Biología BGU 1 Plus - Maya Educación by Maya Educación

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Los libros de texto escolares de la serie tendencias de Maya Ediciones han recibido la certificación curricular mediante los acuerdos emitidos por el Ministerio de Educación del Ecuador, los cuales se sustentan en los informes de evaluación elaborados por las universidades. Con el cumplimiento de los requisitos legales, se autoriza su utilización en las diversas asignaturas del Bachillerato General Unificado. Los aspectos evaluados por las universidades son: 1) rigor científico; 2) rigor conceptual; 3) rigor didáctico; 4) rigor de diseño; 5) rigor lingüístico.

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La evaluación y la certificación aseguran la excelencia de los contenidos y los recursos didácticos de nuestros materiales educativos.

En nuestra portada Las estrategias reproductivas de los organismos se han ido diversificando desde el instante mismo del origen de la vida y a lo largo de la evolución. En la fotografía: pavo real con plumas multicolores, estrategia con la cual atrae a las hembras.

tendencias serie de BGU 2.0

Matriz Quito: Av. 6 de Diciembre N52-84 y José Barreiro, sector Kennedy Telfs.: (02) 281 3112 | 281 3136 Cel.: 099 453 4929 | 099 358 6637 E-mail: info@mayaeducacion.com promocion@mayaeducacion.com

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CERTIFICACIÓN CURRICULAR BIOLOGÍA 1º, 2º Y 3º CURSOS DE BGU ACUERDO Nro. MINEDUC-SFE-2019-00001-A “ESTOS LIBROS DE TEXTO RECIBIERON LA CERTIFICACIÓN CURRICULAR MEDIANTE EL ACUERDO MINISTERIAL NO. MINEDUC-SFE-2019-00001-A, EMITIDO POR EL MINISTERIO DE EDUCACIÓN DEL ECUADOR EL 15 DE ENERO DE 2019, SUSTENTADA EN LOS INFORMES DE EVALUACIÓN EMITIDOS POR LA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA INDOAMÉRICA; POR LO CUAL SE GARANTIZA LA CALIDAD DE ESTE LIBRO DE TEXTO Y SE AUTORIZA SU UTILIZACIÓN COMO LIBRO DE TEXTO PRINCIPAL DE LA ASIGNATURA DE BIOLOGÍA 1º, 2º Y 3º CURSOS DE BGU. LAS INTERPRETACIONES, AFIRMACIONES, COMENTARIOS, OPINIONES, EXPRESIONES, EXPLICACIONES CONTENIDAS EN ESTE TEXTO, SON DE RESPONSABILIDAD EXCLUSIVA DE SU AUTOR, DE CONFORMIDAD CON LO PRESCRITO EN LA LEY DE PROPIEDAD INTELECTUAL. LA CERTIFICACIÓN CURRICULAR TIENE UNA VALIDEZ DE TRES AÑOS LECTIVOS, CONTADOS A PARTIR DEL AÑO DE EXPEDICIÓN DEL ACUERDO MINISTERIAL, SIEMPRE Y CUANDO REFLEJE EL CURRÍCULO NACIONAL VIGENTE.” NOTIFÍQUESE.- Dado en Quito, D.M., a los 15 día(s) del mes de Enero de dos mil diecinueve. Documento firmado electrónicamente SR. MGS. JOSÉ GUILLERMO BRITO ALBUJA SUBSECRETARIO DE FUNDAMENTOS EDUCATIVOS

Esta obra fue concebida y producida por el equipo pedagógico de la Editorial. Dirección general: Patricio Bustos Peñaherrera Editor general: Juan Páez Salcedo Editor: Juan Páez Salcedo Autor: Jenny Naranjo Orozco Corrección de estilo: Cristina Mancero Baquerizo Coordinación editorial: Soledad Martínez Rojas Dirección de arte: Paulina Segovia Larrea Diseño gráfico: Javier Cañas Benavides Diagramación: Javier Cañas Benavides Investigación gráfica: Flavio Muñoz Mejía Investigación TIC: Fernando Bustos Cabrera Coordinación diseño y producción: Santiago Carvajal Sulca Portada: Pavo real multicolor, (2018) Worraket, Shutterstock.com Ilustraciones: Maya Ediciones, Shutterstock y sitios web debidamente referidos Fotografías: Shutterstock y sitios web debidamente referidos © MAYA EDICIONES CÍA. LTDA., 2019 Av. 6 de Diciembre N52-84 y José Barreiro Teléfono: 02 510 2447 coordinacion@mayaeducacion.com www.mayaeducacion.com Quito, Ecuador ISBN: 978-9978-92-046-6 Impreso por Imprenta Don Bosco – Quito, Ecuador Este libro no podrá ser reproducido total o parcialmente por ningún medio electrónico, mecánico, fotocopia o cualquier otro método de reproducción sin previa autorización de la Editorial.

La Editorial incluye en este texto varios URL de sitios web que, en su momento, estaban en pleno funcionamiento; sin embargo, estos podrían haberse eliminado o cambiado por decisión de los creadores de esos portales.

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Presentación Maya Ediciones presenta a la comunidad educativa ecuatoriana la serie de textos Tendencias, para la asignatura de Biología de primero, segundo y tercer curso de Bachillerato General Unificado (BGU), que aplica todos los lineamientos que establece el Ajuste Curricular del Ministerio de Educación, respecto a: enfoque de la asignatura; contribución al perfil de salida del bachillerato; fundamentos pedagógicos y epistemológicos de la asignatura; orientaciones para la conversión de bloques curriculares en unidades didácticas; objetivos generales del área; objetivos de la asignatura; destrezas con criterios de desempeño; y criterios e indicadores de evaluación de la asignatura. Debemos destacar que cada texto de la serie Tendencias de Maya Ediciones ha sido elaborado por un equipo multidisciplinario de gran calidad, compuesto por: editores, autores, correctores de estilo, diseñadores gráficos e investigadores de imágenes. La finalidad principal de este proyecto editorial es que los estudiantes, con una adecuada mediación docente, alcancen las destrezas necesarias para desarrollar el pensamiento científico y los valores. Para lograrlo, hemos desarrollado una estructura de texto que complementa el desarrollo de conceptos científicos actualizados y significativos, con abundantes evaluaciones, experimentos y TIC, que fomentan en los estudiantes la adquisición de las habilidades necesarias para un mundo exigente. Esperamos que este material se constituya en un espacio de lectura científica, análisis, reflexión, acción crítica, aplicación y transformación de la realidad. Cordialmente, La editorial

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Índice Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Conoce tu libro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

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Unidad 1 La vida: origen y evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Teorías sobre el origen de la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 El origen de la materia y los compuestos en la Tierra primitiva . . . . . 14 Teoría de la abiogénesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Exogénesis y panspermia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Evolución de las células procariotas y eucariotas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Laboratorio 1. Procedimiento general de trabajo en laboratorio de biología. Introducción al método científico . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

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Unidad 2 La vida se organiza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Características de las biomoléculas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Biomoléculas: orgánicas: carbohidratos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Biomoléculas orgánicas: lípidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Biomoléculas orgánicas: proteínas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Biomoléculas orgánicas: ácidos nucleicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Tipos de organización de las células animales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Tipos de organización de las células vegetales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Células y tejidos en organismos multicelulares animales . . . . . . . . . . . 64 Células y tejidos en organismos multicelulares vegetales . . . . . . . . . . . 68 Laboratorio 2. Identificación de biomoléculas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

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Unidad 3 Procesos biológicos esenciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Respiración, circulación, digestión y excreción en animales . . . . . . . . 78 Osmorregulación y termorregulación en animales . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Sistema digestivo en el ser humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Sistema excretor en el ser humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Sistema circulatorio en el ser humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Sistema respiratorio en el ser humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Laboratorio 3. Acción de algunas enzimas digestivas en los alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

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Unidad 4 Nutrición y salud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Valor nutricional de los alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Prácticas para mantener un cuerpo saludable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Enfermedades nutricionales y desórdenes alimenticios . . . . . . . . . . . . 116 La salud pública para las poblaciones marginales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Laboratorio 4. La conservación de los alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

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Unidad 5 Sistemas del cuerpo humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Sistema osteoartromuscular en diferentes animales . . . . . . . . . . . . . . . 130 Sistema osteoartromuscular del ser humano (I) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Sistema osteoartromuscular del ser humano (II) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Evolución del sistema inmunológico en animales . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Respuesta del cuerpo frente a microorganismos patógenos . . . . . . . 146 Enfermedades asociadas a factores externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Laboratorio 5. Efectos nocivos del tabaco en el organismo . . . . . . 154 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

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Unidad 6 Un planeta diverso y con desafíos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Biomas del mundo I: la tundra, la taiga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Biomas del mundo II: Zona montana, Bosque templado caducifolio, Bosque mediterráneo o chaparral y bosques esclerófilos . . . . . . . . . . 164 Biomas del mundo III: Praderas y sabanas, Desierto, Bosque húmedo tropical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Modelos poblacionales, desarrollo económico y recursos naturales I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Manejo de recursos II: el caso de la atmósfera, el caso del suelo, el caso de los recursos marinos, el caso de la flora y fauna . . . . . . . . . 176 Avances tecnológicos para las necesidades humanas . . . . . . . . . . . . . . 180 Laboratorio 6. Breve reconocimiento del suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Bibliografía y webgrafía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

Bloques desarrollados en cada unidad

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Conoce tu libro 1

UNIDAD

Objetivos

La vida: origen y evolución

• OG.CN.2. Comprender el punto de vista de la ciencia sobre la naturaleza de los seres vivos, su diversidad, interrelaciones y evolución; sobre la Tierra, sus cambios y su lugar en el universo, y sobre los procesos, físicos y químicos, que se producen en la materia.

Apertura de unidad

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Doble página que incluye una fotografía motivadora, relacionada con los temas que se tratarán, y un texto introductorio. En la página derecha hay un recuadro con los objetivos de la unidad (de área o de subnivel). E

n esta unidad conoceremos las teorías que se han propuesto a lo largo de la historia para explicar el origen de la vida; desde las que se basan en el conocimiento empírico (y también desde el punto de vista filosófico y teosófico), hasta otras que se sustentan en evidencias científicas y a través de la experimentación.

• O.CN.B.5.2. Desarrollar la curiosidad intelectual para comprender los principales conceptos, modelos, teorías y leyes relacionadas con los sistemas biológicos a diferentes escalas, desde los procesos subcelulares hasta la dinámica de los ecosistemas, y los procesos por los cuales los seres vivos persisten y cambian a lo largo del tiempo, para actuar con respeto hacia nosotros y la naturaleza.

p El planeta Tierra visto desde el espacio, y al fondo, la Vía Láctea con millones de estrellas. ¿Somos el único planeta con vida en el universo? Esta incógnita se ha planteado desde tiempos inmemoriales.

