Ciencias Naturales by Arnoldo Romero

Portada Cambio químico evidenciado en el cambio de coloración en una hoja de almendro. La degradación del pigmento verde de las hojas, la clorofila, permite observar los demás pigmentos naturales que contiene la hoja conforme pasa el tiempo. Fotografía: Carlos Miranda.

Ministerio de Educación Viceministerio de Ciencia y Tecnología Gerencia de Educación en Ciencia, Tecnología e Innovación

Programa Cerrando la Brecha del Conocimiento Sub-Programa “Hacia la CYMA”

Material de Autoformación e Innovación Docente Ciencias Naturales Versión preliminar para Plan Piloto

Ministerio de Educación Mauricio Funes Cartagena Presidente de la República Franzi Hasbún Barake Secretario de Asuntos estratégicos de la Presidencia de la República y Ministro de Educación Ad-honórem Erlinda Hándal Vega Viceministra de Ciencia y Tecnología Héctor Jesús Samour Canán Viceministro de Educación Mauricio Antonio Rivera Quijano Director Nacional de Ciencia y Tecnología Xiomara Guadalupe Rodríguez Amaya Gerente de Educación en Ciencia, Tecnología e Innovación Oscar de Jesús Águila Chávez Jefe de Educación Media en Ciencia, Tecnología e Innovación Carlos Ernesto Miranda Oliva Jefe de Educación Básica en Ciencia, Tecnología e Innovación Adela Melissa Martínez Xochilt Carolina Gutiérrez Orlando Leonel Castillo Tonatiuh Eddie Orantes Osmany René Aparicio Jorge Alfredo Avila Autores

Jorge Vargas Méndez Revisión de texto

Primera edición (Versión Preliminar para Plan Piloto). Derechos reservados. Ministerio de Educación. Prohibida su venta y su reproducción parcial o total. Edificios A4, segundo nivel, Plan Maestro, Centro de Gobierno, Alameda Juan Pablo II y calle Guadalupe, San Salvador, El Salvador, América Central. Teléfonos: +(503) 2510-4217, +(503) 2510-4218, +(503) 2510-4211, Correo electrónico: gecti@mined.gob.sv

Estimadas y estimados docentes: El Plan Social Educativo “Vamos a la Escuela” 2009-2014 nos plantea el reto histórico de formar ciudadanas y ciudadanos salvadoreños con juicio crítico, capacidad reflexiva e investigativa, con habilidades y destrezas para la construcción colectiva de nuevos conocimientos, que les permitan transformar la realidad social y valorar y proteger el medio ambiente. Nuestros niños, niñas y jóvenes desempeñarán en el futuro un rol importante en el desarrollo científico, tecnológico y económico del país; para ello requieren de una formación sólida e innovadora en todas las áreas curriculares, pero sobre todo en Matemática y en Ciencias Naturales; este proceso de formación debe iniciarse desde el Nivel de Parvularia, intensificándose en la Educación Básica y especializándose en el nivel Medio y Superior. En la actualidad, es innegable que el impulso y desarrollo de la ciencia y la tecnología son dos aspectos determinantes en el desarrollo económico, social y humano de un país. Para responder a este contexto, en el Viceministerio de Ciencia y Tecnología se han diseñado Materiales de Autoformación e Innovación Docente en las disciplinas de Matemática y Ciencia, Salud y Medio Ambiente para los niveles de Parvularia, Educación Básica y Educación Media. El propósito de los Materiales de Autoformación e Innovación es orientar al cuerpo docente para fundamentar mejor su práctica profesional, tanto en dominio de contenidos, (sobre todo aquellos contenidos pivotes), como también en la implementación de una metodología y técnicas que permitan la innovación pedagógica, la indagación científica-escolar y sobre todo una construcción social del conocimiento, bajo el enfoque de Ciencia, Tecnología e Innovación (CTI), en aras de mejorar la calidad de la educación. Este material es para el equipo docente, para su profesionalización y autoformación permanente que le permita un buen dominio de las disciplinas que enseña. Los contenidos que se desarrollan en los materiales de autoformación, han sido cuidadosamente seleccionados por su importancia pedagógica y por su riqueza científica. Es por eso que para el estudio de las lecciones incluidas en estos materiales, se requiere rigurosidad, creatividad, deseo y compromiso de innovar la práctica docente en el aula. Con el estudio de las lecciones (de manera individual o en equipo de docentes), se pueden derivar diversas sesiones de trabajo con el estudiantado para orientar el conocimiento de los temas clave o “pivotes” que son el fundamento de la alfabetización científica en Matemática y Ciencias Naturales. La enseñanza de las Ciencias Naturales y la Matemática debe despertar la creatividad, siendo divertida, provocadora del pensamiento crítico y divergente, debe ilusionar a los niños y niñas con la posibilidad de conocer y comprender mejor la naturaleza y sus leyes. La indagación en Ciencias Naturales y la resolución de problemas en Matemática son enfoques que promueven la diversidad de secuencias didácticas y la realización de actividades de diferentes niveles cognitivos. Esperamos que estos Materiales de Autoformación e Innovación establezcan nuevos caminos para la enseñanza y aprendizaje de las Ciencias Naturales y Matemática y que fundamenten de una mejor manera, nuestra práctica docente. También esperamos que el contenido de estos materiales nos rete a aspirar a mejores niveles de rendimiento académico y de calidad educativa, en la comunidad educativa, como en nuestro país en general. Apreciable docente, ponemos en sus manos estos materiales porque sabemos que está en sus manos la posibilidad y la enorme responsabilidad de mejorar el desempeño académico estudiantil, a través del desarrollo curricular en general, y particularmente de las Ciencias Naturales y Matemática.

Lic. Franzi Hasbún Barake Secretario de Asuntos Estratégicos de la Presidencia de la República y Ministro de Educación Ad Honórem Dr. Héctor Jesús Samour Canán Viceministro de Educación

Dra. Erlinda Hándal Vega Viceministra de Ciencia y Tecnología

ÍNDICE Parte I Introducción ............................................................................................................................... i A. Objetivo ............................................................................................................................... i B. Enfoque de competencias en educación ............................................................................. i C. Contenidos pivotes .............................................................................................................. ii D. Estructura de las lecciones .................................................................................................. iii E. Como utilizar el Material de Autoformación ....................................................................... v F. Relación del Material de Autoformación con Cipotes y Cipotas ......................................... v G. Enseñanza de la Ciencia Basada en la Indagación ............................................................... ix

Parte II Magnitudes físicas ...................................................................................................................... 1 Propiedades químicas de la materia .......................................................................................... 8 Fuerza y torque .......................................................................................................................... 16 Cambios químicos de la materia ................................................................................................ 23 Velocidad de cambios químicos ................................................................................................. 32 Ondas mecánicas........................................................................................................................ 43 Cómo aprovechar los cambios químicos.................................................................................... 51 Calor ........................................................................................................................................... 60 Los procariotas ........................................................................................................................... 67 La célula animal y vegetal .......................................................................................................... 76 Clasificación de los seres vivos ................................................................................................... 86

Parte I ¿Por qué Innovación en Ciencias Naturales?

