión, una de las más prestigiosas dentro de los vertebrados. También poseen un buen oído.

28.

a) La ecolocación es el fenómeno a través del cual algunos animales utilizan su eco en la detección de la dirección, distancia, magnitud y textura de los objetos. b) En el primer caso, hablamos de un mecanismo de orientación en el que intervienen mecanorreceptores que se estimulan ante vibraciones del medio. En el caso de los murciélagos, también es orientación, pero en este caso, el estímulo es diferente: ondas sonoras.

3 Las respuestas a los estímulos Página 48 5. Las bacterias pueden detectar gradientes de sustancias químicas y luz. Hay bacterias que pueden detectar el magnetismo terrestre, por ejemplo, las bacterias magnetostáticas utilizan los magnetosomas, estructuras intracelulares compuestas por cristales minerales de hierro, orientándose en la columna de agua. Así, buscan las condiciones que favorecen su metabolismo. Esta respuesta recibe el nombre de “magnetotaxia”. 6. La retracción del seudópodo de la ameba ante la luz se parece a la respuesta frente al alimento en que ambos estímulos desencadenan una respuesta. Sin embargo, en un caso se trata de estímulo lumínico y en el otro, de contacto. En el caso de la luz, es una taxia negativa, y en el de la alimentación, es positiva. 7. En los tulipanes de la fotografía se observa una respuesta de tipo nastia porque el movimiento de apertura o cierre de sus pétalos ocurre independientemente de la procedencia del estímulo.

Página 49 8. Si la planta de espinaca recibe catorce horas de luz solo durante una semana, no habrá recibido la cantidad ni la duración de luz necesaria para florecer. 9. En el caso de la espinaca, es una respuesta de floración o inhibición de ella en caso de no recibir luz suficiente. En el caso de la planta A, responde inhibiendo el crecimiento de sus partes, como el tallo, o estimula el crecimiento de ramificaciones. En ambos se trata de estímulos lumínicos, pero en A se trata de un tipo de luz (calidad) y en la espinaca, cantidad y duración.

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Página 51 10. El ambiente de Misiones y del parque se caracteriza por presentar abundante vegetación que ocupa diferentes estratos. Por lo tanto, la luz no ingresa hasta las superficies más bajas. Gracias a la presencia de estas adaptaciones, las respuestas tigmotrópicas, pueden trepar y llegar a la luz.

Página 52 11. a) El objetivo del armado del dispositivo es demostrar el geotropismo o gravitropismo en las raíces y tallos de las plantas. b) Las semillas se ubican de modo diferente para poder comparar los resultados, si estuvieran ubicadas de la misma forma no se podría comprobar las respuestas en el crecimiento de la raíz y el tallo. c) Para comprobar cuál es la zona de la raíz involucrada en la captación del estímulo de la gravedad se podrían colocar dos semillas en la misma posición y al cabo de un tiempo cortar el extremo de una de ellas. Luego, se girarían ambas semillas y se esperaría un tiempo para observar si realmente hay una respuesta en la dirección del crecimiento de la raíz. 12. Respuesta abierta.

Página 53 13. Un patrón fijo de acción (FAP) es una unidad elemental motora y sensorial presente en el comportamiento de un ser vivo. 14. Los científicos utilizan los FAP para deducir relaciones de parentesco porque el comportamiento posee una base genética y se hereda. Por lo tanto, el análisis de su comportamiento puede dar información sobre el parentesco y la historia evolutiva de la especies. 15. Los patrones fijos de acción pueden variar entre los animales porque quizás aprenden una manera mejor de hacerlo.

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Página 54 16. El aprendizaje es una modificación del comportamiento innato frente a un estímulo específico y como resultado de la experiencia del animal en su entorno. Es probable que los alumnos busquen ejemplos cotidianos en sus mascotas. 17. El aprendizaje ofrece ventajas adaptativas al animal porque permite optimizar un determinado comportamiento que es innato. 18. Si los tordos no aprenden otro canto, por ejemplo, el de un gorrión, parece ser que el aprendizaje se efectúa dentro de límites que aumentan las posibilidades de que el animal solo adquiera el comportamiento adecuado. 19. Respuesta abierta.

Página 55 20. Se espera que los alumnos puedan intercambiar ideas en relación con la rigurosidad de la ciencia de las experiencias planificadas como la que se muestra con las abejas.

Página 56 21. Para realizar el esquema de los sistemas de huida se espera que los alumnos puedan proponer el modelo estímulo-

procesamiento-respuesta.

22. Los alumnos elaborarán sus propios textos, pero los conceptos que no pueden dejar de mencionarse son el estímulo por vibración de aire, el procesamiento, la respuesta inmediata o rápida de escape, los pelos sensitivos, entre otros. Debe ponerse el foco en la procedencia del estímulo y el giro. 23. El comportamiento de huida parece estar presente en varios seres vivos. Las respuestas parecen ser estereotipadas en ellos, puesto que no son ejemplos de un individuo sino de un grupo, como las cucarachas (más allá de que pueda haber ligeras diferencias entre especies). Entonces, este comportamiento parecería ser innato. Sin embargo, podrían tener algún tipo de aprendizaje. 24. La ventaja adaptativa que supone para la polilla macho es escapar ante la presencia de su predador. El oído de la polilla posee dos receptores que se estimulan en fases de orientación acústica diferentes del murciélago. Además, si bien poseen tales oídos, las polillas no producen sonido de esas frecuencias. Por lo tanto, una polilla no se puede comunicar con otra mediante sonidos. Esta pregunta podrá retomarse más adelante en relación con la comunicación.

Página 58 25. Las obreras tejedoras se muestran sumisas porque la reina muerde a su rival y lame sus heridas. Esto podría proporcionarle sustancias químicas de reconocimiento para las obreras. 26. Volviendo al ejemplo del lazo que se establece entre las crías de aves recién nacidas y sus progenitores, este ejemplo (el parasitismo social de las hormigas) podría asemejarse, ya que los individuos, al emerger de la pupa, perciben a esas obreras. La diferencia con el otro caso es que en aquel la impronta es visual y en este caso, dado el relato, podría ser relacionarse con una señal química. 27. Las ventajas de la vida en sociedad podrían ser: mayor capacidad de detección de depredadores, también de ataque o búsqueda de alimento para la sociedad; mayor probabilidad de encontrar pareja, entre otras. Las desventajas, mayor probabilidad de ser vistos por sus propios depredadores; mayor competencia por recursos, entre otras. 28. Podría relacionarse la comunicación entre los seres vivos con lo que plantearon los Darwin, es decir que el estímulo es captado por el ápice, pero la respuesta ocurre más abajo. Evidentemente, entre ambas partes debe existir una comunicación.

Página 59 29. Los alumnos suelen pensar que un estímulo desencadena una misma respuesta. Por lo tanto, el estudio de una diversidad de estímulos y respuestas ayudará a visualizar que no siempre es así. Tal es el caso de una señal química como una feromona, que induce cambios en la fisiología de la hembra, mientras que en la polilla macho desencadena una respuesta de búsqueda de pareja. Pero, a su vez, la misma feromona puede actuar en atracción sexual en insectos o en el color azulado del pez. También puede suceder que dos estímulos diferentes, como un sonido o un color desencadenen la misma respuesta. O puede darse

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un caso más complejo, de varios sonidos diferentes que desencadenan diferentes comportamientos en los monos vervet. 30. Tener organizado un cuadro comparativo permite analizar de manera más precisa la información.

territorio de Rolf seguramente adoptaría tal postura antes de llegar a la pelea. d) Según el autor, el comportamiento está “visto bajo el prisma humano”. Significa que estamos observando y haciendo interpretaciones del comportamiento humano sobre nuestras propias ideas y no pueden considerarse tan objetivas. e) Al levantar la pata, ambos perros están tratando de marcar el territorio.

Página 61 31. a) En el transcurso del experimento se verá la curvatura va hacia el celofán azul. Se trata de una respuesta lenta. c) Hablamos de dos estímulos porque, aunque se trata de luz, estamos investigando diferentes tipos (calidad). Una es luz roja y la otra, luz azul. d) Se decidió utilizar papel celofán porque el fitocromo solo se estimula ante el rojo. Y el criptocromo y las fitotropinas, ante luz azul, aunque el criptocromo también se estimula ante la ultravioleta. Conseguir una lámpara UV es difícil, entonces, al menos podremos decidir entre luz roja y luz azul. e) Si la planta se curva hacia la ventana con celofán rojo, se tratará de luz roja. En cambio, si no le pasa nada, podría ser que se trate del criptocromo y su sensibilidad a la luz ultravioleta. Si bien se puede inferir, debería llevarse a cabo una experiencia para verlo. Ahora, si se curva hacia la ventana con celofán azul, o bien se trata del criptocromo o bien de la fitotropina. La nueva pregunta que surge podría ser: ¿qué tipo específico de receptor desencadena la respuesta fototrópica? En este caso, la experiencia debería ser similar, es decir, iluminar lateralmente con luz UV. Si se curva, es el criptocromo, si no se curva, podemos inclinarnos a pensar que se trata de la fitotropina.

Páginas 64 y 65 36. • Innatismo: comportamientos que están presentes desde el nacimiento del animal.

• Comunicación: acción que tiene como principal com

37.

ponente el intercambio de señales y respuestas entre los organismos de una comunidad. Ver en el glosario del libro las demás definiciones.

a) No, no es cierto que las semillas de lechuga requieren b) c) d)

Página 62 32. Cada alumno podrá expresar sus sentimientos ante la imagen de la evolución de Mickey Mouse, como más ternura y simpatía en el último. 33. Los artistas de Disney fueron cambiando el aspecto del personaje haciéndolo cada vez más juvenil, a la vez que su conducta se modificaba dejando de ser agresivo para ser más amable y simpático. Esto se relaciona con la ternura que nos producen los animales con rasgos juveniles. 34. Las transformaciones físicas por las que pasó el personaje son que su cara se hizo más redondeada, sus ojos, más grandes y es más rechoncho.

Página 63 35. a) Respuesta abierta. b) Ambos perros se olfatean, comportamiento que es usual entre ellos. En este caso, da idea de confianza y seguridad, sexo y estatus. c) Ninguno de los dos perros inicia el ataque porque están en territorio neutral, es decir que ninguno es “propietario” de ese territorio. Es por esto mismo por lo que ninguno adopta la sumisión, porque sería como ceder poder. En otro caso, por ejemplo, Wolf en

e)

38.

luz para germinar, ya que en la oscuridad o con luz roja lejana hay menos porcentaje respecto de la luz roja. Sobre las semillas se efectuaron exposiciones alternadas de diferentes tipos de luz: roja y roja lejana. Los investigadores analizaron la germinación y expresaron el porcentaje (expresa cuántas con relación al total, que constituye el 100%). Posiblemente los científicos hayan querido profundizar respecto de los efectos que tiene sobre la germinación la modificación de su ambiente lumínico y cómo esto repercute sobre este fenómeno. O si una vez inhibido el proceso, podía revertirse. Este aspecto de la ciencia es importante retomarlo con los alumnos: los problemas resueltos siempre generan nuevos problemas, a la vez que los fenómenos siempre son investigados en profundidad, dentro de lo que está al alcance. Esta experiencia, en efecto, fue la que permitió enunciar que existía un fotorreceptor específico de luz roja y permitió comprender de qué manera las plantas captan la presencia de plantas vecinas. Uno puede ver que, en ausencia de luz, la germinación es tan solo del 20%. Este dato es importante ya que sabemos que estas semillas requieren luz o, al menos, que favorece la germinación. A partir de él, pueden interpretarse los demás resultados. La luz roja induce la germinación, sin embargo, si se alterna con luz roja lejana, se inhibe en varias de ellas. Y se revierte al iluminar con luz roja otra vez. Por lo que se ve, lo que determina la germinación es la última iluminación recibida, y el proceso es reversible.

a) Cada alumno podrá ensayar alguna hipótesis, por ejemplo: durante la fotomorfogénesis se activan los criptocromos y los fitocromos. Si colocamos una planta bajo luz azul, entonces esta crecerá más que si se la hace crecer en condiciones de luz roja. b) Una opción para armar el diseño de la experiencia es similar a la realizada en la sección “Ciencia en tus manos”, aunque también se puede utilizar un foco de luz azul o roja. Sin embargo, esta segunda requiere ciertos

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de la planta hacia la luz.

b) Se espera que al cabo de un tiempo la planta se mue-

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cuidados, ya que debe dejarse encendida durante toda la experiencia. c) Si se quiere saber cómo influye el tipo de luz en el crecimiento, se deben comparar alturas, cantidad de hojas, tiempo de crecimiento, entre otros aspectos. 39. La opción correcta es la c). Las plantas requieren cierta cantidad de luz/oscuridad para florecer. No obstante, ellas miden los períodos de oscuridad. Esta planta requiere menos de doce horas de luz para florecer. También sabemos que el fotoperíodo se cuenta en función del día (24 hs.). Si se ilumina todo el día, no habrá estímulo indicador; lo mismo sucederá con la oscuridad. En el caso d), interrumpiendo el período de luz, independientemente del momento del día, nunca podrá tener menos de doce horas de luz (ya que está siempre iluminada) y además, como dijimos, mide períodos de oscuridad. En el último caso, la planta estaría midiendo doce horas de oscuridad y, por ende, doce horas de luz, y ella requiere menos. En el caso c), interrumpiendo cada trece horas la oscuridad, la planta recibirá el estímulo adecuado y responderá.

