BACHILLERATO
Biología 1 Marta Patricia Velázquez Ocampo
DESARROLLA COMPETENCIAS
Biología 1 Esta caricatura es la interpretación del artista ChoperNawers acerca de biología. Con ella comenzamos aplicando uno de los objetivos del enfoque por competencias: la sensibilidad al arte, de manera tal que puedas establecer, desde la primera página, una relación creativa entre tú y el significado de esta materia.
Biología 1
Velázquez Ocampo, Marta Patricia Biología, 1 / Marta Patricia Velázquez Ocampo; ilustrador Diego Cabrera. –- Tercera edición. –- México: ST Editorial: ST Distribución, 2013. 200 páginas: ilustraciones; 28 cm. Bibliografía: página 200 En la cubierta: Bachillerato: Desarrollo competencias Incluye Guía para el maestro ISBN 978 607 508 125 0 ISBN 978 607 508 126 7 (e-book) 1. Biología – Estudio y enseñanza (Superior). 2. Biología – Estudio y enseñanza (Superior) – Instrucción programada. I. Cabrera, Diego, ilustrador. I. título. 570.7-scdd21
Biblioteca Nacional de México
ST Distribución, S.A. de C.V. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial, registro número 3342. © Derechos reservados 2013 Primera edición: Estado de México, mayo de 2010 Segunda edición: México, df, junio de 2012 Tercera edición: México, df, junio de 2013 © 2013, Marta Patricia Velázquez Ocampo ISBN: 978 607 508 125 0 ISBN e-book: 978 607 508 126 7
Presidente: Alonso Trejos Director general: Joaquín Trejos Publisher: Giorgos Katsavavakis Coordinadora editorial: Lilia Villanueva Editora: Lourdes Torres Asistente editorial: Daniel Rendón Director de arte: Miguel Cabrera Diseñadoras: Diana Flores, Milagro Trejos Ilustrador: Diego Cabrera Asistente de producción: Alicia Pedral Recursos fotográficos: archivo ST Editorial, jurvetson, NOAA, alexbartok, Thomas Shahan, ciamabue, Chris Willis, kat+sam, Thilo Salmon bajo licencia Creative Commons. Iconografía utilizada: The Noun Project (http://thenounproject.com), bajo licencia Creative Commons.
Prohibida la reproducción total o parcial de este libro en cualquier medio sin permiso escrito de la editorial. Impreso en México. Printed in Mexico.
muestras digitales POR EL AMBIENTE
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PRESENTACIÓN
La enseñanza de la biología, como la de cualquier otra disciplina, ha ido evolucionando a través del tiempo. En el contexto actual, es preciso tener en cuenta que lo importante no es el aprendizaje memorístico de nombres o procesos, sino la comprensión de los fenómenos biológicos que impactan en la vida diaria, para aprender a vivir mejor, a cuidar la salud y a preservar el medio ambiente. El libro Biología 1 cubre tema a tema todas las competencias que marca la última actualización del programa de la dgb de acuerdo a la Reforma Integral de la Educación Media Superior (riems), incluyendo los objetos y las evidencias de aprendizaje que marca el programa y otras más para que puedan ser utilizadas a juicio del profesor. Se han ideado secciones como “Problema”, la cual es una situación problémica planteada a manera de reto para que los alumnos resuelvan y después se autoevalúen y coevalúen a un compañero. También se encuentra al inicio de cada tema “Asume el reto”, que plantea una situación inicial relacionada con el contexto del estudiante que lo lleve a rescatar sus conocimientos y competencias previas. Asimismo se incluye la sección “Desarrolla competencias”, diseñada de manera que el alumno, lejos de memorizar, tenga que comprender, razonar y aplicar la información en la resolución de ejercicios diversos. Por otra parte, en “La biología en mi entorno”, como una actividad de cierre, se busca hacer explícita la aplicación de los saberes adquiridos para que el estudiante pueda resolver situaciones reales de la vida cotidiana. Además, el libro presenta instrumentos de evaluación, como listas de cotejo y rúbricas, útiles en los diferentes tipos de evaluación (heteroevaluación, autoevaluación y coevaluación). También contiene lecturas para promover el desarrollo de habilidades verbales y despertar el interés de profundizar temas revisados; se ha buscado que las lecturas se relacionen con su realidad más cercana. Se han incluido prácticas de laboratorio de fácil realización, no solo en la parte final del libro sino a lo largo del texto, como sugerencias de actividades para complementar el aprendizaje. Se incluyen también otras secciones como retratos, cápsulas de información complementaria, infográficos, esquemas diferentes tipos de evaluaciones e instrumentos de evaluación, entre otras. Les invito, estudiante, docente, a hacer uso de este libro, así como de su propia creatividad para convertir el proceso de enseñanza-aprendizaje en una grata experiencia que resulte inolvidable. De antemano, se agradece cualquier comentario o sugerencia por parte de los lectores que sirva para mejorar esta obra; se pueden enviar a la autora a la siguiente dirección electrónica: comentarios@st-editorial.com
El estudio de la biología abre una ventana al fascinante mundo de los seres vivos, desde los microscópicos –los cuales sólo pueden ser observados y estudiados en el laboratorio–, hasta los más complejos. Conocer la biodiversidad que habita nuestro planeta representa la posibilidad de despertar la conciencia para respetar y preservar las distintas especies animales y vegetales existentes, para que las generaciones futuras las valoren y las aprecien también.
CONTENIDO
Secciones del libro Reconoce tus competencias
VI VII
Bloque 1 Reconoces la biología como ciencia de la vida Para comenzar... 10 Problema 11 Tema 1. Biología: como ciencia 13 Tema 2. Campo de acción de la biología y sus principales divisiones 16 Tema 3. Relación entre la biología y otras disciplinas 18 Tema 4. Niveles de organización de la materia viva: químico, celular, tisular, orgánico, individual y ecológico 21 Tema 5. Características de la ciencia: sistemática, metódica, objetiva, verificable, modificable 24 Tema 6. Características del método científico aplicado a la biología 27 Observación 27 Planteamiento del problema 28 Información previa 28 Hipótesis 28 Diseño experimental 29 Experimentación 29 Análisis de los resultados 29 Conclusiones 29 Informe escrito 29 Teoría 30
Tema 7. Avances de la biología y su importancia para la sociedad Evaluación sumativa
32 36
Bloque 2 Identificas las características y los componentes de los seres vivos Para comenzar... 40 Problema 41 Tema 1. Características de los seres vivos 43 Estructura y organización 43 Metabolismo 44
Homeostasis 44 Reproducción 44 Crecimiento y desarrollo 45 Irritabilidad 45 Adaptación 45
Tema 2. Bioelementos primarios y secundarios Tema 3. Propiedades del agua y su relación con los procesos de los seres vivos. Estructura y función de biomoléculas orgánicas Biomoléculas orgánicas
47
50 52
Tema 4. Hábitos saludables en la nutrición 63 Tema 5. adn 66 Replicación del adn 69
Tema 6. arn y síntesis de proteínas
71
Transcripción del adn 73 Traducción del adn 73 Código genético 75
Evaluación sumativa
78
Bloque 3 Reconoces la célula como unidad de la vida Para comenzar... 82 Problema 83 Tema 1. La célula. Teoría celular 85 Tema 2. Teorías de la evolución celular 88 Teoría de la síntesis abiótica o evolución química Teoría de la panspermia Hipótesis hidrotermal
89 91 92
Tema 3. Tipos celulares: procariota y eucariota
93
Célula procariótica Célula eucariótica Evolución de procariontes a eucariontes
Tema 4. Estructura y función de las células procariota y eucariota Tema 5. Células eucariotas: vegetal y animal. Procesos celulares Membrana celular, transporte de sustancias y comunicación celular Núcleo o nucleoide como centro de información y reproducción de la célula Organelos relacionados con la elaboración y el transporte de biomoléculas: ribosomas, retículo endoplasmático, aparato de Golgi
93 94 95
98 102 102 105
106
Centros de almacenamiento y procesamiento de sustancias: vacuolas, vesículas, lisosomas y peroxisomas Estructuras relacionadas con procesos energéticos: mitocondrias y cloroplastos Estructuras de soporte y movimiento: citoesqueleto, cilios y flagelos
Evaluación sumativa
107 108 110
112
Bloque 4 Describes el metabolismo de los seres vivos Para comenzar... 116 Problema 117 Tema 1. Tipos de energía. Reacciones exotérmicas y endotérmicas 119 ¿Cómo se produce la transformación de energía en los seres vivos? Reacciones exotérmicas y endotérmicas
Tema 2. Adenosín trifosfato (atp): estructura, función y ciclo. Enzimas
120 121
122
atp y energía en las células 122 Enzimas 125
Tema 3. Metabolismo: anabolismo y catabolismo. Procesos anabólicos relacionados con la nutrición autótrofa: quimiosíntesis y fotosíntesis Nutrición autótrofa
Tema 4. Procesos catabólicos: respiración celular y fermentación Respiración celular Respiración anaerobia y fermentación
Tema 5. Formas de nutrición heterótrofa
127 128
134 134 138
140
Nutrición heterótrofa
140
Evaluación sumativa
143
Bloque 5 Valoras la biodiversidad e identificas estrategias para preservarla Para comenzar... 148 Problema 149 Tema 1. Virus 151 Composición química Forma de replicación
151 152
Criterios para clasificarlos Ejemplos de enfermedades que ocasionan
152 153
Tema 2. Clasificación de los seres vivos
156
Linneo 157 Whittaker 157 Woese 158
Tema 3. Dominio Eubacteria
159
Estructura 159 Reproducción 159 Respiración y nutrición 160 Formas y criterios de clasificación 160 Importancia de las bacterias 164
Tema 4. Dominio Archaea Criterios de clasificación Importancia de las arqueobacterias
Tema 5. Dominio Eukaria Reino Protista Reino Fungi (hongos) Reino Plantae (plantas) Reino Animalia (animales) Importancia del cuidado de la biodiversidad Reflexión final
Evaluación sumativa
163 164 164
166 167 171 174 177 183 184
185
Sección final Prácticas de laboratorio Evaluación final Fuentes consultadas
189 199 200
SECCIONES DEL LIBRO Los libros de la Colección Bachillerato apegados a los programas de estudios de la Dirección General del Bachillerato (dgb) de ST Editorial se distinguen por brindar una estructura didáctica apegada al enfoque por competencias. Contienen los listados de competencias genéricas y disciplinares, y al inicio de cada bloque, los desempeños del estudiante y los objetos de aprendizaje que se señalan en los programas de estudios de las diferentes asignaturas, introducción y mapa conceptual (indicados con un icono color verde). También ofrecen diferentes tipos de actividades y evaluaciones (señaladas con un icono color azul), y secciones complementarias que facilitan el proceso de enseñanza-aprendizaje (indicadas con un icono color rojo).
inicio Reconoce tus competencias
Se enlistan las once competencias genéricas y las competencias disciplinares respectivas. Se acompañan de siglas para que sea posible identificar en cuáles actividades del libro se desarrollarán.
Objetos de aprendizaje Se enlistan los objetos de aprendizaje indicados en el programa de estudios que el alumno estudiará.
actividades y evaluaciones Reto
Actividad en donde se plantea una situación problemática que invite al alumno a estudiar el bloque.
Actividad de apertura
Al comienzo del tema, se incluye una actividad motivadora pensada para que el alumno reflexione y se interese en el estudio de cada uno de los temas.
Actividades individuales y grupales
Con éstas se pretende que el estudiante desarrolle sus competencias de forma integral.
Evaluaciones Introducción al bloque y mapa conceptual
Se incluyen un texto introductorio con una breve explicación de lo que se estudiará y un mapa conceptual con los temas más importantes del bloque.
Desempeños del estudiante
Se agregan los desempeños señalados en el programa de estudios acompañados de incisos,para identificar en cuáles actividades se trabajarán.
Incluye evaluación diagnóstica que valora conocimientos y habilidades que el estudiante posee antes de iniciar el estudio del bloque (Para comenzar...), y aquellos que adquirió al finalizar el estudio del bloque (evaluación sumativa). También se estiman los aprendizajes obtenidos durante el curso (evaluación final). Estas evaluaciones se acompañan de instrumentos de evaluación como listas de cotejo y rúbricas.
Para terminar. Autoevalúa tus competencias
Con este cuadro el estudiante podrá autoevaluar las competencias genéricas adquiridas al finalizar el curso.
complementarias Ilustraciones, infográficos Refuerzan y abordan los contenidos de manera creativa y explicativa, como una estrategia visual y efectiva para el proceso de aprendizaje.
Glosario
Se incluye la definición de términos de difícil comprensión que aparecen en cada página.
Retrato
Se incluye información relevante sobre algunos de los personajes clave en el desarrollo de los temas de cada materia.
El mundo que te rodea. En la web
Información complementaria y de reflexión donde se vincula lo que el estudiante va construyendo con el entorno inmediato.
Lecturas
Se incluyen lecturas cuyas temáticas refuerzan los contenidos desarrollados en cada uno de los bloques.
RECONOCE TUS COMPETENCIAS Las competencias son capacidades que una persona desarrolla en forma gradual durante el proceso educativo, que incluyen conocimientos, habilidades, actitudes y valores, en forma integrada, para dar satisfacción a las necesidades individuales, académicas, laborales y profesionales. Existen principalmente tres tipos de competencias: genéricas, disciplinares y laborales. Las competencias genéricas le permiten al individuo comprender el mundo, aprender a vivir en él. Estas competencias son aplicables a todas las áreas del conocimiento, y por lo tanto a todas las asignaturas.
G
Por su parte, las competencias disciplinares engloban los requerimientos básicos –conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes– que se necesitan en cada campo disciplinar, para que los estudiantes puedan aplicarlos en diferentes contextos y situaciones en su vida. Estas competencias se podrán entretejer más adelante con las competencias laborales, para conformar un todo armónico que le da pleno sentido al proceso educativo, de tal manera que los estudiantes adquieran las destrezas y capacidades necesarias para desenvolverse en el mundo actual.
D
competencias genéricas
competencias disciplinares
básicas del campo de las ciencias experimentales
1
Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue.
1
Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.
2
Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros.
2
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.
3
Elige y practica estilos de vida saludables.
3
4
Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
4
Obtiene y registra sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
5
Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.
5
Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.
6
Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
7
Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.
7
Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
8
Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas.
8
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
9
Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.
9
Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.
11
Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
12
Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.
13
Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos.
14
Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.
10 Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales. 11
Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.
Ubica estas competencias genéricas en cada actividad, grupal e individual, así: competencias genéricas
2
5
7
9
Éstas son competencias disciplinares básicas del campo de las ciencias experimentales. Ubícalas en cada actividad, grupal e individual, así: competencias disciplinares
3
4
8
14
Desempeños del estudiante
Bloque 1 Reconoces la biología como ciencia de la vida
a. Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación con otras ciencias. b. Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. c. Reconoce el carácter científico de la biología. Estos desempeños pueden identificarse en cada una de las actividades del bloque, de la siguiente manera: desempeños del estudiante
a
b
c
Objetos de aprendizaje
• Biología: como ciencia • Relación entre biología y otras disciplinas • Niveles de organización de la materia viva: • Químico • Celular • Tisular • Orgánico • Individual • Ecológico • Características de la ciencia: • Sistemática • Metódica • Objetiva • Verificable • Modificable • Características del método científico aplicado a la biología
Introducción ¿Te imaginas cómo sería nuestro mundo sin plantas, animales y seres humanos? El paisaje de nuestro planeta sería similar al de la Luna o de algún lugar desolado. Los seres vivos somos los que damos sentido y belleza a este planeta azul en que vivimos. La biología es la ciencia que nos conduce al entendimiento del mundo vivo que nos rodea, desde las partículas más pequeñas que participan en la química de un organismo, hasta la organización de grandes grupos de animales y plantas que habitan en los diferentes ecosistemas.
En este bloque podrás conocer más acerca de la importancia de esta ciencia en el mundo actual, sus aplicaciones y la relación que tiene con la vida cotidiana. Asimismo, conocerás las ciencias con las que se vincula, como la geografía, la física, la química y las matemáticas; así como los niveles de organización de la materia y la forma en que se lleva a cabo el trabajo científico. A continuación te mostramos un mapa conceptual que resume esquemáticamente los contenidos de este bloque.
Biología
se relaciona con
es la ciencia de los
ciencias afines
seres vivos
se estudia en diversas
ramas
como
como
geografía física química matemáticas
se ubican en
se estudian por
niveles de organización
método científico
molécula célula tejido órgano sistema organismo población ecosistema
se basa en
observación experimentación análisis
genética citología microbiología paleontología botánica zoología fisiología
Para comenzar... Para que puedas comprender los temas de este bloque, es necesario que rescates las competencias (conocimientos, habilidades, actitudes y valores) que ya has adquirido a lo largo de tu vida. Haz tu mejor esfuerzo para responder y detecta aquellos aspectos que no conoces o no dominas para enfocar tu estudio.
I. Piensa y anota cuál es la relación de la biología con tu vida cotidiana.
II. Describe algún avance reciente de la biología que hayas escuchado en las noticias o leído en algún medio escrito: periódicos, revistas, Internet.
III. Ordena los siguientes niveles de organización de la materia, del más simple al más complejo: ( ) molécula ( ) célula ( ) átomo ( ) organismo ( ) tejido ( ) ecosistema ( ) órgano IV. Realiza los siguientes ejercicios. 1. Explica cómo se aplica el método científico para resolver un problema.
2. ¿Es necesario conservar la naturaleza? ¿Por qué?