También analizaremos con mayor detenimiento la teoría de la abiogénesis y las condiciones de la Tierra primitiva, que permitieron el origen de las primeras formas de vida, partiendo de moléculas inorgánicas hasta llegar a la formación de las primeras células.

Contenidos científicos y pedagógicos

CN.B.5.1.3. Indagar los procesos de abiogénesis de las moléculas y macromoléculas orgánicas en otros lugares del universo, formular hipótesis sobre las teorías de diversos científicos, y comunicar los resultados.

Desequilibrio cognitivo

Ya en la antigua Grecia el filósofo Anaxágoras (500 – 428 a. C.) halló en la exogénesis (un origen extraterrestre) la explicación para la vida en nuestro planeta. Posteriormente el sueco Svante Arrhenius (1859 -1927) retomó estas ideas a principios del siglo pasado, proponiendo que pequeñas esporas o bacterias pudieron haber llegado a bordo de meteoritos que atravesaron nuestra atmósfera y cayeron en diferentes puntos del planeta, iniciando el camino de la evolución de los seres vivos. Esta es la base de lo que posteriormente se conocería como teoría de la panspermia (etimológicamente pan significa todos, y spermos es semilla).

 Moléculas precursoras de la vida o microorganismos vivos extremófilos pudieron llegar a la Tierra en meteoritos o en polvo cósmico.

ab c

Glosario

Una idea aceptada inicialmente es aquella que defiende la contribución de moléculas orgánicas originadas en meteoritos y cometas que colisionaron sobre una Tierra primitiva y en formación. Esta propuesta se fundamenta científicamente por estudios químicos realizados a estos meteoritos caídos desde el espacio.

Las bases científicas de la teoría de la panspermia se las atribuye a la colaboración entre el astrofísico Chandra Wrickamasinghe (Sri Lanka, 1939) y el astrónomo Fred Hoyle (Inglaterra 1915 -2001), quienes en la década de 1970 popularizaron la idea de que las primeras moléculas orgánicas llegaron a este y otros lugares del universo por medio del polvo estelar y generaron vida allí donde encontraron las condiciones adecuadas. Desde entonces, se ha comprobado la presencia de aminoácidos y otras moléculas constituyentes de los seres vivos en cometas, asteroides y en el polvo estelar, aunque no son formas de vida.

El estudio de la composición química de los cometas también ha coadyuvado al fortalecimiento de esta hipótesis porque poseen en su estructura un gran porcentaje de agua, CO2, CO, CH4, NH3 y sulfuros. Estos compuestos estuvieron presentes asimismo en la Tierra primitiva y, por la interacción y reacción química entre los elementos y compuestos primigenios, pudieron dar origen a las biomoléculas. En la actualidad, observaciones de la matriz de telescopios ALMA han detectado grandes cantidades de moléculas orgánicas complejas alrededor de una estrella joven. Tanto estas moléculas como el ácido cianhídrico fueron descubiertos en una región que los astrónomos creen que es análoga al cinturón de Kuiper, que está situado más allá de Neptuno.

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evolución. Cambios graduales que han experimentado los seres vivos desde su origen.

Luego está el desequilibrio cognitivo, una pregunta que cuestiona los conocimientos que posee el estudiante y lo desestabiliza con el fin de que reconstruya su saber.

u Los elementos químicos presentes en la Tierra también están en otras partes del universo. Un caso concreto es el agua en estado líquido, encontrada en el satélite “Europa” de Júpiter.

TIC

Formación de las biomoléculas en el universo Las biomoléculas son compuestos que integran la estructura de los seres vivos. Con cantidades diferentes, los elementos químicos esenciales que constituyen la vida son seis: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (por sus símbolos químicos forman la palabra CHONPS).

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¿Por qué crees que las teorías que no tienen sustento científico todavía están en vigencia?

presencia de moléculas orgánicas complejas en una estrella en formación, conocida como MWC 480, a 455 años luz de distancia. Este hito deja claro que las moléculas fundamentales para la vida están presentes en todo el universo.

En Internet hay numerosas aplicaciones que puedes descargar en tu computadora o celular y que te ayudan a explorar el espacio exterior. Un ejemplo de ellas es Worlwide Telescope o la aplicación de la NASA. https://laprensa.peru.com/ tecnologia-ciencia/noticia-nasaaplicaciones-espacio-que-debestener-tu-smartphone-67602

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Las destrezas con criterio de desempeño se ubican al inicio de cada tema. A continuación están los saberes previos: un recuadro con una pregunta que genera aprendizaje significativo al relacionar las experiencias previas del estudiante con el nuevo conocimiento que aprenderá.

t Astrónomos de ALMA descubrieron la

4. Exogénesis y panspermia La posibilidad de que el origen de los seres vivos que hoy habitamos en el planeta se hubiera dado en otros lugares del universo no es nueva ni descabellada, como lo sugieren los crecientes hallazgos astronómicos que analizaremos a continuación.

 En la matriz de telescopios ALMA, científicos y astrónomos de varios países trabajan para detectar en el universo moléculas con carbono.

Gracias a este gigantesco telescopio, se han detectado muchas y diversas moléculas orgánicas en nuestra galaxia y fuera de ella. Un ejemplo son las moléculas detectadas en la estrella en formación denominada MWC 480, descubiertas también en concentraciones similares al interior de los cometas del sistema solar. El instituto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) constantemente busca biomoléculas precursoras de vida en el universo, y ha descubierto sustancias químicas complejas en Titán, la luna de Saturno.

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¿Qué necesita una teoría para considerarse científica?

MWC 480, (2018). www.almaobservatory.org/es

Saberes previos

 Titá, una de las lunas de Saturno.

Posteriormente viene el desarrollo de contenidos, los cuales están trabajados en función de la destreza; se apoyan en fotografías, organizadores gráficos e ilustraciones pertinentes.

Secciones móviles

• TIC: utiliza portales web como herramientas de investigación, y también para reforzar aprendizajes. • Interdisciplinariedad: permite relacionar la biología con otras ciencias. Ejemplos: biología y arte, biología e industria, etc. • Laboratorios caseros: son experiencias cortas y sencillas de realizar con material casero.

TIC Observa este video sobre la alimentación saludable: www.mayedu.ec/bio1/p6

Interdisciplinariedad Biología e historia Se le atribuye al médico inglés R. Brown (1773-1858) la primera descripción del núcleo celular. Sin embargo, en el año 1682, el holandés Leeuwenhoek (16321723) describe en una carta a R. Hooke (1635-1703) una estructura en los glóbulos rojos de pez que podría ser un núcleo.

Laboratorio casero Coloca pedazos de pan en diversos ambientes; en la mesa, en la refrigeradora, en el congelador, uno al Sol y uno tapado. ¿En cuánto tiempo se llenan de moho? Observa qué pedazos de pan se descomponen más rápidamente. ¿A qué se debe esto? Expón tus hallazgos en clase.

¿Qué aporte nos da cada nutriente y en qué alimentos se encuentran?

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Los suelos son pobres en nutrientes y de naturaleza ácida, lo cual impide el desarrollo de más especies. Predominan los bosques de coníferas, que poseen adaptaciones que permiten su desarrollo en este clima: las hojas de algunas especies de árboles son perennes (permanecen en los tallos) potenciando la fotosíntesis, y las hojas de los pinos tienen forma de aguja con una cera que evita la desecación y se protege de las temperaturas heladas. La falta de hojas en los suelos, por la condición perenne de muchas especies de árboles (pinos, abetos y abedules) , disminuye la biomasa y la oferta de nutrientes. Virtualmente no hay un nivel de arbustos ni de hierbas, ya que los árboles no permiten la entrada de luz solar. La cubierta del terreno está dominada por musgos y líquenes.

Australia

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Este bioma está amenazado por la tala para la industria maderera, lo animaunos con otros, siempre debemos tomar en cuenta que los comentarios y las visiones positivas nos estimulan y favorecen nuestro aprendizaje.

Biología y geografía La geografía es una ciencia fundaOcéano Atlántico Océano Océano Pacífico Pacífico mental para determinar y esclarecer Sugerencias para Océano la ubicación exacta de los biomas y investigar Índico sus particularidades a nivel mundial. En este caso, también puedes Entonces, una íntima interdiscipliacudir a tu capacidad de obsernariedad entre biología el conocimiento  Zorro del ártico.  Abeto de la taiga. y geografía facilita vación y de deducción. de nuestro medioambiente y sussobre diversos biomas. Identifica su nombre científico e indaga qué adapEurasia

América del Norte

África

América del Sur

Australia

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Sin importar las diferencias o similitudes que podamos tener unos con otros, siempre debemos tomar en cuenta que los comentarios y las visiones positivas nos estimulan y favorecen nuestro aprendizaje.

Actividad investigativa Observa estas especies.

Groenlandia

Actividad investigativa Observa estas especies.

Diversidad funcional en el aula

Trabajo colaborativo Formen grupos de cuatro y realicen maquetas de la tundra y de la taiga. Creen paisajes con las especies correspondientes. Ubiquen la maqueta en un mapamundi. Presenten su trabajo y compárenlos con los de los otros grupos.

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Trabajo colaborativo Diversidad cual ha yproducido la disminución funcionalLa en caza el aulade Formen grupos de cuatro realicen maquetas de la tundra de poblaciones. y de la taiga. Creen con las especies correspondienlespaisajes para peletería ha reducido algunas Sin poblaciones animales. importar las diferencias o tes. Ubiquen la maqueta en un mapamundi. Presenten su similitudes que podamos tener trabajo y compárenlos con los de los otros grupos.

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La diversidad de especies es menor que en los bosques templados deciduos; algunos bosques boreales presentan de una a tres especies de árboles dominantes. Los mamíferos, especialmente carnívoros, ________________________________________________________________________________________________ son moderadamente diversos por la abundancia de roedores; tienen ________________________________________________________________________________________________ adaptaciones para conservar los apéndices cortos: orejas, hocicos, pa________________________________________________________________________________________________ tas y cola. Hay muchas aves migratorias y son muy diversas. ________________________________________________________________________________________________

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Interdisciplinariedad

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¿Qué diferencia tiene la tundra con la taiga? ________________________________________________________________________________________________

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Este bioma está amenazado por la tala para la industria maderera, lo cual ha producido la disminución de poblaciones. La caza de animales para peletería ha reducido algunas poblaciones animales.

América del Norte

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¿Qué diferencia tiene la tundra con la taiga?

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La diversidad de especies es menor que en los bosques templados deciduos; algunos bosques boreales presentan de una a tres especies de árboles dominantes. Los mamíferos, especialmente carnívoros, son moderadamente diversos por la abundancia de roedores; tienen adaptaciones para conservar los apéndices cortos: orejas, hocicos, patas y cola. Hay muchas aves migratorias y son muy diversas.