40.

41.

a) Las polillas responden acercándose a la luz. b) El estímulo que provocó la respuesta es lumínico. c) La respuesta de las polillas se parece al sistema de huida de la cucaracha en que ambas son respuestas provocadas por el estímulo de luz, aunque en uno es positiva (se acerca) y en el caso de la cucaracha, es negativa (se aleja).

a) En la sección “No te lo pierdas” se proporcionan dos

artículos que podrían utilizarse. Uno de los argumentos a favor podría ser que las leonas pueden reconocer si un grupo rival es más numeroso. Esto parece indicar que tienen alguna habilidad para reconocer cantidades. Un argumento en contra del innatismo podría ser la conducta agresiva de los golpeadores. b) El grupo 3 podrá inclinarse ante una u otra postura o argumentar que la conducta humana puede presentar ambos componentes. 42. La foto de los suricatas muestra un comportamiento social de vigilancia. La foto de los pingüinos muestra un comportamiento de cuidados parentales. La foto del ave fragata muestra un comportamiento de cortejo, el macho exhibe su bolsa roja.

43.

a) El moscardón se podría utilizar como control biológi-

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b) c) d) e) f)

co del gusano blanco, plaga de cultivares de papa. El moscardón ataca al escarabajo durante su fase de larva. Los gusanos se ubican en el suelo, a pocos metros de profundidad. Posiblemente se deba a señales químicas que guían su orientación. Cuando el ambiente térmico cambia, tanto Mallophora como el gusano blanco responden pasando a una etapa de letargo. Como vimos para el caso de las plantas, los efectos de los insecticidas para evitar las plagas son nocivos sobre el ambiente. En este caso, no sería así. El uso de Mallophora podría tener efectos negativos sobre la apicultura porque en su fase adulta ataca a

las abejas, de hecho, se lo conoce con el nombre vulgar de “cazador de abejas”. Cuando esta larva, que es importante para controlar las plagas del cultivar de papa, llega al estadio de adulto, podría resultar perjudicial para la apicultura. Entonces, sería importante utilizarlo a conciencia e investigando muy bien cómo utilizarlo eficazmente.

4 Estímulos y respuestas en

las células Página 73 5. La membrana plasmática es estructuralmente asimétrica porque del lado externo posee hidratos de carbono unidos a proteínas o lípidos. 6. En las principales funciones de la membrana plasmática, como la permeabilidad selectiva, los receptores de membrana y las uniones intercelulares intervienen las proteínas. Existen dos tipos de proteínas en la membrana plasmática: las proteínas integrales y las proteínas periféricas.

Página 76 7. Las señales químicas que atraviesan la membrana plasmática son moléculas pequeñas y liposolubles.

Página 79 8. a) Para comprobar que en las células vegetales la luz estimula la actividad celular deberían utilizar el corte o preparado histológico. Los pasos a seguir serían los descriptos en la técnica. No hace falta el corte porque la hojita de elodea es muy delgada y se puede observar directamente. b) Los cloroplastos son los que evidencian el movimiento de los orgánulos alrededor del núcleo celular, porque al tener clorofila son verdes y se observan a través del microscopio.

Página 80 9. Respuesta abierta. 10. Los cinco sabores básicos son el ácido, el salado, el dulce, el amargo y el umami.

11. Los receptores para los sabores ácido y salado son canales iónicos que tienen como señales inductoras a los H+ y a los Na+, respectivamente. Los receptores para los sabores dulce, amargo y umami son, en cambio, receptores asociados a proteínas G que responden a los estímulos de moléculas orgánicas como los azúcares, los compuestos nitrogenados y los aminoácidos, respectivamente. 12. En cualquier caso, el paso final en esta vía es la señal de Ca2+ que produce la exocitosis del neurotransmisor y su captación por la neurona sensorial primaria. Al llegar al capítulo 5, los alumnos podrán reconocer las diferentes neuronas y comprenderán la integración desde la recepción de los estímulos hasta la llegada del impulso nervioso a través de las neuronas sensitivas. 13. Respuesta abierta. El tema del sistema nervioso en el ser humano será tratado en el capítulo 10. Se sugiere volver a

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esta lectura una vez que se profundicen los conocimientos sobre el cerebro y la transmisión del impulso nervioso. 14. Conocer cómo se reciben, cómo se realiza la transducción y cómo se perciben las señales gustativas nos puede servir, por ejemplo, para modificar ciertos sabores desagradables de los medicamentos o mejorar el sabor de determinados alimentos.

b) c)

Página 81 15. Respuesta abierta. 16. Los “receptores olfatorios” se encuentran en la membra-

d)

na de la pieza media o cuello del flagelo del espermatozoide. 17. Las investigaciones realizadas ponen en evidencia que los “receptores olfatorios” están directamente relacionados con la quimiotaxis positiva de los espermatozoides.

Páginas 82 y 83 18.

e)

21.

a) Q.

b) F.

c) Q.

d) Q.

e) F.

f) F.

a) Verdadero. b) Falso. Las bacterias responden a muchos estímulos químicos y físicos.

c) Verdadero. d) Falso. Las células diana o blanco son las que reciben

19.

el estímulo.

Tipo de transporte

El monóxido de nitrógeno atraviesa libremente la bicapa lipídica.

Fagocitosis

La bomba de sodio-potasio permite mantener dentro de la célula bajas concentraciones de sodio y altas de potasio.

Difusión facilitada

En la membrana se forman vesículas que engloban una bacteria para luego incorporarla al interior celular.

Ósmosis

El calcio atraviesa la membrana con la “ayuda” de proteínas transportadoras, pero sin gasto de energía.

Transporte activo a través de la membrana

El agua atraviesa la membrana plasmática sin gasto de energía.

Difusión simple

a) El transporte en masa se lleva a cabo cuando la célula tiene que incorporar partículas de gran tamaño, como macromoléculas, virus, bacterias, etc. A partir de la membrana plasmática se forma una vesícula que contiene en su interior la o las partículas ingeridas. Si la célula incorpora una partícula sólida, se lla-

e) Falso. La señal que produce un efecto en la misma célula se denomina autocrina. La paracrina actúa sobre células cercanas. f) Falso. Una misma señal puede originar distinto tipo de respuesta celular, según, justamente, el tipo celular que afecte. g) Falso. El complejo señal-receptor también se puede formar en el citoplasma. h) Verdadero. 22. El transporte pasivo a través de la membrana se realiza a favor del gradiente de concentración (desde la zona de mayor concentración a la de menor concentración) y sin gasto de energía, mientras que el transporte activo se produce en contra del gradiente de concentración y con gasto de energía. Hay dos criterios para clasificar el mecanismo de endocitosis. Uno es por el tipo de partícula: si la partícula ingerida es sólida, la endocitosis se llama “fagocitosis”; cuando se encuentra en un medio líquido se denomina “pinocitosis”. El otro se relaciona con la forma como son ingeridas las partículas: si la incorporación está mediada por receptores de membrana, la endocitosis es específica, pero si las partículas ingresan en relación con la concentración que tienen dentro de la célula, la endocitosis es inespecífica.

23.

a) En los seres pluricelulares coexisten millones de células que realizan determinadas funciones específicas. Todas estas células se comunican entre sí e intercambian materia y energía con el medio ambiente para mantener su homeostasis, es decir, las condiciones internas dentro de ciertos límites estables. b) Algunas células regulan la proliferación de otras. Normalmente, las células se reproducen cuando reciben el estímulo específico. De esta manera se aseguran las características y el tamaño de un tejido, adecuadas a

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Fenómeno ocurrido

20.

ma fagocitosis; si es una partícula en medio líquido, se denomina pinocitosis. Una proteína integral es una proteína que se encuentra en la membrana y puede formar parte de ella o atravesarla de lado a lado una o varias veces. Una bomba está formada por proteínas integrales de la membrana. La utiliza la célula en el transporte activo de sustancias a través de la membrana plasmática. Una señal yuxtacrina es un estímulo que una célula inductora envía a una célula blanco. Puede hacerlo a través de los desmosomas o uniones gap, pero también por contacto directo de la célula que presenta la señal en la membrana con la célula que posee el receptor específico. Un canal iónico está formado por un conjunto de proteínas integrales cuya apertura o cierre depende de la captación de la señal específica proveniente del medio extracelular.

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las necesidades del cuerpo. Si esta comunicación y regulación no existe o falla, las células siguen sus propias instrucciones internas de reproducción. Algunas de las consecuencias son el desarrollo de tumores cancerígenos que pueden conducir a la muerte del organismo. Esta consigna puede trabajarse y ampliarse luego de leer “La posta” de este capítulo.

a) Las señales externas que “anuncian” a las células son factores de crecimiento que estimulan la división y factores inhibidores que la detienen. b) La “cascada” sería la transducción de la señal. En esta etapa, la señal se amplifica. c) Las proteínas encargadas de iniciar la respuesta celular son las ciclinas y las quinasas.

5 El control nervioso Página 92 5. Si el estímulo es suficiente para despolarizar la membrana, la respuesta es la misma. La diferencia está en la frecuencia. A mayor estímulo, mayor es la frecuencia de “disparos”. Se espera que puedan esquematizar algo similar a este gráfico, donde según la intensidad del estímulo, aumenta la frecuencia de potenciales de acción. El ejemplo de la vela sería el dibujo superior y la explosión se ubicaría en el segundo ejemplo. Intensidad del estímulo

Potencial de acción

Tiempo

Tiempo

6. Si el valor fuera cada vez más negativo, la membrana estaría más lejos del valor umbral, por lo tanto, serían necesarios estímulos de mayor intensidad para provocar un potencial de acción.

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Página 93 7. Las enfermedades desmielinizantes tienen distintos efectos según cuáles sean las neuronas afectadas. La pérdida de mielina produce una disminución en la velocidad de conducción del impulso nervioso. Si la desmielinización es lo suficientemente grave, puede ser que el potencial de acción no llegue con suficiente fuerza hasta el próximo nódulo de Ranvier, por lo tanto, el axón será incapaz de propagar el potencial de acción, y esto puede producir la pérdida del control motor. Los afectados de esclerosis múltiple sufren debilidad, falta de coordinación, alteraciones del habla y de la visión. Esto se debe a las modificaciones que sufre la vaina de mielina de los axones del cerebro, la médula espinal, la columna vertebral y los nervios ópticos.

Página 95 8. Al inactivarse la enzima, se produce una acumulación de acetilcolina en el espacio sináptico, lo que puede producir temblores, calambres y contracción muscular permanente que puede ocasionar parálisis.

Página 97 9. Un modo de organizar la información trabajada sobre el sistema nervioso puede ser: Sistema nervioso

Constituido por

Función

central (SNC)

Encéfalo y médula espinal.

Procesar la información y elaborar la respuesta.

somático (SNS) o de la vida de relación

Nervios que parten del encéfalo y de la médula espinal.

Llevar la información desde los receptores hasta el SNC y las respuestas hasta los órganos efectores. Su acción es voluntaria y consciente.

autónomo (SNA) o de la vida vegetativa

Nervios y ganglios.

Conectar los músculos involuntarios y las glándulas con el SNC. Su acción es involuntaria e inconsciente. Se divide en SN simpático y SN parasimpático.

periférico (SNP)

Página 98 10. Los axones del SNS se originan en el pecho (región torácica) y en la parte inferior de la espalda (lumbar) de la médula espinal. Los axones del SNP surgen de la región craneana y de la zona sacra, en el final de la médula espinal. 11. Ante determinadas situaciones, puede ocurrir que se estimulen ambos sistemas a la vez y se produzca un colapso. Según la intensidad de la estimulación, prevalecerá una respuesta u otra. La sensación de boca seca se debe a la acción simpática que estimula la producción de pequeñas cantidades de saliva viscosa. La estimulación simpática inhibe todas las funciones digestivas, por eso tenemos esa sensación en el estómago. En cuanto al llanto, el SNP estimula la producción de lágrimas.