INTRODUCCIÓN Una idea comúnmente aceptada es que nuestra sociedad y el mundo en general es muy distinto al de hace algunos años atrás; uno de los factores que lo hacen distinto es el grado de desarrollo que ha alcanzado la ciencia y a pesar que el conocimiento humano en general ha avanzado en todas las áreas del saber, es innegable que el desarrollo de la ciencia y la tecnología ha afectado enormemente nuestra forma de vida. Es evidente también que el conocimiento y los beneficios de este desarrollo científico no están al alcance de todas las personas; esto nos invita a hacer una reflexión sobre la relación que hay entre la ciencia, la sociedad y la búsqueda de alternativas que resuelvan los diferentes problemas que presenta esta realidad, desde las múltiples perspectivas que nos dan los diferentes campos en los que nos desenvolvemos, en el caso del magisterio, el de la educación. A. Objetivo El propósito de este material de autoformación e innovación, es fortalecer las competencias docentes de Educación Primaria, en las disciplinas de Ciencias Naturales (Biología, Física y Química), para optimizar el desarrollo de la asignatura de Ciencia Salud y Medio Ambiente. Para lograr este objetivo proponemos una serie de contenidos básicos a los que metafóricamente llamamos contenidos pivotes. Nuestra propuesta es que usted, amigo o amiga docente pueda fortalecer sus conocimientos de Ciencias Naturales mediante la lectura y estudio de las lecciones contenidas en este libro, la realización de las actividades experimentales que sugerimos y la “calibración” del aprendizaje mediante algunos instrumentos de evaluación para determinar hasta qué punto se han alcanzado las metas del contenido estudiado. B. Enfoque de competencias en educación Desde hace algunos años, la introducción de un enfoque de desarrollo de competencias básicas pasó a orientar el desarrollo del currículo nacional conduciendo el proceso de enseñanza-aprendizaje hacia el enfoque de desarrollo de competencias. Existen diversas definiciones e interpretaciones sobre el concepto de competencia, aunque la mayoría plantea dos aspectos fundamentales: 1. Comprensión y adquisición de conocimientos, habilidades y desarrollo de actitudes; y 2. Puesta en práctica de la integración de los conocimientos, habilidades y actitudes para resolver problemas y situaciones diversas1. Si pensamos en la enseñanza de las ciencias naturales basándonos en el enfoque de competencias, es necesario fortalecer en el estudiantado la comprensión de los sucesos, las consecuencias de las actividades humanas y la necesidad de preservar las condiciones de vida, tanto para la especie humana como para el resto de los seres vivos. Para esto se hace necesario alcanzar un pensamiento científico-racional que permita comprender la información que nos ofrecen las diversas fuentes, para la toma de acciones concretas. Pero para 1

Barraza, A., Dipp, A. J. “Competencias y Educación: miradas múltiples de una relación”. Instituto Universitario Anglo Español A.C., México, 2011.

desarrollar competencias científicas en el estudiantado es necesario que como docentes nos preocupemos por actualizar dichas competencias en nosotros. Al aumentar nuestras competencias docentes en cada área de las ciencias con ayuda de la autoformación, de la innovación y de la co-formación entre el equipo docente, podremos mejorar la forma en que enseñaremos al estudiantado a aprender y usar sus conocimientos; es decir, a desarrollar competencias científicas. La enseñanza de las ciencias como una serie de conceptos y fenómenos ajenos a una discusión no crea interés en nadie, pues no las presenta como disciplinas atractivas para trabajar con ellas. El estudiantado vive curioso, maravillado, preocupado o en constante conjeturas del entorno que comienza a conocer, por lo que es indispensable encauzar sus ideas, ayudarle a buscar respuestas o preguntas adecuadas que den explicación a lo que ocurre en la realidad cotidiana. Por tanto, la enseñanza de las Ciencias Naturales debe de involucrar la experimentación, la investigación y, sobre todo, la satisfacción de la curiosidad que en el estudiantado es algo propio de su edad. C. Contenidos pivotes Las Ciencias Naturales estudian el mundo que nos rodea, las leyes que gobiernan la naturaleza y en general nuestra interacción con el mundo físico. El desarrollo de la ciencia avanza rápidamente gracias al desarrollo de la tecnología en general y, particularmente, de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC), que permiten un flujo constante e integral de los conocimientos generados por la comunidad científica del mundo entero. Para la elaboración del presente Material de Autoformación en Ciencias Naturales, se tuvo en cuenta esta constante evolución de la información de tal manera que los contenidos aquí expuestos son el reflejo del conocimiento actualizado en cada área de las ciencias que se estudian. De esa misma manera exhortamos a cada docente que ahora lo lee, a no conformarse con lo aquí expuesto, y le invitamos a la búsqueda constante, la investigación e indagación sobre los temas aquí planteados y otros que sean de su interés dentro de las ciencias. En la búsqueda de abarcar el conocimiento para la alfabetización científica, acorde a los diferentes niveles de Educación Básica, un equipo de profesionales de la educación y científicos del MINED, ha hecho una selección y propuesta de temas dentro de los programas oficiales de Ciencia, Salud y Medio Ambiente; a dichos temas los hemos llamado contenidos pivotes, pues consideramos son aquellos donde se apoyan, o de los que depende el desarrollo de otros contenidos. Los contenidos pivotes se han retomado para enriquecerlos en su desarrollo disciplinar, profundizando tanto en la explicación de los contenidos, como haciendo propuestas de abordaje metodológico que emulen en el aula el trabajo científico que se desarrolla en los laboratorios, o en los centros de investigación de los parques tecnológicos, de tal manera que tanto docentes como estudiantes puedan desarrollar habilidades intelectuales propias del pensamiento y del quehacer científico. Es necesario aclarar que este Material de Autoformación en Ciencias Naturales no pretende cambiar ni sustituir al programa de estudios, tampoco a los libros de texto que se utilizan actualmente en el MINED2; al contrario, se pretende enriquecer el material con el que cuenta cada docente, tanto para su propia formación, como para el desarrollo de clases de Ciencias Naturales pertinentes, efectivas y de calidad. 2

Colección Cipotas y Cipotes

D. Estructura de las lecciones Las lecciones se estructuran en trece partes, las cuales se detallan a continuación: 1. Título Condensa la idea central de la lección, se presenta como una idea clara y precisa del contenido. 2. Descripción Presenta todos aquellos puntos relevantes que se tratarán en la lección, haciendo énfasis en las características (generalidades, importancia, usos, etc.) que se desarrollan. Es un espacio para generar interés y motivación. Pretendemos que cada docente que nos lee, pueda además transmitir curiosidad y entusiasmo por las Ciencias Naturales a los estudiantes. 3. Temas y subtemas Es la división de temas y subtemas que contiene la lección. 4. Objetivos específicos Son logros que el estudiantado puede alcanzar. La lección posibilita el desarrollo de un contexto propicio para ello. 5. Habilidades y destrezas científicas. Son una oportunidad para interpretar y poner en práctica algunas acciones para aplicar los conocimientos adquiridos sobre el fenómeno u objeto de estudio, con el fin de transformarlo. 6. Ilustración Es una imagen de fondo que ilustra y representa el tema de la lección. 7. Marco teórico Tras una breve introducción al tema, se abordan conceptos, proposiciones e información relevante que se establece como marco de referencia de los fenómenos a estudiar. La información se respalda en principios, leyes, clasificaciones, características, propiedades, etc. Se acompaña de ilustraciones, esquemas, modelos y otros con la intención de que el contenido quede lo más claro posible. 8. Actividades Es importante la realización de las actividades propuestas para que los conceptos se aprehendan de una manera práctica y efectiva y para que el aprendizaje sea significativo y relevante. Las actividades están encaminadas a desarrollar ideas que contribuyen a la construcción, la comprensión y el análisis de los temas que se estudian; y están pensadas para desarrollarse desde lo simple a lo complejo planteándose además distintas alternativas de abordaje tales como: prácticas experimentales, creaciones artísticas, modelos espaciales, etc. Cualquiera que sea la técnica empleada, la actividad se divide en cuatro partes: i. Introducción. Explica el objetivo de la actividad, la importancia y las temáticas que se enriquecerán en su desarrollo. Aconseja la manera de cómo puede efectuarse la experimentación, ya sea individualmente o en grupos. ii. Iniciación. Es un diagnóstico de los conocimientos que la persona lectora posee empíricamente acerca del tema que trata la lección, como resultado de lo que observa, percibe y conoce de su entorno o de sus propias experiencias. Se desarrolla mediante preguntas abiertas originadas de inquietudes propias, de cuestionamientos del estudiantado o de expectativas que surgen en el desarrollo de una clase proponiendo indirectamente una o varias hipótesis. iii. Desarrollo. Son las indicaciones para la ejecución de la práctica experimental con el estudiantado, se presenta en secciones: iii

iv.