Biología y geografía La geografía es una ciencia fundaOcéano Atlántico Océano Océano Pacífico Pacífico mental para determinar y esclarecer Océano la ubicación exacta de los biomas y Índico 162 sus particularidades a nivel mundial. Entonces, una íntima interdisciplinariedad entre biología y geografía facilita el conocimiento de nuestro medioambiente y sus diversos biomas.

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Principales características Los veranos son frescos, y los inviernos son largos y fríos. La temperatura llega a –54 °C en el invierno hasta 19 °C en verano. No llueve mucho, pero hay humedad y el proceso de descomposición es lento. La temperatura permite la existencia de mayor vegetación y de árboles de gran altura, así como la presencia de diversos animales.

¿Por qué la biodiversidad vegetal es disminuida en la tundra? ________________________________________________________________________________________________

Los suelos son pobres en nutrientes y de naturaleza ácida, lo cual impide el desarrollo de más especies. Predominan los bosques de coníferas, que poseen adaptaciones que permiten su desarrollo en 1 Enumera los factores este que clima: las hojas de algunasde especies dedelárboles determinan las características los biomas mundo. son perennes (permanecen en los tallos) potenciando la fotosíntesis, y las hojas de los ________________________________________________________________________________________________ pinos tienen forma de aguja con una cera que evita la desecación y ________________________________________________________________________________________________ Nota curiosa. La taiga es________________________________________________________________________________________________ el se protege de las temperaturas heladas. La falta de hojas en los suebioma terrestre más grande del los, por la condición perenne de muchas especies de árboles (pinos, mundo, pero el hemisferio sur abetos vegetal y abedules) , disminuye la biomasa y la oferta de nutrientes. 2 ¿Por qué la biodiversidad es disminuida en la tundra? no tiene zonas de taiga porque Virtualmente no hay un nivel de arbustos ni de hierbas, ya que los la porción de tierra en las________________________________________________________________________________________________ latituárboles no permiten la entrada de luz solar. La cubierta del terreno des en que esta se desarrolla es ________________________________________________________________________________________________ está dominada por musgos y líquenes. ________________________________________________________________________________________________ muy reducida. I.CN.B.5.5.1. Explica el valor de la biodiversidad, desde la fundamentación científica de los patrones de evolución de las especies nativas y endémicas. Reconoce la importancia social, económica y ambiental y la identificación de los efectos de las actividades humanas sobre la biodiversidad a nivel nacional, regional y global.

 La taiga en la isla Sajalín en Rusia.

Trabajo colaborativo: es una actividad para ser trabajada en equipo. Se acompaña de DFA (diversidad funcional en el aula), con una recomendación para trabajar adecuadamente con compañeros que tengan una discapacidad.

Evaluación formativa

Taller diseñado para evaluar las destrezas. Incluye actividades constructivistas en las dimensiones cognitiva, afectiva y psicomotriz, que invitan a la reflexión, acción crítica, comprensión profunda, desarrollo de valores, aplicación y transformación de la realidad. Nota curiosa. La taiga es el bioma terrestre más grande del mundo, pero el hemisferio sur no tiene zonas de taiga porque la porción de tierra en las latitudes en que esta se desarrolla es muy reducida.

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La taiga También es conocida como bosque boreal o bosque de coníferas, ya que la principal característica de este bioma son grandes formaciones boscosas. Este bioma es exclusivo del hemisferio norte, y se encuentra justo debajo de la tundra entre las latitudes 50° y 60° N. Abarca las regiones medias de Canadá, parte baja de Alaska, norte de Europa y Siberia. El permafrost está también presente, pero los veranos son más largos y permiten una mayor oferta de agua.

Enumera los factores que determinan las características de los biomas del mundo. ________________________________________________________________________________________________

 La taiga en la isla Sajalín en Rusia.

Evaluación formativa

I.CN.B.5.5.1. Explica el valor de la biodiversidad, desde la fundamentación científica de los patrones de evolución de las especies nativas y endémicas. Reconoce la importancia social, económica y ambiental y la identificación de los efectos de las actividades humanas sobre la biodiversidad a nivel nacional, regional y global.

 Zorro del ártico.

Shutterstock, (2018). 618431924

Shutterstock, (2018). 752413147

Evaluación formativa

 Abeto de la taiga.

Sugerencias para investigar En este caso, también puedes acudir a tu capacidad de observación y de deducción.

Identifica su nombre científico e indaga sobre qué adaptaciones anatómicas y fisiológicas posee cada organismo para enfrentar el ambiente físico del bioma donde habita. Trabaja en tu cuaderno. 163

taciones anatómicas y fisiológicas posee cada organismo para enfrentar el ambiente físico del bioma donde habita. Trabaja en tu cuaderno.

162

163

Actividad investigativa: desarrolla en los estudiantes su capacidad indagatoria. Sugerencias para investigar: orienta acerca de cómo indagar en diversas fuentes, mediante métodos y técnicas.

Laboratorio 2

Vincula los conocimientos teóricos con los prácticos por medio de experiencias de aprendizaje novedosas, que se desarrollan a través del método científico y con materiales de bajo costo.

• • • • • • • • • • • • • •

Benedict-glucosa

Lugol-carbohidrato

Sudán III-lípido

Resultados

En este laboratorio observaremos la presencia de biomoléculas en algunas muestras vegetales y animales.

Primera parte: elaboración de testigos 1. Con la ayuda de reactivos, se analizarán las diferentes biomoléculas presentes en las muestras traídas al laboratorio (Imagen 1). 2. Primero se toman 4 tubos de ensayo y se los rotula de la siguiente manera:

Anota tus resultados en la siguiente tabla: Lugol

3. Se mezclan las sustancias y los respectivos reactivos: la maicena con el Lugol, la albúmina con el Biuret. Para el aceite, colocamos el Sudán III. El tubo que contiene Benedict y glucosa (diluida) se coloca a baño María en un vaso de precipitación durante 20 minutos. Todos estos tubos se mantienen como testigos.

Benedict

Shutterstock, (2018). 736641124

Biuret-proteína

Los seres vivos estamos compuestos de moléculas orgánicas e inorgánicas como agua y sales minerales. Entre las biomoléculas están los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos; todos ellos forman la estructura de las células.

Tubos de ensayo Gradillas Vasos de precipitación Probetas Goteros Pipetas de 1 ml Mechero de Bunsen o lámpara de alcohol Mortero Reactivos Lugol Reactivo de Biuret Benedict Sudán III Butanol Glucosa Leche Papa Aceite vegetal Maicena Huevo Fruta (pera o uva)

 Imagen 2: pulpa de papa.

Shutterstock, (2018). 773077366

Laboratorio

1. Para comprobar el contenido de carbohidratos, se toma 1 g de papa, se tritura en el mortero y se diluye con 5 ml de agua. En otro tubo se coloca la maicena diluida en agua y se agrega el Lugol. Se agita y se observa el color de la reacción (Imagen 2). 2. Para determinar el contenido de azúcares, se toma la fruta y se tritura en el mortero, se agrega agua (10 gotas) y se coloca 1 ml de reactivo de Benedict. Se coloca el tubo a baño María durante 20 minutos. Finalmente se comprueba el color de la reacción con los testigos. 3. Para determinar la existencia de proteínas, se extrae la clara de huevo y se la diluye: una parte de agua por dos partes de clara. Se revuelve hasta homogenizar, y se colocan 2 ml en un tubo de ensayo. En otro tubo se coloca la leche (2 ml). A ambos tubos se les coloca de 5 a 7 gotas de reactivo de Biuret y se observa el color de la reacción (Imagen 3). 4. Prueba de solubilidad de las grasas: se colocan 10 ml de aceite en un tubo de ensayo; se agregan 2 ml de Butanol, se agita y se observa. En otro tubo, se colocan 10 ml de aceite y se mezcla con agua. Se agita y se observa qué sucede. Finalmente, se realiza la prueba del Sudán III: en un tubo de ensayo, se colocan 5 ml de aceite y se agregan 3 o 4 gotas de Sudán III, más 5 ml de agua. Se agita y se observa la reacción (Imagen 4).

Introducción

Materiales • • • • • • •

Segunda parte: comprobar biomoléculas en los alimentos

• Demostrar la presencia de algunas biomoléculas en muestras frescas. • Identificar algunas biomoléculas utilizando reactivos químicos. • Observar a través del microscopio las células animales y vegetales, y detectar qué tipo de tejido forman.

 Imagen 3: prueba de Biuret para proteínas.

Shutterstock, (2018). 689465653

Objetivos

Identificación de biomoléculas

 Imagen 4.

Biuret

Sudán III

Butanol

Agua

Papa Maicena Fruta Albúmina Leche Aceite

Shutterstock, (2018). 735875959

Conclusiones

 Imagen 1.

Para redactar tu informe, incluye fotos o ilustraciones de cada reacción que observaste y elabora las conclusiones acerca de los alimentos que poseen determinadas biomoléculas en mayor cantidad.

Bibliografía En tu informe, anota las fuentes que consultaste sobre la capacidad de los reactivos en las distintas biomoléculas y la solubilidad de los lípidos.

Evaluación sumativa

Evalúa toda la unidad. Sus preguntas y actividades dan cuenta de la destreza a evaluar, de los criterios o de los indicadores de evaluación.

I.CN.B.5.2.2. Argumenta desde la sustentación científica los tipos de diversidad biológica (a nivel de genes, especies y ecosistemas) que existen en los biomas del mundo, la importancia de estos como evidencia de la evolución de la diversidad y la necesidad de identificar a las especies según criterios de clasificación taxonómicas (según un ancestro común y relaciones evolutivas) específicas.