3. Describe cómo te imaginas a un científico. ¿En qué basas tu idea?
4. Explica, en tu opinión, cuál es la importancia de la biología para la sociedad.
5. Elabora en tu cuaderno un esquema en el que ubiques la relación de la biología con otras ciencias. 10
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Reto (problema) La siguiente herramienta didáctica constituye una situación problémica para que trates de resolverla. Lee con atención los desempeños que se numeran enseguida; si te fijas, estos se hallan relacionados con las preguntas que se te plantean, pues con cada una de éstas puedes saber si estás adquiriendo cada uno de esos desempeños: a. Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación con otras ciencias. b. Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. c. Reconoce el carácter científico de la biología. Los conocimientos y habilidades que desarrolles en este bloque deberán darte los elementos para resolver, en el transcurso, el siguiente problema. El reto consiste en que leas con atención el caso que se plantea y respondas las preguntas que le siguen en tu cuaderno. El extraño caso en el pueblo de Genaro Genaro vive en un pueblito encantador que se encuentra en una zona boscosa, llena de flores, con un riachuelo que la rodea, y un clima agradable todos los días del año. Hace algunos meses, en esta región, la gente comenzó a observar que a algunos niños y también a los adultos les salían ronchas en la piel. Estas ronchas les causaban escozor y malestar, y llegaron a ser tantos los enfermos que se tuvo que llamar a un grupo de expertos para realizar una investigación al respecto. Los expertos se dedicaron a averiguar la edad de los enfermos, lo que comían, las condiciones del agua que bebían, si había algún tipo de insectos rondando en las casas, si las flores estaban despidiendo polen o si había algún otro factor que causara este problema.
Si tú fueras el encargado de investigar este problema: a1. ¿A qué especialistas de cuáles ramas de la biología considerarías llamar para que realizaran una investigación? a2. ¿Cuáles científicos además de biólogos invitarías a formar un equipo de trabajo? c3. Plantea al menos cuatro hipótesis para explicar el problema. c4. Elige una y anota cuál sería el procedimiento que seguirías para tratar de averiguar si es correcta. c5. ¿Qué necesitarías tomar en cuenta para que los resultados de tu investigación fueran válidos? b6. Explica qué importancia tiene la biología para: • La investigación de las causas de enfermedades y su posible tratamiento. • El conocimiento de las plantas que nos rodean y sus usos. • El estudio de animales, por ejemplo los insectos. • La conservación del medio ambiente. • La producción de alimentos a través de la agricultura y ganadería.
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Coevaluación La siguiente lista de cotejo es para que evalúes a uno de tus compañeros durante su participación en la actividad del reto. Procura ser objetivo y honesto en la evaluación. Asimismo solicita que un compañero te evalúe y haz el propósito de ir mejorando aquellos aspectos en los que obtengas menor puntaje. Criterio Siempre (2) Aporta ideas para el trabajo. Asiste a las reuniones. Muestra interés en los temas. Realiza su trabajo con calidad. Comparte lo que investiga con todos. Contribuye a que haya un ambiente de confianza en el equipo. Cumple a tiempo lo que le corresponde hacer. Demuestra tolerancia hacia la opinión de los demás. Muestra sentido de responsabilidad. Suma parcial Total
A veces (1)
No cumple (0)
Autoevaluación Cuando hayas concluido este bloque: 1. Contrasta tus respuestas a las preguntas del problema con las de tus compañeros del grupo, y entre todos señalen cuáles son las correctas; confírmenlas después con su profesor. 2. Reconoce si has logrado los desempeños que se señalan en la rúbrica que se muestra a continuación, indicando las preguntas que contestaste correctamente, y suma tus aciertos. Aspectos a evaluar
3
2
1
Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación con otras ciencias. Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. Reconoce el carácter científico de la biología.
Identificas correctamente el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. Reconoces claramente las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. Reconoces plenamente el carácter científico de la biología.
Describes, con algunas dificultades, el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. Reconoces, con algunas dificultades, las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones.
No describes correctamente el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. No reconoces las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana ni el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones.
Reconoces, con algunas dificultades, el carácter científico de la biología.
No reconoces el carácter científico de la biología.
Valor
9
6
3
Total:
3. Consulta la siguiente escala para saber tu nota final. Escala Excelente Bien Regular Insuficiente
8-9 6-7 4-5 1-3
Recuerda que la autoevaluación es para ti, para que te des cuenta de tus logros y de lo que necesitas trabajar para aprender más, así que procura ser siempre honesto en este tipo de valoraciones y determinar cómo puedes mejorar en tus estrategias de aprendizaje. 12
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Tema 1
Tema 2
Tema 3
Biología: como ciencia
Campo de acción de la biología y sus principales divisiones
Relación entre la biología y otras disciplinas
Continúa
Asume el reto ¿Qué estudia la biología? ¿Qué tiene que ver con tu vida cotidiana? Lleva a tu clase tres definiciones impresas acerca de lo que estudia la biología, así como recortes e imágenes relacionadas con esta ciencia. Reúnete con cuatro compañeros y entre todos elaboren un collage en el que se incluyan las imágenes y algunas de sus definiciones acerca del objeto de estudio de la biología y explíquenlo a su profesor y al resto del grupo.
Desde tiempos inmemoriales, el ser humano ha contemplado la naturaleza con asombro y curiosidad. El mundo vivo que nos rodea es tan diverso como estrellas hay en el universo: existen desde pequeños microorganismos hasta formas inimaginables de animales marinos, plantas de todos los tamaños, hongos de colores que esconden venenos peligrosos, aves cantadoras, pequeños animales que amamos como mascotas… En fin, hay mucho por conocer y comprender de los seres vivos. Y si nos adentramos a investigar lo que hay dentro de nosotros mismos también podemos descubrir un mundo fascinante de moléculas y células perfectamente organizadas para cumplir con cada una de sus funciones. La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos y es una disciplina que forma parte de nuestra vida diaria. Por ejemplo, seguramente, el día de hoy mientras venías a la escuela observaste en tu camino algunos árboles, flores, insectos. Seguramente en las noticias has escuchado sobre los avances en la elaboración de la vacuna contra el virus de la influenza AH1N1, o acerca de los problemas que se han generado en diversos ecosistemas por los efectos del calentamiento global. Incluso al ver anuncios comerciales escuchamos acerca de las proteínas del cabello que se incluyen en alguna marca de champú, de los avances en la ciencia para el tratamiento de diversas enfermedades, como el acné o el pie de atleta, y es común escuchar en alguna conversación acerca de controversias sobre los riesgos de la producción de alimentos transgénicos. En todos estos aspectos, la biología se encuentra directamente relacionada. st-editorial.com
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BLOQUE 1
figura 1 Una de las funciones de la biología es el estudio de las similitudes y diferencias que existen entre los seres vivos, y la interrelación entre ellos.
El mundo que te rodea Uno de los problemas que enfrenta la biología actual es el calentamiento global. La temperatura de nuestro planeta ha ido en aumento, en respuesta a la emisión excesiva de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero, que producen las plantas generadoras de energía y los automóviles. Las consecuencias, que ya hemos podido experimentar, han sido la mayor incidencia de sequías que afectan la vegetación del planeta, huracanes, aumento del nivel del mar, derretimiento de glaciares, cambios en el ecosistema y extinción de especies.
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La biología estudia los seres vivos en todos sus niveles, desde la molécula hasta el individuo completo. Estudia también los genes, así como las bases neuronales del pensamiento, la forma en que funcionan los seres vivos, las relaciones de las especies con su medio ambiente, el origen de las enfermedades que nos deterioran, el comportamiento animal y la historia de la vida. En términos más concretos, la biología es una ciencia experimental y sistemática que pretende describir los procesos que comparten los seres vivos, la forma en que se mantiene y multiplica la vida, la biodiversidad y las relaciones de los organismos con su medio ambiente (figura 1). La biología nació de la curiosidad del ser humano por entender los fenómenos relacionados con la vida, y por describir todo el mundo vivo que tenía a su alrededor. En un principio, fue una disciplina predominantemente descriptiva que consistía en hacer un largo inventario de todas las especies de plantas y animales del planeta. Los naturalistas –los biólogos del pasado– se dedicaban a colectar organismos y describirlos minuciosamente, y les asignaban un nombre científico. La biología fue objeto de largas discusiones filosóficas que pretendían explicar la “esencia de la vida” a partir de la reflexión influida por las ideas preconcebidas de los que participaban en dichos debates. Poco a poco, al apoyarse cada vez más en una observación cuidadosa y metódica de los fenómenos naturales, la biología pasó de ser una ciencia descriptiva –y algunas veces subjetiva– a ser una ciencia experimental y objetiva, de manera que se fueron cambiando viejas ideas para dar lugar a nuevas teorías científicas. La biología actual se basa en tres teorías que causaron gran controversia en el momento de ser propuestas, pero que están ampliamente fundamentadas por todas las evidencias generadas y documentadas hasta la fecha. Estas tres teorías, pilares de la biología actual, son: Teoría celular. Demuestra que todos los seres vivos están formados por células y por lo tanto dan unidad al mundo vivo. Teoría de la evolución. Esta teoría muestra que los seres vivos que conocemos –con toda su diversidad– tuvieron un origen común y están emparentados entre sí. Teoría del gen. Nos muestra la base de la continuidad, de la permanencia de los caracteres hereditarios que van pasando de una generación a otra. Estas tres teorías han permitido descubrir que todos los seres vivos tenemos mucho en común en cuanto a las estructuras celulares que nos forman; que los procesos químicos y fisiológicos para mantenernos son similares en todas las especies; que tenemos ancestros comunes, por lo que formamos una gran familia que se originó hace varios miles de millones de años; y que todos nos reproducimos a través de los genes, formados por la misma molécula de la herencia, que es el adn. Así, hoy en día, gracias a estas tres teorías, podemos integrar la enorme gama de fenómenos biológicos y estudiarlos en su conjunto de manera organizada y sistematizada. A través del tiempo, la biología ha ido avanzando gracias al desarrollo de la tecnología. El diseño de microscopios cada vez más potentes, de técnicas para estudiar las moléculas de la vida, y el perfeccionamiento de la computadora, entre otros aspectos, han sido decisivos para que esta ciencia se encuentre actualmente a la vanguardia y dé lugar a tecnologías nunca antes imaginadas.
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Reconoces la biología como ciencia de la vida
Con el apoyo de la tecnología hemos podido, en años recientes, lograr la comprensión de los fenómenos biológicos en todos los niveles, desde el microscópico y bioquímico, hasta la imagen macroscópica de nuestro planeta azul visto desde el espacio (figura 2). Así, ha surgido la creciente necesidad de encontrar alternativas para disminuir el impacto ambiental producido por el ser humano en los diversos ecosistemas del planeta, que nos ha llevado a vivir un calentamiento global que nos preocupa y causa cada vez más problemas. Por otra parte, los grandes avances de la biología molecular han permitido al ser humano no sólo comprender la forma en que funcionan los seres vivos, sino también la manera en que éstos pueden ser reprogramados genéticamente. La biología ha cobrado una enorme importancia, al punto de expresar que estamos viviendo actualmente en el siglo de la biología, debido a los avances extraordinarios de la genética, descubrimientos que han permitido controlar enfermedades que antes nos asolaban, desarrollar nuevas estrategias para una mayor producción de alimentos y desarrollar biotecnologías que facilitan la vida de la humanidad. Sin embargo, no todo se ha podido descubrir, aún hay mucho por hacer; para muchos la biología sigue siendo una gran aventura y un reto por develar los secretos de la naturaleza (figura 3).
Actividad individual
competencias genéricas
4
8
competencia disciplinar
1
desempeños del estudiante
a
figura 2 La Tierra es un enorme ser vivo que responde como un todo a los daños que recibe.
b
Resuelve en tu cuaderno lo que se te solicita a continuación y al final comparte tus respuestas con el resto de tus compañeros. 1. Escribe tu propia definición de lo que estudia la biología.
2. Anota tres ejemplos de tu vida cotidiana en los que se relacione la biología. figura 3 La biología ha tenido grandes avances, pero todavía hay mucho por revelar.
3. Describe algún descubrimiento de la biología que haya mejorado la vida de las personas.
4. Menciona algún aspecto relacionado con la biología que aún falta por ser comprendido o solucionado.
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Tema 2
Tema 3
Tema 4
Campo de acción de la biología y sus principales divisiones
Relación entre la biología y otras disciplinas
Niveles de organización de la materia viva: químico, celular, tisular, orgánico, individual y ecológico
Continúa
Asume el reto ¿Dónde se lleva a cabo el trabajo de los biólogos? ¿Qué estudia un paleontólogo? ¿Y un ornitólogo, un entomólogo o un micólogo? Averígualo antes de tu clase para poder resolver el siguiente problema: Imagina que haces un viaje a la selva del Amazonas y encuentras una especie muy extraña de insecto que te amenaza. Ante el temor de morir en pocos minutos debes acudir a uno de tus acompañantes: uno es un ornitólogo, el otro es un entomólogo y el tercero es un micólogo. Sólo tienes tiempo para preguntar a uno de los tres qué hacer. ¿A cuál de los tres especialistas debes consultar? El trabajo de los biólogos abarca diversos ámbitos, debido a que la biología estudia los procesos de los seres vivos desde distintos puntos de vista, ya sea en el nivel microscópico o en el macroscópico. Así, la biología se puede estudiar en un laboratorio o en el campo; podemos interesarnos en los procesos microscópicos que ocurren en los seres vivos, estudiar las biomoléculas, o bien, estudiar los órganos de un animal o una planta. Podemos de igual forma, estar interesados en todo un conjunto de organismos, su comportamiento y sus respuestas ante los cambios ambientales. La biología abarca un campo tan amplio del conocimiento, que se estudia de manera especializada en alguna de sus ramas. Los paleontólogos, por ejemplo, visitan zonas donde puedan encontrar vestigios de organismos de otras épocas, y trabajan en excavaciones donde recuperan los fósiles de animales o plantas. En cambio, un biólogo molecular, que hace experimentos con adn, trabaja en laboratorios especializados, donde cuenta con equipo sofisticado para obtener la secuencia del adn e insertar pequeños trozos de esta molécula en células que se mantienen en pequeños cultivos microscópicos, entre muchas otras tareas. Los etólogos, especializados en el estudio del comportamiento animal, dedican largas horas en el campo a observar a ciertos ejemplares que marcan y siguen por medio de aparatos especializados; mientras que los neurobiólogos estudian con todo detalle las sustancias que hacen que una persona se sienta feliz, animada, o triste y deprimida, y para ello deben trabajar en un laboratorio donde cuenten con equipo adecuado.
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Reconoces la biología como ciencia de la vida
Así, la biología de nuestros tiempos ha ido avanzando tanto, que se ha llegado a la especialización de los que se dedican a ella, y trabajan en el área o rama de su interés. Veamos en el siguiente cuadro cuáles ramas son las más importantes y lo que estudia cada una de ellas.
Cuadro 1. Ramas de la biología Principales ramas de estudio
Según los organismos que estudian
Anatomía. Estructura y localización de órganos y sistemas de los seres vivos Biofísica. Procesos físicos de los seres vivos
Bacteriología. Bacterias
Bioquímica. Compuestos y reacciones químicas de los seres vivos
Ficología. Algas
Citología. Estructura y procesos celulares
Micología. Hongos
Ecología. Relaciones de los seres vivos entre sí y con su medio ambiente Embriología. Procesos del desarrollo, a partir de la fecundación Evolución. Historia de la vida y las teorías sobre el proceso que dio lugar a la biodiversidad actual Fisiología. Funciones de los seres vivos Genética. Procesos hereditarios, desde el nivel molecular, el nivel celular, el de un individuo y el de la población Histología. Tejidos de animales y plantas
Microbiología. Organismos de tamaño microscópico, como virus, bacterias, protozoarios y hongos Protozoología. Protozoarios Virología. Virus
Entomología. Insectos
Mastozoología. Mamíferos
Paleontología. Fósiles y evidencias de la evolución
Ictiología. Peces
Ornitología. Aves
Taxonomía. Clasificación de los seres vivos, de acuerdo con los criterios establecidos por los avances en anatomía, fisiología, bioquímica y genética
Herpetología. Anfibios y reptiles
Actividad grupal
competencias genéricas
4
competencia disciplinar
8
Botánica. Plantas
Zoología. Animales
Según el tipo de animales que estudian
desempeños del estudiante
1
b
c
1. De forma individual, lleven a la clase una noticia reciente relacionada con algún avance en la biología, puede ser del periódico, de Internet o de alguna revista de divulgación. 2. Reunidos en equipos de seis, comenten cada uno la noticia que llevó, y entre todos decidan a qué rama o ramas de la biología corresponde. 3. Elijan la noticia que consideren más trascendente y entre todos elaboren y escriban un resumen de ella. 4. Comenten en plenaria su resumen con los otros grupos.
La biología en mi entorno
competencia genérica
4
competencia disciplinar
1
desempeño del estudiante
c
Reflexiona acerca de las distintas ramas de la biología y elige las cinco que te parezcan más interesantes y que consideres importantes para solucionar problemas actuales. Anótalas, explicando su importancia e ilústralas con imágenes alusivas. Guárdalas en tu portafolio de evidencias.
Práctica de laboratorio Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio “Manejo del microscopio” que se encuentra en la Sección final de este libro (pág. 189). Elabora un reporte de tu experimento.