a. Materiales. Es el listado de las herramientas, materiales u objetos que se necesitarán para realizar la actividad. Al escoger las herramientas se alberga la idea de crear y construir instrumentos sencillos de bajo costo y de fácil acceso. En ocasiones puede que la cantidad exacta de algún material no sea un aspecto relevante, pero en otros, la cantidad es fundamental. b. Procedimiento. Son los pasos dados para la realización de la práctica experimental; si se presentan obstáculos durante los procesos de investigación, se debe permitir que el estudiantado solvente la situación con sus propias ideas para propiciar la maduración del pensamiento. Interpretación. El fin último de las actividades es la interpretación y análisis de los resultados acorde a los conceptos que los sustentan en el marco teórico. Las actividades no tendrían mayor interés sin una explicación que las respalden; muchas veces el porqué de los fenómenos tiene aplicaciones sorprendentes en el mundo que nos rodea y es importante su comprensión. Para explicar los resultados obtenidos se debe tener claridad en los conceptos de la lección para poder interpretar las causas que provocan los fenómenos y poder generalizar el suceso a las condiciones experimentales en las que se realiza, es decir, manifestar que lo mismo sucederá cuando el experimento se realiza en condiciones similares.

9. Ideas complementarias. Se presentan como información adicional a la lección y complementaria de las actividades. Incluyen comentarios, datos útiles para nuevas actividades, temas de historia de la ciencia y la tecnología, así como aspectos destacados de Ciencia, Tecnología, Sociedad y Ambiente (CTSA). Todos acompañados de ilustraciones alusivas y pertinentes. Se le invita a que también en este caso pueda usted ampliar la sección, partiendo de la información que se proporciona. 10. Actividad integradora. Las ciencias no deben estudiarse como un conjunto de saberes aislados y sin conexión. Los fenómenos de la realidad circundante no pueden ser interpretados bajo una sola visión científica sino que su comprensión demanda la integración de saberes de todas las áreas de las ciencias para una interpretación eficaz de tales fenómenos. En esta parte se pretende integrar el conjunto de competencias que componen el pensamiento, así como también las habilidades y actitudes de todas las áreas de las Ciencias para la interpretación de un problema que involucra la aplicación de los saberes de las ciencias. 11.Glosario En este apartado se encuentra un pequeño listado de conceptos básicos y adicionales del contenido de la lección. La selección de estos conceptos se ha realizado con la intención de que sirva de ayuda en el momento de leer el marco teórico de la lección. Cada docente puede y debe enriquecer dicho glosario, en función de sus necesidades de aprendizaje y de enseñanza. 12.Referencias. Bajo el título de “si desea enriquecer más su conocimiento, consulte”, se hace referencia tanto a textos, páginas en la red, videos y otros materiales, para que el docente pueda consultar y profundizar su conocimiento.

13.Actividad evaluadora. Este es un instrumento de aprendizaje y un medio por el cual tanto docentes como estudiantes pueden evaluar o autoevaluar sus conocimientos. Con los resultados de esta evaluación, cada docente puede realizar “ajustes” necesarios en el proceso de enseñanza-aprendizaje del contenido concreto. Contempla diferentes actividades de evaluación como: cuestionarios, esquemas, mapas conceptuales, crucigramas, complemento de afirmaciones, etc. E. Cómo utilizar el Material de Autoformación e Innovación en Ciencias Cada docente planifica y organiza las actividades de la clase de acuerdo a los objetivos y competencias de la asignatura; este material de autoformación permitirá adquirir un conocimiento y comprensión de los contenidos que se imparten, ya que representa un modelo de la planificación de la clase, tiempo para trabajar con prácticas experimentales y desafíos interesantes que permitan construir el aprendizaje. Con este material de autoformación se pueden organizar actividades para el inicio, desarrollo y cierre de la clase; esto no quiere decir que lo ejecutará tal como se presenta, sino que puede tomar las ideas que mejor le favorezcan y alternarlas con las ideas del programa, o de la Guía Metodológica de la Colección Cipotas y Cipotes, el libro de texto y los cuadernos de ejercicios de la misma colección, de manera que pueda crear su clase como mejor se ajuste a su realidad: tamaño de la clase, recursos didácticos, nivel de aprendizaje del estudiantado, tiempo de clase, entre otros. La finalidad es que cada docente determine los mecanismos y actividades para avanzar con sus estudiantes con un ritmo de aprendizaje adecuado y de calidad. F. Relación de los Materiales de Autoformación con Cipotes y Cipotas Material de Autoformación

Lección 1 “Volvamos a medir”

Relación con Cipotas y Cipotes

Unidad 2: “El mundo físico que nos rodea”. Lección 2: Todo se puede medir. Pág. 34.

Unidad 2 “El mundo físico que nos rodea”. Lección 2 “Propiedades químicas de la materia”.

Lección 1: Todo lo que nos rodea cambia. Pág. 32. Unidad 3 “Nutrición y alimentación de los seres vivos”.

Descripción Esta lección es una continuación de la lección 1 de Tercer Grado, con la cual se pretende profundizar en el conocimiento de las diferentes magnitudes físicas y las unidades de medidas fundamentales y compuestas. Se relacionan además las unidades de los sistemas de medidas a través del desarrollo de la habilidad matemática de calcular proporciones, específicamente, los factores de conversión. Previo al aprendizaje de los cambios químicos de la materia, es necesaria la introducción a las propiedades químicas en general. El contenido actual no aborda tales propiedades y por ello, en esta lección se estudian para que el estudiante logre relacionarlas con los cambios químicos. Con esta lección se finaliza la temática de las propiedades generales de la materia (propiedades físicas y químicas) y proporciona el preámbulo para el estudio de los cambios químicos.

Lección 1: ¡Come sano y fuerte! Pág. 50.

Material de Autoformación

Relación con Cipotas y Cipotes

Descripción

Unidad 4 “Previniendo riesgos y accidentes”. Lección 1: Las chimeneas de la Tierra. Pág. 74 -75.

Unidad 1 “Sostén y Algunos Movimientos en la Naturaleza”. Lección 3 “Fuerza y Torque”

Lección 2: Amigas Mecánicas. Pág. 13. Lección 5: Una Fuerza Invisible. Pág. 26.

Esta lección profundiza en el conocimiento sobre las diferentes tipos de Fuerzas Mecánicas y Palancas, que se desarrolla en la lección 2 y lección 5 de la Unidad 1. Es necesario en primera instancia reforzar los fundamentos físicos de las fuerzas mecánicas para una mejor comprensión del funcionamiento de las palancas. Incluso este tema es apropiado desarrollarlo antes de la “Lección 1: La Armadura Interna del Cuerpo” de la misma Unidad, debido a que este tema es una aplicación de los contenidos de fuerzas y palancas. El objetivo de la lección es que el estudiante comprenda el concepto de la fuerza y el principio físico por el cual funcionan las máquinas simples como también su aplicación en la vida cotidiana.