Página 101 12. El acto reflejo es la respuesta correspondiente al funcionamiento de un grupo de neuronas que, en conjunto, constituyen el arco reflejo. El arco reflejo es la unidad funcional del acto reflejo. 13. En la respuesta refleja intervienen fibras sensitivas y motoras de la médula espinal.

Página 102 14. a) La toxina botulínica es una neurotoxina que impide la liberación de acetilcolina en las uniones neuromusculares o en otras uniones colinérgicas y produce una denervación parcial reversible de los músculos donde se inyecta o de las glándulas exocrinas. Luego de su inyección intramuscular, intradérmica o intra-

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Página 103 15. a) La bebida preferida para los adolescentes que consumen un solo trago es el vino. Aproximadamente el 63% de los adolescentes. b) Para aquellos que consumen entre 2 y 3 tragos, el vino no es la bebida prevaleciente, sino que se observa un aumento del consumo de bebidas fuertes y cerveza. c) Según el gráfico, los que consumen mayor cantidad de tragos por ocasión prefieren en primer lugar la cerveza y en segundo lugar las bebidas fuertes.

Página 104 16. la importancia del estudio realizado en el Instituto de Neurología de Londres es la relación entre la percepción de la forma corporal y la actividad de la corteza parietal. 17. El título de la nota “Sentirse gordo o flaco es una ilusión” hace referencia a la sensación de adelgazamiento de la cintura que experimentaron quienes se sometieron al estudio. 18. Las zonas cerebrales más activas se identificaron por presentar un aumento en el flujo sanguíneo, lo que garantiza un mayor aporte de nutrientes y oxígeno. La actividad neuronal implica un aumento en el metabolismo celular, la generación de potenciales de acción y la transmisión de información en forma de impulsos nerviosos a otras neuronas. 19. En la Feria de Ciencias de Barcelona, los visitantes vivenciaron experiencias similares a la que atravesaron los voluntarios de la investigación acerca de cómo el cerebro ve las formas. 20. Un ejemplo de otra situación que pueda explicarse por el “efecto Pinocho” sería cuando una persona oye el llanto inexistente de su bebé o el sonido ficticio de su teléfono celular. “Son fenómenos psicoacústicos, relacionados con sonidos con un fuerte contenido emocional”. Según los neurocientíficos, este mecanismo podría explicar también la sensación del “miembro fantasma” que perciben ciertas personas con miembros amputados.

Página 105 21. Phineas Gage fue tan famoso por la extraordinaria naturaleza del accidente que sufrió y por el hecho de su mila-

grosa sobrevida y recuperación. El caso de Phineas es considerado la primera prueba de que los lóbulos frontales son responsables de procesos tan esenciales como las emociones, la personalidad o la conducta. 22. Se vieron afectadas zonas mediales y corticales del encéfalo, y resultó afectado primordialmente el hemisferio izquierdo. 23. El trágico incidente de Gage hizo insustancial la teoría de que la presencia de protuberancias en el cráneo era reflejo de las funciones que se asentaban más abajo, tal como afirmaba Gall. 24. Este caso tan particular ha permitido establecer el papel principal que en el pensamiento y en nuestra capacidad de sociabilizar tienen las regiones frontales del cerebro, especialmente su parte medial y basal, así como los circuitos y sistemas relacionados con las emociones, cuya activación conjunta con las regiones frontales participa en forma fundamental en la planificación y toma de decisiones, y contribuye a determinar el tono afectivo de nuestras relaciones sociales. El área involucrada, llamada “sistema límbico”, es un grupo de diversas estructuras que colaboran para producir nuestras emociones, impulsos y conductas más básicas y primitivas, como el temor, la ira, la tranquilidad, el hambre, la sed, el placer y las respuestas sexuales. El sistema límbico incluye el hipotálamo, la amígdala y el hipocampo, así como regiones cercanas de la corteza cerebral.

Páginas 106 y 107 25. Todas las funciones mencionadas deben ser realizadas por las neuronas ya que son las células del sistema nervioso.

26. Aunque el estímulo sea más intenso, la amplitud del potencial de acción no varía. Cuanto más profundamente se presione la piel, se producirán impulsos nerviosos con mayor frecuencia. El orden es: D, B, A, C. 27. La frenología fue un primer intento de asignar distintas funciones a ciertas zonas del cerebro. Actualmente, cuando las neurociencias cognitivas conciben el cerebro como una malla compleja, formada por miles de millones de células nerviosas entrelazadas, situadas en puntos muy distantes unas de otras y coordinadas en la ejecución de sus tareas, sigue viva la preocupación por la localización. La diferencia fundamental es que la frenología correlacionaba una determinada zona con una función específica. Otra diferencia importantísima es que esta teoría sostenía que la capacidad de funcionamiento de cada una se correlacionaba con su tamaño y la extensión periférica. Además, planteaba que al ser el contorno craneal paralelo a la superficie del cerebro, un observador podía leer características mentales a partir de la forma del cráneo. Esa clasificación de los instintos y de las facultades morales e intelectuales, arbitraria por muchos conceptos, no tiene su representación exacta en los órganos cerebrales.

28.

a) El glutamato es un neurotransmisor excitatorio. Actúa en la membrana postsináptica. En los casos experimentales en los que se administraron cantidades elevadas de glutamato, se observó que el daño estaba restringido a las células postsinápticas: las dendritas de estas neuronas estaban tumefactas, mientras que las

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glandular, la toxina se une al terminal nervioso, y luego de un proceso de internalización, ingresa en la célula y allí impide el paso de la acetilcolina a la hendidura sináptica, provocando la incapacidad para la contracción muscular o la secreción glandular. Las glándulas sudoríparas reciben inervación simpática y su neurotransmisor es la acetilcolina. Al infiltrar la zona con bótox, se inhibe la liberación de acetilcolina y, por lo tanto, se inhibe la secreción de sudor. b) La toxina botulínica se está utilizando con gran éxito para tratar las arrugas. La administración local produce el relajamiento de los músculos involucrados, con un efecto de alisado de la piel. También puede utilizarse como complemento en casos de hemiespasmos faciales posteriores a una parálisis, donde se infiltra bilateralmente para que la cara quede simétrica.

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terminaciones presinápticas eran de tamaño y forma normales. b) La destrucción neuronal se produce por la activación prolongada de la transmisión sináptica excitatoria, es decir, de efecto despolarizante. 29. En los momentos a y b, que son situaciones de alarma o estrés, está actuando el sistema nervioso simpático, preparando el cuerpo para la huida. Por eso hay palidez debido a la vasoconstricción de los vasos sanguíneos de la piel. Se estimulan las glándulas sudoríparas, disminuye la actividad digestiva y se contrae el esfínter del recto. Hay un mayor aporte de sangre a los músculos. El momento c se corresponde con la acción del sistema nervioso parasimpático, y los valores vuelven a la normalidad.

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a) En la enfermedad de Alzheimer está afectada la memoria anterógrada, o de corto plazo, porque no se pueden aprender cosas nuevas, aunque sí se pueden recordar episodios vividos con anterioridad. b) La acetilcolina es un NT excitatorio esencial para el proceso de memoria y aprendizaje. En el caso del Alzheimer, la destrucción neuronal por las placas de la proteína amieloide disminuye la descarga de acetilcolina, lo que afecta la producción de memoria reciente en el hipocampo y la amígdala.

a) El estudio mostró que el 8,2% de las consultas acudieron a la sala de emergencia por algún problema asociado al consumo de sustancias psicoactivas, y que era el alcohol la sustancia de mayor impacto en el sistema de atención de emergencias en el país, es decir que de los pacientes que habían consumido alcohol en las seis horas anteriores a la consulta, el 83,7% debía la situación de urgencia a dicho consumo. En segundo lugar se encuentran la marihuana, tranquilizantes y sedantes y, por último, cocaínas, inhalables y anfetaminas. b) En la investigación realizada en la provincia de La Pampa se vio un alto consumo de alcohol en los adolescentes. En el gráfico que muestra los resultados del estudio realizado en salas de emergencia se identifica el alcohol como la droga principal vinculada a situaciones de emergencia. c) Los datos del gráfico afirman la gran incidencia que tienen las drogas de todo tipo en la vida diaria de los seres humanos, ya sean legales o ilegales y la gran variedad de sustancias que ejercen su acción sobre el SNC.

a) El curare tiene pocos efectos cuando se ingiere, pero cuando penetra a través de la piel actúa con gran rapidez. Ejerce bloqueo competitivo de los receptores colinérgicos en la placa motora, por lo tanto, se inhibe la contracción muscular. Cuando se administra una dosis adecuada por vía intravenosa, se observa una debilidad motora inicial que progresa a parálisis muscular. Los primeros músculos en paralizarse son los oculares y los faciales. Después se afecta la musculatura de las extremidades, del cuello y del tronco. Finalmente se paralizan los músculos intercostales y el diafragma, lo que conduce a la apnea, produciendo la muerte.

b) El curare pertenece al grupo de relajantes musculares que se usan en ciertas cirugías, ya que se puede lograr una mayor relajación muscular sin llegar a la anestesia.

6 El control nervioso en los

animales Página 114 5. Esta consigna pretende que los alumnos tomen conciencia de la importancia de repasar y detenerse ante conceptos ya trabajados y necesarios para profundizar otros contenidos, por ejemplo: hiperpolarización. 6. El paramecio puede cambiar de dirección para mantenerse alejado del estímulo nocivo o desagradable, y puede reaccionar en forma similar para mantenerse cerca de otro estímulo que resulte atractivo. También puede cambiar la velocidad de natación, pero en todos los casos hay una orientación y no solo un cambio del movimiento, por lo que se considera un taxismo.

Página 120 7. Si se trata de un invertebrado, y existe una sola motoneurona que controla el movimiento muscular, un daño neuronal puede significar la imposibilidad de movimiento o hasta incluso la parálisis del animal, más aún si se trata de la motoneurona que controla todos los músculos de una extremidad. En el caso de un vertebrado, al haber redundancia, existen otras neuronas que inervan el mismo músculo, con lo cual las consecuencias de la lesión de una única motoneurona posiblemente sean menos graves.

Página 121 8. Respuesta abierta. Dependerá del artículo seleccionado. Página 122 9. El receptor involucrado es un mecanorreceptor. Capta vibraciones del medio circundante. En este caso, como estos receptores son sensibles a las vibraciones de las ondas sonoras que viajan a través del medio, hablamos de fonorrecepción. 10. Durante mucho tiempo se discutió sobre si los cefalópodos eran capaces de percibir sonidos. La metáfora del título hace referencia a que a partir de este hallazgo, es como si hubiera en el mar “más oídos” que antes, ya que son más los animales marinos que pueden escuchar que los que se creía antiguamente. 11. Los cefalópodos presentan un sistema ganglionar bilateral, con una acumulación de ganglios en la cabeza que constituye un verdadero cerebro. 12. Para comprobar si un animal es sordo, insertan o colocan electrodos en el cuerpo del animal, y registran si se producen cambios eléctricos cuando estimulan con distintos sonidos. 13. Según el estudio, el calamar puede percibir sonidos en una gama de frecuencias más alta, es decir, puede “escuchar” sonidos que el pulpo no detecta, por eso podríamos decir que escucha mejor, aunque lo más correcto sería decir que escucha más variedad de sonidos y tonos.

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misma especie, o tal vez detectar alimento o a potenciales predadores aunque estén ocultos, si es que emiten algún sonido. 15. En este artículo se pone en evidencia el trabajo en equipo de los científicos.

Página 123 16. La noticia tiene de novedoso que el análisis del genoma de cierta especie de esponja revela la presencia de genes con información similar a la de ciertos genes que codifican para proteínas que intervienen en las sinapsis del sistema nervioso humano. Lo relevante es que estos genes podrían ser las bases del sistema nervioso presente en los organismos más evolucionados. 17. La afirmación no es correcta. Las esponjas no tienen células excitables ni responden a variados estímulos, por lo que se considera que no poseen un sistema nervioso. La noticia plantea el hallazgo de estos genes, pero se desconoce qué función cumplirían en las esponjas las proteínas codificadas por ellos. 18. Los animales con un modelo de organización neural más simple son los cnidarios, con conexiones en forma de red que constituyen un plexo difuso.