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Tema 3
Tema 4
Tema 5
Relación entre la biología y otras disciplinas
Niveles de organización de la materia viva: químico, celular, tisular, orgánico, individual y ecológico
Características de la ciencia: sistemática, metódica, objetiva, verificable, modificable
Continúa
Asume el reto I. Formen equipos de seis personas. 1. Cada uno de ustedes va a asumir una profesión diferente: geógrafo, historiador, matemático, químico, biólogo e informático. 2. Imaginemos que se encuentran frente al problema que surgió en 2009 en México, con relación a la epidemia de influenza AH1N1, que después se convirtió en pandemia al esparcirse por distintos países del mundo. 3. Cada uno de los miembros del equipo, de acuerdo a la profesión que le corresponde, tendrá que señalar cuál es su papel, es decir, el trabajo que debe desempeñar para colaborar en el seguimiento y la búsqueda de soluciones a este problema. 4. Al terminar, compartan sus respuestas con los demás equipos de la clase y elaboren una conclusión grupal. Profesión Geógrafo
Actividad que desarrolla durante la pandemia
Historiador
Biólogo
Químico
Matemático
Informático
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Reconoces la biología como ciencia de la vida
Como has podido observar en la actividad anterior, los científicos, especialmente de las épocas actuales, no trabajan aislados. Siempre existen distintos ángulos para analizar un mismo problema, y al participar especialistas de varias disciplinas es posible lograr un mejor resultado. En el caso de la epidemia del virus de la influenza esto quedó muy claro. Podríamos citar también el caso del descubrimiento de la estructura del adn. Al principio, el monje Gregor Mendel (1822-1884) realizó conteos de cientos de plantas de chícharo que plantaba en su monasterio, y así descubrió los caracteres hereditarios, aunque no sabía dónde se ubicaban físicamente estos misteriosos caracteres. Posteriormente, los biólogos descubrieron los cromosomas, que estaban dentro de las células y los relacionaron con la herencia; y luego los químicos entraron en acción al identificar la naturaleza química de estos cromosomas, y determinaron que estaban formados por ácidos nucleicos, pero no sabían cuál era la forma de la molécula. Entonces, los físicos se hicieron cargo del problema y utilizaron aparatos especializados para tomar imágenes del adn y luego dar a conocer sus resultados. Al final, un biólogo estadounidense y un físico inglés, James Watson (1928) y Francis Crick (1916-2004), respectivamente, publicaron su famoso modelo de la doble hélice del adn (figura 4). Actualmente, muchos de los estudios que se hacen del adn se apoyan en el uso de computadoras para poder manejar la enorme cantidad de datos que se obtienen, cuando por ejemplo se estudia el genoma de un organismo, es decir, cuando se quiere descifrar toda la información genética de una determinada especie. El producto de dichas investigaciones muchas veces es materia de controversia, porque algunas de sus aplicaciones se pueden considerar contrarias al bien y a la moral. Se habla entonces de la ética en la ciencia y, más específicamente, de la bioética. Veamos ahora otro tipo de estudio biológico. Se sabe que el guepardo es un animal en proceso de extinción. Se trató de ubicar el hábitat en el que viven los pocos que quedan y para esto se marcan en un mapa las zonas donde se les ha podido localizar. Asimismo se están haciendo conteos de los ejemplares para determinar estadísticamente cuántos nacen y cuántos mueren cada año. Se analiza su pasado y las razones por las cuales ha llegado a disminuir tanto su población.
Actividad individual
competencia genérica
4
competencia disciplinar
1
figura 4 En el descubrimiento de la estructura y función del adn se llevó a cabo un trabajo interdisciplinario en el que participaron científicos de diversas áreas de la ciencia.
desempeño del estudiante
a
Hagamos un recuento de las ciencias vistas hasta ahora que se relacionan con la biología. Identifícalas en el texto anterior.
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Como puedes ver, las ciencias relacionadas con la biología son muchas. En el siguiente cuadro te presentamos algunas de ellas.
Cuadro 2. Ciencias relacionadas con la biología Química
Nos proporciona los fundamentos para entender la naturaleza molecular de la estructura de los seres vivos, es decir, los compuestos que los forman, las reacciones que se llevan a cabo en sus procesos metabólicos, la forma en que estos son regulados y los factores que pueden alterarlos.
Física
Da las bases para el estudio de los procesos de intercambio de materia y energía que suceden en los seres vivos, como la conducción eléctrica en las células nerviosas, el transporte de material en una membrana, la regulación de la temperatura de un organismo, así como la ultraestructura de las moléculas que se obtiene por el uso de equipo especializado de microscopia y de difracción de rayos X.
Matemáticas
Se aplican cuando hacemos conteo de organismos, para obtener estadísticas, cuando analizamos los datos que arroja un experimento o cuando elaboramos gráficas para, a partir de ellas, deducir información sobre algún modelo experimental.
Informática
Es una herramienta que facilita el trabajo en el análisis de información que se genera, a partir, por ejemplo, de los estudios de secuencias de adn o la elaboración de mapas genéticos; se basa en aplicaciones matemáticas para interpretar adecuadamente la información.
Historia
Nos puede describir eventos que han sucedido y que han impactado a los seres vivos desde, por ejemplo, la cronología de una enfermedad que se presenta en los seres humanos o en otras especies.
Geografía
Nos indica dónde se encuentra el hábitat de una especie y cuáles son los climas de determinada región para establecer la relación con su flora y su fauna. Asimismo nos señala los lugares donde se desarrollan los seres humanos, las poblaciones y sus características particulares.
Bioética
Disciplina filosófica que establece la naturaleza moral de las acciones que se realizan con respecto a la aplicación de las nuevas tecnologías biológicas que se han desarrollado.
En conclusión, la interdisciplinariedad consiste en la relación y cooperación entre las diferentes ramas de una ciencia –en este caso, de la biología– y con otras ciencias como la química, la física, las matemáticas, la geografía, entre otras. De esta manera, se logran mejores resultados en las investigaciones de los fenómenos a estudiar.
La biología en mi entorno
competencias genéricas
4
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competencia disciplinar
1
desempeños del estudiante
a b
Representa en un organizador gráfico (mapa mental) la relación de la biología con otras ciencias, haciendo referencia a una investigación determinada, por ejemplo, las actividades relacionadas con la solución de algún problema ambiental. También procura buscar diferentes artefactos de uso común que han contribuido a la investigación interdisciplinar del problema. De ser posible, ilustra tu trabajo con fotografías o recortes de periódicos y revistas. Guarda tu mapa mental en el portafolio de evidencias.
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Tema 4
Tema 5
Tema 6
Niveles de organización de la materia viva: químico, celular, tisular, orgánico, individual y ecológico
Características de la ciencia: sistemática, metódica, objetiva, verificable, modificable
Características del método científico aplicado a la biología
Continúa
Asume el reto Observa en el laboratorio una planta pequeña e identifica los órganos que la forman: raíces, tallo, hojas. Dibújalos. Toma luego una hoja y obsérvala al microscopio para ver sus tejidos y sus células. Trata de encontrar las estructuras que hay dentro de las células y dibújalas. Si tuvieras un microscopio muy potente, para agrandar la imagen algo así como un millón de veces, ¿cuál sería la parte más pequeña que podrías detectar? ¿De qué está hecho un ser vivo? ¿Cómo está organizada la materia dentro de un ser vivo? Elabora en tu libreta un cuadro de manera que dibujes cada estructura que observaste. La planta que has observado, como cualquier otro organismo, está hecha de materia, de átomos, los cuales se encuentran altamente organizados, de manera que en su conjunto puedan realizar todas las funciones propias de un ser vivo. Veamos cómo es esto. Se cree que la materia del universo se originó de una gran explosión ocurrida hace miles de millones de años. Las primeras partículas subatómicas formadas fueron muy pequeñas, y ahora son parte de los elementos químicos que conocemos: protones, electrones, neutrones y otras más. Aquéllas se fueron agrupando por acción de fuerzas físicas de atracción y repulsión, y dieron lugar a los primeros átomos, como el hidrógeno o el helio. A través del tiempo, la materia se ha agrupado y reagrupado, y dio origen a estructuras de mayor tamaño y grado de complejidad. Así, podemos decir que la materia existe en el universo en distintos niveles de complejidad, según como se encuentre organizada (ver infográfico de la página siguiente). Cuando los átomos se combinan pueden llegar a formar moléculas, por ejemplo, el hidrógeno combinado con el oxígeno forma el agua. Aquí los dos elementos combinados constituyen una estructura con mayor nivel de complejidad, que no es sólo la suma de sus partes, sino que asume una forma y función distintas a las que tenían sus elementos originalmente. De este modo, vemos que el oxígeno y el hidrógeno son gases, mientras que el agua es un líquido. Existen moléculas pequeñas, como la del agua, o bien enormes, formadas por cientos o miles de átomos, como las proteínas o el adn. Las moléculas pueden unirse y formar estructuras más complejas: los organelos celulares, como lisosomas, cloroplastos, mitocondrias o ribosomas, que conforman una célula. Una célula no es sólo la unión de un st-editorial.com
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conjunto de moléculas que forman organelos, sino que éstas se encuentran organizadas y cooperan entre sí para cumplir ciertas funciones y dar lugar a una estructura de mayor complejidad. Las células pueden ser sencillas –como la de una bacteria– o complejas –como una neurona humana o un linfocito.
Infográfico
Niveles de organización de la materia
Los niveles de organización de la materia nos ayudan a comprender mejor su nivel de complejidad, tal como observas a continuación. Nivel celular (neurona)
Nivel molecular (adn)
Niveles ecológicos (población, comunidad, ecosistema)
Nivel atómico (átomo)
Nivel de tejido (tejido nervioso)
Nivel de aparato (sistema nervioso)
Nivel del organismo (ardilla)
Nivel de órgano (encéfalo)
Algunas células son en sí un organismo, otras se asocian y forman colonias y otras son parte de un tejido, que es la unión de células que cumplen una función determinada. Así, el tejido muscular permite el movimiento, mientras que el tejido epidérmico es la capa externa que protege a los seres vivos. Los tejidos, a su vez, forman parte de órganos que conforman los sistemas de un organismo vivo. Por ejemplo, el corazón y los vasos sanguíneos conforman el sistema circulatorio de animales y humanos, y el sistema vascular de una planta está formado por los 22
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Reconoces la biología como ciencia de la vida
tejidos del xilema y del floema y por sus órganos principales: la raíz, el tallo y la hoja. Como vemos, un organismo puede tener varios sistemas funcionando coordinadamente, y esto es lo que lo mantiene con vida. La organización en este caso es crucial, ya que cualquier evento que altere la disposición de los elementos que conforman ese ser vivo puede producir la muerte. La muerte sería, entonces, el proceso en el que se desorganiza la materia viva. Un organismo –un pato, una hormiga o un pino, por ejemplo– es un enorme conjunto de átomos perfectamente organizados que dan lugar al maravilloso proceso de la vida. Sin embargo, los niveles de organización de la materia llegan todavía
Actividad individual
competencia genérica
4
competencia disciplinar
más allá: los organismos de una misma especie forman parte de una población –como los peces de una laguna o las ardillas de un bosque–, y ésta, a su vez, es parte de una comunidad en la que conviven distintas especies en un espacio común –por ejemplo, las ardillas junto con los árboles y los insectos del bosque. Estos elementos, al interactuar con los elementos no vivos del ambiente, como el Sol, el agua o el suelo, conforman un ecosistema. Todos los ecosistemas de nuestro planeta forman parte de la biosfera, que es el nivel de organización más alto que conocemos. Para que esa biosfera funcione adecuadamente y sobreviva, es importante que cada organismo que la forma asuma el papel que le corresponde.
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desempeño del estudiante
c
Revisa de nuevo el texto anterior y elabora una lista de los niveles de organización (marcados en negritas). Anota ejemplos para cada uno.
La biología en mi entorno
competencia genérica
5
competencia disciplinar
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desempeño del estudiante
c
Elige un organismo que sea de tu agrado, por ejemplo, un panda, un tigre, una orquídea, etc. Elabora un cartel o diagrama en el que pegues recortes o imágenes que representen los distintos niveles de organización de la materia de las que está formado el organismo que elegiste y explícalo en clase. Luego guárdalo en tu portafolio de evidencias.
Evaluación formativa
competencias genéricas
4
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competencias disciplinares
3
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desempeño del estudiante
a
1. Imagina que haces un estudio acerca de las abejas. Las estructuras que has estudiado están en desorden, ordénalas del mayor al menor nivel de complejidad: alas, enjambre, moléculas de veneno, sistema digestivo, células nerviosas, átomos de carbono, abeja reina, tejido muscular.
2. Relaciona las ramas de la biología con el nivel de organización de la materia que estudian. ( ) Moléculas ( ) Células ( ) Tejidos ( ) Aparatos y sistemas ( ) Organismos ( ) Poblaciones
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a. Citología b. Histología c. Anatomía d. Ecología e. Bioquímica f. Zoología
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Tema 5
Tema 6
Tema 7
Características de la ciencia: sistemática, metódica, objetiva, verificable, modificable
Características del método científico aplicado a la biología
Avances de la biología y su importancia para la sociedad
Asume el reto Reflexiona acerca del siguiente relato: Cuentan que hace mucho tiempo, en un pequeño pueblo lejano, la gente observó un fenómeno en el cielo: el Sol se había oscurecido. La gente tuvo miedo de perder para siempre al Sol, y salió con cucharas a golpear cacerolas haciendo un ruido tremendo… después de unos minutos, el Sol volvió a salir, y es así que, desde entonces, en ese pueblo siempre que había un eclipse de Sol, la gente golpeaba sus cacerolas con mucha fuerza, por las dudas… para que volviera a brillar el astro rey. Esta historia es real y sucedía en algunas poblaciones de China, donde se pensaba que en un eclipse, el Sol era engullido por un dragón y debían golpear las cacerolas para alejarlo. En este caso, ¿cómo podrías asegurar si la fuerza de las cucharas era la que alejaba a la Luna y dejaba salir al Sol? ¿Qué hubiera sucedido si dejaban de golpear las cacerolas? ¿Es cierto que es necesario que las mujeres embarazadas se pongan unas tijeras cerca del vientre para proteger a su bebé durante un eclipse? ¿En qué se basa esta idea? Comenta con tus compañeros tus respuestas. Las personas suelen hacerse preguntas acerca de los fenómenos que suceden a su alrededor. En ocasiones la curiosidad –y en otras la necesidad de resolver un problema concreto– las lleva a investigar las respuestas. A veces, como en el ejemplo que hemos señalado, las respuestas no tienen un fundamento científico, y se pueden basar en la casualidad, en mitos, leyendas o creencias que se han ido transmitiendo de generación en generación. Muchas veces, los conocimientos que nos transmite el saber popular son poco cuestionados y los creemos como verdades absolutas, sin ponerlos a prueba. La ciencia es la búsqueda de respuestas a diversas preguntas, que se realiza con un alto nivel de rigurosidad para obtener pruebas contundentes y comprobables que nos permitan aproximarnos al conocimiento. El científico no se conforma fácilmente con cualquier explicación de los fenómenos que observa, sino que indaga, busca y experimenta, con el fin de resolver sus dudas. Esto implica hacer un trabajo sistemático, es decir, organizado, para ir descubriendo los secretos de la naturaleza. Así, la ciencia se puede definir como una actividad humana que busca explicaciones a los fenómenos de manera objetiva, basada en los hechos observables, que obtiene conocimientos de manera organizada o sistemática y es modificable, es decir que ningún conocimiento científico puede considerarse una verdad absoluta. 24
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Reconoces la biología como ciencia de la vida
Al ser una actividad humana, la investigación científica se ve afectada por factores sociales, económicos y políticos; a su vez también influye en éstos. Muchas de las teorías científicas han sido influenciadas por el pensamiento filosófico de su tiempo y han tenido una gran trascendencia en la forma de entender el mundo en distintas épocas. Por ejemplo, la concepción acerca de la diversidad del mundo natural hasta antes del siglo xvi se basaba en la inmutabilidad de las especies, es decir, se pensaba que todos los seres vivos habían sido siempre los mismos y que no se relacionaban entre sí. Esto tenía que ver con la idea de una Tierra estática, que era centro del universo y con la propuesta de que nuestro planeta tenía tan sólo unos 6 000 años de antigüedad, esto es, una concepción muy diferente del mundo a la que se tiene en la actualidad. Más tarde, al descubrirse los fósiles, al encontrar el parecido entre algunas especies y observar que había especies emparentadas, surgió la idea entre diversos naturalistas de que los organismos pudieron haber pasado por un proceso de transformación para dar lugar a la diversidad existente. Sin embargo, estas ideas no prosperaron sino hasta el siglo xix, cuando las corrientes de pensamiento más modernas, encaminadas a explicar que en el mundo había muchos procesos de cambio, favorecieron el nacimiento de la teoría evolutiva, la cual fue propuesta al mismo tiempo por dos personajes en lugares distintos: los naturalistas ingleses Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Wallace (1823-1913). Esta teoría no sólo revolucionó la ciencia de la biología al permitirnos descubrir que existe una relación entre todos los seres vivos y que todos se encuentran en proceso continuo de transformación, sino que también influyó definitivamente en el pensamiento y en la cultura de su tiempo. Actualmente, con los avances en la genética, se han planteado nuevas evidencias para la teoría de la evolución. Cada día surgen nuevas explicaciones acerca de cómo se originan las especies, de manera que no podríamos decir que ésta sea una teoría ya completamente acabada o definida en su totalidad. Y esa es una de las principales características de la ciencia, estar en constante crecimiento de acuerdo a las evidencias que van surgiendo y los descubrimientos que se van generando en las distintas áreas del conocimiento. La biología ha avanzado en respuesta a los cambios que se han dado en la sociedad, de acuerdo a los avances tecnológicos y a los cambios en el pensamiento filosófico de cada época.