Unidad 2 “El mundo físico que nos rodea”. Lección 1: Todo lo que nos rodea cambia. Pág. 32 -33. Lección 2: ¡Qué calor! Pág. 39. Lección 4 “Cambios químicos de la materia”

Unidad 5 “¿Cómo cambia nuestro cuerpo?” Lección 2: ¡Estoy cambiando! Pág. 98.

Con el estudio y comprensión de los cambios químicos se pretende que el estudiante descubra que su cuerpo y su entorno, es el resultado de cambios químicos que ocurren en la naturaleza y que son fenómenos que suceden todos los días. Estos cambios dependen de las propiedades químicas de la materia, de ahí, la íntima relación entre ambas temáticas. El contenido actual no explica a profundidad qué son los cambios químicos de la materia, ya que lo trata de forma simplista y general, sin explicar su origen.

Unidad 7 “Nuestra amiga el agua”. Lección 3: Un líquido vital. Pág. 144. Unidad 3 “Nutrición y alimentación de los seres vivos”. Lección 5 “Velocidad de los cambios químicos”

Lección 2: El recorrido de los alimentos. Pág. 52. Lección 5: Conservemos los alimentos. Pág. 67 -69.

Diariamente experimentamos y observamos un sinfín de cambios químicos, por ejemplo, la digestión, la preservación de los alimentos, la fotosíntesis, la descomposición de la basura, etc.; es indispensable que el estudiante comprenda los factores que afectan la velocidad con la que ocurren estos cambios. En esta lección se pretende que el estudiante observe, comprenda, analice e infiera los factores que afectan la velocidad de las reacciones químicas (catalizadores,

Material de Autoformación

Lección 6 “Ondas Mecánicas”

Relación con Cipotas y Cipotes

Unidad 1 “Sostén y algunos movimientos en la naturaleza.” Lección 2: Amigas Mecánicas. Pág. 13. Unidad 2: ”El mundo físico que nos rodea” Unidad 3 “Nutrición y alimentación de los seres vivos”.

Lección 7 “Cómo aprovechar los cambios químicos”.

Lección 4: ¿Hay minerales en nuestro cuerpo? Pág. 65. Unidad 8 “La Tierra, nuestro gran hogar”. Lección 2: Protejamos el suelo. Pág. 153. Lección 3: Aprovechemos la basura. Pág. 156 -159. Unidad 2: ”El mundo físico que nos rodea” Lección 3. ¡Qué calor! Pág. 38.

Lección 8 “Calor”

Unidad 7: Nuestra amiga el agua. Lección 1: La danza de la lluvia. Pág. 134. Lección 2: Pequeños Meteorólogos. Pág. 138.

Lección 9 “Los Procariotas”

Unidad 3 “Nutrición y alimentación de los seres vivos” Lección 5: Conservemos los alimentos. Pág. 66.

Descripción inhibidores, tamaño de las partículas, entre otros), tal como la descomposición de los desperdicios (materia orgánica), ya que se debe reconocer que la materia, en general, se halla en constantes cambios y transformaciones que afectan su composición. El tema de ondas mecánicas es un complemento a las fuerzas, debido a que las fuerzas aplicadas a los cuerpos generan vibraciones liberando energía en forma de ondas mecánicas. También es un complemento al mundo físico que nos rodea debido a que describe las características de transporte de la energía a través de ondas mecánicas y permite comprender con mayor profundidad el tema de sismos.

El contenido actual abarca únicamente este tópico como el aprovechamiento de la basura, pero no contextualiza ni asocia los cambios químicos con los procesos y productos de la industria, ni los del propio hogar y la comunidad. Aprovechar los cambios químicos y proveerle utilidades puede ser beneficioso para el medio ambiente. Esta lección da a conocer y concientiza al estudiante sobre las diversas formas de obtener beneficios de los cambios químicos, tal como la transformación química de la materia orgánica en compost o abono natural. Fortalece además el conocimiento de los factores físico-químicos que afectan la velocidad con la que suceden los cambios químicos. Esta lección fortalece, a través de propuestas metodológicas experimentales, el tema de la energía en forma de calor, de cómo interactúa con el medio por medio de los diferentes mecanismos de transferencia, así como de su diferenciación con la temperatura. Se propone una integración directa con el tema de la Tierra y su Ambiente para que el estudiantado adquiera conciencia de los impactos ambientales de la del agua oceánica. Este tema también permite comprender el proceso de generación de la lluvia y como se relaciona a las variables de temperatura y presión. Se propone que se desarrolle antes de la lección 1 de la Unidad 2 para comprender los cambios de las fases en la materia y como se involucra el calor en los cambios físicos y químicas. Este tema no aparece en los contenidos de la Colección Cipotas y Cipotes; sin embargo, los contenidos referentes a qué son y cómo se desarrollan las bacterias, proveen de base científica a distintas temáticas del programa, tales como: La importancia de conservar los alimentos, porqué se desarrollan algunas enfermedades y cómo influyen los hábitos higiénicos

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Material de Autoformación

Relación con Cipotas y Cipotes Unidad 5 “¿Cómo cambia nuestro cuerpo?” Lección 1: ¿Quién limpia nuestro organismo? Pág. 91. Unidad 6 “Previniendo enfermedades” Lección 5: El cólera. Pág. 121. Unidad 7 “Nuestra amiga el agua.” Lección 3: Un líquido vital. Pág. 142-146.

Descripción en su reducción. Por otro lado, permite abordar temas de una manera más profunda y objetiva, entre ellos, los brotes del Cólera, el significado de potabilidad del agua y los procesos biológicos que ocurren al transformar los residuos sólidos en abono orgánico. La temática de “Cianobacterias” que presenta la lección, es perfecta para enriquecer los contenidos que se abordan en la Unidad 7 sobre el agua para consumo. Finalmente, para la Unidad 8, es de especial importancia la introducción de la temática de “Arqueas”, cuyos hábitos de vida extremos brindan un panorama más completo del hábitat de los organismos en la tierra; así como también permite un mayor nivel de comprensión en cómo los seres vivos aprovechan los nutrientes terrestres. Todos estos conceptos pueden retomarse en grados superiores.

Unidad 8 “La tierra, nuestro gran hogar” Lección 3: Aprovechemos la basura. Pág. 155. Unidad 1: “Sostén y algunos movimientos en la naturaleza”. Lección 1: La armadura interna del cuerpo. Pág. 8. Lección 3: Habitantes del suelo. Pág. 17. Lección 4: En búsqueda de la tierra y del agua Pág. 22. Lección 10 “La célula animal y vegetal”

Unidad 3 “Nutrición y alimentación de los seres vivos”. Lección 1: ¡Come sano y fuerte! Pág. 48 Unidad 6: “Previniendo enfermedades”. Lección 1: ¡Umm! Es mi sabor preferido. Pág. 104. Lección 2: ¿De qué olor se trata? Pág. 108.

El abordaje de la célula y sus tipos están omitidos en los actuales programas de estudio y libros de texto. No obstante, este es un contenido fundamental para la comprensión de la vida y su organización; así por ejemplo, para las Unidades 1 y 3, provee base científica de la composición de los organismos vivos. Durante la clase, pueden surgir preguntas como ¿De qué están formados los huesos? ¿Por qué y cómo crecen los animales y las plantas? ¿Cómo llegan los nutrientes de la comida desde el estómago hasta todo el cuerpo? El manejo de estas interrogantes es mucho más fácil si se tienen nociones básicas de biología celular. En el caso de la Unidad 6, las temáticas relacionadas con la célula son aún más diversas y complejas. Son células sensitivas las que intervienen en todos los procesos sensoriales que conforman los sentidos, son células las encargadas de eliminar bacterias causantes de enfermedades, son células aquellas que conforman la sangre y, en fin, las que integran los órganos, cuya actividad puede percibirse a través de los signos vitales. El o la docente podrán encontrar en la Lección 10, herramientas de comprensión para fortalecer la enseñanza de las temáticas antes mencionadas, así como enlaces para temáticas de grados superiores.