Páginas 124 y 125 19. Modelo de organización nerviosa

Características estructurales

Características funcionales

Grupos de organismos que lo poseen

Plexo

Red de neuronas interconectadas que forman una malla continua.

El impulso se irradia en todas direcciones. La reacción es generalizada.

Cnidarios (hidras y medusas), equinodermos (estrellas de mar: branquias dérmicas), moluscos y artrópodos (plexo intestinal).

Ganglionar bilateral

Cadena nerviosa ganglionar ventral y nervios segmentarios.

Movimientos segmentarios independientes. Tendencia a la cefalización.

Platelmintos, anélidos, moluscos, artrópodos.

Sistema nervioso central y periférico. SNA y somático.

Integración compleja de funciones. Memoria, aprendizaje y comunicación.

Vertebrados.

Encefálico

20.

a) El gráfico muestra el concepto de encefalización. b) y c)La encefalización es similar para los chimpancés y los seres humanos en el momento del nacimiento. En la adultez, los humanos están fuera de la escala cuando se compara su encefalización con la de los otros simios. d) La relación peso cerebral/peso corporal en el estado adulto es aproximadamente 3,5 veces mayor en los humanos respecto de los simios. El cerebro de los mamí-

feros aumenta a medida que lo hace el tamaño corporal, pero lo hace en forma proporcionalmente menor cuanto mayor es el organismo. Durante el proceso de hominización se produjo un enorme desarrollo del cerebro. Uno de los rasgos que les han otorgado a los seres humanos su potencial diferencial parece ser el aumento en el número de conexiones neuronales. 21. Podrán armar un cuadro similar a este: Invertebrados

Vertebrados

Plexo difuso o sistema ganglionar bilateral.

Encefálico.

Cerebro formado por fusión de ganglios.

Encéfalo con distintas regiones y funciones

Sistema nervioso de ubicación ventral.

Sistema nervioso de ubicación dorsal.

Tendencia a la cefalización.

Tendencia al aumento de tamaño y complejidad.

22. La diferencia fundamental entre el sistema nervioso hu23.

mano y el de otros mamíferos radica en el desarrollo de la corteza cerebral.

a) El universo sensorial de una garrapata y el de un ser

humano son diferentes, esto tiene que ver con la percepción de estímulos, el tipo de receptores sensoriales involucrados y el sistema de integración de todos los estímulos, que permite a un animal percibir y transmitir información y elaborar una respuesta. b) En el caso del águila, se trata de un mundo “dominado” por la vista. En el caso del murciélago, por la ecolocación. El mundo de cada uno es extraño para el otro, porque se percibe y se concibe de diferente forma. 24. Respuesta abierta. 25. La ilustración muestra la evolución del sistema nervioso desde los cnidarios hasta los mamíferos. La evolución ha conducido al aumento de la complejidad gracias a la aparición de grupos de neuronas que forman ganglios y de vías nerviosas de comunicación rápida, los nervios. El siguiente paso de aumento de complejidad ha sido el proceso de cefalización y luego la encefalización.

7 El control endocrino Página 134 6. La cooperación armoniosa entre los órganos, planteada por el consensus partium, podría ser una analogía de los principios que justificaban la “organoterapia”, es decir, el reemplazo de un órgano enfermo o faltante para recuperar la armonía perdida. 7. Similitudes entre los experimentos de Berthold y los de Starling y Bayliss: ambos trabajaron con órganos denervados para descartar el efecto del sistema nervioso en sus experimentos. En ambos casos, la sustancia responsable del efecto logrado se transportaba por la sangre. Diferencias: Berthold conectaba los testículos en cualquier parte del cuerpo del gallo, y esto permitía que las sustancias fabricadas por estos órganos circularan por la sangre, produciendo efecto sobre el desarrollo de la cresta y la conducta del animal. Starling y Bayliss comenzaron comprobando que la liberación de jugo pancreático no reque-

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14. Podría permitirles la comunicación con miembros de su

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ría el aporte del nervio vago. Luego, cuando lograron obtener la sustancia responsable, la inyectaron en la sangre directamente, a diferencia de Berthold, que no logró identificarla.

Página 137 8. La palabra mellitus deriva de una palabra griega que significa “miel”, y el nombre hace alusión a que en estados avanzados de la enfermedad, la orina tiene un sabor dulce. La primera indicación fue más bien indirecta, ya que la orina de los diabéticos solía atraer a las moscas. También es probable que los médicos probaran la orina de sus pacientes. En 1815, el químico francés Michel-Eugene Chevreul consiguió demostrar que el sabor dulce se debía a la presencia de azúcar (glucosa). 9. Para detectar azúcar en la orina, pueden calentarse en un tubo de ensayo unas pocas gotas en una solución que contiene sulfato de cobre, que es azul. Si la glucosa está presente, se forma óxido de cobre, que es de color rojizo e insoluble, por lo que se encuentra un precipitado rojizo en el fondo del tubo. Lo conveniente es medir la glucemia, para lo cual se utiliza el test de tolerancia a la glucosa, que mide el descenso del nivel de glucosa en sangre después de una ingesta con alto contenido de azúcar. Debido a que frente a concentraciones altas de glucosa el páncreas responde rápidamente secretando insulina, en una persona sana el nivel de azúcar regresa a la normalidad dentro de las dos horas siguientes. Si, por el contrario, el nivel permanece elevado durante tres horas o más, indica una respuesta deficiente del páncreas y es probable que la persona esté cursando la enfermedad. 10. Cuando la sangre es filtrada por los riñones, se eliminan sustancias de desecho. La glucosa que pasa por los riñones es recuperada y vuelve a la sangre. En condiciones normales, se reabsorbe toda la glucosa y no se elimina por la orina. Si el nivel de glucemia es elevado, la recuperación de glucosa por el riñón se modifica y este puede reabsorber menos agua, por lo tanto se produce un gran volumen de orina. Por esa razón antiguamente se la llamaba “mal de la orina”.

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Página 139 11. La fase folicular corresponde al desarrollo del folículo y la maduración del ovario hasta el momento de la ovulación. Intervienen GnRH, FSH, LH y estrógenos. La fase lútea comienza con la liberación del óvulo y la formación del cuerpo lúteo hasta su desa-parición y el comienzo de la menstruación. Intervienen las hormonas estrógenos y progesterona. 12. Luego de producirse la ovulación disminuye la producción de estrógenos. El cuerpo lúteo comienza a producir progesterona, que inhibe al hipotálamo y no se liberan las hormonas de la ovulación. Si no hay embarazo, el cuerpo lúteo de desintegra y se produce la menstruación. La caída de progesterona frena la inhibición hipotalámica, se liberan las hormonas hipofisarias FSH y LH y comienza el desarrollo de los folículos hasta llegar a la maduración y expulsión del óvulo. La idea es que al contárselo a otros puedan afianzar el concepto de ciclo.

Página 143 13. a) Es probable que el ingreso de aire frío provoque un b)

c)

d)

e)

f)

descenso de la temperatura ambiental y el termostato lo detecte, entonces se encenderá la llama. Dependerá de cuál sea la temperatura exterior y en qué estado se encuentre la estufa al descomponerse el termostato. Si la estufa está apagada y estamos en invierno, cuando las temperaturas externas suelen ser menores de 20 ºC, la estufa permanecerá apagada porque el termostato no registra la diferencia. Si se encuentra encendida, permanecerá así hasta que la temperatura suba por encima de los 25 ºC y el termostato interrumpa el gas. El termostato que obstruye o permite el paso del gas en el modelo cotidiano es el que registra la diferencia de temperaturas. En el modelo científico sería una parte del sistema endocrino, en este caso, el páncreas, que es el que detecta el aumento o la disminución de la glucemia y sintetiza y secreta la insulina. La interrupción del gas es la respuesta del termostato a la disminución de temperatura ambiente. Se corresponde con la secreción de insulina y la disminución de la glucemia en el modelo científico. El modelo de regulación de la glucemia mediante la síntesis y secreción de hormonas pancreáticas es mucho más complejo que el modelo de regulación del termostato y la obturación del paso del gas, que es bastante sencillo. Por ejemplo, si decimos que la interrupción del gas (la respuesta del termostato) se corresponde con la secreción de insulina (la respuesta del páncreas), en el modelo del termostato no está representada la acción de la insulina, que es el ingreso de la glucosa en las células, sino la consecuencia de ello, que es la regulación de la glucemia. Ante un mal funcionamiento del termostato podríamos pensar en que el páncreas no puede detectar un descenso de la glucemia pero sí puede percibir el aumento. En este caso, responde al aumento liberando insulina, pero no responde a la disminución secretando glucagón.

Página 144 14. La castración implica la falta de gametos y, por lo tanto, produce esterilidad. Sus efectos dependen del momento de la vida en que se lleva a cabo. Cuanto más temprana, mayores consecuencias produce. 15. En los animales, las razones de los criadores para castrarlos son muchas: mejorar el sabor de la carne, disminuir conductas agresivas que terminan en luchas interminables (sobre todo en épocas de celo) y ocasionan muertes y grandes pérdidas económicas. 16. El aumento de la testosterona, producida por los testículos, estimula el alargamiento y engrosamiento de las cuerdas vocales, uno de los tantos caracteres secundarios propios de los varones. Al castrarlos, no hay producción de testosterona y no se desarrollan estos caracteres, por eso conservan la voz “aflautada” de la niñez. 17. Se los castraba antes de llegar a la pubertad con el fin de preservar su aguda voz infantil. Debía hacerse antes de la

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Página 145 21. La alteración origina distintas enfermedades según el momento de la vida de la persona. Si está en la niñez o pubertad, la hormona actúa sobre todos los tejidos, por eso hay un aumento de tamaño de todos los órganos. Si hay una producción excesiva de hormona de crecimiento en la adultez, cuando ya se han osificado los cartílagos de crecimiento, solo siguen creciendo ciertos huesos, como los de la mandíbula inferior o los de las extremidades, y se produce acromegalia. En los casos como el de Robert Pershing Wadlow, algunos informes se refieren a la enfermedad como gigantodromegalia, que es muy poco frecuente. Este gigante pesaba más de 13,5 kg a los seis meses de edad y continuó creciendo a un ritmo desacostumbrado (a los ocho años medía 1,90 m). 22. En caso de un aumento fisiológico (en condiciones normales) de producción de hormona de crecimiento, su nivel en sangre retroalimenta negativamente al hipotálamo y a la hipófisis, que frenan su producción. En el gigantismo, el exceso de producción de somatotropina se debe a un tumor que activa la reproducción celular y hay más células produciendo más hormona. 23. Los famosos enanos de circo suelen ser enanos por deficiencia de hormonas tiroideas, enfermedad llamada “cretinismo”. Las personas que padecen esta enfermedad pueden tener retraso mental severo y falta de crecimiento que conduce a una forma desproporcionada del cuerpo, con un mayor aumento del tamaño de la cabeza, y las piernas notablemente cortas. Las mujeres barbudas o con mucho vello corporal también se hicieron famosas en los circos. 24. La pregunta sobre la presencia en el cine de personas con enfermedades se orienta a promover la reflexión acerca de la utilización de personas con estas u otras patologías en situaciones que muchas veces resultan bochornosas y las ponen en ridículo.