Te preguntarás ahora qué se necesita para ser un científico. Tal vez tú imagines a un científico como a un personaje aislado y excéntrico. Nada más alejado de la realidad. Un científico es una persona como cualquier otra, que tiene problemas, gustos, aficiones, amigos… Simplemente, un científico es ante todo una persona curiosa, que gusta de enfrentarse al reto de descubrir el por qué de las cosas, y es lo suficientemente obstinado para buscar todos los caminos para resolver los problemas que se le presentan. El espíritu científico se encuentra en cada niño o niña que hace mil preguntas acerca de lo que lo rodea; quienes conservan ese espíritu en la edad adulta se vuelven personas de ciencia. Existen ciertas características que distinguen el trabajo científico, veamos cada una de ellas: Sistemática. En primer lugar, el trabajo científico se debe llevar en orden; se trata de organizar claramente las ideas y las observaciones que se realizan para lograr la comprensión de los fenómenos que se estudian. Esto se aplica a cualquier campo de la ciencia. Por ejemplo, Gregor Mendel estudió la planta del chícharo, haciendo cruzas seleccionadas entre diferentes variedades de esta planta: chícharos verdes y amarillos, y descubrió que algunas características eran dominantes y otras recesivas. Para cada uno de sus experimentos él utilizaba aproximadamente unas mil plantas, las cuales contaba cuidadosamente, organizando sus datos de manera impecable, elaborando tablas y gráficas de sus resultados. Así fue como llegó a descubrir las leyes de la herencia. Metódica. La ciencia se basa en un método para llegar a establecer sus teorías o explicaciones de los fenómenos que se observan. En general se basa en el método experimental, si es posible que éste sea aplicado. El método científico, como se verá más adelante, no es una mera secuencia de pasos, sino una guía de investigación en la que se puede ir y venir de una hipótesis a la obtención de resultados, a un nuevo planteamiento de un problema, pero siempre siguiendo un orden, un método que conduzca a la obtención de resultados que se puedan interpretar para establecer conclusiones adecuadas. Objetiva. La ciencia se basa en hechos observables. El investigador debe tratar de no dejarse influenciar por ideas preconcebidas, intentando ajustar sus resultados a lo esperado. Debe ser capaz de reportar exclusivamente lo que observa sin dejar que sus expectativas modifiquen sus datos. Esto en muchas ocasiones no es fácil de lograr, porque la mente humana es muy poderosa y se deja llevar por lo que queremos encontrar. Por ejemplo, en el siglo xvii se pensaba que el ser humano
Dominante. Dicho de un carácter hereditario o de su alelo correspondiente. Que se manifiesta en el fenotipo. Recesiva. Dicho de un carácter hereditario que no se manifiesta en el fenotipo del individuo que lo posee, pero que puede aparecer en la descendencia de éste. st-editorial.com
Glosario 25
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Retrato Charles Darwin. Desde niño, Darwin empezó a observar la naturaleza, a coleccionar escarabajos, conchas, moluscos, plantas. Su padre quería que fuera clérigo o médico, pero él prefirió embarcarse en el “Beagle”, nave en la que recorrió el mundo trabajando como naturalista. Ese viaje le dio la oportunidad de conocer una gran diversidad de organismos, plantas y animales que habitan en diferentes latitudes, y años después, al organizar y analizar cuidadosamente toda la información que obtuvo, propuso la teoría de la evolución por selección natural. Su teoría ha tenido una trascendencia enorme en el ámbito de la biología, ya que explica el origen de las especies y las relaciones entre los diversos organismos que conforman el mundo vivo.
venía guardado en miniatura dentro de cada espermatozoide y muchos investigadores publicaban dibujos donde reproducían lo que aseguraban ver (figura 5). Verificable. Quiere decir que cualquier persona puede repetir el experimento que se ha realizado y obtener resultados similares. Para ello es imprescindible llevar un registro detallado de todos los pasos de la investigación para poder repetirla bajo las mismas condiciones cuando sea necesario. Por ejemplo, si un científico está trabajando para encontrar una vacuna contra el sida y logra elaborarla y probar su efectividad, debe publicar un escrito donde explique la forma en que la obtuvo y sus resultados al aplicarla experimentalmente, de manera que otra persona en cualquier parte del mundo pueda realizar el mismo experimento y obtenga los mismos resultados. De no ser así, su investigación no sería confiable ni válida. Modificable. Una de las características fundamentales de la ciencia es estar en constante cambio. No podemos asegurar que lo que hemos descubierto hasta ahora es la verdad absoluta, sino que son simples aproximaciones al conocimiento, que son válidas por el momento, mientras no haya nuevas explicaciones de acuerdo a los avances de cada época. Es por ello muy importante atreverse a vencer el principio de autoridad, lo cual quiere decir que no porque exista una teoría ya comprobada, ésta no pueda ser refutada por nuevas evidencias que demuestren que no es tan cierta como se creía. La ciencia ha avanzado gracias a los que se han atrevido a desafiar los conocimientos ya establecidos con base en nuevas observaciones. Por ejemplo, Nicolás Copérnico (1473-1543) y Galileo Galilei (15641642) se atrevieron a decir que la Tierra giraba alrededor del Sol, en contra del conocimiento ya establecido de su tiempo que afirmaba que el Sol era el que giraba alrededor de la Tierra. En conclusión, podemos decir que la ciencia es una forma de entender el mundo, es una acumulación de saberes, que se adquieren mediante una metodología de investigación que le es propia, y se caracteriza, entre otros aspectos, por ser sistemática, metódica, objetiva, verificable y modificable. Sin embargo, la ciencia no tiene poderes ilimitados, no puede resolver todas las preguntas, ni es infalible. Por ejemplo, la ciencia no pretende resolver el por qué de la muerte o la finalidad de la vida, ya que en estos temas interviene la subjetividad, la forma en que cada persona percibe el mundo, y de ello nacen la filosofía y la religión. La ciencia no tiene por qué contraponerse a las ideas filosóficas o religiosas que nos explican el mundo, sino que puede complementarse con ellas. La ciencia abarca el campo de lo objetivo, lo observable y lo comprobable, y es importante establecer con claridad sus límites, para no pretender de ella más de lo que nos puede ofrecer. Con todo, la ciencia es una aventura fascinante, que por sí misma causa la emoción de develar los secretos de la naturaleza; es una bella experiencia que atrapa a quien incursiona en ella. Contrario a lo que algunos piensan, la ciencia no tiene un mero sentido de utilidad, sino que es una manifestación de la cultura y de la capacidad del ser humano por comprender el mundo que le rodea.
La biología en mi entorno
figura 5 Ilustración similar a las del siglo xvii. Muestra un ser humano dentro de un espermatozoide.
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competencias genéricas
4
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competencia disciplinar
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desempeños del estudiante
b
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Existen actividades seudocientíficas, como la astrología, que determina los horóscopos y la personalidad a través de la influencia de los astros, en contraste con la astronomía, ciencia que estudia las estrellas, el Sol y los cuerpos celestes. 1. Reúnete con tres compañeros y establezcan por qué a la astrología no se le puede considerar una ciencia. 2. Elaboren un informe escrito. En su trabajo deben hacer referencia a las características básicas de la ciencia y en particular de las ciencias experimentales. 3. Guarden después su informe en el portafolio de evidencias.
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Tema 6
Tema 7
Características del método científico aplicado a la biología
Avances de la biología y su importancia para la sociedad
Asume el reto ¿Has oído hablar de la mariposa monarca? Es famosa porque hace una gran migración desde Canadá hasta México. 1. Explica cómo harías para demostrar qué estrategia o qué órganos utiliza para guiarse en su camino desde los bosques de Canadá hasta los de las zonas altas de Michoacán. 2. Plantea algunas ideas o hipótesis y lo que harías para comprobarlas. 3. Llévalas por escrito a tu clase y coméntalas con tus compañeros. ¿Cómo resolver un problema en ciencia? Seguramente en el ejercicio acerca de las mariposas te has dado cuenta de que hay diversidad de ideas y métodos para explicar un fenómeno determinado. Lo importante es tratar de ser organizado, tener en claro lo que se quiere saber y estar siempre abierto a cualquier posibilidad que pudiera surgir en el transcurso de una investigación. La forma en que se desarrolla una investigación científica no tiene recetas, ni se basa en un método rígido que invariablemente conduzca a la solución de los problemas planteados. En realidad, en la ciencia se requiere de creatividad, capacidad de observación, uso de la lógica y de integrar, en un momento dado, todos los elementos, los conocimientos previos y el análisis de las evidencias obtenidas, para lograr describir o comprender claramente un proceso determinado. Generalmente, un científico puede dar vueltas a un problema y trabajar durante años para encontrar una explicación, o bien, puede ser que en un momento de suerte algún evento le permita hacer un descubrimiento importante. Claro está que para ello se requiere que tenga la capacidad de observar, analizar e interpretar lo que sucede. Aun cuando no podemos hablar de un método científico único, sí es posible decir que, en general, las investigaciones científicas basadas en el método experimental pasan por ciertas etapas comunes. Veamos en los siguientes apartados cuáles son.
Observación
Observar es mirar con cuidado las cosas que nos rodean. Tal vez hemos visto muchas veces el mismo árbol en el camino y, sin embargo, no nos detenemos a observar con cuidado cuándo florece, si ha perdido sus st-editorial.com
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hojas, qué aves lo frecuentan, qué insectos lo polinizan o cuánto ha crecido. Cuando uno observa puede aprender sobre la naturaleza. Es importante que en la observación nos limitemos a mirar y anotar lo que vemos, tratando de no alterar el fenómeno. La observación no es sólo el primer paso en la investigación, sino que se lleva a cabo durante todo el proceso.
Planteamiento del problema
De la observación parte el cuestionamiento, es decir, la formulación de un problema. Es importante que el problema se plantee en términos que faciliten el camino para encontrar su solución. Hay que tener muy claro el propósito de la investigación y verificar que no haya sido resuelto antes por otros científicos, a menos que el interés sea el de comprobar sus resultados. Hace varios años, un científico holandés llamado Christian Eijkman (1858-1930) se planteó un problema interesante; veamos en qué consistió su investigación. Aproximadamente en 1893, se veía que muchas personas en Indonesia padecían una enfermedad llamada beriberi, que afectaba severamente el sistema nervioso. Nadie sabía el origen de esta enfermedad, así que era fundamental descubrir a qué se debía que algunas personas la adquirieran.
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Información previa
Cuando se ha planteado un problema, es importante buscar la información que pudiera darnos un marco teórico sobre el cual dirigir una investigación. Esta información se puede obtener en libros, en revistas especializadas o en Internet. Es necesario, después de recabar la información, clasificarla y seleccionar la que sea pertinente, es decir, que provea de conceptos básicos que ayuden a precisar y delimitar el problema y a plantear las hipótesis adecuadas. En el caso que estamos comentando, Eijkman, que vivió mucho antes de que existiera la Internet, consultó en los libros que había disponibles en su época acerca de esta enfermedad. Además, se trasladó al lugar (Indonesia) y buscó datos que pudieran ser útiles para desarrollar su investigación. Así encontró que los pollos también presentaban la misma enfermedad y que se les alimentaba con arroz, con o sin cascarilla. Entonces pensó que la alimentación podría tener algo que ver con la enfermedad, por lo que se podía proponer una hipótesis. Por otra parte, en ese tiempo se había descubierto que muchas enfermedades eran causadas por bacterias y esto sugería otra posibilidad que podía conducirlo a plantear otra hipótesis.
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Hipótesis
figura 6 Lotes del experimento de Eijkman, alimentados con arroz con cáscara y con arroz sin cáscara. Lote A. Arroz con cáscara. Lote B. Arroz sin cáscara.
Glosario 28
Una hipótesis es una suposición que hacemos acerca de un fenómeno determinado. Las hipótesis suelen basarse en una variable experimental y una predicción.
Variable. Característica observable de la realidad, que puede ser medida. Predicción. Puede formularse mediante razonamientos y estructurarse como regla o ley general, que da cuenta del comportamiento de un sistema y predice cómo actuará éste en situaciones específicas.
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En este caso, Eijkman se planteó dos posibles hipótesis: • Que la enfermedad se debía a una deficiencia nutricional. • Que la enfermedad era causada por una bacteria. Decidió usar los pollos como modelo experimental y quiso probar la primera hipótesis, para lo cual observó cómo alimentaban a los pollos. Descubrió que los que comían arroz integral (con cascarilla) no se enfermaban y los que se alimentaban con arroz sin cascarilla sí. Entonces hizo la siguiente predicción: “Si el beriberi es el resultado de alimentarse con arroz descascarado, entonces, los pollos alimentados con arroz descascarado desarrollarán la enfermedad”. En caso de que la hipótesis fuera rechazada, podría comprobar la otra.
Diseño experimental
Ahora que ya tenía una predicción, ¿qué debía hacer? Por supuesto, diseñar un experimento en el que su predicción se llevara a la práctica. Eijkman preparó dos lotes o grupos de pollos, unos que se alimentaban con arroz con cascarilla y otros que se alimentaban con arroz descascarado (figura 6 de la página anterior). El objetivo era observar cuáles se enfermaban. Al diseñar un experimento hay que tomar en cuenta varios factores importantes: • No es confiable utilizar un solo organismo para hacer las observaciones porque podría haber un error en el muestreo. Imaginemos que hubiera elegido a un pollo que estaba enfermo y que muriera antes de concluir el experimento. Mientras mayor sea el número de organismos que se utilicen en un experimento, mayor confiabilidad tendrán los resultados que se obtengan. • Es necesario tener un lote control o testigo, que va a servir como punto de comparación. En este caso, serían los pollos que reciben alimentación de arroz con cascarilla. • Hay ciertas variables que deben mantenerse constantes en ambos lotes para que los resultados sean confiables y no varíen entre un lote y otro; por ejemplo, la temperatura o la cantidad de agua que toman. • Cuando se diseña un experimento hay una variable experimental, que es la que se está manipulando para poner a prueba la hipótesis. En este caso, el arroz sin cascarilla que proporcionamos a los pollos es la variable, a la cual llamamos variable independiente, y al resultado que se observa le llamamos variable dependiente.
Experimentación
Una vez diseñado el experimento, se lleva a la práctica y se anotan con cuidado los resultados obtenidos, de manera que sea posible reproducirlos. En este caso, Eijkman mantuvo encorralados a los pollos por dos semanas en condiciones idénticas, excepto por la alimentación que daba a cada lote. st-editorial.com
Análisis de los resultados
Luego de realizado el experimento, los resultados se interpretan para obtener conclusiones. Éstas deben registrarse de manera sistemática mediante tablas y, de ser posible, gráficas, para que puedan ser analizadas con mayor facilidad. Eijkman observó que después de las dos semanas de su experimento, 40% de los pollos que consumió arroz sin cáscara desarrollaba los síntomas del beriberi, mientras que los alimentados con arroz con cascarilla no mostraban signos de la enfermedad. En el proceso del análisis de resultados entran tres tipos de razonamiento: inductivo, deductivo y analógico. El razonamiento inductivo es el que a partir de observaciones en lo particular explica algún proceso o fenómeno en general; el razonamiento deductivo nos permite pasar de lo general a lo particular; y con el razonamiento analógico establecemos analogías o comparaciones entre un fenómeno y otro similar. Por ejemplo, al analizar los resultados de este experimento, fue posible pasar de lo particular de las observaciones en los pollos, a lo general, es decir, a comprender que lo que pasaba en los pollos podría aplicarse a diversas especies, entre ellas la humana, que tuvieran deficiencias vitamínicas.
Conclusiones
A partir de estos resultados, Eijkman concluyó que había algún factor nutricional importante en la cascarilla del arroz que prevenía el beriberi. Sus conclusiones se verificaron cuando hizo un estudio acerca de los presos de varias cárceles de Indonesia y vio que los que recibían en su alimentación arroz con cascarilla no se enfermaban, mientras que en los alimentados con arroz sin cascarilla sí se presentaron varios casos de beriberi. Los resultados nos conducen de nuevo hacia la hipótesis, o sea, ahora es necesario saber si ésta puede ser aceptada o rechazada. A partir de las conclusiones se determinan nuevos experimentos que permiten complementar la investigación. Si las conclusiones no concuerdan con la primera hipótesis, se empieza la formulación de una nueva hipótesis.
Informe escrito
Cuando se logra hacer algún descubrimiento es muy útil que se comuniquen los resultados por medio de un informe escrito. Eijkman publicó sus resultados, los cuales sirvieron para dar pie a otras investigaciones. Estudios posteriores indicaron que el factor que se encontraba en la cascarilla del arroz era la tiamina o vitamina B1, y que ésta es indispensable para el buen funcionamiento del sistema nervioso. Actualmente sabemos que es saludable consumir productos que contengan cereales integrales, ya sea de trigo o arroz, por su alto contenido de tiamina. En el pasado, los registros de resultados experimentales se archivaban en anales, revistas o libros que difícilmente podían ser consultados por investigadores en lugares lejanos, lo que dio como resultado la duplicación de trabajo y el avance más lento de la ciencia. Hoy, la mayor parte de la información 29
BLOQUE 1
científica se publica en revistas especializadas de gran circulación y en Internet; esto ha permitido que los avances en las investigaciones científicas sean vertiginosos.
