Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es
nuevo
HUELLAS
Intercambios de materia y energía, de la célula al ecosistema
Guía docente
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ES
BIOLOGÍA
GUÍA DOCENTE NUEVO HUELLAS BIOLOGÍA 4 es un proyecto ideado y realizado por el Departamento Editorial de Editorial Estrada S.A.
Edición: Luz Salatino Coordinación de Arte: Natalia Otranto Gerencia Editorial: Judith Rasnosky
Salatino, María Luz Guía docente Biología 4 ES : intercambios de materia y energía, de la célula al ecosistema / María Luz Salatino. - 1a ed . - Boulogne : Estrada, 2020. Libro digital, PDF - (Nuevo huellas) Archivo Digital: descarga y online ISBN 978-950-01-2522-2 1. Guías del Docente. 2. Educación Secundaria. 3. Biología. I. Título. CDD 371.1
© Editorial Estrada S.A., 2020 Editorial Estrada S.A. forma parte del Grupo Macmillan. Av. Blanco Encalada 104 – San Isidro, provincia de Buenos Aires, Argentina. Internet: www.editorialestrada.com.ar Obra registrada en la Dirección Nacional del Derecho de Autor. Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Impreso en Argentina. Printed in Argentina. ISBN 978-950-01-2522-2
La presente obra se ha elaborado teniendo en cuenta los aportes surgidos de los encuentros organizados por el Instituto Nacional contra la Discriminación, la Xenofobia y el Racismo (INADI) con los editores de texto.
Índice ïndice
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Planificaciones
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• Nuevo Huellas 4 • Biología
La Biología y su enseñanza en la Escuela Secundaria
La Biologia y su enseñanza en el cuarto año del Ciclo Superior de la Escuela Secundaria Las ciencias son un cuerpo de conocimientos complejos. Por esto, a través de los capítulos del libro, se trabajan diferentes enfoques y métodos propios de las Ciencias Naturales. Estos “modos de pensamiento” dan cuenta de que la biología no solo incluye conceptos sino también maneras particulares de pensar e investigar los fenómenos biológicos. Estos son: • un modo de pensamiento sistémico y ecológico, • un modo de pensamiento evolutivo • un modo de pensamiento fisiológico. Del capítulo 1 al 7 del libro, se trabaja principalmente el modo de pensamiento fisiológico, pero subyace el enfoque evolutivo y se hacen referencias históricas que brindan un contexto social de la ciencia. El capítulo 8 tiene un enfoque ecológico e involucra las diversas aplicaciones de la genética y la biotecnología, siempre con una base evolutiva. Los capítulos del bloque 3 se centran en el modo de pensamiento ecológico. En el capítulo 9, esto se hace desde el punto de vista ambiental, en el que además está presente el modo de pensamiento evolutivo con cierto protagonismo. Estos dos enfoques, el ecológico y el evolutivo se acentúan en los capítulos 10 y 12, donde se profundiza en ellos. En el capítulo 11, si bien se mantienen los modos de pensamiento ecológico y evolutivo, se agrega el modo de pensamiento fisiológico, por ejemplo, en lo referente a la transformación de energía en los ecosistemas. Finalmente, el modelo de pensamiento que aparece en el capítulo 13 es el ecológico, ya que se trabajan las implicaciones de la explotación agropecuaria en el ecosistema. Además de estos modos de pensamiento, en cuarto año se continúa con otra de las dimensiones fundamentales que estructuran la enseñanza de la biología y la complejizan, y que reúne contenidos vinculados con las implicancias éticas, culturales y sociales de la producción de conocimiento biológico. En las plaquetas “Ciencia, tecnología y sociedad” a través de los diferentes capítulos se estudian
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ciertos conceptos de la biología desde estas otras dimensiones. Ya sea la modificación de un modelo científico a través de los distintos momentos socio-históricos, o las aplicaciones de un concepto biológico dentro de las aplicaciones tecnológicas. Para lograr una comprensión de la multidimensionalidad y complejidad de la biología es fundamental no perder de vista los aspectos culturales y las creencias asociadas a este tema, así como los intereses de instituciones relacionadas con la investigación y producción de alimentos y el papel que juegan los medios de comunicación en la incitación al consumo desmedido y en relación con la generación de subjetividades respecto de la imagen corporal. Del mismo modo, al estudiar la dinámica de los ecosistemas será necesario, junto con los aspectos conceptuales científicos, promover instancias de reflexión y debate relacionadas con el impacto del hombre sobre el ambiente. Esto se trabaja en el libro, desde “modos de conocer” (lectura y escritura en Biología; formulación de problemas, preguntas e hipótesis; debate e intercambio de conocimientos y puntos de vista; etc.) relacionadas con la ciencia y con la Biología que deberán ser enseñadas de manera articulada con las otras dimensiones, y planificadas expresamente por el docente. En el libro se analizan las aplicaciones del conocimiento científico en la vida cotidiana, en las costumbres sociales, o a través de la biotecnología y se estudian , a su vez, las consecuencias de dicha aplicación. (capítulos 4 y 8). Esto sienta las bases sobre las que el docente puede vincular la biología con otras disciplinas e invitar al análisis, el debate y la reflexión. La enseñanza de la biología en la escuela secundaria implica la necesidad de planificar situaciones de enseñanza que articulen la explicación de conceptos y de modos de acercarse al conocimiento (modos de conocer) con las habilidades que incluyan la reflexión, la argumentación, el debate en torno al impacto de la ciencia en la vida de las personas y a las implicancias éticas, culturales y sociales del conocimiento científico.
Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es Bloque: Los organismos como sistemas abiertos Capítulo
Situaciones de enseñanza
Contenidos
Expectativas de logro
1.
• Concepciones vitalistas, mecanicistas y organicistas sobre los seres vivos. • El enfoque sistémico. Definción y características de los sistemas. • Sistemas abiertos y complejos. • Características de los seresvivos. • Los seres vivos como sistemas abiertos y complejos. La nutrición en los seres vivos.
• Relacionar la diversidad biológica con la nutrición. • Utilizar la noción de sistema para analizar procesos de intercambios y transformaciones de materia y energía en una variedad de fenómenos naturale y artificiales, reconociendo la potencia del modelo. • Analizar los principales procesos de entrada, transformación y salida de materia y energía en los sistemas vivos utilizando el modelo sistémico. • Justificar que la nutrición es una función universal de los seres vivos recurriendo a ejemplos de la diversidad de estructuras y comportamientos que cumplen dicha función. • Dar ejemplos de la relación estructura-función presente en las estructuras que participan en la nutrición en una diversidad de organismos. • Relacionar la necesidad de la nutrición con la de incorporación de fuentes de materia y energía indispensables para mantener la estructura y las funciones de los seres vivos en tanto son sistemas abiertos.
• Análisis comparativo de patrones morfológicos y fisiológicos en relación con funciones de nutrición. • Aplicación de los niveles de organización a distintos ejemplos. • Análisis, aplicación y argumentación en relación con el nivel de complejidad del ser humano, respecto de otros seres vivos. • Análisis del intercambio de materia y energía entre un organismo y su entorno. • Análisis del ser humano comosistema abierto.
2.
• Los subsistemas de nutrición en el organismo humano: digestivo, respiratorio, circulatorio y excretor. • El sistema digestivo: órganos y funciones. • La digestión. • La regulación de la digestión. • Diversidad de sistemas digestivos. • El sistema respiratorio: órganos y funciones. • La respiración. • La regulación de la respiración. • La diversidad de sistemas respiratorios.
• Interpretar la diversidad de tejidos, órganos y sistemas de órganos del organismo humano como subsistemas en interacción que integran un sistema mayor, complejo y coordinado que garantiza el flujo constante de “materias primas”, “productos” y “desechos” desde y hacia el entorno. • Interpretar la diversidad de tejidos, órganos y sistemas de órganos del organismo humano como subsistemas en interacción que integran un sistema mayor, complejo y coordinado que garantiza el flujo constante de “materias primas”, “productos” y “desechos” desde y hacia el entorno.
• Observación y análisis de un esquema del sistema digestivo. • Aplicación de los conocimientos sobre los sistemas digestivo y respiratorio, a diferentes ejemplos y situaciones especiales. • Comparación y relación entre los sistemas digestivo y respiratorio. • Análisis de un experimento histórico sobre la digestión. • La relación entre la morfología de los pulmones y su función.
Un enfoque sistemático para el estudio de los seres vivos
La nutrición en el organismo humano: digestión y respiración
Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es Bloque: Los organismos como sistemas abiertos Capítulo
Situaciones de enseñanza
Contenidos
Expectativas de logro
3.
• La función de circulación. • El sistema circulatorio, subsistemas y regulación. • Alteraciones cardiovasculares, su prevención. • La sangre, características y componentes. • Hematopoyesis. • Diversidad de estructuras circulatorias. • El sistema linfático. • La función de excreción y el equilibrio hídrico. • El sistema urinario, subsistemas y regulación. • Afecciones de la función renal. • Diversidad de estructuras y mecanismos de excreción.