Página 146 25. a) Es interesante lo que ocurrió en el laboratorio del cien-

tífico ruso ante el descubrimiento de los ingleses. Pavlov, experto en fisiología digestiva, repitió el experimento en sus instalaciones y comprobó que sus colegas tenían razón. Esto lo condujo a la realización de los experimentos que demostraron la existencia de reflejos condicionados, en los cuales un estímulo neutro condicionado puede generar saliva y jugo gástrico aunque no haya carne de por medio. La participación del sistema nervioso fue reconocida internacionalmente y en 1906 Pavlov recibió el Premio Nobel de Medicina. El control del cerebro sobre las secreciones digestivas y de otras glándulas fue reconocido en las últimas décadas del siglo xx, cuando emergió con fuerza el campo de la neuroendocrinología, y los péptidos cerebro-intestinales, pero sobre todo estos reflejos viscerales fueron la base para el moderno estudio de las relaciones entre el cerebro y la conducta. Es decir, ambos grupos de científicos tenían razón: aunque sus conceptos se tomaron inicialmente como divergentes, el control fisiológico es nervioso y es hormonal. b) Los egipcios planteaban que el cuerpo estaba conectado por un sistema de vasos que transportaban líquidos; los griegos y los romanos postulaban que las enfermedades provenían de un desequilibrio entre los humores líquidos del cuerpo. Si bien el concepto de líquidos que recorren el cuerpo y transportan sustancias no estaba presente porque la circulación sanguínea se plantearía varios siglos después, la idea de humores líquidos que en conjunto aportan el equilibrio necesario para un estado de sanidad podría considerarse una analogía de la regulación que ejercen las hormonas sobre distintos órganos que permite un funcionamiento equilibrado del organismo. De esta manera, la idea antigua de “equilibrio” podría relacionarse con el actual concepto de homeostasis, mediado por la integración del sistema endocrino y el sistema nervioso. c) Las hormonas podrían relacionarse con el concepto de los humores. La “organoterapia” planteaba la idea de reemplazar un órgano que funcionaba mal por otro órgano sano. Los experimentos más actuales, en los cuales la extirpación de un órgano y su posterior reimplantación restituyen las funciones, podrían relacionarse con este concepto, entendiendo que es el aporte hormonal el responsable del funcionamiento normal. La relación entre los humores y los temperamentos puede relacionarse con el control hormonal de la conducta sexual, o las reacciones frente al estrés. d) La “organoterapia” planteaba la ingesta del órgano sano para curar el órgano enfermo. Hoy sabemos que es necesario restituir el aporte sanguíneo de las hormonas involucradas. Los humores de la Antigüedad eran líquidos dispersos por el cuerpo pero no conectados entre sí, ya que no existía la idea de un sistema circulatorio a través del cual las hormonas o los distintos nutrientes se distribuyeran. El conocimiento actual sobre el sistema endocrino permite explicar los mecanismos de acción de las hormonas, lo cual era imposible en la Antigüedad. 26. Los médicos piensan que el peso extraordinario del bebé puede deberse a la diabetes que sufre la madre, lo que

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maduración sexual para evitar los efectos de la testosterona sobre las cuerdas vocales. 18. Si la castración se realizara a los veinte años, no tendría el mismo efecto sobre la voz, porque ya se habrían modificado las cuerdas vocales. En cambio, la fertilidad sí se vería afectada porque no habría producción de gametos. Las consecuencias dependen, además, de si la castración es total (ambos testículos) o parcial (un solo testículo). 19. En las mujeres, la voz se hace más ronca pero mucho menos que en los hombres, porque los andrógenos están presentes en ambos sexos, pero en menor cantidad en el femenino. 20. Además de la voz aguda, los castrados no desarrollan los otros caracteres secundarios producidos por la testosterona. Tienden a acumular grasa en zonas propias de las mujeres, como las caderas, las nalgas y los pechos. No les crece la barba y el vello púbico suele tener una disposición en forma de parche y no la propia de los hombres, es decir, más dispersa.

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genera una sobredosis de glucosa para su hijo. Al tener la sangre materna un alto índice de azúcar, el organismo del bebé produce insulina extra, lo que permite el ingreso de glucosa en sus células. Este aporte de energía puede provocar un crecimiento excesivo o que acumule grasas. (Un exceso de glucosa se acumula en el hígado en forma de glucógeno, pero cuando se supera la cantidad de glucógeno almacenable, el resto se convierte en ácidos grasos que se acumulan en el tejido adiposo). 27. Los diabéticos orinan con frecuencia, ya que los riñones desechan la glucosa en exceso, y esto disminuye la reabsorción de agua. Debido a la gran pérdida de líquido al orinar, aumenta la sensación de sed. (Es un mecanismo compensatorio regulado también por el sistema endocrino). Estos pacientes suelen estar cansados porque el cuerpo no puede obtener energía de la glucosa adecuadamente. Por esta razón pierden peso, ya que el organismo “recurre” a las reservas de grasa para proveerse de la energía que necesita.

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Hormona

Órgano

Acciones

GnRH

Hipotálamo

Estimula en la hipófisis la síntesis y secreción de FSH y LH.

FSH

Hipófisis

Estimula en el ovario la maduración de un folículo.

LH

Hipófisis

Estimula en el ovario la ovulación y la formación del cuerpo lúteo.

ESTRÓGENOS

Ovarios

Estimulan la regeneración del endometrio uterino. Inhiben la producción de GnRH.

PROGESTERONA

Ovarios

Estimula la formación del endometrio uterino. Inhibe la producción de GnRH y mantiene el embarazo.

a) La secreción de FSH por parte de la hipófisis actúa sobre el ovario y se activa la maduración del folículo, el cual al crecer comienza a producir estrógenos. El aumento del nivel sanguíneo de estrógenos activa el hipotálamo y la adenohipófisis, que en respuesta producen una mayor secreción de FSH y LH. Aquí se evidencia un mecanismo de retroalimentación positiva. b) La GnRH se libera desde el hipotálamo y actúa sobre la hipófisis, que a su vez secreta FSH y LH. Cuando se produce la ovulación y se forma el cuerpo lúteo, el ovario secreta estrógenos y progesterona, que inhiben entonces la GnRH y deja de estimular a la hipófisis, por lo cual se detiene la secreción de las hormonas responsables de la maduración de un nuevo folículo. Cuando el cuerpo lúteo desaparece y deja de producir progesterona, se detiene la inhibición y vuelve a secretarse GnRH, lo que reinicia el ciclo. c) Se dice que los anticonceptivos orales engañan al organismo porque con el aporte externo de estrógenos y progesterona se mantiene inhibida la secreción de las

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hormonas hipotalámicas e hipofisarias y no se produce la ovulación, por lo tanto, no puede haber embarazo. Por esta razón, la píldora es una medicación anticonceptiva. (Para mantener la inhibición del eje hipotálamo-hipófisis-ovario es precisa una dosis diaria de estas hormonas, por eso es importante no saltearse ningún comprimido. El engaño hace referencia a que por el aumento de estrógenos y progesterona en sangre, el organismo “cree” que hay embarazo).

a) Los hipotiroideos producen menor cantidad de hormona tiroidea de la necesaria, razón por la cual, para regular las funciones metabólicas, deben consumirla en forma de comprimidos diarios. El exceso de hormona actúa sobre la glándula tiroides produciendo una retroalimentación negativa que conduce a un menor funcionamiento y termina por atrofiar la glándula. Es el efecto contrario al que origina la condición de bocio. b) En situaciones de estrés, la descarga de hormonas de la médula adrenal activa la conversión de grasa y del glucógeno almacenado en el hígado en glucosa, lo que aporta energía extra a los músculos, de allí la sensación de fuerza muscular. c) El hirsutismo es el crecimiento excesivo de vello en mujeres, en zonas no habituales, como el labio superior, las patillas, el cuello, las areolas mamarias, el tórax, las ingles, los muslos y la espalda. Frecuentemente se asocia a acné, caída de cabello e irregularidades menstruales y se debe a un aumento en la secreción de andrógenos. En el hombre, la mayor producción de testosterona se produce en los testículos, pero en la mujer, los responsables son los ovarios y también la corteza suprarrenal, que los secreta en ambos sexos, pero en mucha menor cantidad que los testículos. Algunas disfunciones ováricas, como el ovario poliquístico, tumores ováricos u adrenales y ciertos medicamentos pueden provocar un aumento de andrógenos y causar una liberación excesiva de testosterona y producir en las mujeres masculinización. Esto pudo haber sido la causa de la existencia de estas personas en el circo.

a) Si un órgano está muy irrigado (rodeado de muchos vasos sanguíneos) se puede pensar que libera las sustancias que produce a la sangre. b) Al extirpar un órgano y detectarse alguna alteración en el funcionamiento del organismos, puede vincularse la función del órgano extirpado con el funcionamiento alterado. c) Si la extirpación de un órgano altera algún funcionamiento del organismo y la administración por vía endovenosa de un extracto de ese órgano restaura el funcionamiento normal, puede pensarse que dicho órgano producía alguna sustancia que pasaba a la sangre y era transportada a través de ella para ejercer su acción.

a) El dibujo de la izquierda corresponde a una glándula endocrina y el de la derecha, a una exocrina. Para

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diferenciarlas se puede tener en cuenta la presencia de un conducto en la exocrina que conduce las secreciones, y el hecho de que las secreciones en la endocrina pasan directamente. Productos de secreción Glándula exocrina

Glándula endocrina Hormonas

Células glandulares

Conducto

mo al comienzo de la vida larvaria y luego va disminuyendo hasta llegar a una concentración mínima hacia el final del período de pupa, que es el último estadio larval. En esta etapa se produce una intensa reorganización de tejidos que darán lugar a la forma adulta. En este estadio, la hormona juvenil interviene en la maduración sexual y activa el desarrollo de los órganos sexuales accesorios (conductos internos, órganos para almacenar esperma) y en las hembras facilita la maduración de los óvulos.

Página 159 10. Los productores de papa frotan los brotes con auxinas porque aplicadas localmente inhiben la brotación de las yemas y, por lo tanto, la papa se conserva por más tiempo.

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Células glandulares

Capilar sanguíneo

a) Respuesta abierta. Esquema superior: en el mecanismo de retroalimentación negativa al aumentar los niveles en sangre de una hormona, se inhibe su secreción en la glándula que la produce. Esquema inferior: en el mecanismo de retroalimentación positiva, al aumentar los niveles en sangre de una hormona, se estimula su secreción en la glándula que la produce. b) Un ejemplo de retroalimentación positiva es el control de las contracciones uterinas durante el parto, por acción de la hormona oxitocina. c) Un ejemplo de retroalimentación negativa es el control de la producción de insulina por parte del páncreas.

8 El control endocrino en

animales y plantas Página 154 5. El término “camuflaje” hace referencia a las condiciones o características que permiten pasar inadvertidos en un determinado ambiente. Muchos insectos, crustáceos e incluso animales vertebrados como anfibios y reptiles presentan coberturas y formas corporales que les permiten mimetizarse con el ambiente. En este caso es correcto hablar de “mimetismo”. 6. La ventaja adaptativa del cambio de coloración del caparazón de los cangrejos es que les permite ocultarse de predadores o pasar inadvertidos frente a posibles presas. 7. En la pregunta anterior se hizo referencia a aquellos animales que se mimetizan con el ambiente. Algunos pueden cambiar de color de manera similar al caso de los cangrejos, como los camaleones, o también utilizar otras estrategias, como el chorro de tinta que expulsan los moluscos cefalópodos cuando huyen.

Página 156 8. Las feromonas son sustancias que el cuerpo libera y aunque no tienen olor parece que pueden ser detectadas; así, quienes se las aplican buscan volverse irresistibles para otros a quienes quieren seducir. 9. La concentración de hormona juvenil tiene un valor máxi-

Página 160 11. a) Para acelerar la maduración de los frutos debería rociarlos con etileno, ya que su presencia acelera la maduración de frutas y verduras. b) Para cosechar los frutos antes de lo previsto el productor debería utilizar auxinas o citocininas, ya que ambas estimulan el desarrollo de los frutos.

Página 161 12. a) Con la primera experiencia realizada por los Darwin se puede concluir que el coleóptilo es el que detecta la luz, ya que al cubrirlo la planta no se curva frente a ella. Con las experiencias 2 y 3 se concluye que la punta del coleóptilo es la responsable de la detección de la luz. En un caso hay una cubierta transparente que deja pasar la luz. En el otro, en el que se tapa la plántula con un manguito opaco y se deja la punta libre, la planta también se curva, lo que indica que la flexión se efectúa más abajo en el coleóptilo y, por lo tanto, la punta transmite información acerca de la dirección de la luz a la región que se dobla. En la experiencia 1 la punta estaba tapada. b) Se trataba de reproducir el mismo efecto. Los Darwin taparon la punta del coleóptilo. Boysen-Jensen, en lugar de taparlo, lo cortó, demostrando que la punta es necesaria para la flexión. c) La mica, al ser una sustancia impermeable, no permitió que se difundieran sustancias a través de la gelatina. La conclusión fue que en la punta del coleóptilo se produce una sustancia que “baja” por el tallo y causa el alargamiento de las células. d) La luz hace que la sustancia se concentre en el lado del tallo que está más oscuro, lo que hace que las células se alarguen más rápidamente que las células del lado iluminado. Esto produce que el tallo se incline.

Página 162 13. En el caso de los peces planos interviene el sistema nervioso, que transmite información desde los ojos hasta el cerebro y de allí a las células pigmentarias de la piel, que responden cambiando de color. 14. En muchos reptiles, como los camaleones, los cambios de pigmentación se producen en respuesta a los cambios de

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Capilar sanguíneo

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temperatura.