Lección 3: “Señales de vida”

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Material de Autoformación

Relación con Cipotas y Cipotes Pág. 112. Lección 4: Es del tamaño de mi puño. Pág. 116 Unidad 3 “Nutrición y alimentación de los seres vivos”

Lección 11 “Clasificación de los seres vivos”

Lección 1: ¡Come sano y fuerte! Pág. 48 Unidad 4 “Previniendo riesgos y accidentes.” Lección 4: El enemigo de los bosques. Pág. 87.

Descripción

Aunque la clasificación de los seres vivos no se aborda como un tema específico en el programa, esta es de vital importancia para la biología y ecología, las cuales engloban un gran porcentaje de las temáticas estudiadas en Segundo Ciclo. Como ejemplo, la lección 11 sirve para explicar la diversidad biológica a la que se refiere toda la Unidad 3, donde además se pide clasificar a los organismos de a cuerdo a su nutrición. El conocimiento de la biodiversidad también es importante para dimensionar los impactos ambientales de los incendios forestales, que se estudian en la Unidad 4.

G. Enseñanza de la Ciencia Basada en la Indagación Al razonar sobre los cambios rápidos que suceden en la sociedad, la ciencia y la tecnología, nos obliga a pensar sobre la necesidad de modernizar la educación y a preguntarnos ¿Cómo lograr que el estudiantado pueda motivarse a comprender, transformar y utilizar lo que aprende? Una propuesta interesante es la que se viene desarrollando desde hace un par de décadas; se trata de un modelo de enseñanza de las ciencias basado en la indagación (ECBI). Este enfoque busca entre diversos propósitos, el acceso más equitativo al conocimiento y a su uso, mediante la asociación de la comunidad científica y tecnológica con los sistemas educativos. Tiene sus orígenes en países como los Estados Unidos (Programa Hands On), o Francia (Programa “La main à la pâte”); actualmente está siendo usado y desarrollado en varios países europeos (Programa Pollen), y latinoamericanos como Chile3, Argentina, Colombia, Brasil, México, y otros. La indagación se refiere a la forma de abordar el conocimiento de la naturaleza, proponiendo explicaciones basadas en la evidencia recopilada de la experimentación; en esta metodología indagatoria, los alumnos piensan y reflexionan sobre un problema, situación o fenómeno, plantean preguntas al respecto, hacen predicciones y experimentan para luego obtener resultados. Los resultados son contrastados con las predicciones para posteriormente analizar, discutir y compartir lo aprendido. Existen estudios de diversa autoría que tratan el tema de la indagación, la mayoría con aspectos coincidentes. Por ejemplo, Garritz4 et al (2009) describen siete etapas que abordan la indagación: 1) Planteamiento de preguntas. 3

Ministerio de Educación de Chile. (s.f.). Enseñanza de la Ciencia Basada en Indagación. Recuperado Enero 22, 2011, a partir de http://www.mineduc.cl/index2.php?id_seccion=3047&id_portal=16&id_contenido=12141. 4 Garritz, A. Labastida, D.V., Espinosa, J.S. y Padilla, K., “El conocimiento didáctico del contenido de la indagación”, Memorias del Congreso Nacional de Investigación Educativa, Veracruz, México, Septiembre 2009.

2) Definición del problema a resolver e identificación de sus aspectos relevantes. 3) Recopilación de información como evidencia o apoyo a los planteamientos. 4) Formulación de explicaciones al problema planteado a partir de la evidencia. 5) Diseño y conducción de un trabajo de investigación (experimento) a través de diversas acciones. 6) Relación con problemas de la vida cotidiana. 7) Compartir con otros mediante la argumentación, lo que ha sido aprendido. Las actividades incluidas en este material de autoformación pueden ser fácilmente adaptadas a una metodología con enfoque de indagación. Así, la mayoría de actividades presentes en las lecciones comienzan con preguntas indagatorias sobre el problema a tratar, en forma de lluvia de ideas. El planteamiento de preguntas ayuda a detectar los conocimientos previos o preconceptos que cada estudiante posee sobre el tema y al mismo tiempo es la herramienta para presentarles la situación, problema o fenómeno a resolver o interpretar. Una vez el estudiantado tienen definido el problema puede hacer uso tanto de la información de textos u otras fuentes, preguntas directas a su docente, así como de su conocimiento y experiencias previas (empíricas) para resolver el problema. La realización de la experiencia (actividad) provee tanto resultados, como información que corrobora o corrige los planteamientos, hipótesis o predicciones hechas al comienzo de la actividad; así, cada estudiante afianza, corrige o enriquece su conocimiento. Idealmente cada estudiante es quien tiene que concebir y estructurar la actividad que corrobore su planteamiento para la resolución del problema que se le presenta, pero existe una variante en el método de indagación, llamada indagación guiada, en la cual, cada docente guía y ayuda a sus estudiantes al desarrollo de investigaciones indagatorias en el salón de clases. Al final de la experiencia, se invita a cada estudiante a compartir con el grupo sus resultados y su interpretación. De cualquier manera este enfoque puede ser de ayuda para empezar con la construcción de una conexión entre los fenómenos del mundo real que nos rodea y el componente cognitivo del aprendizaje. Con el método de la indagación, se incluye también el componente motivacional, en el sentido de que cada estudiante tiene que utilizar todos los medios para perseguir, resolver intereses y ejercitar capacidades. Al hacer protagonista a cada estudiante en la resolución de un problema se genera interés y motivación, de tal manera que la ciencia ya no se ve como una asignatura que margina, frustra y reduce la participación en la discusión e interpretación de los fenómenos. El interés por parte del estudiantado, es crucial para el aprendizaje. Estimada profesora o profesor, en la medida que nos actualizamos como profesionales de la educación, en esa medida podemos obtener mejores frutos en nuestra labor. Queda pues en sus manos este material de autoformación e innovación a la valiosa tarea que desempeñan, sirva de apoyo para lograr el reto que tienen en vuestras manos: elevar la calidad de vida presente y futura del país, elevando la calidad de la educación de nuestro país.

Parte II Contenidos del programa trabajados con enfoque CTI

Lección 1. MAGNITUDES

FÍSICAS

CONTENIDOS 1. Escalares y vectores. 2. Sistema Internacional de unidades. 3. Unidades derivadas. 4. Prefijos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Diferenciar entre magnitud vectorial y escalar. 2. Aprender la forma correcta de escribir las unidades de medición. 3. Identificar las unidades derivadas que se usan con mayor frecuencia en nuestro país. 4. Aprender a utilizar prefijos para abreviar cantidades que requieren muchas cifras en su escritura.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Clasifica las unidades que son parte del sistema internacional e identifica las unidades que son fundamentales y derivadas. 2. Realiza operaciones de conversión de unidades. 3. Escribe de forma abreviada las expresiones numéricas de muchas cifras aplicando prefijos.

Figura 1. Cinta métrica utilizada por una costurera para realizar un ruedo en una manga.