Teoría
Cuando se llevan a cabo experimentos y observaciones sobre un mismo fenómeno, es posible llegar a formular teorías que integran los conocimientos adquiridos sobre el tema. Una teoría es un marco conceptual que abarca toda un área del conocimiento científico. No siempre un experimento da lugar a una teoría, algunas veces sólo confirma una ya existente. Algunas de las teorías más aceptadas en biología ya han sido mencionadas, como la teoría celular, la del gen y la de la evolución. Los pasos que hemos mencionado se pueden ver en el esquema siguiente. Pasos del método científico Planteamiento del problema Información previa Hipótesis Diseño del experimento Experimentación Análisis de los resultados Conclusiones Aceptación o rechazo de la hipótesis Elaboración del informe
Otras evidencias
Elaboración de la teoría
Cabe mencionar que en biología no siempre es posible recurrir al método experimental, ya que hay fenómenos en los que no podemos más que observar y comparar, como en el caso de los procesos evolutivos, en los que no se pueden introducir variables ni modificar las condiciones. Sin embargo, en estos casos la observación sistemática y minuciosa permite obtener resultados confiables. Además, como ya habíamos mencionado, el método científico no es rígido, es una estrategia general flexible que facilita la obtención de información confiable para generar nuevos conocimientos. También es importante precisar que la ciencia no es una colección estática de conocimientos establecidos, ni una serie de leyes y teorías que hay que memorizar y aplicar, sino que es dinámica y cambiante. El trabajo científico de toda una vida puede derrumbarse y cambiar de pronto al surgir nuevas evidencias que demuestran que las viejas teorías ya no son válidas. La naturaleza de la ciencia es el cambio, la actualización permanente. Los conocimientos generados hasta hoy forman la base de lo que será mañana, pero lo que sabemos hoy es apenas una pequeña fracción de la realidad; posiblemente tendremos que cambiar en el futuro nuestra concepción del mundo con base en los avances que se vayan generando en los años por venir. Tú que ahora lees este libro podrías ser –¿por qué no?– quien descubra nuevos conocimientos y a base de creatividad y esfuerzo logres abrir caminos desconocidos para la biología. 30
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Reconoces la biología como ciencia de la vida
Lectura
Para migrar, las mariposas monarca utilizan una especie de gps natural […] Hasta el momento se creía que la clave para que las monarcas mantuvieran el sentido de la orientación estaba en el cerebro. A través de su reloj circadiano –el sistema que controla rutinas biológicas como el sueño– podían corregir su orientación y mantener el rumbo sur de acuerdo con el desplazamiento del Sol. Pero el estudio comandado por los neurobiólogos de la Universidad de Massachusetts, Steven Reppert, Christine Merlin y Robert Gegear, demostró que, en realidad, son las antenas las que funcionan como una suerte de gps o navegador satelital. “Las antenas de los insectos son un órgano extraordinario, no sólo capaces de captar las señales olfativas, sino que también
pueden detectar la dirección del viento e incluso el sonido”, señaló Steven Reppert en la investigación. Como parte de este estudio, los científicos hicieron una prueba con mariposas a las que les extrajeron las antenas. El resultado era siempre el mismo: se perdían. Una segunda parte de la comprobación consistió en pintar las antenas de negro, y también perdieron la ruta. Ahí fue cuando descubrieron que a través de las antenas podían seguir la orientación solar, hecho que terminó de comprobarse cuando luego pintaron las antenas con esmalte transparente. Las mariposas mantenían la ruta al sur porque podían captar la luz solar. […] Fuente: Diego Geddes. En: http://goo.gl/8Hb27
Organicen equipos de cuatro integrantes y de acuerdo a la lectura anterior realicen en sus cuadernos las actividades siguientes. 1. ¿Cuál era la hipótesis que se había planteado antes de llegar al descubrimiento que se señala en la lectura? 2. Identifiquen para este experimento: a. el problema. b. la hipótesis. c. el diseño experimental. d. los resultados. e. las conclusiones. 3. Expliquen por qué fue necesario hacer un experimento en el que pintaron las antenas de las mariposas con esmalte transparente.
Actividad grupal
competencias genéricas
5
8
competencia disciplinar
3
desempeño del estudiante
c
1. Organizados en equipos, diseñen y realicen un experimento basado en resolver alguno de los siguientes problemas, o algún otro que propongan: • Cómo evitar el oscurecimiento de la manzana cuando se parte. • Cuáles son las condiciones más propicias para que se desarrollen los hongos. • Qué relación existe entre el canto de los grillos y la temperatura. • Qué efectos causa la lluvia ácida en la germinación de las semillas. • Cuál es la relación entre la temperatura del agua en donde viven los peces y la frecuencia respiratoria de estos organismos. 2. Su trabajo debe incluir: a. problema. b. información previa. c. hipótesis. d. manejo de variables. e. análisis de resultados. f. tablas o gráficas. g. conclusiones. h. fuentes consultadas. 3. Compartan en plenaria los resultados de su investigación. 4. Entreguen un reporte de su investigación por escrito. 5. Guarden después su trabajo en el portafolio de evidencias. st-editorial.com
En la web Para saber acerca de la mariposa monarca y los últimos descubrimientos al respecto, visita st-editorial.com/ enlaweb/biologia1 y consulta el link número 01 31
Tema 7 Avances de la biología y su importancia para la sociedad
Asume el reto ¿Cuáles son los beneficios y posibles riesgos del uso de nuevas tecnologías en la biología? Investiga qué son las plantas transgénicas, cuáles son las ventajas que aportan en cuanto a la producción de alimentos y los problemas que se podrían acarrear al cultivarlas y comercializarlas. Lleva tu investigación por escrito y comenta los resultados con tus compañeros de clase.
El avance de una sociedad va casi siempre de la mano con el desarrollo tecnológico. En la actualidad, la mayoría de los países destinan una parte importante de su presupuesto gubernamental para la investigación científica y para la tecnología, lo cual repercute directamente en beneficios para sus habitantes. ¿A qué se debe esto? La ciencia puede concebirse desde dos perspectivas distintas. En primer lugar, existe la llamada ciencia pura, que es la investigación científica sistematizada que se lleva a cabo para descubrir los misterios de la naturaleza. Aquélla nace a partir de la curiosidad del ser humano por comprender el mundo que le rodea y es la primera finalidad de la ciencia. La ciencia pura o ciencia básica ha descubierto infinidad de procesos que nos permiten entender mejor los fenómenos de la vida, desde procesos a nivel macroscópico, hasta los más finos y detallados comportamientos de las moléculas que conforman un ser vivo. La ciencia pura brinda la información sobre la cual se ha desarrollado la ciencia aplicada. La ciencia aplicada, por su parte, consiste en hacer uso práctico del conocimiento, es decir, investigar un fenómeno determinado con la finalidad de resolver algún problema concreto. En realidad ambos enfoques se combinan; la vida del ser humano ha podido mejorar tanto por los avances en la investigación biológica básica, como por la ciencia aplicada que los ha convertido en realidades tangibles con las que tenemos contacto todos los días. Así, el bienestar de las personas, los avances en materia de salud o de alimentación, dependen en buena medida de los logros de la investigación científica. A pesar del aumento en los centros de investigación y la mejora de sus instrumentos (figura 7 de la siguiente página), aún hay mucho por hacer
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en el campo de la ciencia, hace falta más apoyo de manera que nuestra investigación científica pueda responder a las necesidades actuales. Las ciencias aplicadas relacionadas con la biología son la medicina, la agronomía, la veterinaria y las ciencias ambientales. En todas ellas se pretende elevar la calidad de la vida humana y, por lo tanto, de las diversas sociedades del mundo. La combinación de la tecnología con la biología ha dado lugar a la biotecnología, que se ha utilizado desde tiempos ancestrales; por ejemplo, al utilizar microorganismos para fermentar el jugo de uva y producir vino. En la actualidad, los avances de la biotecnología han sido espectaculares. El descubrimiento de la estructura del adn ha abierto la posibilidad a la modificación genética de diversos organismos, a la obtención de productos como vacunas, hormonas y medicamentos que antes nunca se hubiera imaginado obtener. Asimismo, los avances de la tecnología, puestos al servicio de la ciencia, han permitido perfeccionar las técnicas de diagnóstico de enfermedades, gracias al uso de ultrasonido, pruebas de resonancia magnética, marcadores de contraste y mucho más. Estamos también ante un nuevo panorama en cuanto al desarrollo de cultivos: la presencia de plantas transgénicas. Al respecto, existen polémicas y opiniones encontradas. Veamos. Hay quienes creen que son algo positivo para la sociedad, pues resisten heladas, suelos empobrecidos y todo tipo de plagas, y producen frutos que resisten muchos días en el mercado sin deteriorarse. Además, el ganado y los animales de granja que han sido mejorados por nuevas técnicas genéticas tienen rendimientos óptimos, se mantienen sanos y proporcionan productos de alta calidad. Por último, también es posible utilizar los microorganismos a favor del ser humano al modificarlos genéticamente, para elaborar detergentes, saborizantes, azúcares y mucho más. Por su parte, hay quienes creen que la introducción de cultivos y alimentos transgénicos en el sistema de producción de alimentos genera una serie de posibles consecuencias negativas. Sólo mencionamos algunas: • En la salud humana: posibilidad de aumento de reacciones alérgicas a los alimentos a causa de la modificación genética, de que se promueva la pérdida de nuestra capacidad para tratar las enfermedades con antibióticos, entre otros problemas. • En el medio ambiente: probabilidad que se vea afectada la biodiversidad, ya que se crean nuevas variedades de plantas y aquéllas del mismo tipo que no han sido alteradas irán disminuyendo; filtración de proteínas transgénicas en el suelo, flujo de genes de un cultivo a otro, etc. (figura 8). En cuanto al campo de la salud, podemos señalar que las enfermedades que antes causaban gran mortandad ahora son curables, el promedio de vida del ser humano se ha ido elevando cada vez más, de alrededor de los 35 años en la época romana a 70 o más en la mayoría de los países desarrollados.
figura 7 En nuestro país los centros de investigación se han multiplicado y han mejorado sus instalaciones y equipamiento; sin embargo, aún hay mucho por hacer en el campo de la ciencia.
figura 8 Un riesgo ambiental puede surgir por el excesivo uso de cultivos modificados con genes que producen toxinas insecticidas.
Plantas transgénicas. Aquéllas que contienen uno o más genes introducidos artificialmente, en lugar de que la planta los obtenga mediante la polinización.
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Glosario 33
BLOQUE 1
Los retos que quedan por vencer son las nuevas enfermedades para las que aún no existe cura, tales como el sida y el cáncer, aunque se han alcanzado avances significativos en las investigaciones al lograr tratamientos que prolonguen y provean una calidad de vida aceptable a quienes padecen estos males. Por otra parte, necesitamos enfrentar los problemas ambientales que hemos generado por varios años; para ello, lo mejor que podemos hacer es intensificar la investigación en busca de soluciones, sin olvidar que de nuestra actitud ante la naturaleza depende nuestra supervivencia; debemos ser conscientes de que somos parte del mundo vivo y por lo tanto es nuestra responsabilidad conservarlo. No podemos negar que los avances de la biotecnología han sido formidables y que todos nos hemos visto beneficiados por ellos; sin embargo, surge la interrogante acerca de lo que el futuro pudiera depararnos al modificar en un instante seres vivos que tardaron millones de años en evolucionar. Las consecuencias pudieran emerger cuando ya no haya posibilidades de dar marcha atrás. Ésta es la razón por la cual se hacen llamados de atención sobre la utilización de las nuevas tecnologías: deben ser usadas con cuidado, midiendo cada paso y escuchando las voces que apelan a la reflexión sobre la forma en que son aplicadas.
Lectura
Principio de precaución Contra lo que se cree, la ciencia no siempre proporciona respuestas tajantes, sobre todo en las fronteras del conocimiento. Visualicemos el conocimiento científico como un círculo que va creciendo a lo largo de la historia. En su centro está lo que sabemos con certeza casi completa, como que la Tierra es esférica o que el adn es una doble hélice. Al alejarnos del centro del círculo encontramos conocimiento más reciente que, aunque sólido, puede ser cuestionado. Las posibles causas del cáncer o el significado de la teoría cuántica son dos ejemplos. Y en el perímetro del círculo hallamos teorías que todavía están en discusión: los expertos aún no han llegado a un consenso. Quizá queden dentro del círculo, o quizá fuera. A veces estas teorías en duda afectan directamente al ser humano o al ambiente, como ocurre con la discusión sobre el calentamiento global o la siembra de vegetales transgénicos. Se cree que el actual aumento de la temperatura atmosférica se debe a gases de invernadero como el dióxido de carbono, liberado por la actividad humana. Si es así, como estudios muy numerosos indican, sería urgente dejar de producirlo. Pero el costo de sustituir la tecnología basada en la quema de combustibles por otras fuentes de energía sería inmenso. Y los vegetales transgénicos tienen el potencial de aumentar la productividad alimentaria para combatir el hambre, pero podrían contaminar los genes de
cultivos tradicionales y causar un daño ecológico difícil de predecir y controlar. ¿Qué decisión tomar, en casos así, si ni los expertos se ponen de acuerdo? Desde hace algunos años se acepta que la solución más adecuada es el llamado principio de precaución, que indica que si hay razones para creer que una acción pudiera causar daño público o ambiental, y no hay certeza científica de que esto no ocurrirá, debemos abstenernos de realizar dicha acción. Suena simple. Pero el balance de costos y beneficios es complejo: someter a la economía global a una presión adicional podría causar mucho daño innecesario. Y dejar de producir alimento necesario ante un posible daño al ambiente puede ser no sólo un error, sino una falta de ética. Afortunadamente el círculo del conocimiento sigue creciendo; las incertidumbres van dejando de serlo. Hoy existe consenso casi total respecto al cambio climático: es claro que dejar de emitir dióxido de carbono debe ser una prioridad para todos los países. El asunto de los transgénicos no es todavía tan claro, pero sin duda, la discusión e investigación continua ayudarán pronto a tomar la mejor decisión. La ciencia puede ser útil y benéfica, pero también peligrosa. Por eso, el conocimiento que produce debe aplicarse con cuidado y sabiduría.
Fuente: Martín Bonfil Olivera. “Principio de precaución”. En: ¿Cómo ves?
1. Explica por escrito el significado de la frase: “La ciencia puede ser útil y benéfica, pero también peligrosa”. 2. Comparte con tus compañeros tu respuesta y comenten entre todos acerca del tema de la lectura.
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Reconoces la biología como ciencia de la vida
Actividad grupal
competencias genéricas
4
6
8
competencia disciplinar
1
desempeños del estudiante
b
c
Reunidos en equipos de seis estudiantes, realicen las siguientes actividades. 1. Investiguen acerca de los avances más recientes que se han hecho en el campo de la biología, sus ventajas y los riesgos que conllevan algunos de ellos. 2. Elaboren un organizador gráfico (periódico mural, collage u otro) para señalar los beneficios que ha aportado la biología a la sociedad. 3. Participen en un debate acerca de los beneficios y riesgos de las nuevas tecnologías que se han desarrollado en el área de la biología. • La mitad de los equipos del grupo estarán a favor de todos los avances en tecnologías biológicas. • La otra mitad estará en contra de las actividades que se consideren de riesgo. • Cada equipo argumentará sus razones y defenderá sus puntos de vista, siempre respetando las opiniones de los demás. • Al final se generará una conclusión entre todo el grupo. RÚBRICA PARA EVALUAR LA PARTICIPACIÓN EN EL DEBATE Evaluación/ 4 3 Aspecto Toda la información La mayor parte presentada es clara de la información Información y precisa. es clara y precisa.
Comprensión y manejo del tema Forma de rebatir
Actitud
2 Alguna parte de la información es clara y precisa, pero no toda.
1 Hay varios errores, la información no siempre es clara.
Comprenden claramente el tema y son convincentes.
Entienden el tema, Parecen entender el tema, No comprenden no son muy convincentes. con algunos errores. claramente el tema.
Todos los argumentos para rebatir son precisos y relevantes.
La mayoría de los argumentos para rebatir son precisos y relevantes.
Algunos de los argumentos para rebatir son relevantes y otros son débiles.
No establecen contraargumentos precisos ni relevantes.
Aportan numerosos puntos de vista con apertura y respetan las ideas de los demás.
Aportan suficientes ideas y muestran respeto a los demás.
No hacen muchas aportaciones, muestran respeto a las ideas de los demás.
No se muestra respeto ante alguna de las participaciones de los compañeros.
VALORACIÓN 13 a 16 puntos Excelente 9 a 12 puntos Bien 5 a 8 puntos Satisfactorio 1 a 4 puntos No satisfactorio
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Evaluación sumativa Heteroevaluación I. Realiza las siguientes actividades. 1. Ahora que estás a punto de concluir con el estudio del presente bloque, retoma el problema que se te planteó al inicio (p. 11). 2. Trata de resolver el problema. 3. Fíjate si esta vez pudiste resolverlo con más facilidad o si te resultó complicado; esto con la finalidad de que fortalezcas las competencias adquiridas. II. Utiliza el siguiente instrumento de evaluación para que ubiques cuáles fueron los desempeños que alcanzaste en el estudio de este bloque. Suma el total de aciertos de esta rúbrica con el total de aciertos de la valoración anterior que has hecho para que evalúes tu aprendizaje de este bloque. Luego, consulta la escala que se presenta más adelante. Aspectos a evaluar
3
Identificas correctamente el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. Reconoce las aplicaciones Reconoces claramente las de la biología en su vida aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana cotidiana y el impacto y el impacto ambiental, ambiental, social social y económico y económico de de sus aplicaciones. sus aplicaciones. Reconoce el carácter Reconoces plenamente científico de la biología. el carácter científico de la biología. Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación con otras ciencias.
Valor
9
2
1
Describes, con algunas dificultades, el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. Reconoces, con algunas dificultades, las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones.
No describes correctamente el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. No reconoces las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana, ni el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones.
Reconoces, con algunas dificultades, el carácter científico de la biología.
No reconoces el carácter científico de la biología.