Escoge la respuesta correcta y subráyala.

a) Clima, influencia del ser humano, longitud, altura. b) Altura, longitud, vegetación, cercanía al océano, influencia humana. c) Clima, suelos, vegetación, ubicación geográfica, latitud, altitud, cercanía al océano y a las corrientes marinas, influencia del ser humano. d) Temperatura, ubicación geográfica, corrientes oceánicas, suelos. a) Clima templado, suelo congelado, diversidad baja, compleja y con densidad poblacional alta. b) Veranos frescos e inviernos gélidos, el suelo con permafrost, diversidad baja y poco densa, fauna migratoria. c) Clima frío, diversidad de flora y fauna escasa, densidad poblacional baja, suelo con humus. d) Clima gélido, diversidad baja con estructura compleja, permafrost. III. ¿Cuál es el bioma más alterado del planeta por la actividad humana?

a) Bosque templado caducifolio b) Bosque mediterráneo c) Praderas y sabanas d) Bosque húmedo tropical

Autoevaluación: incluye una rúbrica para que el estudiante se autoevalúe y pueda valorar el avance en sus aprendizajes.

lluvia,

desiertos,

a) Restituirlos por medio de la fertilización b) Evitar talas y desmontes c) Proporcionar al suelo cobertura vegetal d) Todas las anteriores

altitud,

escasez,

Gobi,

precipitación,

Parea el bioma con sus características, escribiendo dentro del paréntesis el literal que corresponda. Inviernos templados, veranos secos, vegetación escasa, con bosques de encinas y sotobosque rico en arbustos. (___) a) taiga b) bosque templado caducifolio c) bosque mediterráneo d) bosque húmedo tropical

Veranos frescos, inviernos largos, suelos pobres y ácidos, vegetación predominante de coníferas. (___) Altas temperaturas y precipitaciones, bioma más diverso del planeta. (___) Posee cuatro estaciones, densa cobertura vegetal, árboles deciduos, suelo ligeramente fértil. (___)

186

II. Los océanos: a) Mantienen una riqueza natural inagotable b) Proporcionan energía, recreación y tienen recursos para el mundo entero c) Se han convertido en vertedero de basura d) Pueden solucionar el problema de hambre en el mundo

Sahara

Las regiones en las que la _________________ es menor a 25 mm anuales, o los lugares en los que hay ___________ pero no se distribuye uniformemente, se clasifican como _____________. La ____________ de lluvia puede deberse a: 1) alta presión subtropical, como en los desiertos del ______________ y Australia; 2) posición en las “sombras de lluvia”, como en los desiertos del occidente de _______________; 3) gran _____________, como en los desiertos tibetanos, boliviano y de ____________.

Escoge la respuesta correcta y subráyala. I. Para evitar la degradación de los suelos y lograr su uso sostenible es necesario:

Completa la siguiente frase con las palabras sueltas que están en el recuadro. Norteamérica,

Completa las siguientes oraciones con las frases del recuadro.

a) Según Malthus, la humanidad se incrementa en progresión geométrica, mientras que los recursos _________________________________________________. b) El planeta ya no puede sostenerse por sí solo, puesto que los recursos renovables se explotan __ _________________________________________________. c) Hay que elaborar estrategias sociales y económicas que permitan el uso sostenible de los recursos, satisfacer necesidades y reabastecer el medio para el futuro con técnicas de biorremediación y reforestación, ____________________________________________. d) Involucrar a las ciencias para que aporten con tecnología nueva para solucionar el uso de recursos es _____________________________.

II. La tundra es un bioma cuyas características principales son:

Coevaluación: es una actividad que se desarrolla y evalúa en equipo.

I.CN.B.5.5.2. Analiza con actitud crítica y reflexiva los modelos de desarrollo económico, los avances tecnológicos que cubren las necesidades del crecimiento de la población humana, las estrategias y políticas nacionales e internacionales enfocadas al desarrollo sostenible.

a un ritmo superior al de su restauración, progreso científico, crecen en progresión aritmética, asociadas con la producción sostenible

I. ¿Cuáles son los elementos físicos que condicionan los biomas en la Tierra?

Coevaluación Reúnanse en grupos de cuatro estudiantes y amplíen el conocimiento sobre las tecnologías ecoamigables. Realicen un listado de estas tecnologías y sus utilidades.

Autoevaluación Tema\Puntaje

Lee la siguiente rúbrica y analiza con honestidad qué puntaje te corresponde. 3

Biomas del mundo

Si veo una imagen detallada de un paisaje, soy capaz de inferir a qué bioma podría corresponder.

Modelos poblacionales y desarrollo sostenible

Reconozco cuál es la relación Argumento con cierta dificulentre el uso de los recursos natu- tad por qué una población rales, el desarrollo y el tamaño de en expansión perjudica al las poblaciones. desarrollo sostenible.

Confundo ciertos biomas pero, Me cuesta diferenciar un bioma en general, soy capaz de carac- de otro, o hablar de sus caracteterizar a los más importantes. rísticas y ubicación. Difícilmente puedo argumentar la relación entre el tamaño de una población, su bienestar y la sostenibilidad de los recursos naturales.

Avances tecnológicos para las necesidades humanas

Evalúo y argumento si una Me cuesta evaluar una tecnotecnología es capaz de contribuir logía, pero abogo por el uso al desarrollo sostenible, y con ello de tecnología orientada al solventar las necesidades humanas. desarrollo sostenible.

No entiendo la relación entre tecnología, necesidades humanas y desarrollo sostenible.

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UNIDAD

La vida: origen y evolución

n esta unidad conoceremos las teorías que se han propuesto a lo largo de la historia para explicar el origen de la vida; desde las que se basan en el conocimiento empírico (y también desde el enfoque filosófico y religioso), hasta otras que se sustentan en evidencias científicas y a través de la experimentación.

También analizaremos con mayor detenimiento la teoría de la abiogénesis y las condiciones de la Tierra primitiva, que permitieron el origen de las primeras formas de vida, a partir de moléculas inorgánicas hasta llegar a la formación de las primeras células.

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Objetivos • OG.CN.2. Comprender el punto de vista de la ciencia sobre la naturaleza de los seres vivos, su diversidad, interrelaciones y evolución; sobre la Tierra, sus cambios y su lugar en el universo, y sobre los procesos, físicos y químicos, que se producen en la materia.

Shutterstock, (2019). 525468841

• O.CN.B.5.1. Demostrar habilidades de pensamiento científico a fin de lograr flexibilidad intelectual; espíritu crítico; curiosidad acerca de la vida y con respecto a los seres vivos y el ambiente; trabajo autónomo y en equipo, colaborativo y participativo; creatividad para enfrentar desafíos e interés por profundizar los conocimientos adquiridos y continuar aprendiendo a lo largo de la vida, actuando con ética y honestidad. • O.CN.B.5.2. Desarrollar la curiosidad intelectual para comprender los principales conceptos, modelos, teorías y leyes relacionadas con los sistemas biológicos a diferentes escalas, desde los procesos subcelulares hasta la dinámica de los ecosistemas, y los procesos por los cuales los seres vivos persisten y cambian a lo largo del tiempo, para actuar con respeto hacia nosotros y la naturaleza. Ministerio de Educación, (2016).

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CN.B.5.5.1. Explicar los sustentos teóricos de científicos sobre el origen de la vida y refutar la teoría de la generación espontánea sobre la base de experimentos sencillos.

¿Has escuchado cómo era nuestro planeta antes de que apareciera la vida?

Desequilibrio cognitivo ¿Por qué crees que aún hoy el origen de la vida es objeto de incógnitas y controversias entre científicos y filósofos?

ab c

1. Teorías sobre el origen de la vida En un principio, los fenómenos naturales que no lograban ser explicados se relacionaron con un supuesto origen sobrenatural o se sustentaron en el conocimiento empírico. Con el desarrollo del método científico, que aporta hechos verificables y sustentados en evidencias, aquellas explicaciones basadas en la fe o en el empirismo ya no eran suficientes y la humanidad emprende un nuevo camino en la búsqueda de nuestros orígenes. A continuación contrastamos las características de las creencias basadas en la fe, en el conocimiento empírico y en el conocimiento científico. Shutterstock, (2019). 597317402

Saberes previos

Glosario

conocimiento empírico. Aquel que se obtiene por medio de la experiencia, con base en lo que captan los sentidos.

u Muchas veces, aquello que no logra ser

científicamente explicado, se atribuye a un origen místico.

Creencias basadas en la fe No necesitan evidencias. Pueden ser refutadas.

Conocimiento empírico

Conocimiento científico

Se obtiene por medio de la observación y de la experiencia. No conduce a una verdad universal. Puede ser refutado.

Se basa en el método científico. Que plantea una hipótesis que se comprueba mediante experimentación; sus resultados pueden replicarse una y otra vez para obtener una evidencia que difícilmente será refutada. Maya Ediciones, (2019).

Existen numerosas propuestas que explican a qué se deben las formas de vida presentes en la Tierra. Empezaremos revisando aquellas que parten de la fe y del empirismo. Estas son: • El creacionismo • La teoría de la generación espontánea

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En otra lección se abordarán las teorías del origen de la vida que se apoyan en el conocimiento científico.

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Shutterstock, (2019). 558909214

El creacionismo Es un sistema de creencias que sostiene que la vida y el universo se originaron a partir de la creación perfecta que realizó un ser sobrenatural. Muchas religiones basan sus creencias en esta teoría: el catolicismo, el islam, el judaísmo, el hinduismo, etc.

 Reproducción alternativa del fresco del pintor Miguel Ángel, La Creación de Adán, en el estilo de Picasso. Esta obra es un ejemplo de la creencia de que existe un ser superior.

La teoría creacionista se ramifica en dos concepciones: el creacionismo religioso y el diseño inteligente. 1. El creacionismo religioso Se define como una doctrina filosófica que asegura que cada cosa existente fue creada por una Inteligencia Superior o un ser divino. Se fundamenta en las escrituras de libros sagrados (como la Biblia, el Corán, y otros) que colocan a la Tierra como el centro del universo y a Dios como fuente de todo lo creado. En estos libros se argumenta que los seres vivos han sido creados por un ser superior y no se han modificado desde su creación; las personas que se adhieren a esta doctrina son llamadas creacionistas.

ab c

Glosario

evolución. En este contexto, se refiere al cambio gradual de los seres vivos.

2. El diseño inteligente Es un concepto más sutil que el creacionismo, propone que la vida y la evolución existen, tal como plantea la ciencia, pero con la intervención de la voluntad divina o una inteligencia superior, y no todo lo desconocido tiene una explicación religiosa. Afirma poseer evidencia de que el universo fue inteligentemente diseñado, con unas leyes tan particulares, precisas, minuciosas y exactas a todos los niveles que, sin tal precisión, hubiese sido imposible que las estrellas se formaran; o que la Tierra estuviese a la distancia justa del Sol como para posibilitar la vida y, además, tener un escudo protector. Es decir, todo el diseño universal y las leyes cósmicas son tan perfectos que resulta imposible el azar o la casualidad.

TIC

Shutterstock, (2019). 20290852

Observa este video acerca del origen de la vida. www.mayedu.ec/bio1/p11

Explica por qué se siguió creyendo en la generación espontánea de microbios.

t Tanto el creacionismo religioso como el

diseño inteligente proponen la presencia de seres superiores que diseñan y crean la vida.

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3. La teoría de la generación espontánea Sostiene que la materia inerte puede dar origen a seres vivos. Aristóteles imaginaba que partes de la materia contenían un “principio activo” y, que en circunstancias adecuadas, se formaba un ser vivo. Aún en el siglo XIX, la mayoría de la gente creía que nuevos seres y nuevas especies surgían todo el tiempo gracias a la generación espontánea, tanto de la materia inanimada como de otras formas de vida no relacionadas. Así pues, no era raro pensar que los gusanos se generaban a partir de la carne.

Glosario

inanimado. Se refiere a un objeto que no tiene vida.

Abierto

Pergamino

 El experimento de Redi consistió en colocar carne en tres envases: uno abierto, otro tapado con gasa y el último con pergamino. los gusanos aparecieron sobre la carne en el envase abierto.