DESCRIPCIÓN Algunas cantidades físicas, como el tiempo, la densidad, la masa, la temperatura y la carga eléctrica, son utilizadas con mucha frecuencia en nuestro día a día; pero muchas veces nos encontramos una gran diversidad de formas en que estas cantidades son escritas. El estudio de las cantidades físicas y su forma correcta de ser expresada nos permite tener una mejor compresión de la escritura de las cantidades con la que muchos documentos científicos son escritos e información que a diario recibimos tanto en los medios de comunicación como en diversos centros de compras.

1. ESCALARES Y VECTORES i una cantidad física se describe con un solo número, decimos que es una cantidad escalar. En cambio, una cantidad vectorial tiene una magnitud (el “qué tanto”) y una dirección en el espacio. Con las cantidades escalares no necesitamos de otros datos para comprender la información que nos brinda; si nos dicen que la temperatura ambiente es de , es suficiente información para comprender el valor de temperatura del lugar, por lo tanto la temperatura es un escalar. Pero si quiero saber la ubicación de un lugar, no es suficiente decir que se encuentra a 5 kilómetros de distancia, ya que necesitamos no sólo ese dato sino también hacia donde dirigirse; puede ser 5 kilómetros al norte, este, oeste o sur, como también puede ser 30° al norte del este, hacia el suroeste. Por lo tanto cuando necesitamos conocer un valor (magnitud) y una dirección para comprender toda la información nos encontramos ante la presencia de una cantidad vectorial.

también de la dirección en que se dirija. Cuando se va en un vehículo, el resultado de presionar el acelerador y presionar el freno es muy diferente; en ambos casos se está ejerciendo una fuerza, pero la fuerza ejercida al acelerar favorece la dirección en la que se desplaza el vehículo mientras que al frenar la fuerza ejercida es contraria al movimiento permitiendo que el vehículo se detenga. Tabla 1. Algunos ejemplos de magnitudes escalares y vectoriales

Escalares Tiempo Masa Energía Potencia Trabajo Resistencia eléctrica Densidad

Vectoriales Desplazamiento Velocidad Aceleración Fuerza Impulso Campo eléctrico Momento

Cuando se escribe una cantidad vectorial, se utilizan diferentes notaciones para diferenciarlas; la más común y frecuente, es el colocar una flecha sobre la letra que representa la magnitud; por ejemplo, una fuerza se representa por ⃗ , pero también existen

El desplazamiento es una magnitud vectorial; aunque el desplazamiento y la trayectoria son longitudes medidas en metros, para la física se manejan de forma diferente. En la figura 2 se muestra la diferencia entre desplazamiento y trayectoria; si vamos de un punto A hacia un punto B, se tiene una infinidad de caminos posibles. La distancia en línea recta que unen los puntos A y B es el desplazamiento; todos los caminos posibles que unen los puntos, independientemente de seguir una trayectoria recta, es la trayectoria.

una diversidad del libros que para diferenciar escalares de vectores, presentan la cantidad vectorial en “negrita”; en este caso, la fuerza quedaría representada por . Cualquiera de las dos formas de representar a un vector es válida. Para tener un estándar de como escribir las unidades fundamentales, se llegó a un convenio internacional en el que se determinó cuales son las unidades a considerar como fundamentales, y a su vez, se establecieron diferentes normas y reglas para la escritura de las cantidades.

2. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES En El Salvador utilizamos diversas unidades para representar una misma cantidad. Para medir longitudes utilizamos metros, varas, yardas, etc. Para comprar los granos básicos encontramos etiquetas que nos indican su masa en libras o en kilogramos, y para medir tiempo utilizamos las unidades hora, minutos y segundos. ¿Cuál es la que se debe utilizar y sea científicamente correcta?

Figura 2. Imagen que ilustra la diferencia entre desplazamiento y trayectoria.

La fuerza también es un vector, porque no solo depende de que tan intensa sea la fuerza sino

Para la masa convencionalmente utilizamos libras pero el sistema internacional nos recomienda el uso de kilogramos para poder trabajarlo y pueda ser entendido fácilmente en cualquier parte del mundo. Con el fin de comprender como interpretar una cantidad, se encuentre o no en el sistema internacional, se pueden hacer diversas conversiones. La tabla 3 muestra los factores de conversión para algunas longitudes. Tabla 3. Conversión de unidades de longitud

Unidades Metro Vara Yarda Pie

Figura 3. Cuando se compra cordel para jugar trompo se suele vender en yardas.

Las unidades base del sistema internacional son siete, las cuales se muestran en la tabla 2: Tabla 2. Unidades fundamentales del Sistema Internacional

Cantidad Longitud Masa Tiempo Corriente Temperatura Cantidad de sustancia Intensidad luminosa

Centímetro 100 83.59 91.44 30.48

Metro 1 0.8359 0.9144 0.3048

Vara 1.196 1 1.096 0.365

Yarda 1.094 0.9145 1 0.333

Pie 3.28 2.742 3 1

Para poder utilizar esta tabla la unidad que se desea convertir se busca en la columna de unidades y se multiplica por el número que se encuentra en su misma fila dependiendo que conversión se haga. Por ejemplo, si quiero convertir yardas a metros, nos ubicamos en la columna de unidades y elegimos yardas, luego nos desplazamos sobre la fila hasta la columna de metros, encontrándonos con el valor , que quiere decir que para convertir yardas a metros debo multiplicar por .

Unidad metro kilogramo segundo amperio kelvin mol candela

El sistema internacional muchas veces es llamado sistema MKS que corresponde a Metros-KilogramosSegundo; es de tener cuidado de no mencionar el sistema MKS como un sistema diferente al Sistema Internacional; existen otros sistemas como el CGS correspondiente al Centímetro-Gramo-Segundo y el Sistema Inglés cuyas tres unidades fundamentales son Pie-Libra-Segundo. Éstos dos sistemas casi no se utilizan a nivel internacional, los únicos países que siguen utilizándolo son Inglaterra, Canadá y Estados Unidos.

Unidades

Centímetro

Metro

Vara

Yarda

Pie

Yarda

Al realizar la operación de multiplicación el resultado es , por lo tanto la respuesta es . De igual manera se puede utilizar este método para las demás conversiones de longitud. La conversión de masa entre libras y kilogramos es muy sencilla; si deseamos convertir las libras a kilogramos dividimos entre y el cociente obtenido es el resultado en kilogramos; si se desea convertir de kilogramos a libras solo se multiplica el valor en kilogramos por y obtenemos el dato en libras.

Según lo mostrado en la tabla 2, la forma correcta de representar longitudes tales como la tela para fabricar un vestido, el cordel para jugar trompo y las distancias para medir terrenos, deben ser expresados en metros.

temperatura; si por ejemplo tenemos una temperatura de se lee: trescientos Kelvin, y no trescientos “grados” Kelvin; la palabra grados en escala Kelvin es incorrecta. Para realizar una conversión de Celsius a Kelvin basta con sumar , de tal forma que si la temperatura en San Miguel es de en escala kelvin será de .

En el caso de las unidades de tiempo, todos los países aceptan el segundo como medida fundamental sin importar en que sistema trabajen. Para realizar las conversiones se puede hacer utilizando la tabla 4. Tabla 4. Conversión de unidades de tiempo

Unidades Minuto Hora Día

Segundo

Minuto

Hora Actividad 1. Identificando unidades Esta actividad se puede realizar de forma individual para luego hacer un consenso de los resultados ya sea en grupos de 4 estudiantes o con todos los estudiantes.