6
3
Total:
ESCALA Excelente Bien Regular Insuficiente
8-9 6-7 4-5 1-3
III. Resuelve los siguientes ejercicios y muestra tus respuestas al docente. 1. Anota una definición de biología.
2. Da un ejemplo en el que la química se relacione con la biología.
IV. Elabora en tu cuaderno un diagrama de los niveles de organización de la materia en el que incluyas los siguientes términos: célula, molécula, organismo, tejido, átomo y órgano. 36
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V. Lee el siguiente texto e identifica las ramas de la biología involucradas en esa investigación. unam desarrolla insecticida ecológico Muchas especies de mosquitos y otras especies de artrópodos ingresan al sistema digestivo del insecto y se unen a proteínas transmiten enfermedades tanto al ser humano como a los cul- que están en el intestino. Varias toxinas se unen y forman molétivos; las plagas causan severos daños a los sembradíos y para culas que se pegan a la membrana del intestino del insecto y percontrolarlas se han utilizado insecticidas sintéticos a base de foran las células. productos químicos, pero estos pueden causar serios probleBravo detectó que muchos insectos se hacen inmunes a las mas ambientales. Se han desarrollado entonces métodos al- toxinas Bt porque sus proteínas carecen de un fragmento que ternos, como el control biológico, que consiste en utilizar es- provoca que se desprenda la fracción tóxica. La investigadora y su pecies que atacan de manera natural a organismos dañinos equipo cortaron ese segmento de la toxina y se lo administraron pero que respetan a los benéficos y no afectan a los vertebra- a insectos que ya eran resistentes al Bt. Habían encontrado la dos. La doctora Bravo de la Parra de la unam y su equipo han clave para crear un nuevo bioinsecticida. Los resultados de esta estudiado la bacteria Bacillus turgensis (Bt), la cual se utiliza investigación se publicaron en noviembre del 2007 en la revista como ingrediente activo en insecticidas biológicos. Se ha des- Science. Este insecticida orgánico fue patentado por la unam, y ya cubierto que esta bacteria produce una serie de toxinas que son varias las empresas interesadas en comercializarlo. Fuente: Martha Duhne. “unam desarrolla insecticida ecológico”. En: ¿Cómo ves?
VI. Entrega a tu profesor los productos que recopilaste en tu portafolio de evidencias para que pueda evaluarte.
Autoevaluación I. A continuación se describe un experimento científico, que tiene varios errores. Señala cuáles son. Un investigador quería saber acerca de las propiedades de la concha nácar en el cuidado de la piel. La gente dice que la concha nácar puede tener resultados muy favorables para eliminar manchas, cicatrices y otras imperfecciones. Así que tomó polvo de concha nácar, le agregó una buena cantidad de limón, la mezcló y con ello elaboró una crema. Ésta fue aplicada a una persona que tenía manchas en la piel. Ella se ponía una cantidad suficiente de la crema, en algún momento del día. El experimento se llevó a cabo durante algunos días y después se observaron los resultados. El investigador pudo ver la piel un poco más clara y menos manchada en la persona que se aplicó la crema, por lo que concluyó que el producto que había elaborado era muy efectivo, y que la concha nácar tiene algún componente desconocido que aclara la piel.
II. III. IV. 1. 2. 3.
Describe en tu cuaderno tres avances de la biología que han mejorado la vida de las personas. Anota tu punto de vista en una hoja aparte acerca del manejo de plantas transgénicas. Reflexiona y responde las siguientes preguntas acerca de tu desempeño durante el estudio de este bloque. ¿En qué actividad se te presentaron más dificultades?, ¿qué estrategias tomaste para superarlas? ¿Reconociste conocimientos previos?, ¿cuáles? Menciona algún ejemplo en el que puedas aplicar los conocimientos adquiridos en este bloque para tu vida cotidiana. V. Responde la siguiente lista de cotejo para que reflexiones en las actitudes que mostraste durante el estudio del bloque:
Criterios Mostré entusiasmo durante el estudio del bloque.
Siempre
A veces
Nunca
Entregué en tiempo y forma mis productos. Escuché con atención y respeto a mis compañeros y a mi profesor. Consulté y resolví dudas con mi profesor. Participé de manera activa en las clases. st-editorial.com
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BIOLOGÍA 1 La colección bachillerato de ST Editorial —empresa líder en la publicación de libros de texto para bachillerato— cubre totalmente los objetivos surgidos a raíz de la Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS). Esta colección incluye libros para diversos subsistemas de bachillerato, entre los que se cuentan aquellos que están totalmente apegados a los programas de estudios de la Dirección General del Bachillerato (DGB).
Este libro está estructurado en cinco bloques. La obra busca movilizar en los alumnos las competencias genéricas y las relacionadas con el campo disciplinar de las ciencias experimentales. Fomenta la curiosidad científica y propicia que relacionen la biología con su vida cotidiana. El libro permite, además, que los alumnos comprendan las bases de estudio de los organismos, mediante la relación de conocimientos, la aplicación de metodologías, el desarrollo de actividades experimentales y la resolución de problemas.
SOBRE LA AUTORA
VALORES FUNDAMENTALES
Marta Patricia Velázquez Ocampo. Cursó la Licenciatura en Biología en la Facultad de Ciencias de la UNAM. Es profesora desde 1980 y ha trabajado en instituciones como la UNAM, el Colegio de Bachilleres y la Universidad del Valle de México. Ha elaborado guías para la actualización de profesores de ciencias naturales en el ILCE y participó en la elaboración de los programas de biología (RIEMS 2009). Es autora de varios libros de biología, de ST Editorial.
DISEÑO DIDÁCTICO Nuestra propuesta de diseño ha sido optimizada para facilitar el aprendizaje de manera visual, lo cual se logra con la inclusión de atractivos infográficos y llamativas imágenes que incluyen fotografías, ilustraciones, gráficas y esquemas. RECURSOS DIDÁCTICOS Secciones dirigidas al alumno y al docente para el desarrollo y la evaluación de competencias: “Reto (problema)”; actividades de apertura, grupales e individuales; evaluaciones sumativas y diagnósticas (“Para comenzar”), autoevaluaciones, coevaluaciones, heteroevaluaciones e instrumentos de evaluación, como rúbricas y listas de cotejo.
VALORES AGREGADOS PRÁCTICAS DE LABORATORIO Anexo con actividades experimentales que fomentan en el alumno la obtención del conocimiento a través de la investigación experimental en el laboratorio.
GUÍA PARA EL MAESTRO Este valor agregado consiste en una útil herramienta didáctica para apoyar la labor del docente. Se encuentra disponible en un práctico folleto impreso.
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Huesos
Impresión de la piel
Figura 6. Diferentes tipos de indicios de fósiles conservados en la roca.
Quiero saber más…
Para conocer acerca de la forma de obtener la edad de un fósil y aspectos de paleontología explora la siguiente página: www.evolutionibus.info/fosiles.html
SECCIONES DEL LIBRO
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INTRODUCCIÓN AL BLOQUE MAPA CONCEPTUAL OBJETOS DE APRENDIZAJE
Se explica de forma resumida el significado de las competencias y se muestran algunos ejemplos de este libro donde se aplican las once competencias genéricas y las competencias disciplinares respectivas.
Infográfico2
EVOLUCIÓN DEL CABALLO 1
2
Hyracotherium (Eohippus) Antigüedad: 55 millones de años
Patas con tres falanges (la del medio es mayor)
Merychippus Antigüedad: 12 millones de años
Las falanges laterales desaparecen
Al comienzo del tema, se incluye una actividad en la cual el estudiante reflexionará acerca de su realidad y su entorno.
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DESARROLLA COMPETENCIAS
ACTIVIDADES
Actividades individuales o grupales con las que se pretende que el estudiante desarrolle sus competencias de forma integral.
Bloque 5
Bloque4 4 Bloque
Competencias a desarrollar Habilidades • • Comprende la organización del cuerpo humano. Explicita las nociones científicas que sustentan los •· Describe la estructura y función de los principales tejidos y su función procesos para la solución de problemas cotidianos. en el organismo. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del • • Distingue la estructura y función del músculo estriado (esquelético), conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales liso y cardiaco. • Describe el proceso de contracción del músculo esquelético. y el entorno al que pertenece. • • Describe la estructura y función de los órganos y tejidos Toma decisiones a partir de la valoración de las constituyentes del aparato digestivo. consecuencias de distintos hábitos de consumo • Describe los constituyentes y sus funciones de los sistemas y conductas de riesgo. de transporte sanguíneo y linfático. • Investiga documentalmente acerca de problemas de salud relacionados con el aparato respiratorio. • Investiga documentalmente problemas de salud relacionados con el mal funcionamiento del aparato urinario. • Describe el impulso nervioso y las estructuras que participan en la transmisión de éste.
Bloque 5 6 Bloque
Bloque 6
Describes principios de la evolución Conoces losReconoce principios la estructurales Describe loslos principios Reconoce los procesos importancia y losbiológica relacionas con la biológicos que se llevan y funcionales losplantas seres humanos y los comparas debiológica la evolución a dedelas para todos de las con otros organismos reino animal y biodiversidad los relaciona con la especies cabo en los seres humanos los seres del vivos biodiversidad de las especies y en organismos semejantes
Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivios
Se agregan actividades de enseñanza que el docente puede emplear para abordar cada uno de los temas que aparecen ven el programa de estudios.
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
• Portaobjetos • Portaobjetos • Cubreobjetos • Cubreobjetos • Bisturí • Bisturí • Aguja de• disección Aguja de disección • Gotero • Gotero
Práctica de laboratorio 1 Mitosis
• Dibuja las observaciones que has realizado en el microscopio. • Es importante que señales en cada caso el tipo de reproducción asexual que se relaciona con los organismos o estructuras que has observado.
Reactivos y material biológico • Hidróxido de potasio al 0.7% • Glucosa al 5% • Colorante safranina • Hongos tipo champiñones • Moho de tortilla o de alguna fruta • Levadura de pan • Agua de florero o de charco
Cuestionario Práctica de laboratorio 1 Práctica de laboratorio 1 MitosisMitosis
1. ¿Qué organismos se reproducen por esporas? 2. ¿De qué manera se reproducen la mayoría de los protozoarios?
3. Describe el proceso de gemación. 4. Anota un ejemplo de reproducción vegetativa que hayas
ObjetivoObjetivo
observado.
INICIO
10. Trata de localizar células en alguna de las fases de la mitosis.
11. Dibuja las observaciones.
Objetivo
Observar células de tejidos vegetales en crecimiento para detectar en ellas las distintas etapas de la mitosis.
Observación de mitosis en células de la raicilla de haba
1. Pon a germinar las semillas de haba durante una se-
mana. previade células 10. TrataInformación de encélulas alguna de las fases la 10.localizar Trata localizar en alguna de dede las fases de 2. Haz un corte fino de la punta la raicilla y colócalo en la • Investiga acerca de las etapas del ciclo celular. • Investiga sobre la importancia de la mitosis en los seres mitosis. mitosis. vivos.
5. Dibuja las observaciones.
Materiales
* Material previamente preparado como se indica en el procedimiento.
Caracteres dominantes y recesivos en el ser humano
Equipo Experimento 2 Equipo Objetivo del proceso de gemación Observar algunas características hereditarias humanas y •Observación alcohol 1. Lámpara Coloca un gramo • dede levadura en 3 ml dede solución al 5% Lámpara alcohol determinar el porcentaje de caracteres dominantes y recede glucosa. sivos que se observan en los alumnos del grupo. •2. Bisturí Deja incubar el tubo 10 minutos a temperatura ambiente. • Bisturí 3. Observa una gota de la mezcla en el microscopio y bus• Aguja de disección ca células que se• estén reproduciendo por gemación. Información previa Aguja de disección Podrás distinguirlas porque se ve una célula grande con • Repasa el concepto de genes alelos, dominantes y recesivos. • Explica las leyes de la herencia propuestas por Gregor • Portaobjetos una pequeña sobre • ella. Portaobjetos Mendel. 4. Para mejorar la observación puedes utilizar el colorante • Cubreobjetos safranina. • Cubreobjetos Materiales 5. Elabora un dibujo de tus observaciones. Equipo •Experimento Microscopio • Microscopio 3 • Libreta • Marcador
Observación del proceso de fisión celular
1. Observa el agua de charco o de florero y localiza en ella • Una hoja de papel milimétrico Reactivos y material biológico Reactivos material biológico a protozoarios, organismos unicelularesyque se mueven velozmente. Procedimiento •2. Cebolla con raicillas recién Localiza alguno que dividiéndose por fisión, lo nota- formadas* • esté Cebolla con raicillas recién 1. Formen equiposformadas* de seis personas y detecten el número rás porque se ven dos células del mismo tamaño unidas. de personas que tienen los alelos dominantes y recesi•3. Haba en •germinación* Elabora un esquema de tus observaciones. Haba en germinación* vos para las siguientes características: •238Solución• de acetocarmín Solución de acetocarmín st-editorial.com • Solución• de ácido clorhídrico 1N Solución de ácido clorhídrico 1N • Ácido acético a 45% • Ácido acético a 45% • Colorante acetorceína o acetocarmín • Colorante acetorceína o acetocarmín • Barniz transparente de uñas de uñas • Barniz transparente
en células de la raíz de cebolla
1. Coloca una cebolla en un recipiente con agua durante
Vayamos más lejos...
RegistroRegistro de observaciones de observaciones una semana, de modo que solo la base toque el agua. Mantenla en la oscuridad hasta que tenga nuevas raicillas de unos 2 cm de largo.
Elabora una investigación sobre el proceso del cáncer y su relación con la reproducción celular.
Dibuja las células en mitosis que hayasque logrado 2. Haz un corte de la parte final de la raicilla de cebolla, Dibuja las células en mitosis hayasobservar logrado eobservar e Práctica de laboratorio 2 aproximadamente de 0.5 cm de largo, y colócala en un identifica portaobjetos. la fase en la que seen encuentran. Reproducción asexual identifica fase que se encuentran. 3. Para hidrolizar, agrega unas gotas de HCI 1N, previamente calentado a 40°C, y deja que actúe durante 8 minutos. Retira el exceso de HCl con una toalla absorbente. Agrega unas gotas de acetorceína o acetocarmín y déja-
4. Cuestionario Cuestionario 5.
Objetivo
Observar algunas estructuras y formas de reproducción asexual en los seres vivos.
Información previa los crolas durante 15 Si en ese transcurso el coloran1. ¿Por qué laminutos. interfase se pueden 1. en ¿Por qué en la no interfase no seobservar observar los cro• Investiga ypueden anota las diversas formas de reproducción te se seca, agrega unas gotas periódicamente. 6. Después de transcurrido ese tiempo, cambia el corte a mosomas? mosomas? un portaobjetos limpio con una gota de ácido acético y
asexual. • Señala la importancia de este tipo de reproducción.
• Señala la relación de los procesos de mitosis con la reprocoloca inmediatamente cubreobjetos. se observan 2. ¿En qué de la elfase mitosis los cromosomas 2.fase ¿En mitosis se observan los cromosomas ducción asexual. 7. Presiona con laqué goma de un lápizde y hazla un squash, es
Experimento 2 Experimento 2 Observación del proceso de gemación Observación del proceso de gemación de glucosa. de glucosa.
ObjetivoObjetivo
Observar Observar algunas características hereditarias humanas humanas y algunas características hereditarias y determinar el porcentaje de caracteres dominantes y rece- y recedeterminar el porcentaje de caracteres dominantes sivos que sivos se observan en los alumnos grupo.del grupo. que se observan en los del alumnos
2. Deja incubar elincubar tubo 10 el minutos temperatura ambiente.ambiente. 2. Deja tubo 10aminutos a temperatura 3. Observa gota de mezcla enmezcla el microscopio y bus3.una Observa unalagota de la en el microscopio y bus-
Información previa
ca célulascaque se estén por gemación. células que reproduciendo se estén reproduciendo por gemación. Información previa • Repasa el concepto de genes alelos, dominantes y recesivos. Podrás distinguirlas porque seporque ve una se célula grande con Podrás distinguirlas ve una célula grande con • Repasa el concepto de genes alelos, dominantes y recesivos. • Explica las leyes las de leyes la herencia por Gregor • Explica de la propuestas herencia propuestas por Gregor una pequeña ella.sobre ella. una sobre pequeña
Mendel. Mendel. 4. Para mejorar observación puedes utilizar el utilizar colorante 4. Paralamejorar la observación puedes el colorante safranina.safranina.
5. Elabora5.un dibujo un de dibujo tus observaciones. Elabora de tus observaciones.
Experimento 3 Experimento 3 Observación del proceso de fisiónde celular Observación del proceso fisión celular
Materiales Materiales
decir, expande el tejido para que se forme una capa alineados eny seel ecuador de lasolacélula? alineados enalel ecuador de la célula? Materiales de células puedan observar microscopio.
Equipo 8. Sella los lados del cubreobjetos con barniz de uñas. 3. ¿Por qué utilizaron las células de la punta raí-de las raí3. se ¿Por quéa 10x, se40xutilizaron las células dede la las punta • Microscopio 9. Observa al microscopio y 100x.
ces de lasces plantas para realizar larealizar práctica? de las plantas para la práctica? st-editorial.com
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4. ¿Qué sucede durante citocinesis? 4. ¿Qué sucedeladurante la citocinesis? 5. ¿Qué diferencias existen entre la mitosis una célula 5. ¿Qué diferencias existen entre laenmitosis en una célula animal y en una célula vegetal? animal y en una célula vegetal?
Elabora tus conclusiones sobre las sobre observaciones realiza- realizaElabora tus conclusiones las observaciones das y la importancia del proceso la mitosis para la transdas y la importancia delde proceso de la mitosis para la transmisión genética los seres misiónen genética en vivos. los seres vivos.
Procedimiento Procedimiento
Observación de mitosis Observación de mitosis en células la raízde delacebolla ende células raíz de cebolla
Vayamos más lejos... Vayamos más 1. Coloca 1. una cebolla un recipiente con agua con durante Coloca unaencebolla en un recipiente agua durante
lejos...
Elabora una investigación sobre el proceso cáncerdel y su Elabora una investigación sobre eldel proceso cáncer y su una semana, modo de quemodo solo la base el agua. una de semana, que solotoque la base toque el agua. relación con la reproducción celular. celular. relación con la reproducción Mantenla Mantenla en la oscuridad hasta quehasta tengaque nuevas raicien la oscuridad tenga nuevas raicillas de unos cmunos de largo. llas2de 2 cm de largo.