En contraste, otros experimentos más controlados pusieron en duda esta teoría. Un ejemplo son los ensayos del italiano Francesco Redi, los cuales se describen en el gráfico adjunto. El golpe de gracia para desestimar la veracidad de la generación espontánea, se dio dos siglos más tarde con los experimentos del médico francés Louis Pasteur, gracias a los cuales se comprobó la presencia de microorganismos en el ambiente. Experimento de Louis Pasteur

Caldo esterilizado por el calor

Caldo estéril en una botella con el cuello curvado en forma de “s”.

Caldo estéril

Caldo contaminado por microorganismos

Testigo: la curvatura inferior del cuello de botella en forma de “S”, encierra a los microorganismos y el polvo; el caldo se mantiene estéril.

Louis Pasteur

Experimento: la ruptura de la parte superior del cuello permite a los microorganismos penetrar en la botella, y el caldo se deteriora.

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Gasa

Shutterstock, (2019). 1120517333, 1027208758

Moscas Gusanos

El peso de esta teoría fue tanto que incluso hubo quienes intentaron respaldarla por medio de experimentos. Tal es el caso del científico flamenco Jean-Baptiste van Helmont, quien vivió en el siglo XVII y que al poner trapos sucios y puñados de trigo en un granero cerrado durante 21 días, observó la presencia de ratones. Entonces asumió erróneamente que se habían generado espontáneamente, sin considerar la posibilidad de que estos animales se hubieran colado por algún agujero, tras ser atraídos por la comida.

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Evaluación formativa 1

I.CN.B.5.1.1. Explica el origen de la vida desde el sustento científico, análisis de evidencias y/o la realización de sencillos experimentos que fundamenten las teorías de la abiogénesis en la Tierra (refutando la teoría de la generación espontánea), la identificación de los elementos y compuestos químicos de la atmosfera de la Tierra primitiva y los procesos de abiogénesis de las moléculas y macromoléculas orgánicas.

Analiza lo que ves a tu alrededor y encuentra tres ejemplos de fenómenos que desde el empirismo pudieran apoyar la teoría de la generación espontánea. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿Por qué razón los científicos mencionados anteriormente creían que la vida se originaba de materiales inertes y cuál fue su descuido en sus experimentos iniciales? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Lee la siguiente afirmación: “Según el principio antrópico, las condiciones físicas que hacen posible nuestra existencia se encuentran tan ajustadas que es difícil pensar que nuestra existencia sea un simple resultado del azar o de fuerzas ciegas”. ¿A qué teoría se ajusta y por qué? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Trabajo colaborativo Formen grupos de cuatro personas y comparen la teoría creacionista con la del diseño inteligente: ¿en qué se asemejan sus planteamientos y en qué se diferencian? Muestren ante el resto de la clase las conclusiones de su debate.

Actividad investigativa Investiga la existencia de otros textos sagrados (aparte de los abordados en esta lección) que mencionen el creacionismo, y analiza cuál es su principal fundamento y a qué doctrina pertenecen. Presenta tu trabajo con imágenes, empleando una presentación en Power Point o en Prezi.

Diversidad funcional en el aula Es importante que haya tiempo suficiente para que se expresen aquellas personas que pueden tener problemas de lenguaje (en cuanto a ritmo o inteligibilidad, por ejemplo).

Sugerencias para investigar No olvides citar las fuentes de donde obtuviste la información.

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CN.B.5.1.2. Identificar los elementos y compuestos químicos de la atmósfera de la Tierra primitiva, y relacionarlos con la formación abiogénica de las moléculas orgánicas que forman parte de la materia viva.

Saberes previos ¿Recuerdas cuáles son los elementos químicos primordiales para los seres vivos?

Desequilibrio cognitivo ¿Tiene alguna lógica el decir que eres un ser estelar?

2. El origen de la materia y los

compuestos en la Tierra primitiva Los primeros organismos vivos surgieron de los no vivos Etimológicamente abiogénesis se refiere al surgimiento de la vida a partir de la materia no viva. Esta teoría sugiere que los elementos químicos presentes en la Tierra primitiva se combinaron de tal forma que lograron originar los primeros organismos. Para comprender mejor esta propuesta, revisaremos el trabajo del científico ruso Alexander Oparin, el cual coincidió con los hallazgos del inglés John Haldane, durante la segunda década del siglo XX. Ambos científicos sentaron las bases de lo que se conoce como la quimiosíntesis de la vida. En esencia, esta hipótesis sugiere que bajo las condiciones físicas y químicas de la Tierra primitiva se lograron conformar ciertas moléculas que al combinarse entre sí generaron sencillas formas de vida, como se detallará más adelante. Iremos por partes. Empezaremos por recordar lo que se propone como el origen del universo, de los elementos químicos y de nuestro planeta, para luego revisar las coincidencias que teóricamente pudieron originar la vida.

ab c

Glosario

singularidad. Espacio que no admite medidas de magnitud física, como, por ejemplo, la curvatura de tiempo o espacio.

1. El origen del universo Hasta ahora la teoría más acepada para explicar el origen del universo es la que se conoce como Big Bang, la cual plantea que toda la materia y energía existente se concentraba en un único punto conocido con el nombre de ‘singularidad’. Hace 13,75 mil millones de años, esta ‘singularidad’ colapsa, y se crea el tiempo, el espacio y la materia. Esta última comienza a expandirse, lo cual sigue sucediendo, tal como lo comprueban las observaciones, ecuaciones y mediciones astronómicas.

u Los elementos que están presentes en el pla-

neta Tierra también se encuentran en el resto del universo.

Shutterstock, (2019). 713409475

El universo con todos sus componentes empieza a formarse, como se representa en la siguiente imagen.

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Evolución del universo Aparecen las primeras estrellas

Formación del sistema solar (4 600 millones de años)

Aparecen las primeras galaxias

Edades oscuras

Galaxias modernas

Big Bang

380 mil años después

300 millones de años después

1 billón de años después

Actualidad

Shutterstock, (2019). 458227702

Tiempo

 El Big Bang y la formación de los primeros elementos a través del tiempo y el espacio.

2. El origen de los elementos Aproximadamente 300 mil años después del Big Bang, tuvo lugar la creación de elementos químicos debido a la interacción entre partículas denominadas protones, neutrones y electrones. Se formó así uno de los primeros y más abundantes elementos del universo: el hidrógeno. Cuando el universo empezó a enfriarse, la fuerza de la gravedad ocasionó la agrupación de diversos elementos ya formados, y los concentró en inmensas nubes de polvo estelar. Al colisionar los primeros átomos nacieron las estrellas y se formaron nuevos elementos químicos empezando por el helio y continuando por los elementos que se encuentran en las primeras posiciones de la tabla periódica.

q En condiciones de extrema presión y temperatura, los elementos se fueron formando a medida que las partículas fueron colisionando.

Las primeras estrellas que explotaron por la densidad de sus núcleos arrojaron a su vez una gran cantidad de nuevos elementos al espacio en formación. Actualmente, muchas nubes de polvo estelar siguen siendo consideradas como fuente para la formación de estrellas y planetas que aparecerán en futuro lejano.

Shutterstock, (2019). 518552875

Entonces, las estrellas y esta mezcla de polvo que las circunda, se asume como el origen de la materia en el universo.

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Glosario

eon. (Geología) Es el mayor de los períodos en que se considera dividida la historia de la Tierra, desde el punto de vista geológico y paleontológico.

TIC Observa este video acerca del origen de los elementos químicos (a partir del minuto 10:33 al 22:00) www.mayedu.ec/bio1/p16

3. Condiciones de la Tierra primitiva Ya para principios del siglo XX se tenían evidencias sustentadas por las rocas de mayor antigüedad encontradas, de que el planeta se había formado hace aproximadamente 4,5 eones de años. Sus condiciones, sin embargo, diferían mucho de las actuales, lo cual fue evidenciado por rocas y minerales estudiados en estratos profundos de la corteza terrestre. Se sugiere, entonces, que su atmósfera carecía de oxígeno, pues si fuere este el caso, los minerales estudiados debieran contener óxidos que no están presentes. También se piensa que los componentes que se encontraban en mayor proporción eran el dióxido de carbono (CO2), metano CH4), vapor de agua (H2O) y amoníaco (NH3), producidos por la constante actividad volcánica del planeta en sus inicios.

Por otro lado, la temperatura de la corteza era muy alta, debido al constante bombardeo de meteoritos que llegaban a consecuencia de la inestabilidad provocada por la reciente formación del sistema solar. Por esta razón no existía agua en estado líquido.

Mucho tiempo después, el planeta fue enfriándose y, ya sea por este motivo o porque cayeron cometas cargados de hielo, se formaron grandes océanos.

Con estas premisas, el ruso Alexander Oparín y el inglés John Haldane desarrollaron la teoría quimiosintética de la vida, la cual se tratará con mayor profundidad en las siguientes páginas.

Shutterstock, (2019). 1159159522

¿Cómo es posible que todos los elementos tengan las mismas partículas?

u Una teoría acerca del origen de los océanos

en la Tierra, afirma que estos se formaron por la caída de cometas, que son cuerpos celestes que viajan por el espacio, formados por hielo y polvo.

Biología y filosofía Conocer las bases de la vida, cómo evolucionan los organismos o por qué morimos han sido aspectos de mucha reflexión por parte de los grandes pensadores.

Shutterstock, (2019). 145125664

Interdisciplinariedad

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Evaluación formativa 1

I.CN.B.5.1.1. Explica el origen de la vida desde el sustento científico, análisis de evidencias y/o la realización de sencillos experimentos que fundamenten las teorías de la abiogénesis en la Tierra (refutando la teoría de la generación espontánea), la identificación de los elementos y compuestos químicos de la atmósfera de la Tierra primitiva y los procesos de abiogénesis de las moléculas y macromoléculas orgánicas.

Explica cómo después del Big Bang aún se siguen formando nuevas estrellas y galaxias. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿Cuáles son las partículas que dieron origen a los primeros elementos después del Big Bang? Menciónalas. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿Por qué razón se sugiere que la atmósfera de la Tierra carecía de oxígeno? ¿Qué componentes abundaban entonces? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Trabajo colaborativo Formen grupos de trabajo, elaboren un mapa conceptual sobre las diferentes evidencias científicas que explican el origen del universo. Cuestionen las teorías a favor y en contra, y argumenten conclusiones acerca del valor científico de esta teoría.

Diversidad funcional en el aula Busquen estrategias sensoriales que permitan que la información presentada capte la atención de todos los estudiantes.

Presenten ante el resto de la clase los resultados de sus hallazgos.

Sugerencias para investigar Actividad investigativa Observa el video: www.mayedu.ec/bio1/p17a Amplía tus conocimientos sobre la creación de los elementos después del Big Bang. Presenta un resumen en forma de diagrama de flujo, con base en el video.