15. En el caso de los lagartos Anolis, el hecho de que la sección de la médula espinal no produzca cambios en las respuestas pigmentarias indica que son independientes del sistema nervioso central. El control de color de la piel de estos reptiles está a cargo de la hipófisis, que responde a la luz secretando hormonas que ejercen su acción en las células pigmentarias. Sin embargo, podemos decir que se trata de un control neuroendocrino, ya que los cambios de color son detectados por los ojos, que envían señales a la hipófisis a través de vías nerviosas sensitivas. 16. Habitualmente se piensa en cambios de color como una característica adaptativa que permite a los organismos pasar inadvertidos. En este artículo se mencionan los cambios de pigmentación en respuesta a distintos estímulos, como la temperatura, la intensidad de la luz, la excitación, y también como forma de comunicación entre individuos de la misma especie (machos que compiten por hembras o territorio), comunicando mediante el color una jerarquía diferente y también entre especies distintas, ya que el color llamativo suele actuar como una señal de alerta.

Página 163 17. Los problemas de supervivencia son la competencia con otras plantas y el ataque de insectos herbívoros.

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18. Cuando detectan mediante señales luminosas a plantas competidoras, se sintetizan y liberan auxinas que promueven el crecimiento en altura de las plantas. En la respuesta a las acciones de los insectos herbívoros intervienen unas hormonas denominadas jasmonatos, que promueven la producción de sustancias llamadas antiherbívoras porque resultan desagradables para los atacantes. 19. La noticia se refiere a “decidir” entre defenderse del ataque de insectos o responder a la competencia con otras plantas. 20. Parece que ante la presencia de competidoras las plantas asignan más recursos energéticos al propio crecimiento en detrimento de la producción de sustancias de defensa. 21. Aparecen entre comillas porque la palabra “decisión” se relaciona con procesos cognitivos superiores de orden consciente, atribuidos a los seres humanos. En las plantas no podemos hablar de una decisión en el sentido estricto de la palabra. Se aplica en este caso en modo figurativo, ya que hay una predominancia de un proceso en relación con otro. 22. Si pueden conocerse los mecanismos que intervienen en la selección de uno u otro comportamiento, tal vez pueda lograrse orientar las respuestas de las plantas hacia el control de plagas por medios naturales (la síntesis de estas sustancias antiherbívoras) y así disminuir el uso de plaguicidas sintéticos en los cultivos.

Páginas 164 y 165 23. El desarrollo normal de un insecto depende de un ajuste preciso de las concentraciones de hormona juvenil en cada etapa. Una perturbación en la relación entre la concentración hormonal y el estadio de desarrollo lleva a un desarrollo anormal, lo que previene la maduración de los

insectos y genera, por lo tanto, la disminución del número de ellos reproductivamente activos, lo cual a su vez conduciría a la disminución de la población general. La hormona juvenil y sus análogos sintéticos son medios promisorios, no tóxicos y ecológicamente sensibles para combatir las plagas de insectos y contra los cuales es muy difícil que desarrollen resistencia. 24. Cada cuatro días, la rata hembra está receptiva al macho y en período fértil, por lo tanto, en una población de ratas es alta la probabilidad de preñez. Además, el embarazo tiene una duración aproximada de 21 días, con lo cual, en poco tiempo puede haber un altísimo número de descendientes.

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a) La pregunta se orienta a recuperar los contenidos del

capítulo anterior en relación con el eje hipotálamohipófisis-tiroides. La liberación de TRH activa la síntesis y liberación de TSH y esta, a su vez, actúa sobre la tiroides, que produce y libera sus hormonas. b) Cuando el nivel de tiroxina es máximo, se activa el proceso y se produce en el renacuajo el crecimiento de las extremidades anteriores. c) Si se le inyecta tiroxina adicional, el renacuajo sufre una metamorfosis anticipada y se convierte en una rana adulta en miniatura. 26. Cuando en una flor se unen los gametos femeninos y masculinos, se produce la fecundación y la formación del embrión que se encuentra dentro de la semilla. Los pétalos y estambres se marchitan y caen a medida que el fruto crece. Las auxinas estimulan la maduración de la pared del ovario. El tratamiento de auxinas realizado por los productores en ovarios donde no hubo fecundación origina frutos sin semillas, lo que se conoce como partenocarpia. Es el caso de tomates, pepinos y berenjenas sin semillas. 27. Al inhibir las giberelinas, se “frena” la germinación, es decir, se detiene el metabolismo del embrión dentro de la semilla y se impide su crecimiento. Así, la semilla se mantienen en estado latente, lo que ayuda a preservar al embrión de una germinación que podría resultar peligrosa debido, por ejemplo, a la falta de agua. 28. El período de frío intenso destruye el ácido abscísico y, por lo tanto, se detiene la inhibición de las giberelinas y las semillas pueden germinar.

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a) Podría comprar auxinas sintéticas, que promueven el crecimiento de raíces desde el vástago y permiten producir nuevas plantas a partir de un trozo de tallo. b) Podría usar una solución con cinetina, para mantener el color verde y la salud de las hojas.

a) El mecanismo que permite el cambio de color del lenguado es nervioso. Los ojos captan la información del ambiente, esa información llega hasta el cerebro y de allí a las células pigmentarias de la piel. b) Otras funciones del cambio de coloración de la piel en los animales pueden ser la regulación de la temperatura corporal, como en los reptiles, y la comunicación con otros individuos de su especie como ocurre entre machos para delimitar su territorio. 31. Para resolver esta consigna deberán tener en cuenta la descripción de la experiencia realizada por Fritz

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caban la curvatura de los tallos al iluminar las plantas lateralmente. Esas sustancias resultaron ser las primeras hormonas vegetales identificadas: las auxinas. b) Para realizar su experiencia Went tuvo en cuenta las llevadas a cabo por los Darwin y por Boysen-Jensen. Los primeros identificaron el extremo del tallo como el lugar que influía en la curvatura del tallo ante el estímulo de la luz, y el segundo pudo establecer que era una sustancia producida en el extremo del tallo la que provocaba la curvatura. c) 1: cortó el coleóptilo de varias plántulas, 2: colocó los coleóptilos cortados sobre una lámina de gelatina y luego cortó la gelatina en pequeños trozos, 3: colocó cada trozo de gelatina sobre el tallo de una plántula sin el coleóptilo, 4: iluminó lateralmente las plantas con los trozos de gelatina y las plantas se curvaron.

9 El rol de las proteínas Páginas 172 6. Con la lectura y el estudio de los contenidos de este capítulo y lo que relacionen de capítulos anteriores, seguramente los alumnos comprenderán que las células no funcionarían sin las proteínas, por lo que su importancia radica en que toda función celular se realiza gracias a las proteínas. En otras palabras, son imprescindibles para mantener la funcionalidad de tejidos y órganos. Sin proteínas no habría vida. 7. Respuesta abierta.

Página 173 8. Nuestro organismo se defiende naturalmente de cualquier microorganismo o sustancia que pueda dañarlo. Mediante los anticuerpos, proteínas producidas en los glóbulos blancos, el organismo reacciona ante los antígenos que ingresan en el organismo y pueden enfermarlo. 9. La mioglobina es una proteína que se encuentra en grandes concentraciones en los músculos esqueléticos, donde se encarga de aumentar el aporte de oxígeno ante una actividad física que lo requiere. Tienen una función similar a la hemoglobina.

Página 174 10. Una proteína es un polipéptido funcional porque una vez formado un polipéptido, pasa por un proceso de plegamiento por el cual adquiere su estructura en el espacio, tridimensional, que le permitirá interaccionar con otras moléculas y cumplir con su función específica. Solo cuando un polipéptido adquiere su estructura espacial definitiva, se habla de proteína.

Página 175 11. Es importante que los alumnos comprendan que las diferentes estructuras de las proteínas están relacionadas con las funciones que cumplen. 12. Respuesta abierta.

Página 177 13. Respuesta abierta. 14. Cuando se desnaturalizan las proteínas, se altera su estructura, se desestabilizan, pierden la solubilidad y precipitan al romperse los enlaces químicos. En el caso de las enzimas, pierden sus propiedades catalizadoras y dejan de funcionar.

Página 178 15. Parte del texto donde se hace referencia a la especificidad de las enzimas: “Cada tipo de enzima tiene una forma particular que ‘encaja’ exactamente con otra molécula (o ión) sobre la cual actúa, a la que se denomina sustrato, es decir que es específica para cada sustrato y reacción. La sacarasa, por ejemplo, cataliza únicamente la ruptura de la sacarosa en glucosa y fructosa, y es incapaz de intervenir en otra reacción química. El reconocimiento espacial entre la enzima (E) y el sustrato (S) hace posible que la enzima cumpla su función”. Parte del texto donde se hace referencia a que no se modifica en la reacción: “Una vez finalizada la reacción, la enzima se recupera y puede volver a actuar”.

Página 181 16. La diferencia entre una investigación escolar y una científica se establece en el fragmento del texto de Durand S. y García G. 17. Es importante que el docente acompañe en la planificación de la investigación y guíe el trabajo de los alumnos durante el proceso. Sugerencia: se puede pedir que revisen la entrevista de este capítulo y orientarlos para que realicen una. En este caso, es fundamental acompañarlos en la formulación de las preguntas.

Página 182 18. Los genes tienen las instrucciones para sintetizar las proteínas. Todas las proteínas que se producen en un momento determinado y bajo ciertas condiciones se llaman “proteomas”. El genoma es el conjunto de secuencias de ADN que caracteriza a un organismo. 19. El material genético contiene las “instrucciones” para producir las proteínas Las proteínas se sintetizan en cada organismo. Cada proteína es la expresión del genotipo de cada individuo. 20. Como los anticuerpos son proteínas y pueden aparecen si hay virus, conociendo cuáles son las proteínas podría identificarse la presencia del virus. Lo mismo ocurre con otras condiciones que alteran el funcionamiento celular, como el calor o el frío o múltiples circunstancias distintas. El análisis de los cambios celulares está siendo cada vez más utilizado en la moderna biomedicina con fines diagnósticos y de pronóstico (biomarcadores) para el tratamiento individualizado de pacientes o para el estudio de mecanismos moleculares en el campo de la investigación básica. 21. “La bioinformática es una nueva disciplina dentro de la biología, en la que las herramientas de la computación tienen una función primordial. Si bien algunos restringen el rango de estudio de la bioinformática al manejo y análisis de bases de datos biológicas −principalmente de se-

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Went que se trabaja en la página 161.

a) Went pretendía identificar las sustancias que provo-

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cuencias−, podría atribuírsele un sentido más amplio, como la fusión de las técnicas computacionales con el entendimiento y la apreciación de datos biológicos, el almacenamiento, la recuperación, la manipulación y la correlación de datos procedentes de distintas fuentes”. Más información en: http://www.bvs.sld.cu/revistas/aci/ vol12_6_04/aci02604.htm 22. Respuesta abierta.

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3

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Página 183 23. El tema central de la lectura es una proteína que tiene el mono Rhesus que neutralizaría el virus del sida.

24. Es común que los chicos no tomen la conciencia necesaria sobre la gravedad de ciertas enfermedades que potencialmente nos rondan en lo cotidiano. La prevención en salud implica cuidarse uno mismo y cuidar a los demás. 25. El objetivo de la actividad es que los alumnos tengan en cuenta la importancia de los datos que acompañan este tipo de artículos, en este caso la fecha de publicación.

proteica. 1. Estructura primaria. Corresponde a la secuencia lineal de aminoácidos de una proteína. 2. Estructura secundaria. La cadena de aminoácidos se pliega. 3. Estructura terciaria. Algunas cadenas plegadas en hélice pueden replegarse sobre sí mismas de modo que adoptan formas esféricas. Se constituyen así las denominadas proteínas globulares. 4. Por último, la estructura cuaternaria está presente en aquellas proteínas que tienen más de una cadena de aminoácidos. Cada una de estas cadenas se relaciona espacialmente con las restantes.