2. Haz un2. corte parte de lafinal raicilla deraicilla cebolla, Haz de un la corte definal la parte de la de cebolla,
Práctica de laboratorio 2 aproximadamente de 0.5 cmde de0.5 largo, un Práctica de laboratorio aproximadamente cm y decolócala largo, yen colócala en un portaobjetos. Reproducción asexual portaobjetos. Reproducción asexual
2
3. Para hidrolizar, agrega unas gotas de gotas HCI 1N, 3. Para hidrolizar, agrega unas de previaHCI 1N, previaObjetivo
Objetivo mente calentado a 40°C, y deja quey actúe durante mimente calentado a 40°C, deja que actúe8 durante 8 miObservar Observar algunas estructuras y formas ydeformas reproducción algunas estructuras de reproducción nutos. nutos.
asexual. 6. Después transcurrido ese tiempo, corte a el corte asexual. 6. de Después de transcurrido esecambia tiempo,elcambia a
• Señala importancia de este tipo reproducción. un portaobjetos limpio con una gota y acético la importancia de de este tipo de reproducción. un portaobjetos limpio con de unaácido gota acético de ácido y la• Señala • Señala la• relación los procesos mitosisde con la reprocoloca inmediatamente el cubreobjetos. Señala lade relación de los de procesos mitosis con la reprocoloca inmediatamente el cubreobjetos.
a protozoarios, organismos unicelulares que se mueven a protozoarios, organismos unicelulares que se mueven velozmente. velozmente. Procedimiento Procedimiento
ducción asexual. 7. Presiona la goma un lápiz haz un squash, ducción asexual. 7. con Presiona con de la goma deyun lápiz y haz unes squash, es
rás porquerás seporque ven dossecélulas delcélulas mismodel tamaño unidas. ven dos mismo tamaño unidas. de personas que tienen lostienen alelos los dominantes y recesi- y receside personas que alelos dominantes vos para las características: vossiguientes para las siguientes características: 238
asexual en los seres asexual en vivos. los seres vivos. 4. Retira el deexceso HCl con absorbente. 4.exceso Retira el deuna HCltoalla con una toalla absorbente. 5. Agrega5. unas gotas de acetorceína o acetocarmín y déjaAgrega unas gotas de acetorceína o acetocarmín y déja-
Información previa previa las durante minutos. en ese transcurso el coloran-el coloranInformación las15 durante 15 Si minutos. Si en ese transcurso • Investiga• Investiga y anota las diversas reproducción te se seca,teagrega unas gotas periódicamente. y anota las formas diversasdeformas de reproducción se seca, agrega unas gotas periódicamente.
Equipo Equipo • Libreta • Libreta • Marcador • Marcador
1. Observa agua deelcharco o de florero y localiza enlocaliza ella •en Una papel 1.elObserva agua de charco o de florero y ellahoja• de Una hoja milimétrico de papel milimétrico
2. Localiza2.alguno que esté dividiéndose por fisión,por lo notaLocaliza alguno que esté dividiéndose fisión, lo 1.notaFormen1.equipos seis personas y detecteny el númeroel número Formende equipos de seis personas detecten
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Conclusiones Conclusiones
* Material previamente preparado como se indica en se el procedimiento. * Material previamente preparado como indica en el procedimiento.
3 Caracteres dominantes Caracteres dominantes y recesivos en el ser y recesivos enhumano el ser humano
3. Elabora3.un esquema de tus observaciones. Elabora un esquema de tus observaciones.
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decir, expande tejido para que se forme sola capa decir,el expande el tejido para que una se forme una sola capa de célulasde y se puedan microscopio. Materiales células y seobservar puedan al observar al microscopio. Materiales
Equipo Equipo 8. Sella los con barnizcon de barniz uñas. de uñas. 8.lados Sella del los cubreobjetos lados del cubreobjetos 9. Observa microscopio a 10x, 40xay10x, 100x. • Microscopio • Microscopio 9.alObserva al microscopio 40x y 100x.
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VALORAS LAS APORTACIONES MÁS VALORAS LAS APORTACIONES MÁS RELEVANTES DE LA BIOTECNOLOGÍA RELEVANTES DE LA BIOTECNOLOGÍA
EL MUNDO QUE TE RODEA EN LA WEB
RETRATO
COMPLEMENTARIAS
Refuerzan y abordan los contenidos de manera creativa y explicativa, como una estrategia visual y efectiva para el proceso de aprendizaje.
Se incluye la definición de términos relevantes que aparecen en cada página.
Información complementaria y de reflexión donde se vincula lo que el estudiante va construyendo con el entorno inmediato.
Se incluye información relevante sobre algunos de los personajes clave en el desarrollo de los temas de cada materia.
Otra estrategia en las aplicaciones de la biotecnología Otra estrategia basada enbasada las aplicaciones de la biotecnología es R es etrato R etrato eliminar de virulencia de uninfeccioso; agente infeccioso; eliminar los genes los de genes virulencia de un agente es decir, es decir, la obtención de un microorganismo vivo y atenuado sin que pueda la obtención de un microorganismo vivo y atenuado sin que pueda volver a ser virulento. Se está ensayando la posibilidad de obtener volver a ser virulento. Se está ensayando la posibilidad de obtener de estalas manera lascontra vacunas contrayelcontra cóleralay salmonelosis. contra la salmonelosis. de esta manera vacunas el cólera
tratamiento TerapiaTerapia génica,génica, tratamiento de trastornos hereditarios de trastornos hereditarios
Lagénica, terapiauna génica, gran promesa para elsefuturo, se basa en La terapia granuna promesa para el futuro, basa en modificar genes de personas que nacen con anormalidades en Francisco Bolívar Zapata. Nació en la Ciudad de modificar genes de personas que nacen con anormalidades en Francisco Bolívar Nació en laEs Ciudad ellos. Actualmente se han realizado algunas intervenciones exiMéxico Zapata. en marzo de 1948. doctordeen Química ellos. Actualmente se han realizado algunas intervenciones exiMéxico en (Bioquímica) marzo de 1948. en Química tosas, aunque estos procedimientos todavía se encuentran en fase porEs ladoctor Universidad Nacional Autótosas, aunque estos procedimientos todavía se encuentran en fase (Bioquímica) por de la Universidad Nacional Autó- en la que noma México (unam ), institución experimental. institución en la queEs pionero noma de es México (unam experimental. profesor e),investigador emérito. La terapia génica consiste en extraer una porción del tejido es profesor e investigador emérito. Es pionero a nivel mundial por su trabajo de investigación La terapia génica consiste del tejido enfermo e insertar enen susextraer célulasuna unoporción o más genes que remedien a nivel mundial por su tecnológico trabajo de investigación y desarrollo en el área de biología enfermo el e insertar en(infográfico sus células uno o más genes que remedien problema 2). Este tipo de técnica ya se ha utilizay desarrollo tecnológico en el área deen biología molecular y biotecnología, particular en el el problema (infográfico 2). Estey tipo de técnica ya hepáticas, se ha utilizamolecular aislamiento, y biotecnología, en particular en el do en casos de cáncer en enfermedades pulmonares caracterización y manipulación de do en casos en enfermedades hepáticas,en pulmonares aislamiento, caracterización y manipulación deen el grupo genes en microorganismos. Participó y dedelacáncer sangre.y También se está probando casos de sida, párgenes en microorganismos. en el grupo de investigadoresParticipó que obtuvo por primera vez la y de la sangre. También se está probando en casosUn de ejemplo sida, pár-de terapia kinson, alzhéimer y artritis reumatoide. de investigadores porde primera vez la insulinaque porobtuvo técnicas adn recombinante. Ha kinson, alzhéimer y artritis reumatoide. Un ejemplo de terapia génica somática es la que se ha aplicado a personas que padecen recibido varias distinciones y premios a nivel recombinante. Ha insulina por técnicas de adn génica somática es lade que se ha aplicado acombinada personas que padecen el síndrome inmunodeficiencia severa (scid, por recibido sus internacional. varias distinciones y premios a nivel de inmunodeficiencia combinada severa , por sus del niño el síndrome siglas en inglés), también conocido como(scid el síndrome internacional. siglas en inglés), también conocido como el síndrome del niño Infográfico2
TERAPIA GÉNICA PROCESAMIENTO DE LA APLICACIÓN DE LA TERAPIA GÉNICA EN LOS SERES HUMANOS TERAPIA GÉNICA Infográfico2
PROCESAMIENTO DE LA APLICACIÓN DE LA TERAPIA GÉNICA EN LOS SERES HUMANOS
1
Se extraen células del paciente. Se extraen células del paciente.
7
1
2
2
En el laboratorio se modifica un virus de En el laboratorio se no pueda forma que modifica un virus de reproducirse. forma que no pueda reproducirse.
7
Las células modificadas genéticamente producen la Las células modificadas proteína o la hormona deseada. genéticamente producen la proteína o la hormona deseada.
6
3
5
Las células modificadas se Las células Las células inyectan del paciente modificadasalsepaciente. se modifican Las células inyectan genéticamente. del paciente al paciente. se modifican genéticamente.
6
5
4
4
3
Se inserta un gen Se insertaen el virus. un gen en el virus.
239
Las competencias genéricas le permiten al individuo comprender el mundo, aprender a vivir en él y aportar lo propio para transformarlo en niveles superiores. Por su parte, las competencias disciplinares engloban los requerimientos básicos –conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes– que se necesitan en
Marta Patricia Velázquez Ocampo es licenciada en Biología de la Facultad de Ciencias de la unam. Su experiencia docente es de más de 25 años, obtenida en instituciones como la unam, el Colegio de Bachilleres y la Universidad del Valle de México. Es elaboradora de los programas de Biología 2 y Temas selectos de biología 1 y 2 de la dgb. Es autora de los libros Biología 1 y Biología 2, de ST Editorial.
cada campo disciplinar, para que los estudiantes puedan aplicarlos en diferentes contextos y situaciones en su vida.
B5 / p. 134. ASUME EL RETO
Aprender por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
101
101
B1 / p. 22. LA BIOLOGÍA EN MI ENTORNO Ser sensible al arte, apreciarlo e interpretarlo en todas sus expresiones.
B5 / p. 137. LEE, EJERCICIO 3
Elegir y practicar estilos de vida saludables.
B3 / p. 77. ACTIVIDAD GRUPAL
Estas competencias se podrán entretejer más adelante con las competencias laborales, para conformar un todo armónico que le da pleno sentido al proceso educativo.
B5 / p. 140. ACTIVIDAD GRUPAL
B3 / p. 81. EV. FORMATIVA, EJEMPLO 2
Participar con una conciencia cívica y ética en la vida de la comunidad, de la región, de México y el mundo.
B2 / p. 61. ACTIVIDAD GRUPAL
Desarrollar innovaciones y proponer soluciones a problemas a partir de un método seleccionado.
Escuchar, interpretar y emitir mensajes pertinentes en distintos contextos, mediante la utilización de herramientas y medios apropiados.
B3 / p. 84. LEE
Participar y colaborar de manera efectiva en trabajos de equipo.
B3 / p. 85. FIGURA 10
Mantener una actitud respetuosa hacia la diversidad de culturas, creencias, valores, ideas y prácticas sociales de otras personas.
Mantener una postura personal sobre temas de interés y considerar otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
B6 / p. 219. AUTOEVALUACIÓN, EJEMPLO 3
Contribuir al desarrollo sustentable del medio ambiente, de manera crítica y con acciones responsables.
Reconoce tus competencias Sección que permite a los estudiantes conocer las once competencias genéricas y las competencias disciplinares de la materia, así como ver ejemplos de este libro donde se desarrollan.
COMPETENCIAS DISCIPLINARES
A continuación se muestran las competencias disciplinares básicas del campo de las ciencias sociales que deben manejarse en esta materia, como lo señala el programa de estudios. B5 / p. 187. RETRATO
Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.
B3 / p. 109. ACTIVIDAD INDIVIDUAL
Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
B1 / p. 22. ACTIVIDAD GRUPAL
Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.
B5 / p. 189. ACT. IND. INCISOS 3 Y 4
El virus modificado se mezcla con las células. El virus modificado se mezcla con las células.
st-editorial.com
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Conocerse, valorarse y abordar los problemas y retos a partir de objetivos.
un portaobjetos.
3. Sigue los pasos 3 al 8 del experimento anterior para fijar
y teñir el corte. • Describe etapas de la mitosis. 11. Dibuja laslasDibuja observaciones. 11. las observaciones. 4. Observa al microscopio a 10x, 40x y 100x. Equipo Observación de mitosis
Observación de mitosis Registro de observaciones Observar células decélulas tejidosde vegetales en crecimiento para de alcohol tejidos vegetales en crecimiento para • Lámpara Procedimiento Observar Conclusiones Dibuja las células en mitosis que hayas logrado observar e • Bisturí Experimento 1 Elabora tus conclusiones acerca de las características de la la raicilla haba de identifica la fase en que se encuentran. endede células de lade raicilla haba • Aguja disección detectar ellas las etapas deetapas la detectar endistintas ellas lasreproducción distintas deparalala supervivenmitosis. en células asexual y su mitosis. importancia Observación deen esporas Portaobjetos 1. Observa a simple vista las laminillas que se encuentran en cia de los seres vivos. 1. Pon a•• Cubreobjetos germinar las semillas haba durante se- una se1. Pon a germinar las de semillas de habauna durante Cuestionario la parte de abajo del sombrero del hongo tipo champiñón. 1. ¿Por qué en la interfase no se pueden observar los cro• Microscopio 2. Haz un corte del hongo y coloca alguna de las laminillas Vayamos más lejos… mana. mana. mosomas? sobre un portaobjetos; agrega previa una gota de agua o previa una ¿Conoces los ˝búlgaros˝? Son microorganismos coloniales Información Información 2. ¿En qué fase de la mitosis se observan los cromosomas Reactivos y material biológico gota de hidróxido de potasio al 0.7% y tapa con un por- que transforman la leche en yogur. 2. Haz un corte fino de la fino punta raicilla colócalo 2. Haz unrecién corte dede la la punta deen ely laecuador raicilla yen colócalo en alineados de la célula? • Cebolla con raicillas formadas* taobjetos, presionando suavemente paraacerca que seetapas rompade las • Investiga de las deletapas ciclo celular. • acerca Investiga del ciclo celular. • Haba en germinación* 3. ¿Por qué se utilizaron las células de la punta de las raíla laminilla y se pueda observar su contenido. Consigue este tipo de organismos y colócalos en un vaso un portaobjetos. • Solución de acetocarmín ces de las plantas para realizar la práctica? un portaobjetos. Observa al microscopio las esporas, son las estruc•3. Investiga sobre laqueimportancia decadaladíamitosis los seres leche, cámbialos nuevo vaso con leche • Investiga sobre la deimportancia dea unlaen mitosis en los seres • Solución de ácido clorhídrico 1N 4. ¿Qué sucede durante la citocinesis? turas que llevan a cabo la reproducción asexual del hon- fresca. Observa cómo se van reproduciendo los búlgaros. 3. Sigue• Ácido los pasos 3 alpasos 8 del experimento para a 45% los ¿Quéanterior diferencias existen entre lafijar mitosis en una célula 3.acético Sigue 3 al 8 del 5.experimento anterior para fijar go. Elabora un dibujo de tus observaciones. vivos. Lleva un registro de su peso durante varios días y luego vivos. • Colorante acetorceína o acetocarmín animal y en una célula vegetal? 4. Toma una pequeña muestra del moho con una aguja de presenta los resultados a tu profesor. y teñir• Barniz el transparente corte. uñascorte. y teñirdeel disección, coloca lalas en el portaobjetos. •5. Describe etapas deetapas la mitosis. • muestra Describe las de la mitosis. Conclusiones Agrega una gota de KOH al 0.7% y coloca el cubreobjetos. 4. Observa microscopio a 10x, 40xay 100x. 4.alObserva al microscopio 10x, y 100x. Elabora tus 40x conclusiones sobre las observaciones realiza6. Observa en el microscopio a diversos aumentos las das y la importancia del proceso de la mitosis para la transProcedimiento esporas y las estructuras donde se guardan, llamadas 5. Dibuja lasDibuja observaciones. Práctica de laboratorio 3 5. las observaciones.misión genética en los seres vivos. esporangios. Observación de mitosis
Materiales Materiales 7. Elabora un dibujo de tus observaciones.
lejos…
turas que turas llevanque a cabo la reproducción asexual del hon- del llevan a cabo la reproducción asexual hon- Observa fresca. se van reproduciendo los búlgaros. fresca. cómo Observa cómo se van reproduciendo los búlgaros. go. Elabora dibujo un de dibujo tus observaciones. go.un Elabora de tus observaciones. Lleva un registro su peso días y luego Lleva unde registro dedurante su pesovarios durante varios días y luego presenta los resultados a tu profesor.
disección,disección, coloca la muestra el portaobjetos. coloca laen muestra en el portaobjetos.
esporas yesporas las estructuras donde se donde guardan, llamadas llamadas y las estructuras se guardan, Práctica de laboratorio 3 Práctica de laboratorio esporangios. esporangios.
1. Coloca 1. unColoca gramoun degramo levadura 3 ml deen solución 5% de en levadura 3 ml deal solución al 5%
Serie de ejercicios que evalúan conocimientos y habilidades que el estudiante adquirió o reforzó al finalizar el estudio del bloque (evaluación sumativa) y del curso (evaluación final).
GLOSARIO
Las competencias son capacidades que una persona desarrolla en forma gradual durante el proceso educativo, que incluyen conocimientos, habilidades, actitudes y valores, en forma integrada, para dar satisfacción a las necesidades individuales, académicas, laborales y profesionales. Existen principalmente tres tipos de competencias: genéricas, disciplinares y laborales.
B5 / p. 183. ASUME EL RETO
tozoarios?tozoarios?
observado. observado.