• Interpretar la diversidad de tejidos, órganos y sistemas de órganos del organismo humano como subsistemas en interacción que integran un sistema mayor, complejo y coordinado que garantiza el flujo constante de “materias primas”, “productos” y “desechos” desde y hacia el entorno. • Interpretar la diversidad de tejidos, órganos y sistemas de órganos del organismo humano como subsistemas en interacción que integran un sistema mayor, complejo y coordinado que garantiza el flujo constante de “materias primas”, “productos” y “desechos”
• Análisis morfológico de las estructuras y procesos de los sistemas estudiados. • Aplicación de los conceptos estudiados al proceso de regulación hídrica. • Aplicación de los conceptos estudiados a ejemplos de análisis clínicos. • Análisis de esquemas sobre la actividad física y el comportamiento de los sistemas estudiados durante esta. • Aplicación de conceptos estudiados a procesos de la vida cotidiana. • Análisis de experiencias históricas para comprender el funcionamiento del miocardio, un músculo muy especial. • Análisis e interpretación de un esquema sobre formación de la orina.
4.
• Alimentación y salud. • Estado nutricional y dieta saludable. • Aporte nutricional y energético de los alimentos. • La importancia del agua en la dieta. • Diferentes requerimientos nutricionales. • Alimentación, sociedad y cultura.
• Debatir acerca de las diversas disfunciones en la salud humana ligadas a los aspectos nutricionales, apoyándose en argumentos que muestran las diferencias entre aquellos que dependen de los comportamientos de los individuos de los que están ligados a la inequidad en el acceso a los alimentos impuesta por el modelo económico dominante.
• Interpretación de esquemas y hechos históricos en base a los conocimientos aprendidos. • Aplicación de los conocimientos aprendidos a casos especiales y de actualidad. • Lectura e interpretación de textos informativos sobre el síndrome urémico hemolítico.
La nutrición en el organismo humano: circulación y excreción
La alimentación humana
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Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es Bloque: Las células como sistemas abiertos Capítulo
Situaciones de enseñanza
Contenidos
Expectativas de logro
5.
• La Teoría celular. • Relación entre las formas y las funciones celulares. • Tamaños de las células. • Tipos de células. • Estructuras de las células eucariotas. • Diferencias entre células animales y vegetales. • La importancia del microscopio en el estudio de la célula.
• Reforzar los principios de la teoría celular, en los que se establece que toda célula proviene de otra. • Establecer relaciones entre la esctructura de una célula y la función que desempeña sobre la base de la teoría de la evolución por selección natural. • Conocer los espacios en los que tienen lugar los procesosmetabólicos que se estudian en capítulos posteriores. • Relacionar los avances tecnológicos con los avances en el conocimiento de las estructuras celulares.
• Diferenciación entre células eucariotas y procariotas. • Interpretación de imágenes de células obtenidas con microscopio. • Comparación y argumentación respecto a diferencias del uso de distintos tipos de microscopios. • Aplicación de los conceptos sobre cromatina, cromosoma y cariotipo aprendidos a diferentes situaciones. • Sistematización de la información sobre los distintos tipos de organelas de las células eucariotas, y sus funciones. • Lectura y comprensión de una experiencia histórica sobre lasfunciones del núcleo celular. • Observación de células animales y vegetales al microscopio óptico.
6.
• Composición química de los seres vivos. • Moléculas de importancia biológica. • Composición, estructura y funciones de las biomoléculas. • Vitaminas y minerales. • El agua.
• Conocer las moléculas involucradas en los procesos fisiológicos de los seres vivos. • Analizar la función de estas moléculas en el organismo, y relacionar dicha función con su estructura. • Utilizar el concepto de modelo, como una representación simplificada de la realidad que facilita su estudio.
• Análisis de la función y estructura de las biomoléculas en relación con las características comunes de los seres vivos. • Sistematización de la información sobre la estructura general de diferentes biomoléculas a través del armado de cuadros. • Comparación y análisis de las diferencias estructurales de distintos carbohidratos, y sus consecuencias en la nutrición de los seres vivos. • Análisis de la función y estructura de los aminoácidos y las • proteínas. • Aplicación de los conceptos sobre ADN al análisis de la complejidad de su función en los seres vivos. • Comparación entre las funciones y estructura del ADN y ARN. • -Análisis y comparación de distintos tipos de lípidos. • Análisis de la diferencia entre minerales y vitaminas, y aplicación de estos conceptos a ejemplos concretos. • Análisis y comparación de ejemplos de reacciones de condensación e hidrólisis. • Lectura y comprensión de texto informativo sobre la acción del jabón. • Reconocimiento de sustancias orgánicas (proteínas y carbohidratos) mediante el uso deindicadores específicos.