La tabla 4 se utiliza muy similar a la tabla 3; al convertir 5 horas en segundos, basta con multiplicar por ; el resultado obtenido es segundos. Con la temperatura también sucede algo muy particular. Según la tabla 2 la unidad correcta para ser expresada es el Kelvin. Esta unidad difiere bastante de lo que acostumbramos manejar en el entorno cotidiano; cuando prestamos atención a la información del clima en los diferentes medio de comunicación notamos que en su mayoría se utilizan grados Centígrados y en algunos casos grados Fahrenheit. Estas últimas escalas son calibradas respecto a algunas propiedades del agua, bajo ciertas condiciones en particular o de mezclas de agua con otras sustancias; esto no permite un resultado muy exacto. Por ejemplo, según la escala de grados centígrados se estableció que fuese la temperatura a la cual hierve el agua, pero si nos disponemos a hervir agua y colocamos un termómetro notaremos que antes de alcanzar los el agua ya se está empezando a evaporar; esto sucede porque los como punto de ebullición, están establecidos bajo una presión atmosférica de , la cual no es la misma en todos los puntos del planeta.

Materiales - Papel y lápiz Procedimiento 1. Identificar diferentes objetos que se encuentra en el hogar (ya sea productos alimenticios, electrodomésticos, etc.). 2. Anotar las unidades en que están expresados. 3. Prestar atención a las expresiones de cantidades en radio, televisión, prensa y la forma en que lo hacen las personas en el entorno. 4. Anotar las unidades que se escucharon en el paso 3. 5. Realizar una tabla en la cual se identifiquen las unidades que pertenecen y no pertenecen al sistema internacional y compartirlo y compararlo con los compañeros. Preguntar: ¿Cuál es la unidad que se utiliza con más frecuencia? ¿Se utiliza con más frecuencia el Sistema Internacional en nuestro país? ¿En que artículos notamos mayor variedad de unidades? ¿En que unidades se expresan las cantidades de los artículos anotados?

3. UNIDADES DERIVADAS Las unidades derivadas simplemente son aquellas unidades que surgen como una combinación de unidades fundamentales o inclusive de otras unidades derivadas. Por ejemplo, las unidades de la velocidad son una combinación de unidades de longitud y de tiempo, de tal forma que (metro sobre segundo) es la unidad derivada del Sistema Internacional para la velocidad. Algunas de las

La escala Kelvin también es conocida como escala absoluta; el cero Kelvin establece la mínima energía térmica posible para átomos y moléculas. La escala Kelvin es muy utilizada en ciencia sobre todo en artículos científicos. Un error común cuando se trata con la escala Kelvin es la forma de leer un valor de

unidades derivadas más comunes se reflejan en la tabla 5.

A las milésimas les corresponde el prefijo mili (m) para abreviarlo con la magnitud, de tal manera que la cantidad se puede abreviar como (cuatro milímetros)

Tabla 5. Algunas unidades derivadas del sistema internacional

Magnitud Fuerza Energía Presión Frecuencia Carga eléctrica Potencia

Unidad Newton Joule Pascal Hertz Coulomb Watts

Símbolo

Se deriva de:

En resumen podemos abreviar las cantidades y las unidades por prefijos, algunos prefijos utilizados con frecuencia se muestran en la tabla 6. Tabla 6. Prefijos más utilizados con su correspondiente abreviación y orden de magnitud.

La definición según la física de cada una de las cantidades expresadas en la tabla 5 se irá detallando en el transcurso del desarrollo de otros contenidos.

Prefijo Tera Mega kilo mili micro nano

4. PREFIJOS Los prefijos son muy utilizados en ciencias y matemáticas; los prefijos son morfemas que se colocan antes de una palabra (en este caso de una unidad) para indicar la amplitud de la cantidad que se está expresando.

0 Unidades de millar

0 Centenas

0 Decenas

Orden de Magnitud Millar de Millón Millón Millar Milésima Millonésima Mil Millonésima

Con la tabla 6 es muy fácil expresar cantidades en notación científica; si tenemos gramos, se lee tres millonésimas de gramos, en notación científica quedaría como o sea tres microgramos.

Cuando en matemáticas identificamos decenas, centenas, unidades de millar para cantidades enteras y décimas, centésimas y milésimas para decimales; también podemos utilizar prefijos para poder entender el valor de una expresión junto con sus unidades. Por ejemplo la cantidad podemos desglosarla en: 2 Decenas de millar

Abreviación T M k m

Actividad 2. Reloj de Arena Esta actividad se puede realizar en grupos de 3 o 4 estudiantes. Materiales - Dos botellas de plástico, reciclados de bebidas de , tijeras, tirro, arena (aproximadamente cubra un volumen de ), plastilina, cautín.

0 Unidades

A las unidades de millar se les puede asignar el prefijo kilo (k); por ejemplo, la cantidad tiene 20 unidades de millar, o lo que es igual mil puedo reducirlo junto con la unidad en (20 kilómetros).

Procedimiento 1. Recortar a una botella la parte superior hasta aproximadamente 3 centímetros debajo de la rosca de la tapadera.

A las cantidades decimales también las podemos desglosarlas e identificarlas; por ejemplo, la cantidad la leemos como cuatro milésimas ya que: 0. Unidad

0 Decima

0 Centésima

4 Milésima

Perforar un agujero en la rosca de la otra botella de medio centímetro de diámetro en su centro.

3. 4.

Llenar con arena el recipiente que no ha sido cortado, colocándole la tapadera perforada. Colocar la botella con arena sobre la botella cortada de tal forma que la botella con arena quede sobre el agujero de la botella cortada. Fijar la unión de las dos botellas con tirro y plastilina, o con otro fijador que posea

aumento las pulsaciones ¿lo harán de forma infinita o tendrá un límite? ¿Cuánto creen que es ese limite? De ir disminuyendo ¿llegará hasta cero pulsaciones por minuto? ¿Cuáles son el menor y mayor número de palpitaciones que

Preguntar: ¿De que manera se podría utilizar este tipo de reloj en nuestras actividades diarias? ¿Cómo se pudiera variar la duración con la cual cae la arena? ¿Dependerá del tipo de arena? ¿Se puede sustituir la arena por otro material que siempre garantice su funcionamiento?

se registraron en el aula?

GLOSARIO Sistema Internacional de Unidades: Convenio mundial para establecer un estándar sobre el uso de unidades. Unidades fundamentales: Conjunto de siete unidades en el sistema internacional que por convención son consideradas independientes.

Desafié a los estudiantes como tarea ex-aula a que construyan un reloj de arena cuya duración en la caída de toda la arena sea exactamente una hora clase (45 minutos), y pueda ser utilizada en el aula durante todo el transcurso del año escolar.

Longitud: Magnitud física fundamental que define las dimensiones espaciales.

Actividad 3. Tomando el tiempo del pulso. Esta actividad puede ser realizada en parejas y de preferencia realizarlo en un lugar espacioso.

Masa: Magnitud física fundamental que defina la resistencia de un cuerpo al movimiento y la cantidad de materia que posee.

Materiales - Cronómetro, papel y lápiz.

Peso: Fuerza con la cual los objetos que poseen masa son atraídos por un campo gravitacional.

Procedimiento 1. Colocar el dedo índice en la parte interna de la muñeca del compañero de grupo, la sien o sobre el corazón, y respirar tranquilamente. 2. Anotar el número de palpitaciones que se perciben en un lapso de un minuto. 3. Realizar el mismo procedimiento pero antes de tomar la medida del pulso del compañero de grupo pedirle que camine durante dos minutos alrededor del área de trabajo. 4. Volver a tomar la medida del pulso pero pidiéndole al compañero de grupo que corra durante dos minutos. 5. Intercambiar de papeles para que ambos tengan las anotaciones de pulsaciones por minuto del compañero de trabajo siguiendo los mismos pasos: estacionario, luego de caminar, luego de correr. Preguntar: ¿Coinciden los resultados de los tres casos? ¿Qué notaron en la medición del pulso para cada caso? ¿Las pulsaciones aumentaban o disminuían? De ir en

Tiempo: Magnitud física fundamental que define la duración de cualquier evento. Unidades Derivadas: Unidades que surgen como una combinación de las unidades fundamentales. Prefijo: Morfema utilizado en ciencias antes de una unidad para facilitar la escritura de cantidades que requieren muchos dígitos. Si desea enriquecer más su conocimiento, consulte: 1. Hewitt, Pail G. (2010). Conceptual Physics, 11ª Edición, Estados Unidos, Pearson. 2. Crowell, B. (2008). Conceptual Physics, Estados Unidos, Creative Commons. 3. Resnick, R., Halliday, D.,Krane, K.S. (2002). Fisica, vol.1, Mexico, CECSA.