Páginas 184 y 185 26. Las proteínas son micromoléculas (macromoléculas) for-

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madas por aminoácidos que actúan en importantes funciones celulares. Los aminoácidos son compuestos inorgánicos (orgánicos) constituidos por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, entre otros elementos. El ADN contiene la información que dirige la síntesis de aminoácidos (proteínas). Cada célula contiene miles de proteínas iguales (diferentes), que realizan una única función (funciones diversas). Los aminoácidos se encuentran en un mismo (distinto) orden en todas las proteínas. Las enzimas se activan (desactivan) cuando funcionan a temperatura y pH elevados, y no (sí) se recuperan al terminar el proceso, para volver a actuar.

a

ii

b

xii

c

v

d

vii

e

iv

f

viii

g

x

h

iii

i

i

j

vi

k

ix

l

xi

28. Las oraciones correctas son a) Las proteínas contráctiles... ...actúan sobre las fibras musculares. b) Las proteínas conjugadas funcionan... ...con ayuda de un grupo no proteico. c) Las proteínas fibrosas cumplen una función... ...estructural. d) Los receptores de las señales hormonales están... ...en el citoplasma de la célula. ...en la membrana plasmática. 29. Respuesta abierta. 30. Según el texto, el antibiótico logra llevar las proteínas de la bacteria a la estructura primaria en la que son funcionalmente inactivas y no producen enfermedad. Entonces, se relaciona con la conformación o forma de las proteínas. 31. El orden de las imágenes es el siguiente:

El cable se utiliza como modelo para explicar la estructura

32.

a) El término “verde” pueden relacionarlo con el ambiente. La diferencia radica en que los científicos que realizan la síntesis verde utilizan técnicas con reactivos que no perjudican la salud ni el ambiente. Los métodos científicos que usan catalizadores tradicionales no atienden los requerimientos de cuidado del medioambiente. c) El ahorro en el costo de los procesos reactivos tiene que ver con que las enzimas pueden usarse varias veces, y también se ahorra energía dado que las enzimas actúan a temperatura ambiente.

10 El ADN, portador de

información Página 191 7. Básicamente, la expresión “información hereditaria” se refiere a las características genéticas que los seres vivos heredan de sus progenitores y que, también, transmitirán a sus descendientes. El ADN se encuentra en el núcleo celular y en las mitocondrias de las células humanas y animales, y en los cloroplastos de las células vegetales. 8. El objetivo de esta consigna es que los alumnos puedan relacionar conceptos que ya conocen con los que se presenten en los temas del capítulo. El ADN es el ácido desoxirribonucleico presente en las células. Contiene la información genética que dirige la síntesis de las proteínas que se sintetizan en cada tipo de célula. Los cromosomas están formados por ácidos nucleicos (ADN) y proteínas. A su vez, el material genético que contiene el ADN dirige la

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Página 192 9. La célula necesita transmitir la misma información a cada una de las células hijas. Si no duplicara la cantidad de ADN antes de su división, cada célula hija recibiría la mitad del ADN, es decir, la mitad de la información genética, y así sucesivamente, hasta que llegaría un momento en que no habría ADN para repartir. 10. En la duplicación del ADN son fundamentales ciertas enzimas que catalizan todo el proceso. Si no estuvieran, resultaría muy lento.

Página 193 11. El genoma es el conjunto de todos los genes y la secuencia de nucleótidos que forman los cromosomas de las células. Las instrucciones contenidas en el material genético dirigen la síntesis de las proteínas: la secuencia de las bases que se acoplan a cada aminoácido y el enlace de los aminoácidos que forman las proteínas específicas de cada célula según la función que cumple. 12. El ADN mitocondrial suele utilizarse para obtener pruebas de identidad de la vía hereditaria materna. Por ejemplo, la policía forense lo usa como prueba para descubrir a un delincuente; también, en casos de averiguación de parentesco, cuando no se consigue ADN nuclear. 13. El concepto de “raza” no tiene una base científica porque con las investigaciones que están llevando a cabo los científicos de todo el mundo, se llegó a la conclusión de que los seres humanos somos semejantes genéticamente. El 99,99% de los datos genéticos son comunes a todas las personas; por eso se puede decir fehacientemente que no existe una base científica que sustente el concepto de “raza”.

Página 195 14. Los alumnos deben darse cuenta de que la pregunta hace referencia al ARN de transferencia, que cumple el papel de intermediario entre los aminoácidos que toma del citoplasma y los del mensajero en los ribosomas. El ARNt adapta los aminoácidos de a tres (anticodón) y los acopla secuencialmente a los aminoácidos del mensajero según la forma en que se complementan las bases nitrogenadas. 15. La información genética se copia del ADN al ARN mensajero en el núcleo celular durante el proceso de transcripción. Luego, el mensajero va hacia los ribosomas del citoplasma, donde la información se traduce por medio del ARNt que acopla los aminoácidos con los del mensajero. Es decir, la secuencia de los nucleótidos del material genético determina la secuencia de los aminoácidos en la cadena proteica que se forma.

Página 197 16. La estructura de las proteínas les permite cumplir con su función biológica. Las mutaciones en genética son alteraciones en la información hereditaria, que puede constituir, por ejemplo, un cambio en el orden de los nucleóti-

dos del ADN. Pueden producirse en forma espontánea o inducidas por sustancias químicas o radiaciones que dañen el material genético. Si la proteína no logra tener su conformación, no podrá cumplir con su función.

Página 198 17. Los cambios que se producen en las especies a lo largo del tiempo evolutivo suelen ocurrir por mutaciones de los genes. Estos cambios se transmiten y producen variabilidad genética. Según la teoría de la selección natural, las mutaciones son la causa principal de la evolución de las especies, lo que lleva a la variabilidad genética, que irá produciendo los cambios evolutivos.

Página 199 18. a), b) y c) Los textos seleccionado para esta actividad pondrán a los alumnos en la necesidad de buscar los puntos de comparación de ambos autores y, de esa manera, no tendrán que repetir el contenido exacto de lo que leen. En este caso, lo similar es el tema y lo diferente es la actitud que asume, frente a ese tema, cada escritor. Uno de los autores, Richard Lewontin, parece más escéptico en lo que respecta a los alcances de las investigaciones sobre el genoma. A pesar de que podrían tratarse enfermedades a través de la terapia génica, considera que la posible implantación de genes para modificar una patología o malformación podría, también, provocar “accidentes” genéticos (se estaría refiriendo a mutaciones, por ejemplo), con consecuencias impredecibles para las generaciones futuras. Mientras tanto, el doctor Matt Ridley nos transmite una idea más optimista en relación con los avances en la investigación de los genes humanos. Está convencido de que el conocimiento genético es beneficioso y necesario. Aunque comprende los riesgos que implica la posibilidad de modificar genéticamente a un individuo, a diferencia de Lewontin, está seguro de que, en genética, las incógnitas que surjan de los tratamientos se podrán resolver con facilidad. Realmente, estamos ante dos autores que, a partir de los conocimientos cada vez mayores del genoma humano, tienen ideas similares en algunos aspectos, pero muestran una visión diferente sobre las consecuencias que podrían surgir en el futuro con respecto a la manipulación de los genes.

Página 200 19. Un manifiesto es un escrito en que se hace público algún propósito de interés general.

20. Según la idea de los científicos que firman el manifiesto, las razas humanas son una abstracción de los seres humanos basada en una mala interpretación de las diferencias físicas que perciben los sentidos. Los chicos verán en estas líneas que los científicos esbozan la idea de la limitación humana, a través de sus sentidos y su subjetividad, que no les permitiría interpretar correctamente el significado de las diferencias físicas. 21. El concepto de raza no tiene significado biológico en la especie humana. Se da una mayor variabilidad genética entre personas de una misma población y son menores las

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síntesis de las proteínas específicas, según la función que cumple cada tipo de célula. Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos unidos que resultan del proceso de síntesis.

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diferencias entre pueblos diferentes, lo que contradice la idea de la existencia de razas. El racismo es suicida y homicida a la vez, porque golpea a los que pertenecen a pueblos distintos y a los que lo practican; está alimentado por el odio, que se basa en una definición estrecha de la idea de normalidad, ya que agrede a los que no son iguales a las tipologías humanas estándar; discrimina y amenaza. 22. Respuesta abierta.

Página 201 23. En este artículo se comparan los ribosomas con microfá-

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bricas porque es en estos orgánulos donde se realiza la traducción del ARNm, junto con el ARNt, a proteínas, y culmina la síntesis de proteínas. 24. El autor se refiere a las proteínas como “ladrillos de la vida”. Esta metáfora tiene que ver con el hecho de que las proteínas son imprescindibles para que se realicen las funciones celulares, es decir que constituyen la base de la vida ya que no habría vida posible sin proteínas y no se podría “construir” ningún organismo. 25. El estudio de los ribosomas y las proteínas implica conocer su funcionamiento para trabajar en la investigación de las células humanas y las bacterias, y poder producir nuevos antibióticos para atacar a los agentes patógenos. 26. Este pequeño texto podría mostrarse en una secuencia con flechas: el ADN se encuentra en el núcleo de las células. La información genética que contiene se transcribe, y se traduce en los ribosomas que están en el citoplasma. Allí se realiza la síntesis de proteínas, macromoléculas que controlan la química del organismo. A su vez, se estudia cómo funcionan los ribosomas y las proteínas que sintetizan con el fin de lograr nuevos antibióticos para luchar contra las bacterias, que muchas veces van adquiriendo resistencia a los antibióticos habituales. 27. Si bien a los alumnos les pueden surgir varias dudas, la pregunta que queda sin responder en el artículo es cuál sería la relación entre el conocimiento de esta estructura tridimensional de los ribosomas y el estudio del funcionamiento de los antibióticos en las células de las bacterias. Omitieron mencionar que existen estudios que afirman que algunos antibióticos atacan directamente el ribosoma de la bacteria y la matan. 28. Los tres científicos trabajaron en forma independiente y tuvieron en común el empleo de la cristalografía de rayos X, repitiendo la misma técnica que utilizó Rosalind Franklin, y luego Watson y Crick, en 1953, para resolver la estructura del ADN. Con la cristalografía de rayos X, los investigadores galardonados abrieron el campo de trabajo para desarrollar nuevas terapias médicas.

Páginas 202 y 203 29. a) En el núcleo se produce la transcripción y en el citoplasma, la traducción. b) No. La macromolécula que dirige la síntesis de proteínas es el ADN. c) No es exacto. Solo el 5% del genoma nuclear codifica proteínas. d) Es inexacto, ya que justamente conocer la secuencia del genoma es saber en qué posición se encuentra y

qué función cumple cada uno de los genes.

e) No es así. Encontramos material genético en el núcleo y en las mitocondrias, y en los cloroplastos de las células vegetales. f) No. Cada gen está implicado en la síntesis de varias proteínas, no de una sola. g) No. Las mutaciones genéticas son causa de variabilidad genética. 30. Pregunta abierta en la que los alumnos tendrán la posibilidad de elegir palabras y frases de las que tendrán que elaborar el contenido como para extraer, según cada uno, las ideas principales. Buena oportunidad para comprobar el nivel de comprensión o dificultad que presenten en la lectura de los textos. 31. Hechos históricos mencionados en el capítulo: • 1908: Archibald E. Garrod publicó su libro Errores congénitos del metabolismo, en el que explicaba que, si se alteran los procesos bioquímicos de las células, se producen errores en su metabolismo. • 1928: Griffith realizó experimentos con neumococos. Dedujo que en las bacterias virulentas muertas había algo que se transmitía a las bacterias vivas no virulentas y las transformaba. • 1933: Thomas Morgan demostró una hipótesis que ya había entrado en escena en 1902 de la mano del biólogo Walter Sutton y el embriólogo Theodori Boveri, quienes afirmaban que en los cromosomas se encontraban los factores hereditarios de Mendel (en 1909 esos factores fueron rebautizados por Wilhelm Johannsen como “genes”). Así se postuló la teoría cromosómica de la herencia, según la cual los factores hereditarios se encuentran en los cromosomas. • 1943: Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn Mc-Carty descubrieron que la sustancia responsable de la transformación de las bacterias inofensivas en virulentas era el ADN. Posteriormente, varios experimentos demostraron que el ADN es el material genético en todos los seres vivos. • 1953: Watson y Crick determinaron la estructura del ADN. Sus investigaciones aportaron información para comprender cómo se copia la información hereditaria. • 1962: Watson, Crick y Wilkins obtuvieron el Premio Nobel de Medicina. • 1980: nace el Proyecto Genoma Humano. • 2009: Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz y Venkatraman Ramakrishnan obtienen el Premio Nobel de Química por sus descubrimientos sobre el funcionamiento de los ribosomas.

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a) Respuesta abierta. b) Al analizar el título, la idea es que los alumnos noten que el autor relaciona el azar con el misterio del genoma humano. Sería esperable que ellos aportaran su opinión sobre la elección de ese título. c) Quizá los alumnos propongan diferencias en la redacción de un texto periodístico, uno informativo y uno científico (más o menos formal, técnico, etc.). Pueden revisar los diferentes estilos textuales presentados en el libro.