La estructura celular
La composición química de las células
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Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es Bloque: Las células como sistemas abiertos Capítulo
Contenidos
Expectativas de logro
Situaciones de enseñanza
7.
• Transporte activo y pasivo de sustancias a través de la membrana • Metabolismo celular • Procesos catabólicos: respiración celular y fermentación • Procesos anabólicos: síntesis de proteínas y fotosíntesis.
• Establecer relaciones entre las funciones de nutrición en el nivel celular y las de las distintas estructuras a nivel de tejidos, órganos y sistemas de órganos que contribuyen a ella en los organismos pluricelulares. • Comparar los procesos de fotosíntesis y respiración con los de quimiosíntesis y fermentación respecto de las materias primas, los productos y el rendimiento energético total. • Explicar en base a ejemplos el valor del conocimiento de las vías metabólicas de algunos microorganismos para su utilización en procesos productivos. • Interpretar las reacciones involucradas en los procesos de nutrición en términos de un reordenamiento de átomos que involucra procesos de transferencia de la energía acumulada en las uniones químicas. • Relacionar las reacciones de síntesis con procesos que requieren energía y las de descomposición como procesos que la liberan.
• Aplicar el proceso de ósmosis a casos concretos. • Analizar y aplicar los conocimientos sobre enzimas y reacciones a casos concretos. • Explicar los procesos de fermentación, glucólisis, respiración celular y fotosíntesis. • Analizar particularidades de la fotosíntesis. • Aplicar y relacionar los conocimientos sobre procesos catabólicos y anabólicos. • Aplicar los conceptos de fotosíntesis y respiración celular a casos específicos. • Sintetizar y organizar la información sobre fotosíntesis y respiración. • Interpretar gráficos sobre fotosíntesis. • Observación in vitro de la degradación del peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) por acción enzimática. • Observación del proceso de fermentación efectuado por las levaduras. • Analizarán un experimento para estudiar la función de la clorofila en la fotosíntesis.
8.
• Historia de la biotecnología. • Biotecnología tradicional. • Biotecnología moderna e ingeniería genética. • Aplicaciones en medicina, alimentación, agricultura, industria y preservación del ambiente.
• Comprender el concepto de biotecnología en su definición más amplia. • Analizar la relación entre los avances tecnológicos en general y los avances biotecnológicos. • Comprender los métodos y procesos involucrados en la elaboración de productos biotecnológicos. • Analizar las diferencias entre las aplicaciones de la biotecnología tradicional y las de la ingeniería genética en el sector agropecuario. • Comprender el concepto de transgénico.
• Aplicar fundamentos y conceptos sobre biotecnología a ejemplos cotidianos. • Analizar esquemas sobre ingeniería y terapias génicas. • Analizar gráficos de torta para elaborar respuestas específicas. • Construcción de un dispositivo para la elaboración de biogás.
Metabolismo celular
La biotecnología y sus aplicaciones
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Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es Bloque: Los ecosistemas, estructura y dinámica Capítulo
Contenidos
Expectativas de logro
Situaciones de enseñanza
9.
• Ecología científica y ambientalismo. • Orígenes de la ecología científica. • Los ecosistemas. • Ecosistemas y evolución biológica.
• Introducirse en el nivel de organización ecosistema. • Comprender los criteriorios que usan los ecólogos al definir un sistema ecológico. • Interpretar los modelos utilizados en el estudio de los ecosistemas.
• Aplicación de conceptos sobre sistemas ecológicos a casos específicos y análisis de esquemas. • Integración de conocimientos sobre ecosistemas con evolución. • Análisis de la relación entre el crecimiento de la población humana y el campo de la ecología. • Análisis de ejemplos visuales a través de los conceptos aprendidos. • Lectura, comprensión de un texto sobre los sistemas ecológicos. • Análisis y comparación de dos modelos que representan distintos aspectos de un mismo proceso.
10.
• Intercambios de materia y energía en los ecosistemas/ cadenas alimentarias. • Redes alimentarias. • Biomas. • Flujo de energía. • Biomasa. • Productividad primaria. • Productividad secundaria. • Eficiencia ecológica. • Ciclos de la materia: ciclo del agua. • Ciclo del carbono, ciclo del nitrógeno y ciclo del fósforo.