Para hacer un buen diagrama de flujo, puedes seguir los pasos que se detallan en este enlace: www.mayedu.ec/bio1/p17b 17

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CN.B.5.1.1. Indagar y analizar la teoría de la abiogénesis que explica el origen de la vida, e interpretar las distintas evidencias científicas.

Saberes previos ¿Es posible que la vida en la Tierra provenga de otro lugar del universo? ¿Qué has escuchado al respecto?

Desequilibrio cognitivo ¿Por qué algunas teorías que no tienen un sustento científico todavía están en vigencia?

3. Teoría de la abiogénesis En 1924, Alexander Oparín (Rusia, 1894-1980) publicó el libro llamado El origen de la vida que conmocionó al mundo científico, generando gran expectativa pero también oposición. Él planteó que los precursores de las primeras células vivas (a los que denominó coacervados) se originaron en los mares de la Tierra primitiva, a consecuencia de reacciones químicas entre las moléculas que abundaban en ese entonces en su atmósfera reductora (CO2, CH4, NH3 y H2O). Agua

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Coacervado

Glosario

Maya Ediciones, (2019).

atmósfera reductora. Atmósfera sin cantidades significativas de oxígeno libre (O2) y otros gases o vapores oxidantes.

Proteínas p Según la teoría de Oparín, los aminoácidos y otras moléculas orgánicas simples formadas por las reacciones químicas que sucedieron en el mar primitivo pudieron combinarse para formar los coacervados que luego se transformarían en las primeras células.

Shutterstock, (2019). 120195799

Para Oparín, el mar constituyó un caldo primordial que facilitó estas reacciones y, junto con una atmósfera desprovista de oxígeno, la condición ideal para que los nuevos compuestos formados fueran lo suficientemente estables como para formar moléculas más complejas. En caso contrario, es decir en presencia de oxígeno, las moléculas que se forman tienden a oxidarse y a reaccionar rápidamente con otras. Otra circunstancia requerida para el modelo de Oparín fue la presencia de gran cantidad de energía, como aquella provista por las continuas erupciones volcánicas, la radiación ultravioleta proveniente del sol y los rayos producidos con frecuencia en ese ambiente.  La atmosfera de la Tierra primitiva debió

ser muy diferente a la actual para permitir la formación de moléculas orgánicas estables.

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Paralelamente, John Haldane (1892 - 1964) llegó a las mismas conclusiones que Oparín y en 1929 publicó un artículo que fue la base de la teoría quimiosintética. Esta teoría abiogénesica explica cómo a partir de las moléculas inorgánicas primitivas del planeta, se forman las moléculas orgánicas; estas últimas, al ensamblarse, constituyen a los seres vivos.

Electrodos

Vapor de agua

Gases (metano, amoníaco, hidrógeno) Condensador

Fuente de energía

Bomba de vacío

Fuente de calor

Colector

Evidencias de la teoría quimiosintética Muchos científicos pusieron en duda las hipótesis de Oparín y Haldane y en un afán por desacreditarlas, los norteamericanos Harold Urey (1893 – 1981) y Stanley Miller (1930 – 2007) se propusieron replicar las condiciones de la Tierra primitiva en su laboratorio. Es así como en 1953, para su sorpresa, logran obtener moléculas orgánicas simples tales como azúcares y aminoácidos (estos últimos son los componentes de las proteínas). Este experimento se constituiría en una de las mejores evidencias de que la quimiosíntesis no es una idea descabellada. Esto no quiere decir, sin embargo, que se haya probado su veracidad, solamente su factibilidad.

Caldo de cultivo (aminoácidos) La combinación del vapor de agua con los gases que simulan la atmósfera primitiva, por efecto de descargas eléctricas, produjo la precipitación de aminoácidos.

Shutterstock, (2019). 117279766

Agua

p Experimento de Miller y Urey, simulando las condiciones de una atmósfera primitiva.

Shutterstock, (2019). 361567322

Objeciones a la teoría quimiosintética Otros científicos discrepan de la teoría de Oparín y Haldane sobre su atmósfera reductora, proponiendo que la atmósfera de la Tierra primitiva sí tenía oxígeno proveniente de la disociación de la molécula de agua, provocada por la influencia de los rayos ultravioleta del Sol que llegaban directamente (no había la capa protectora de ozono). De esta manera, la Tierra primitiva pudo tener en su atmósfera algo de oxígeno (aunque inferior al actual) y la formación de compuestos orgánicos en presencia de oxígeno también fue probable.

t La Tierra primitiva era un lugar sin vida, formado por una mezcla de gases que originaron las primeras moléculas orgánicas y luego, la vida. Eran frecuentes las tormentas eléctricas que favorecieron las reacciones químicas.

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La vida se desarrolla en el mar La teoría de Oparín y Haldane explica cómo pudieron haberse formado los precursores de las células. Sin embargo, de ese primer conglomerado de moléculas orgánicas, hay un largo camino que falta descubrir y comprender (como formarse seres vivos con capacidades de nacer, crecer, reproducirse).

ab c

Glosario

bacterias quimiosintéticas. Son microorganismos que habitan en las cercanías de volcanes submarinos y transforman el gas metano que encuentran allí en su alimento que es la glucosa. bacterias fotosintéticas. Aquellas que toman el CO2 y agua de su medio y con la ayuda de la energía solar los transforman en glucosa para obtener energía.

Por medio de experimentos se ha comprobado que las condiciones de los mares primitivos pudieron facilitar que las primeras moléculas formadas se hicieran cada vez más complejas, gracias entre otras cosas, a los sedimentos de arcilla que se encuentran en el fondo marino y que al tener una pequeña carga eléctrica pudieron haber atraído a varios compuestos y haber facilitado su reacción química. El siguiente paso parece haber sido la formación de material genético (especialmente el ácido ribonucleico o ARN) que permitiera la transmisión de las características desarrolladas de una generación a otra. Si bien en un principio los primeros seres vivos debieron alimentarse de las moléculas disueltas en su medio, en algún momento dado pudieron haber desarrollado mecanismos para sintetizar su propio alimento. Tal es el caso de las primeras bacterias quimiosintéticas y fotosintéticas que se transformaron en la base de la cadena alimenticia de los ecosistemas marinos. Con el surgimiento de la fotosíntesis, que se ha calculado sucedió hace 3.5 eones, también la atmósfera inició su camino de transformación para permitir la vida en el ambiente terrestre.

H O H3N C C CH3 OH

Un aminoácido

H H C H H

Metano

O H

O C O H Dióxido de carbono

N Ácido H Agua cianhídrico Moléculas inorgánicas de la Tierra

Shutterstock, (2019). 207309331

Monómeros orgánicos

p La vida pudo originarse simultáneamente en la Tierra y venir del espacio.

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Evaluación formativa 1

I.CN.B.5.1.1. Explica el origen de la vida desde el sustento científico, análisis de evidencias y/o la realización de sencillos experimentos que fundamenten las teorías de la abiogénesis en la Tierra (refutando la teoría de la generación espontánea), la identificación de los elementos y compuestos químicos de la atmósfera de la Tierra primitiva y los procesos de abiogénesis de las moléculas y macromoléculas orgánicas.

Define con tus palabras qué es un coacervado. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿Cuál fue el papel del oxígeno para que surja la vida, según la teoría de la abiogénesis? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Elabora un organizador gráfico que dé cuenta de cómo la vida se formó y se desarrolló en los mares primitivos.

Trabajo colaborativo Formen grupos de cuatro personas y expongan sus opiniones acerca del origen de la vida en la Tierra. Lleguen a un consenso y enumeren las ciencias que han participado para despejar las incógnitas acerca de nuestro origen. Expliquen ante el resto de la clase las conclusiones de sus argumentos.

Actividad investigativa Indaga con mayor profundidad sobre la teoría del origen de la vida de Alexander Oparín. ¿En qué le aportaron sus conocimientos sobre astronomía y geología? ¿En síntesis, qué es lo esencial de su teoría? ¿La comunidad científica actual acepta sus postulados? ¿Qué críticas de carácter científico ha recibido su teoría? Presenta tus hallazgos mediante Prezi o PowerPoint.

Diversidad funcional en el aula Al exponer, hay que ser cuidadosos al vocalizar y apoyarse en carteles que ayuden a visualizar la información, especialmente para los compañeros con dificultades visuales.

Sugerencias para investigar Enfócate en desarrollar las 3 R de la investigación: rigor (precisión y validez científica), relaciones (conexión de conceptos) y relevancia (que sea significativo y trascendente). 21

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Saberes previos ¿Qué necesita una teoría para considerarse científica?

Desequilibrio cognitivo

La posibilidad de que el origen de los seres vivos que hoy habitamos en el planeta se hubiera dado en otros lugares del universo no es nueva ni descabellada, como lo sugieren los crecientes hallazgos astronómicos que analizaremos a continuación. Ya en la antigua Grecia el filósofo Anaxágoras (500 – 428 a. C.) halló en la exogénesis (un origen extraterrestre) la explicación para la vida en nuestro planeta. Posteriormente el sueco Svante Arrhenius (1859 -1927) retomó estas ideas a principios del siglo pasado, proponiendo que pequeñas esporas o bacterias pudieron haber llegado a bordo de meteoritos que atravesaron nuestra atmósfera y cayeron en diferentes puntos del planeta, iniciando el camino de la evolución de los seres vivos. Esta es la base de lo que posteriormente se conocería como teoría de la panspermia (etimológicamente pan significa todos, y spermos es semilla). Shutterstock, (2019). 134092916

¿Por qué crees que las teorías que no tienen sustento científico todavía están en vigencia?

4. Exogénesis y panspermia

 Moléculas precursoras de la vida o microorganismos vivos extremófilos pudieron llegar a la Tierra en meteoritos o en polvo cósmico.

ab c

Glosario

u Los elementos químicos presentes en la Tie-

rra también están en otras partes del universo. Un caso concreto es el agua en estado líquido, encontrada en el satélite “Europa” de Júpiter.

Shutterstock, (2019). 233481121

evolución. Cambios graduales que han experimentado los seres vivos desde su origen.

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t Astrónomos de ALMA descubrieron la

MWC 480, (2019). www.almaobservatory.org/es

TIC

Shutterstock, (2019). 84211996

 En la matriz de telescopios ALMA, científicos y astrónomos de varios países trabajan para detectar en el universo moléculas con carbono.

El instituto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) constantemente busca biomoléculas precursoras de vida en el universo, y ha descubierto sustancias químicas complejas en Titán, la luna de Saturno.

Shutterstock, (2019). 265015487

 Titán, una de las lunas de Saturno.

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u ALMA ha observado estrellas como el Sol

en una etapa temprana de formación y ha descubierto rastros de isocianato de metilo, un compuesto químico básico para la vida.