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del autor, que pretendería explicar que todo parece reducirse a la genética y no se contemplan los factores ambientales y culturales. e) Los alumnos podrían comentar libremente los diferentes aspectos que tiene esta expresión, desde lo seudocientífico, lo informal, lo subjetivo, lo predictivo como una fantasía, etcétera. f) Respuesta abierta. Quizás luego de haber trabajado sobre este fragmento puedan leer la nota completa en la página citada: www.criticadigital.com/revistacfiles/revista_c15_para_web.pdf

a) b) c) d) e)

Cromosomas. Gen. Proteínas. Mutación. Interfase. 34. Respuesta abierta. 35. En esta actividad es importante la motivación de los chicos en lo referente a la investigación y búsqueda de material. Es fundamental que el docente acompañe y guíe las actividades de los grupos como coordinador de las tareas. Luego de que cada grupo haya elegido su tema, sería importante planificar las actividades, el orden y la manera en la que los diferentes grupos van a realizar su búsqueda de información.

11 La biotecnología moderna Página 211 6. Los plásmidos son moléculas de ADN circular y están presentes en las bacterias. Se pueden extraer de las bacterias, cortarlos e insertarles un gen de otro organismo. Las enzimas de restricción cortan la molécula de ADN en lugares que tienen determinadas secuencias, entonces permiten separar un gen de interés del resto del ADN de un organismo, y también cortar los plásmidos. La ligasa es una proteína que permite la unión de fragmentos de ADN que fueron cortados con la misma enzima de restricción.

Página 212 7. Para obtener una bacteria transgénica se deben seguir los siguientes pasos. Se corta con una enzima de restricción el ADN de un organismo y se separa el gen de interés, luego se corta con la misma enzima de restricción el plásmido extraído de una bacteria. El paso siguiente es reunir el gen obtenido, el plásmido y la enzima ligasa para que se unan los fragmentos de ADN por sus extremos, y a continuación se reúnen las bacterias con los plásmidos recombinantes obtenidos para que ingresen en ellas. 8. La resistencia a antibióticos permite identificar las bacterias transgénicas, es decir, aquellas en las que ingresó el plásmido recombinante, ya que este también contiene un gen de resistencia a un antibiótico. Entonces, se cultivan las bacterias en un medio con el antibiótico adecuado y sobreviven solo las que contienen el plásmido.

Página 213 9. Para introducir genes en células vegetales se aprovecha que, naturalmente, la bacteria Agrobacterium tumefaciens tiene la capacidad de introducir parte de su material genético en alunas plantas, lo que provoca la formación de tumores. 10. La característica de las plantas que resulta ventajosa para la obtención de transgénicos es que sus células tienen la capacidad de multiplicarse y generar todos los tipos de células vegetales. En consecuencia, a partir de unas pocas células transformadas es posible regenerar plantas completas.

Página 214 11. La dificultad para obtener una planta o un animal transgé-

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nico en comparación con la obtención de microorganismos transgénicos es que en el organismo pluricelular tienen que asegurarse el ingreso del gen de interés en todas las células. En cambio, en las bacterias los plásmidos deben introducirse en la única célula que las constituye.

a) La obtención de los GloFish incluye el corte con enzimas de restricción del gen de la medusa y su aislamiento, la incorporación del gen en el cigoto del pez y el desarrollo de los embriones con el gen insertado. Pez cebra

Medusa enzimas de restricción

Cigoto

inyección

Gen para la fluorescencia

desarrollo Pez transgénico

b) En cuanto a la diferencia entre la obtención de los peces y las cabras transgénicas es interesante destacar con los alumnos que, por ser ovíparos, no se requiere, para el desarrollo de los embriones de los peces la implantación en una hembra.

Página 215 13. Se espera que a partir de la información del cuadro los alumnos vean las ventajas de que las plantas no sean afectadas por la acción de insectos o por la acción de las sustancias que se utilizan como herbicidas, es decir, para destruir las malezas o especies vegetales no deseadas que crecen entre los cultivos.

Página 216 14. Un posible argumento a favor del cultivo de soja es su resistencia a los herbicidas, lo cual permite un mejor desarrollo del cultivo al no ser atacado por esas sustancias. Por otro lado, una mayor producción de soja tendría como argumento a favor la posibilidad de aumentar la producción de alimentos. Como argumentos en contra se

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d) Es esperable que los alumnos interpreten la intención

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podrían mencionar la posibilidad de que al consumirla, la soja transgénica afecte a las personas, y además que promueva un uso excesivo de herbicidas con consecuencias negativas para el ambiente. 15. La principal consecuencia negativa que se le atribuye al cultivo de soja es el empobrecimiento del suelo y, como consecuencia, su desertificación y la imposibilidad de continuar utilizándolo para el cultivo. En cuanto a la discusión entre ventajas y desventajas se espera que los alumnos puedan analizar la necesidad de tener en cuenta tanto aspectos positivos como negativos, y evaluar si son más numerosos estos últimos.

origen de las sustancias que se utilizan. Los argumentos de los alumnos pueden ser variados tanto para una posición como para la contraria. Lo interesante de esta actividad es que puedan expresar una opinión fundamentada.

Páginas 220 y 221 21. En este caso, las respuestas son de tipo abierta, ya que las 22.

Página 217 16. a) La respuesta es semiabierta, ya que puede haber va-

b) c) d)

e)

riantes en la elaboración, pero se espera que tengan en cuenta las partes mencionadas para la elaboración de un informe. A través de este informe se transmiten conocimientos sobre la posibilidad de obtener hilo de araña a partir de organismos transgénicos: células de oruga y bacterias. En el primer experimento surgió la dificultad de no poder obtener hilos largos. El problema se resolvió utilizando bacterias para introducir los genes. En este caso, los alumnos pueden resolver diferentes cosas. Podrían pensar en mejorar la calidad o la cantidad de hilo. En cada caso, podrán imaginar posibles experimentos. La idea de la actividad es que ellos puedan diseñar algún tipo de experimento con los conocimientos que llevan adquiridos hasta el momento. En este caso, se espera que se basen inicialmente en los usos que plantea el texto (hilo quirúrgico, chalecos antibalas, fibras ópticas y ropa deportiva). Se espera que, además, pueda abrirse una instancia de investigación en la cual los alumnos puedan mencionar otros posibles usos de este material.

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Página 219 19. Se espera que los alumnos puedan discutir sobre lo que investigaron y pongan en juego diferentes nombres de enzimas, no con el afán de recordarlos, sino con el objetivo de reconocer la diversidad existente. 20. La pregunta sobre la importancia de que se informe en las etiquetas si las enzimas son obtenidas de organismos transgénicos apunta a la necesidad de información en cuanto al

a) La biotecnología moderna incluye técnicas de ingeniería genética, mientras que la biotecnología tradicional utiliza organismos comunes. Además, la biotecnología tradicional es mucho más antigua. b) La ingeniería genética incluye técnicas en las cuales se trabaja con material genético, que es el que lleva la información para la síntesis de proteínas. c) Se diferencian en que los alimentos transgénicos se producen con ingredientes que han sido tratados a partir de la ingeniería genética. d) La biorremediación es una técnica para preservar ciertos ambientes, mientras que la biotecnología trata de obtener beneficios para el ser humano en general a partir de la utilización de organismos vivos.

a) El organismo que aporta el gen de interés es el cactus, y el que lo recibe es el maíz.

b) Se espera que el cultivo de maíz transgénico obtenido pueda crecer en condiciones de escasa humedad.

c) Un cultivo de maíz transgénico que pueda crecer en

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Página 218 17. En cuanto a las consecuencias negativas del uso de transgénicos para biorremediación es posible que los alumnos relacionen este tema con la liberación de organismos transgénicos y el riesgo de desequilibrio ambiental. Esta es una buena instancia para generar un espacio de debate en el aula que dispare la necesidad de retomar conceptos vistos anteriormente. 18. Los organismos transgénicos usados para biorremediación pertenecen a la tercera ola, que pretende obtener sustancias de interés como vacunas o medicamentos a partir de cultivos vegetales. Estos no se están produciendo en este momento en forma comercial.

relaciones pueden ser múltiples. Lo interesante es poder discutir las relaciones establecidas en cada caso.

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condiciones de escasa humedad permitiría producirlo en zonas en donde habitualmente no crece por las condiciones climáticas.

a) Se espera que los alumnos respondan que para cumplir con este artículo es importante decir qué alimentos son de origen transgénico. Justamente, porque mucha gente no quiere consumirlos y tiene derecho a recibir información sobre su origen. b) Es importante que los alumnos puedan enunciar algunas de las discusiones relacionadas con las controversias de la ingeniería genética en cuanto a la producción y el consumo de alimentos. Se espera que puedan decir que mucha gente no quiere consumir este tipo de alimentos porque no conoce qué consecuencias pueden traer. La idea de expresar la opinión es interesante porque es posible que planteen que mucha gente piensa de esa forma por desconocimiento de este tipo de técnicas.

a) Entre los argumentos presentados por cada grupo, es deseable que los alumnos puedan destacar los siguientes: • En el caso de Los Dragadores, que ellos levantan los sedimentos. Sería interesante inducir a que los alumnos piensen que no es esta una buena idea porque las aguas se concentrarían aún más en cuanto a la proporción de plomo. • En el caso de los Inge-néticos, que puedan defender el uso de transgénicos como biorremediadores, aunque deben prestar atención a la im-

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portancia de hacer los controles necesarios antes de liberar el nuevo organismo al ambiente. • En el caso de los vecinos, que puedan expresar los miedos típicos hacia los transgénicos, como es el hecho de desequilibrar el nicho ecológico, así como su preocupación ante la pérdida de trabajo si se cierra la fábrica. También pueden aparecer argumentos de preocupación por la contaminación. • Los representantes de la Federación Quinquirivillense de Regulación de Transgénicos deberán expresar la necesidad de controles para el uso de transgénicos, pero, por otro lado, también deberán tranquilizar a la población en cuanto a que si esos transgénicos pasan sus controles, la ciudad estará segura y menos contaminada. • Los dueños de la fábrica deberán presentar sus intenciones de continuar dando trabajo a sus empleados, pero también deberían expresar algo de preocupación por el grado de contaminación. b) Los alumnos deberán resolver el problema de alguna manera, tratando de equilibrar las posiciones entre los diferentes grupos. Las opciones son varias, pero es importante que consideren: desde la empresa, la liberación de contaminantes, que no es útil el dragado, que la empresa debe continuar abierta, que los transgénicos deben estar regulados y que son una opción de biorremediación. c) En este escrito es posible que se vean al menos algunas conclusiones luego de la discusión. Un trabajo interesante sería pedirles luego una exposición como demostración de la incorporación de estos contenidos.

a) Un diagrama posible sería: Agrobacterium

Basillus thuringiensis

plásmido

Gen para insecticida

b) Para las personas que cultivan maíz, el transgénico Bt

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tiene la ventaja de que no resulta afectado por el ataque del insecto, ya que produce una sustancia que mata a las larvas del barrenador del tallo que se alimentan de la planta. c) El principal factor de controversias con respecto al uso del maíz Bt podría vicularse con que afecte a quienes lo consumen.

a) Los pasos para obtener las ovejas serían 1: se obtiene el

cigoto (óvulo fecundado) a partir de una oveja, 2: se inyecta en el cigoto el gen que tiene la información para sintetizar el factor IX de coagulación, 3: se implanta en otra oveja el cigoto con el ADN recombinante que tiene insertado el gen para el factor IX de coagulación, 4: se obtienen las crías transgénicas que llevan en su ADN el gen para el factor IX de coagulación. b) La primera oveja aporta el cigoto y la oveja del paso 3 aporta el útero en el que se desarrollará el organismo transgénico. c) La jeringa contiene ADN con la información para sintetizar el factor IX. Ese gen se obtiene de ADN humano, que es el que naturalmente contiene esa información. d) El paso 5 sería extraer la leche de las ovejas transgénicas y separar a partir de esa leche el factor IX que contiene. 28. El objetivo de esta actividad es que puedan realizar un repaso general del capítulo y elijan algunas de las especies que se han usado como ejemplo para construir la lista de lo pedido. Algunos de los conocimientos que podrían mencionar los alumnos son: obtener cultivos que crezcan en condiciones que no son las naturales, como ambientes con escasa humedad, que no sean atacados por plagas como insectos, que produzcan sustancias de interés como medicamentos. 29. Algunos resultados similares pero con animales, como vacas que producen en su leche hormonas de crecimiento, o cabras que producen en su leche el factor de coagulación de la sangre.

Plásmido recombinante

Transformación de células de maíz

Regeneración de células transformadas

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Agrobacterium transgénica

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biologia general