Conclusiones Conclusiones
Elabora tus conclusiones acerca de acerca las características de la Elabora tus conclusiones de las características de la reproducción asexual y asexual su importancia para la supervivenreproducción y su importancia para la superviven-
Con este cuadro el estudiante podrá autoevaluar las competencias genéricas adquiridas al finalizar el curso.
sobre un sobre portaobjetos; agrega una gota una de agua una un portaobjetos; agrega gotaode agua¿Conoces o una ¿Conoces los ˝búlgaros˝? Son microorganismos colonialescoloniales los ˝búlgaros˝? Son microorganismos gota de hidróxido de potasiode alpotasio 0.7% y al tapa cony un porgota de hidróxido 0.7% tapa con un queportransforman la leche enlayogur. que transforman leche en yogur. taobjetos,taobjetos, presionando suavemente para que se rompa presionando suavemente para que se rompa la laminilla se pueda contenido. la ylaminilla y observar se pueda su observar su contenido. Consigue Consigue este tipo de organismos y colócalos en un vaso este tipo de organismos y colócalos en un vaso
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Registro de observaciones
• Portaobjetos • Cubreobjetos • Bisturí • Aguja de disección • Gotero
• Dibuja las observaciones que has realizado en el mi-en el mi• Dibuja las observaciones que has realizado croscopio. croscopio. • Es importante que señales cada caso el tipo de el repro• Es importante queenseñales en cada caso tipo de reproducción asexual se relaciona con los organismos o ducciónque asexual que se relaciona con los organismos o estructuras que has observado. estructuras que has observado.
1. ¿Qué organismos se reproducen por esporas? 1. ¿Qué organismos se reproducen por esporas? 2. ¿De qué reproducen la mayoría los pro2.manera ¿De quése manera se reproducen la de mayoría de los pro3. Describe procesoelde gemación. 3. el Describe proceso de gemación. 4. Anota un reproducción vegetativavegetativa que hayasque hayas 4. ejemplo Anota unde ejemplo de reproducción
PARA TERMINAR. AUTOEVALÚA TUS COMPETENCIAS
la parte delaabajo del hongodel tipohongo champiñón. partedel de sombrero abajo del sombrero tipo champiñón.
3. Observa microscopio las esporas, son las estruc3.alObserva al microscopio lasque esporas, que son las estrucde leche, de cada día cámbialos a un nuevo vaso con vaso lechecon leche leche, cada día cámbialos a un nuevo 4. Toma una pequeña moho del conmoho una aguja de aguja 4. Toma una muestra pequeñadel muestra con una de los resultados a tu profesor. presenta 5. Agrega5. una gota de KOH al de 0.7% y coloca Agrega una gota KOH al 0.7%elycubreobjetos. coloca el cubreobjetos. 6. Observa el microscopio a diversos aumentosaumentos las 6. en Observa en el microscopio a diversos las 7. Elabora7.un dibujo un de dibujo tus observaciones. Elabora de tus observaciones.
EVALUACIÓN
oral e infiere conclusiones a partir de ellas.
A continuación se muestran algunos ejemplos de este libro donde se aplican las once competencias genéricas.
PRÁCTICAS DE LABORATORIO PRÁCTICAS DE LABORATORIO RegistroRegistro de observaciones de observaciones
Requieren material accesible y su objetivo es motivar a los estudiantes y guiarlos aCuestionario la Cuestionario investigación experimental.
ReactivosReactivos y materialybiológico material biológico • Hidróxido de potasiode alpotasio 0.7% al 0.7% • Hidróxido • Glucosa •alGlucosa 5% al 5% • Colorante safranina safranina • Colorante • Hongos tipo champiñones • Hongos tipo champiñones • Moho de• tortilla o de alguna fruta Moho de tortilla o de alguna fruta • Levadura• Levadura de pan de pan • Agua de •florero o de charco Agua de florero o de charco
Procedimiento Procedimiento
Experimento 1 Experimento 1 Observación de esporas Observación de esporas
seres 1. Observa simple vista las laminillas que se encuentran en cia de de vivos. los seres vivos. 1.aObserva a simple vista las laminillas que se encuentran enlos cia
2. Haz un 2. corte y coloca dealguna las laminillas Hazdel un hongo corte del hongoalguna y coloca de las laminillas Vayamos más lejos… Vayamos más
Secciones del libro Refuerzan y complementan los contenidos del programa, a la vez que los hacen más atractivos para los jóvenes. ILUSTRACIONES INFOGRÁFICOS
• Describe el proceso de reproducción humana, identificando el papel que cumple el sistema reproductor femenino y el masculino • en la preservación de la especie. Identifica ideas clave en un texto o discurso
• Maneja las Tecnologías de la Información y Actitudes y valores
la Comunicación para obtener información • Valora cada estructura de su cuerpo reconociendo que cumple una función específica. y expresar ideas. • Desarrolla un sentido de responsabilidad y compromiso hacia el cuidado de su salud. • Promueve el trabajo metódico y organizado tanto de manera individual como en equipo. • Muestra respeto hacia las opiniones de sus semejantes. • Participa activamente en las investigaciones y exposiciones, compartiendo experiencias y conclusiones. • Se interesa en la realización de actividades experimentales o de campo. • Reconoce la importancia de preparar higiénicamente los alimentos para prevenir enfermedades.
COMPETENCIAS GENÉRICAS
Evalúa los conocimientos previos, las habilidades, actitudes y valores que tiene el estudiante para enfrentar los temas.
Se incluyen todos los bloques del libro y se destaca gráficamente el que se estudiará.
ACTIVIDAD DE APERTURA
Equus caballus Antigüedad: 1 millón de años
Desempeños del estudiante Unidad de competencia • Describe la organización del cuerpo humano Describe la organización del cuerpo humano y la función que desempeñan sus aparatos y y la función que desempeñan sus aparatos y sistemas para mantener la homeostasis en sistemas para mantener la homeostasis este, comparándolo con otros organismos en éste; comprendiendo además la importancia del reino animal. de mantenerlo en buen estado y desarrollando • Comprende la importancia de mantener actitudes para la preservación de su salud. al organismo en buen estado. • Desarrolla actitudes para el cuidado de su salud.
PARA COMENZAR...
SECUENCIA DE LOS BLOQUES
Pliohippus Antigüedad: de 2 a 5 millones de años
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Las patas poseen ligamentos que previenen que los cascos se tuerzan
Conoces loslos principios estructurales Reconoce procesos y funcionales de los biológicos que se seres llevan losseres comparas con ahumanos cabo enylos humanos organismos del reino animal yotros en organismos semejantes
ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA
Es una lista de las competencias genéricas con algunos de sus atributos que se busca que los alumnos desarrollen en cada bloque.
Mesohippus Antigüedad: de 25 a 40 millones
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3
Extremidades más largas con falanges más cortas
Bloque55 Bloque
Se incluyen un texto introductorio con una breve explicación de lo que se estudiará y un mapa conceptual con los temas más importantes del bloque. Además, se agregan los objetos de apendizaje que se cubrirán a lo largo del desarrollo de cada bloque.
COMPETENCIAS A DESARROLLAR Extremidades cortas con falanges que terminan en uñas fuertes
st-editorial.com
Diseño educativo Optimizado para facilitar el aprendizaje de manera visual.
Sin duda este libro, con su diseño moderno y dinámico, captará el interés de la población estudiantil, con un lenguaje accesible y adaptado a las necesidades e inquietudes de las nuevas generaciones.
RECONOCE TUS COMPETENCIAS
RECONOCE TUS COMPETENCIAS
Evidencias directas: los fósiles
Las primeras señales que surgieron como indicadores de cambio en los seres vivos fueron los fósiles, que son restos de organismos que vivieron en el pasado y que se han conservado hasta nuestros días. Los fósiles nos pueden contar una historia acerca de nuestro pasado y el de otros organismos. Se han encontrado, por ejemplo, los huesos petrificados de dinosaurios, las impresiones de hojas que al caer al lodo quedaron marcadas para siempre, o bien insectos atrapados en ámbar, que es una resina de los árboles. También se han descubierto mamuts congelados que todavía conservan muchas de sus características originales. Incluso las huellas que han dejado algunos animales pueden ser muy elocuentes para los paleontólogos, quienes descifran muchas de las características de los organismos a partir de cualquier evidencia o rastro que hayan dejado. Existen diferentes tipos de fósiles, como los que se mencionan a continuación (figura 6): • Restos petrificados (huesos, conchas). • Huellas. • Impresiones. • Inclusiones en ámbar. • Restos congelados. Los fósiles se forman casi siempre en rocas sedimentarias y pueden ser el resultado de un proceso de mineralización en el que las partes duras del organismo, por ejemplo los huesos o las conchas, se van sustituyendo por minerales, como sílice, carbonatos de calcio o de magnesio, hasta quedar reemplazadas por completo y petrificarse, es decir, convertirse en piedra. Los fósiles, por lo general, se encuentran cuando se lleva a cabo alguna excavación. Resulta evidente que, si se localizan varias capas o estratos, los más profundos son los más antiguos ya que con el paso del tiempo se han depositado nuevas capas de roca con fósiles cada vez más recientes. La datación de los fósiles, es decir, la determinación de su edad, se puede llevar a cabo comparando los distintos fósiles de una misma capa de roca, pero también se utilizan medios más precisos, como el uso de elementos radiactivos, ya sean el carbono 14 (14C) o el potasio 40 (40K).
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tamaño cada vez más grande, más formas más evolucionadas. Por ejemalto y con patas con menos dedos, plo, se ha encontrado el fósil de un hasta llegar a la pezuña, lo cual le organismo intermedio entre los peces facilita correr rápidamente para esca- y los anfibios. De los primeros, dicho par de sus predadores. organismo poseía una aleta caudal El registro fósil, sin embargo, no (en la cola) y de los segundos cuatro siempre es continuo, ya que cuando extremidades y respiración pulmose quiere reconstruir la historia de un nar. Otra evidencia es el hallazgo del organismo, muchas veces hay huecos Archaeopterix, un organismo con paque dificultan la investigación. tas y cuerpo de reptil pero con alas Un tipo de evidencias muy valioso y plumas de ave, el cual nos muestra son las formas de transición, en las el posible paso evolutivo de los dinoque se nos muestran formas interme- saurios a las aves. dias entre antepasados primitivos y
Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
B2 / p. 51. EL MUNDO QUE TE RODEA
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.
B3 / p. 81. ACT. IND. INCISO 2
Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o un experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.
B2 / p. 60. ACT. GRU. INCISO 2
Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.
B4 / p. 118. ACTITUDES Y VALORES
Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
B2 / p. 63. ACT. IND. INCISO 3
Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.
Guía digital del maestro Serie de herramientas didácticas disponibles en Internet y en cd.
B2 / p. 63. FIGURA 9
Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
B1 / p. 28. ACTIVIDAD GRUPAL
Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.
BACHILLERATO Marta Patricia Velázquez Ocampo
Colección Bachillerato
ISBN 978 607 508 125 0
9 786075 081250
9 789709 807400
Valores
Este libro pertenece al Componente de Formación Propedéutica. Su propósito es ahondar en los conocimientos de las materias de formación básica con miras a preparar al estudiante que está próximo a entrar a la educación superior. Profundiza en los conocimientos básicos que el estudiante ya adquirió en los cursos previos de biología y busca fortalecer el manejo del método científico, lo que impulsa la investigación experimental. Se estudian los diferentes organismos macroscópicos, y se hace énfasis en la importancia de mantener el equilibrio ecológico para conservar la vida.
agregados
• Semblanza de cuatro personas exitosas en el área de la biología. • Prácticas de laboratorio. • Glosario. • Test de inteligencias múltiples.
• Hacer uso correcto del método científico y de habilidades para la resolución práctica de problemas. • Describir las características biológicas, la fisiología y el
comportamiento de organismos pluricelulares. • Proponer estrategias para la conservación del medio ambiente y la protección de especies en peligro de extinción.
Sobre las autoras Gabriela Olvera Landeros es licenciada en Biología Terrestre de la Facultad de Ciencias de la Universidad Veracruzana. Cursa la maestría en Ciencias de la Educación en la Universidad del Valle de México. Cuenta con una amplia experiencia en el área de investigación en el Instituto de Ecología y en el sector industrial. Es docente
ISBN 970 9807 35 8
ISBN 978 970 9807 40 4
ISBN 978 607 508 030 7
9 786075 080307
Temas selectos
Esta colección tiene como propósito cubrir las necesidades surgidas a raíz de la reforma curricular de la dgb, a través de la cual se plantean nuevos enfoques educativos para el nivel medio superior. Los libros de esta colección se encuentran totalmente apegados a los programas de estudio de dicha institución.
Temas selectos
BIOLOGÍA 2
desde 1997 en instituciones educativas de los niveles medio y medio superior. Actualmente trabaja tiempo completo en el Colegio de Bachilleres del Estado de Querétaro. Marta Patricia Velázquez Ocampo es licenciada en Biología de la Facultad de Ciencias de la unam. Su
experiencia docente es de más de 25 años, obtenida en instituciones como la unam, el Colegio de Bachilleres y la Universidad del Valle de México. Es elaboradora de los programas de Biología 2 y Temas selectos de biología 1 y 2 de la dgb. Es autora de los libros Biología 1, Biología 2 y Temas selectos de biología 1, de ST Editorial.
BACHILLERATO
Huevos en un nido
Algunos fósiles nos muestran una sucesión geológica en la que se revelan desde las formas más primitivas, hasta las más evolucionadas de un organismo. Esta sucesión es una prueba de la evolución. Un ejemplo de registro que nos ha permitido descubrir la historia de la evolución de un organismo es el de los fósiles que se han encontrado del caballo, desde los primeros que surgieron hace 50 millones de años hasta el actual (infográfico 2). Como se puede observar, el caballo ha ido evolucionando hacia un
Los contenidos de este libro se apegan totalmente al programa de Temas selectos de biología 1, propuesto por la dgb y que pertenece al componente de formación propedéutica.
BIOLOGÍA1
Temas selectos BIOLOGÍA 2
Principales evidencias de la evolución que apoyan la teoría de Darwin-Wallace
Como ya hemos comentado, en el transcurso de la historia, los naturalistas que han observado el mundo natural se han formado diversas ideas para explicar la gran diversidad de las especies que se encuentran en la naturaleza. Cabe mencionar que en todo momento la filosofía de cada época ha influido fuertemente en el pensamiento de los investigadores, así como en las evidencias y los hallazgos surgidos, hasta llegar a la concepción actual que tenemos del proceso evolutivo. Una evidencia que tuvo mucha fuerza para que empezara a considerarse la posibilidad de cambio en las especies, es decir, la evolución, fue el hallazgo de los fósiles que mostraban a organismos que habían vivido en otras épocas y que posiblemente habían dado lugar a los organismos actuales. Estas evidencias, complementadas con evidencias recientes basadas en la tecnología más moderna, nos demuestran que la teoría de DarwinWallace se basa en hechos comprobables. Las pruebas o evidencias de la evolución pueden ser: Directas. Fósiles que nos muestran cómo se fueron dando los procesos de cambio en diferentes etapas de la historia geológica de la Tierra. Indirectas. Nos demuestran el parentesco entre especies y nos permiten ir delineando los árboles evolutivos de los organismos.
DESARROLLA COMPETENCIAS
BACHILLERATO
DESCRIBES LOS PRINCIPIOS DE LA EVOLUCIÓN BIOLÓGICA Y LOS RELACIONAS CON LA BIODIVERSIDAD DE LAS ESPECIES
BLOQUE 4
Marta Patricia Velázquez Ocampo
El libro está dirigido a los jóvenes que muestran interés por desarrollarse profesionalmente en la biología o en alguna carrera relacionada con esta disciplina. El texto pretende promover en los alumnos el interés por la ciencia y desarrollar las capacidades y destrezas necesarias para realizar proyectos de investigación. Además, se hace énfasis en la relación de los temas que conciernen a esta materia con el campo laboral donde se pueden aplicar en México.
VALORES AGREGADOS
Heces fosilizadas (coprolitos)
Temas selectos
Biología 2 Temas selectos BIOLOGÍA1
BACHILLERATO
Esta colección tiene como propósito cubrir las necesidades surgidas a raíz de la riems, a través de la cual se plantea el enfoque de competencias para este nivel educativo. Los libros de esta colección se encuentran totalmente apegados a los programas de estudio de la dgb.
Biología 2
Colección
Sobre la autora Marta Patricia Velázquez Ocampo. Es Licenciada en Biología por la Facultad de Ciencias de la unam. Se dedica a la docencia desde 1980 y ha trabajado en instituciones como la unam, el Colegio de Bachilleres y la Universidad del Valle de México. Ha escrito diversos libros de texto y elaborado guías para la actualización de profesores de ciencias naturales en el ilce. Participó en la elaboración de los programas de Biología de acuerdo con la riems 2009. Es autora de los libros Biología 1 y de Temas selectos de biología 1 y coautora de Temas selectos de biología 2, de ST Editorial.
BACHILLERATO
Permite que los estudiantes comprendan las características, propiedades y procesos que se llevan a cabo en los organismos vivos, con especial atención en el ser humano. Se exponen los tipos de reproducción celular y de los organismos, las leyes de la herencia –para comprender las características fenotípicas y genotípicas de los seres humanos-, así como las mutaciones en diversos seres vivos. Se explican también las aplicaciones de la biotecnología, la importancia de las plantas y los principios de la evolución para comprender la biodiversidad de las especies.
Este libro está estructurado en seis bloques, los cuales se basan en los contenidos del programa de Biología 2, que corresponde al cuarto semestre de la Dirección General del Bachillerato (dgb). Está completamente apegado al nuevo programa de estudio de la Reforma Integral de la Educación Media Superior (riems). La obra busca movilizar en los alumnos competencias genéricas y disciplinares. Presenta novedosas secciones destinadas a desarrollar los conocimientos, habilidades, actitudes y valores propios de las ciencias experimentales.
BACHILLERATO
Biología 2
BIOLOGÍA 2 BACHILLERATO
Gabriela Olvera Landeros Marta Patricia Velázquez Ocampo