170608a, (2019). www.almaobservatory.org/es/

TIC Observa este video acerca de ALMA en: www.mayedu.ec/bio1/p24

ALMA detecta ingredientes para la vida alrededor de estrellas jóvenes de tipo solar Dos equipos de astrónomos han utilizado el poder de ALMA para detectar, en el sistema estelar múltiple IRAS 16293-2422, isocianato de metilo, una molécula orgánica compleja prebiótica.

Comenta el aporte de esta matriz al origen del universo y de la vida.

Es la primera vez que se detecta esta molécula prebiótica en protoestrellas de tipo solar, el tipo de estrella a partir de la cual evolucionó nuestro sistema solar. Este hallazgo puede ayudar a los astrónomos a entender del modo que apareció la vida en la Tierra.

Glosario

isocianato de metilo. Compuesto orgánico con fórmula molecular C2H3NO que se usa industrialmente para fabricar pesticidas.

protoestrella. Es la materia interestelar en proceso de condensación para formar una nueva estrella.

Shutterstock, (2019). 724670974

ab c

Esta familia de moléculas y los azúcares también detectados en protoestrellas están involucrados en la síntesis de péptidos y aminoácidos que, al formar proteínas, son la base biológica para la vida tal y como la conocemos. Los científicos están convencidos de que los cometas contienen rastros de la composición química inicial de nuestro sistema solar desde los tiempos de formación planetaria. Según ellos, a medida que los planetas fueron evolucionando, los cometas y asteroides que entraron al sistema solar trajeron a la joven Tierra las primeras moléculas orgánicas y de agua que posteriormente permitieron que surgiera la vida.

Biología y astronomía Actualmente los astrónomos afirman: “Una vez más, hemos comprobado que no somos especiales. Ahora tenemos pruebas de que estos mismos compuestos químicos existen en otras partes del universo, en áreas que podrían dar nacimiento a sistemas solares parecidos al nuestro”.

Shutterstock, (2019). 86927044

Interdisciplinariedad

¿Cómo podemos darnos cuenta de que existen moléculas orgánicas fuera de nuestra galaxia? 24

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Evaluación formativa 1

I.CN.B.5.1.1. Explica el origen de la vida desde el sustento científico, análisis de evidencias y/o la realización de sencillos experimentos que fundamenten las teorías de la abiogénesis en la Tierra (refutando la teoría de la generación espontánea), la identificación de los elementos y compuestos químicos de la atmósfera de la Tierra primitiva y los procesos de abiogénesis de las moléculas y macromoléculas orgánicas.

Explica la relación entre las teorías de la exogénesis y la panspermia. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿A qué conclusiones llegan los astrónomos al descubrir moléculas complejas en protoestrellas? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿Qué evidencias pueden fundamentar que el origen de la vida en la Tierra proviene de otros lugares del universo? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Trabajo colaborativo Formen grupos de cuatro personas e indaguen acerca de qué otros lugares del sistema solar pueden albergar agua y vida. Expongan ante el resto de la clase la posibilidad de que no estemos solos en el universo.

Actividad investigativa Indaga sobre noticias actuales relacionadas con ALMA y si han encontrado otras biomoléculas en el universo. Describe sus fórmulas y su origen. Puedes encontrar otros documentales en la página de ALMA: www.almaobservatory.org/es/sobre-alma/

Diversidad funcional en el aula Las formas de hablar suelen variar de persona a persona. Es importante respetar el estilo que cada integrante tenga a la hora de exponer lo indagado.

Sugerencias para investigar La página de ALMA tiene una sección dedicada a noticias donde se destacan los hallazgos más recientes.

Presenta tu trabajo con modelos moleculares o imágenes. ¿Qué otros aportes a la ciencia han desarrollado? 25

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CN.B.5.2.1. Analizar las hipótesis sobre la evolución de las células procariotas y eucariotas basadas en la teoría de la endosimbiosis, y establecer semejanzas y diferencias entre ambos tipos de células.

Saberes previos ¿Qué recuerdas sobre la simbiosis que estudiaste en EGB?

Desequilibrio cognitivo ¿Qué organismos son más primitivos: las bacterias o las células animales?

5. Evolución de las células procariotas

y eucariotas

Las células procariotas Procariota viene del griego pro, antes, y karion, nuez (para referirse a una envoltura, en este caso, del núcleo celular). Son organismos unicelulares como bacterias y algunas arqueas. Su característica más representativa es que su material genético se encuentra libre dentro del citoplasma, sin una membrana que lo limite.

Estructura de una bacteria Fimbria

Ribosomas Plásmidos Cromosoma

Cápsula Membrana externa Espacio periplasmático

Shutterstock, (2019). 739786774

Flagelo

Membrana interna Pared celular

Citoplasma Pili

Mesosoma

p Las células procariotas presentan una estructura relativamente simple, con pocas organelas. Son unicelulares, pero, en algunos casos, forman colonias e intercambian material genético.

La pared celular: cubierta externa que separa el interior de la célula con su entorno, y la membrana plasmática hacia el interior de la pared. Poseen capa S proteínas y glicoproteínas.

El citoplasma: se forma de citosol gelatinoso al interior de la célula y las estructuras celulares suspendidas en él. No contiene organelos, pero si una membrana que lo delimita.

Componentes de las células procariotas Son células simples, con pocos organelos, sin embargo, cumplen con sus funciones de crecimiento fisiológico y de reproducción. Algunas son autotrofas, es decir que mediante fotosíntesis o quimiosíntesis realizan su propia nutrición. Otras son heterótrofas, es decir que requieren adquirir los nutrientes del medio. En este grupo se encuentran las bacterias que llamamos patógenas y causan enfermedades. Los principales componentes de las células procariotas son:

El ADN: material genético de forma circular donde se encuentra la información genética. Adicionalmente hay la presencia de plásmidos (pequeños fragmentos de ADN circulares).

Pequeños ribosomas: sintetizan las proteínas que constituyen el andamiaje de la célula.

Maya Ediciones, (2019).

ab c 26

Glosario

glicoproteínas. Proteínas conjugadas con azucares simples.

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Algunas bacterias tienen estructuras especializadas en su superficie celular, las cuales les ayudan a moverse, adherirse a otras superficies o incluso intercambiar material genético, como los flagelos y fimbrias y las varillas llamadas pili, que sirven para intercambio de material genético. La reproducción celular se realiza por bipartición o fisión binaria, esto quiere decir que una célula se divide dando lugar a dos células hijas, iguales a la madre.

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Estructura de una célula vegetal Plasmodesmos

Citoplasma Retículo endoplasmático

Ribosoma Vacuola Lisosoma

Nucléolo

Núcleo

Cloroplasto

Aparato de Golgi Mitocondria

Origen y evolución de las células No se sabe cómo apareció la primera célula en la Tierra, pero se acepta que su origen fue un fenómeno físico-químico. Probablemente, la primera célula se originó gracias a la transformación de moléculas inorgánicas en orgánicas bajo unas condiciones ambientales adecuadas, produciéndose más adelante estos componentes orgánicos, o biomoléculas que interactuaron y generaron estructuras de mayor complejidad, los coacervados. Estos aún eran a-celulares, es decir, no células vivas, pero en cuanto alcanzaron la capacidad de autoorganizarse y perpetuarse, dieron lugar a un tipo de célula primitiva, descrita por el microbiólogo estadounidense Carl Woese (1928-2012) como progenote, antecesor de los tipos celulares actuales. A partir de él, se dio lugar a variantes como procariotas, arqueas y bacterias.

Endosimbiosis, un gran paso evolutivo Gracias a la evolución, aparecieron nuevos tipos de células, más complejas, por endosimbiosis. Esta teoría postula que algunos orgánulos propios de las células eucariotas, en especial plastos y mitocondrias, habrían tenido su origen en organismos procariotas que, después de ser englobados por otro microorganismo, habrían establecido una relación endosimbiótica con este, sin que el anterior pierda su relativa autonomía y produciéndose un beneficio mutuo. Se especula que las mitocondrias provendrían de proteobacterias alfa, por ejemplo, las rickettsias y los plastos (cloroplastos y cromoplastos) de cianobacterias.

Cromoplasto

Shutterstock, (2019). 250674961

Células eucariotas Eucariota viene del griego eu, verdadero, y karion, nuez (verdadero núcleo). Son células que conforman organismos pertenecientes al dominio Eukarya y sus correspondientes reinos Plantae, Animalia, Fungi y Protista. Su característica esencial es que el ADN de sus células se encuentra delimitado por una membrana nuclear. Son células mucho más especializadas y forman desde estructuras simples como organismos unicelulares, hasta organismos con tejidos y órganos bien diferenciados.

Membrana celular

p Las células eucariotas poseen núcleo y organelos especializados, con estructura compleja.

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Glosario

progenote. Organismo ancestral de menor complejidad que cualquier organismo procariota actual. endosimbiosis. Relación de mutuo beneficio en la que un organismo se desarrolla en el interior de otro. rickettsias. Son bacterias parásitas consideradas organismos intermedios entre los virus y las bacterias.

En 1971, la bióloga estadounidense Lynn Margulis (1938-2011) propuso la teoría de la endosimbiosis seriada: la célula eucariotica asimila bacterias con habilidad de fotosíntesis o para producir energía. Una forma inicial de convivencia simbiótica terminó en unión hacia un organismo más evolucionado. 27

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Las evidencias que confirman que las mitocondrias y plastos resultaron a través del proceso de endosimbiosis son las siguientes:

Glosario

fagocitosis. Tipo de endocitosis por el cual algunas células (fagocitos y protistas) rodean con su membrana citoplasmática partículas sólidas y las introducen al interior celular.

• El tamaño de las mitocondrias es igual al tamaño de algunas bacterias. • Las mitocondrias y los cloroplastos tienen su propio ADN. • Ambos están cercados por una doble membrana. En una fagocitosis, la membrana interna sería la membrana plasmática original; la externa sería la membrana de la célula que la fagocitó. • Las mitocondrias y cloroplastos se dividen por fisión binaria, como las bacterias; mientras las células eucariotas se dividen por mitosis.

simbionte. Especie animal o vegetal que vive en simbiosis con otra especie diferente. Organismo que vive habitualmente en el espacio corporal de otro, pero sin perjudicarlo.

Gracias a la endosimbiosis, los organismos eucarióticos aprovechan de la condición de efectuar procesos metabólicos que evolucionaron originalmente en bacterias (como la respiración celular, producción de energía y fotosíntesis). Esta aptitud mejorada fomentó la selección natural de células mejor adaptadas; es decir, las células con simbiontes en su interior, pudieron sobrevivir.

Interdisciplinariedad Biología y tecnología El estudio de la biología celular y la medicina han evolucionado gracias a la ayuda del microscopio; este permitió ver las células aumentadas miles de veces y le facilitó a la ciencia avanzar en ambos campos. Shutterstock, (2019). 622387247

El árbol filogenético o árbol de la vida presenta los antiguos linajes de las bacterias (procariotas) y los de sus descendientes eucariotas, generados por la fusión de varios ancestros. El diagrama inferior muestra la teoría evolutiva que se conoce como teoría de la endosimbiosis seriada. La unión de las flechas indica el origen de los organismos formados por simbiogénesis.