• Conocer los elementos que componen los sistemas ecológicos y analizar sus interacciones. • Establecer relaciones entre la diversidad de ecosistemas presentes en la biosfera y las condiciones generales imperantes (climáticas, edáficas, etc.) que actúan limitando o potenciando los principales parámetros que miden la complejidad de los ecosistemas: biodiversidad, producción y biomasa. • Interpretar diagramas de flujo de energía en un ecosistema y utilizarlos para apoyar explicaciones sobre el mismo. Utilizar dichos gráficos para predecir la evolución de un ecosistema tomado como caso de análisis.
• Aplicación de conocimientos sobre ecosistemas, población y factores que influyen en el crecimiento de una población a casos y ejemplos específicos. • Análisis y aplicación de estrategias reproductivas a ejemplos concretos. • Análisis y aplicación de los diferentes tipos de interacción en comunidades a casos específicos. • Análisis de un gráfico sobre la Influencia de la temperatura en la distribución de las especies y elaboración de un diseño experimental para su estudio. • Realización de observaciones para analizar características de la estructura de una comunidad.
Un enfoque ecológico de los sistemas naturales
Los ecosistemas como sistemas abiertos
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Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es Bloque: Los ecosistemas, estructura y dinámica Capítulo
Contenidos
Expectativas de logro
Situaciones de enseñanza
11.
• Ecosistemas, estructura y función. • Hábitat y nicho ecológico. • Población Estructura y Dinámica. • Tamaño poblacional. • Competencia intraespecífica. • Comunidad. Estructura y dinámica. • Relaciones interespecíficas. • Ecología y evolución. • Coevolución.
• Analizar el nivel de ecosistema utilizando los atributos aplicados a los sistemas vivos: conceptos de homeostasis, flujo de energía, transformaciones de la materia y energía, ciclos de los materiales. • Analizar y describir en base a tablas y gráficos la productividad en diferentes ecosistemas relacionándola con los principales parámetros que la mensuran.
• Aplicación de los conceptos de flujo de energía en los ecosistemas a casos específicos. • Análisis de redes tróficas y esquemas de flujo de energía. • Diferenciación y aplicación de los conceptos de producción y biomasa. • Análisis de esquemas de ciclos biogeoquímicos. • Elaboración de técnicas para la medición de la producción secundaria. • Armado de redes tróficas para analizar el flujo de energía en los ecosistemas marinos. • Análisis de los ciclos biogeoquímicos y los requerimientos de los organismos desde dos puntos de observación diferentes.
12.
• Evolución de los ecosistemas. • Grandes extinciones. • Sucesión ecológica. • Etapas serales y clímax. • Teorías del monoclímax y del policlímax. • Clímax edáfico y climático. • Cambios cíclicos. • Regresión ecológica.
• Describir en base a ejemplos • los procesos de sucesión y • regresión ecológicas y las • principales diferencias entre • estos procesos de la dinámica • ecológica.
• Aplicación de los conceptos • de sucesión ecológica y Sere a • ejemplos concretos, escritos y • visuales. • • Observación de la colonización • de microambientes creados de • modo artificial. • • Lectura y comprensión de • un texto sobre comunidades • serales y clímax.
13.
• La actividad humana a través del tiempo. • Pasaje de la recolección y la caza a la agricultura. • Sociedades industriales. • Ecosistemas humanos. • Sistemas subsidiados. • Agroecosistemas. • Flujo de energía y reciclaje de materia en los agroecosistemas. • Impacto ambiental de los agroecosistemas. • Métodos para reducir elimpacto.
• Comparar las características de los ecosistemas naturales en determinados biomas con la de los agroecosistemas que se establecen en los mismos. • Debatir acerca del impacto antrópico sobre los principales biomas del planeta a partir del modelo productivo dominante y dar argumentos sobre la necesidad de preservar del mismo, zonas que actúan como importantes reguladores de la dinámica planetaria: selvas, humedales, glaciares, etc.
• Análisis y aplicación conceptual de lo aprendido sobre el impacto de la actividad humana en el ecosistema a distintos ejemplos y casos concretos. • Lectura e interpretación de un texto sobre la Revolución verde. • Diseño y armado de huerta orgánica intensiva.
Componentes estructurales de los ecosistemas
El cambio en los ecosistemas
Ecosistemas humanos. La producción agrícola
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