Indaga cuál es la máxima potencia de un microscopio.

TIC Observa este video acerca de la endosimbiosis. www.mayedu.ec/bio1/p28

Desde que se descifró el código genético de los seres vivos, alrededor de los años 60, se hizo evidente que todos procedemos de un ancestro común que se conoce por las siglas de LUCA (Last Universal Common Ancestor). Esto se debe a que compartimos ADN como material genético y los mismos mecanismos para su replicación e interpretación; por lo tanto LUCA estaría en la base del árbol filogenético.

Relaciones evolutivas según la endosimbiosis seriada Bacteria

Animales

Ancestro del cloroplasto Ancestro de las mitocondrias

Comenta en dónde encontraron las primeras células fósiles.

Eukarya Archaea Bacteria Plantas

Núcleo formado

Eukarya Archaea Animales

Ancestro del cloroplasto

Plantas

Núcleo formado

Inmersión de una célula productora de H2 por una bacteria Arquea que consume H2

Maya Ediciones, (2019).

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p Árbol filogenético que representa la teoría de la endosimbiosis seriada, propuesta por Lynn Margulis.

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Evaluación formativa 1

I.CN.B.5.2.1. Explica la importancia de la evolución biológica desde la sustentación científica de las teorías de la endosimbiosis, selección natural y sintética de la evolución, la relación con las diversas formas de vida con el proceso evolutivo y su repercusión para el mantenimiento de la vida en la Tierra.

Especifica las principales características de la célula procariótica: ¿cuáles son sus partes principales y organelas? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿Cuáles son las características principales que tienen en común las células eucarióticas y las procarióticas? Realiza en tu cuaderno un diagrama de Venn para establecer diferencias y semejanzas. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿De qué se trata la teoría endosimbiótica? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Trabajo colaborativo Formen grupos de tres personas y discutan acerca de la teoría endosimbiótica. Observen a su alrededor o a sí mismos. A simple vista no verán nada, pero dentro de nosotros existe un universo de microorganismos que nos ayudan a vivir. Investiguen sobre las diferentes organelas que fueron fagocitadas y se convirtieron en mitocondrias y cloroplastos. ¿En qué ayudaron para la evolución de las células?

Actividad investigativa Averigua en otros textos y en Internet acerca de la teoría endosimbiótica, de tal forma que puedas ampliar tus conocimientos y criterios. Presenta tu trabajo empleando Prezi o PowerPoint.

Diversidad funcional en el aula Tengan presente no interrumpir o terminar las oraciones de las personas que tienen alguna dificultad en expresarse oralmente.

Sugerencias para investigar Fuentes bibliográficas recomendadas para este tema son los textos de biología de Audesirk, Solomon, Villee, Nason, Kimball.

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Laboratorio 1 Procedimiento general de trabajo en laboratorio de biología Introducción al método científico Materiales • Bata • Pizarrón • Cristalería • Microscopio óptico • Porta y cubreobjetos • Balanza

Objetivos 1. Conocer las medidas de seguridad y los protocolos dentro de un laboratorio. 2. Reconocer algunas técnicas y herramientas de investigación científica.

Introducción La ciencia es la actividad humana que racionaliza la comunicación entre el ser humano y el universo. Su progreso se mantiene incorporando nuevos conocimientos y rechazando los anteriores; esto abarca desde la investigación práctica y la simple lógica, hasta la investigación dirigida, utilizando equipos, técnicas, análisis, etc. El conocimiento científico consiste en el proceso de observar, cuantificar, valorar y juzgar nuestro entorno de modo objetivo, con el propósito concreto de aprenderlo y entenderlo, mejorando o negando afirmaciones previas.

Medidas de seguridad • Sé puntual, pues ausencias y tardanzas afectan tu nota. • No se permite el uso de celulares durante el periodo de laboratorio. • Ya que en este laboratorio se utilizan aguas estancadas, líquidos preservadores de animales y otros compuestos, tienes que presentarte con una bata de laboratorio, además de usar calzado cerrado. • Evita hablar en voz alta, sentarte sobre la mesa del laboratorio, ingerir alimentos o maquillarte. • Los juegos de manos y correteos están prohibidos en el laboratorio. • En los fregaderos, no puedes descartar desperdicios sólidos. Usa el basurero. • Reporta cualquier avería que se presente en los equipos. • Si rompes un envase o instrumento de cristal, recoge los vidrios con cuidado y notifica de inmediato a tu docente. Los vidrios y cristales rotos se colocan en un envase de desperdicios especial y no en el basurero regular. • De sufrir alguna cortadura o algún accidente, debes comunicárselo al docente inmediatamente. • Al finalizar el laboratorio, colocarás el microscopio en su lugar de la manera que te indique tu docente. No lo debes dejar sobre la mesa. • Al terminar la práctica, verifica que toda el área y el equipo estén limpios y organizados. • Las computadoras son para el proceso de aprendizaje. No juegues con tu equipo. • Identifica los elementos de seguridad (extintores, mantas y otros) presentes en el laboratorio.

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Llegar a una conclusión

Analizar datos

Recolectar datos

Método científico

1. Conoce y familiarízate con las reglas de laboratorio. 2. Observa y reconoce el uso y Diseño experimental manejo del material de laboratorio y cristalería. 3. Manipula de forma adecuada las sustancias usadas en el laboratorio. 4. Aprende sobre las partes y el uso del microscopio óptico. 5. Discute sobre qué descubrimientos científicos ocurren en laboratorios y hacia dónde debería encaminarse la investigación.

Formulación de una hipótesis

Shutterstock, (2019). 716433808

Procedimiento Primera parte

Planteamiento del problema

 Imagen 1: pasos del método científico.

Segunda parte 1. Anota en tu cuaderno la utilidad de cada uno de los materiales que tienes en tu laboratorio. 2. Dibuja el microscopio y señala cada una de sus partes. 3. Prepara placas para observarlas en el microscopio: material vegetal, agua estancada, muestras de frotis, etc. 4. Realiza una discusión sobre el método científico y los pasos que se deben seguir (Imagen 1).

Observaciones

q Imagen 2: el microscopio y sus partes.

Rotula las partes que conforman el microscopio (Imagen 2).

Resultados Al realizar tu informe, describe el método científico, sus alcances y las reglas del laboratorio.

Analiza el porqué de las reglas del laboratorio y qué otras sumarías para optimizar los procedimientos. Examina algunos problemas en la investigación actual.

Bibliografía No olvides anotar las fuentes de donde obtuviste tu información.

Shutterstock, (2019). 103347971

Conclusiones

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Evaluación sumativa 1

CE.CN.B.5.1. Argumenta el origen de la vida, desde el análisis de las teorías de la abiogénesis, la identificación de los elementos y compuestos de la Tierra primitiva y la importancia de las moléculas y macromoléculas que constituyen la materia viva.

¿Las moléculas orgánicas se forman solo al interior de los seres vivos? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿Podrían las moléculas orgánicas, que formaron las primeras células, tener origen extraterrestre? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

¿Pueden las teorías científicas sobre el origen de la vida apoyar la idea de que la vida puede aparecer en otros planetas? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Identifica los elementos y compuestos químicos que formaron parte de la atmósfera de la Tierra primitiva, y relaciónalos con la abiogénesis de las moléculas orgánicas que forman parte de la materia viva. Compuestos Carbono Oxígeno

Producto

Las primeras experiencias que intentaron reproducir en el laboratorio el origen de la vida a partir de la materia inerte se deben a: a) Redi (S. XVII)

c) Oparin (S. XX)

b) Pasteur (S. XIX)

d) Miller (S. XX)

¿Cuál era la composición de la atmósfera de la Tierra cuando se originó la vida?

Nitrógeno Hidrógeno Metano Agua Dióxido de carbono Cianuro de hidrógeno

a) Oxígeno y nitrógeno, como la actual. b) Hidrógeno, amoníaco, metano y vapor de agua. c) Oxígeno, amoníaco, metano y vapor de agua. d) Helio, amoníaco, metano y vapor de agua.

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La atmósfera primitiva de la Tierra era anaerobia. Esto quiere decir que… a) Tenía mucho hidrógeno.

a) Tenía mucho hidrógeno libre o combinado. b) No tenía oxígeno. c) Tenía poco vapor de agua. d) No tenía nitrógeno.

b) No tenía oxígeno libre. c) Tenía poco vapor de agua. d) No tenía nitrógeno.

La atmósfera primitiva de la Tierra era reductora. Esto quiere decir que…

CE.CN.B.5.2. Cuestiona con fundamentos científicos la evolución de las especies desde el análisis de las diferentes teorías (teorías de la endosimbiosis, selección natural y sintética de la evolución), el reconocimiento de los biomas del mundo como evidencia de procesos evolutivos y la necesidad de clasificar taxonómicamente a las especies.

Indaga. ¿En la teoría de la endosimbiosis se propone que, durante la evolución, los ancestros de los que descienden las mitocondrias fueron incorporados antes que los de los cloroplastos? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

10 Usa las siguientes palabras y completa las frases. eucariota

cloroplastos

simbiótica

organismos

a) Un científico del futuro que observe un “cronocito”, difícilmente distinguirá que alguna vez fueron dos ____________________ separados. b) Mucho tiempo atrás en la historia evolutiva, dos células formaron una relación _______________ y el resultado de la unión fue la primera célula _________________. d) Las algas y las plantas tienen otro tipo de organela, los ____________________, que también se parecen a los organismos unicelulares procariotas.

11 Coevaluación Formen parejas y desarrollen una exposición sobre la teoría de Oparin del origen de la vida. ¿Qué inconvenientes tiene esta teoría? Califiquen el nivel de participación de cada estudiante.

12 Autoevaluación Tema\Puntaje

Lee la siguiente rúbrica y analiza con honestidad qué puntaje te corresponde. 3

Método científico

Comprendo el método científico y valoro su aporte para resolver problemas de la vida diaria.

Sé los pasos del método científico, Me es difícil entender para pero no lo relaciono con la vida. qué sirve el método científico

Teorías sobre el origen de la vida

Argumento qué teorías que explican Me es difícil comprender de qué Confundo teorías involuel origen de la vida tienen evidencia manera las evidencias respaldan una cradas en explicar cómo se y sustento científico y cuáles no. u otra teoría sobre el origen de la vida. originó la vida.

Abiogénesis

Explico las condiciones físicas y químicas para el origen de la vida.

Tengo dudas. pero entiendo el ori- Desconozco los factores que gen de la vida, según la abiogénesis. posibilitaron el origen de la vida.

Libro Biologia BGU 1.indd 33

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