ACTIVIDAD EVALUADORA MAGNITUDES FÍSICAS

Nombre:

Grado:

1. ¿Qué magnitud medimos cuando tomamos el pulso a una persona?

2. Menciona porque es importante medir los fenómenos que ocurren en nuestro alrededor.

3. ¿Por qué la velocidad es considerada una unidad derivada?

4. Si la distancia entre San Vicente y Usulután es de 50 kilómetros ¿a cuanto equivale en metros?

5. Cuando alguien se coloca encima de una balanza, esta conociendo ¿su masa o su peso?

6. ¿En que consideras que radica el hecho de que en El Salvador se utilicen una gran variedad de unidades para la longitud (metros, varas, yardas, etc.)?

7. Investiga que otras unidades derivadas y mencionar la importancia de su uso

Lección 2. PROPIEDADES QUÍMICAS DE LA MATERIA

CONTENIDOS 1. Propiedades químicas de la materia: definición. 2. Tipos de propiedades químicas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar las propiedades químicas de la materia: falta de reactividad química, corrosión, oxidación, inestabilidad química, explosión. 2. Diferenciar los fenómenos de oxidación y corrosión. 3. Destacar la existencia de sustancias que evitan la oxidación de diversos materiales: antioxidantes. 4. Reconocer que las propiedades químicas hacen evidente un cambio químico.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Reconoce algunas propiedades químicas de la materia. 2. Brinda ejemplos de propiedades químicas que identifica de su alrededor. 3. Comprende que las propiedades químicas son precursoras de los cambios químicos.

Figura 1. Luces de neón. Este es un elemento químico no reactivo.

DESCRIPCIÓN Las propiedades químicas de la materia son aquellas que se hacen evidentes solamente al cambiar la identidad química de una sustancia; su estudio posibilita comprender el mundo que nos rodea. Esta lección se enfoca en describir algunas propiedades químicas que ocurren comúnmente en los procesos naturales y en la industria: oxidación, explosión, corrosión, falta de reactividad química, inestabilidad química.

Propiedades químicas as propiedades químicas son aquellas que se observan si se altera o no químicamente una sustancia y describen a la sustancia y su capacidad o incapacidad de transformarse en otra sustancia con nuevas propiedades.

Una propiedad química del hierro, por ejemplo, es que tiende a oxidarse a temperatura ambiente (Fig. 3A). Cuando el hierro se combina con el oxígeno, se forma una sustancia nueva, ya que el hierro se oxida. Esta nueva sustancia se conoce como herrumbre, que es una capa rojiza, porosa y quebradiza que se forma en la superficie del objeto de hierro.

Por ejemplo, si un cerillo se roza sobre una superficie áspera y dura, arderá, como muestra la figura 2A. La figura 2B presenta cómo los cerillos cambian permanentemente una vez que se han quemado.

La oxidación en algunos materiales no es perjudicial, debido que contribuye a su protección, como es el caso del aluminio, el cual también reacciona con el oxígeno, pero el compuesto que se forma lo cubre y lo protege de una oxidación posterior. En caso contrario del hierro, la herrumbre que se forma daña al material (Fig. 3B).

Figura 2. Secuencia de reacción del fósforo en un cerillo.

Otra manera de definir una propiedad química es como la capacidad o incapacidad que tiene una sustancia de pasar a través de un cambio que modifica su composición (identidad química). Por tal razón, es que una propiedad química siempre se relaciona con un cambio químico.

Figura 3. A. Pieza de hierro y B. de aluminio oxidado.

ACTIVIDAD 1. Cortemos manzanas, bananos y papas Con esta actividad se busca que el estudiante diferencie el concepto de oxidación y corrosión; así como que reconozca que ambos procesos dependen del tiempo en el que se encuentren expuestos los materiales al oxígeno. Efectuar grupos de 3 ó 4 estudiantes y repartirles los materiales.

2. Tipos de propiedades químicas 2.1 Reactividad. Se refiere a la capacidad o no de una sustancia de reaccionar químicamente con otra. Por ejemplo, la reactividad o no de una sustancia puede ser con el oxígeno, conocida como oxidación; con ácidos, llamada corrosión; y con agua, que es otro tipo de oxidación.

Preguntar: ¿Por qué cuando cortamos manzanas, peras, bananos y papas, se tornan color marrón? ¿Tendrá que ver algo con la exposición al oxígeno? ¿Qué proceso sucederá primero: la oxidación o la corrosión? ¿Son reversibles?

Estudiando con más detalle cada una de estas reactividades se tiene:



Materiales 1 manzana, plátano y papa. 1 cuchillo (utilizado únicamente por el docente). Papel toalla.

Reactividad con el oxígeno u oxidación. Es el proceso en el cual interviene un material, generalmente un metal, y el oxígeno presente en el agua o en el aire; de aquí proviene la palabra oxidación: del oxígeno.

Procedimiento 1. Lava con jabón y abundante agua, la manzana, el plátano y la papa, de manera que la superficie quede completamente limpia. 2. Corta un trozo de manzana, plátano y papa. 9

3. Observa como a medida que transcurre el tiempo cada uno de los materiales comienza con el pardeamiento en el área que fue cortada.

intemperie? ¿Cuáles son los indicativos comunes de los materiales oxidados? ¿Y de los materiales que están corroídos?

¿Qué sucedió? La manzana, el plátano y la papa contienen una enzima (llamada polifenol oxidasa o tirosinasa), que junto con el hierro presente en estas frutas, reacciona con el oxígeno. La oxidación se demuestra con el cambio del color, de su tonalidad natural a marrón. Esta reacción de oxidación, básicamente, forma una especie de moho en la superficie de la fruta. Se ven marrón cuando se cortan, porque estas acciones dañan las células de la fruta permitiendo que el oxígeno se combine con el hierro.

Materiales 2 clavos de hierro. 1 vaso con agua hasta la mitad de su capacidad. 1 vaso con aceite hasta un cuarto de su capacidad. Procedimiento 1. Sumerja un clavo de hierro en cada vaso. 2. Observe los clavos durante varios días. ¿Qué sucedió? Sólo el clavo sumergido en el agua está oxidado, el que se sumergió en el aceite, casi no lo está. Esto se debe a que el hierro se oxida cuando está en contacto con el oxígeno. El oxígeno, presente en el aire se disuelve en el agua, pero no en el aceite. Es decir, en el vaso sin aceite, el oxígeno disuelto en el agua reacciona con el hierro. En el vaso con aceite, el oxígeno del aire no puede atravesar el aceite y el clavo no se oxida.

Pregúnteles: Si se utilizara un cuchillo de metal oxidado ¿qué pasaría? ¿Sucedió una oxidación o corrosión en cada una de las verduras? ¿Y en la fruta? ¿Por qué? Si se dejase dos semanas al aire libre la manzana, el plátano y la papa ¿qué creen que pasaría? ¿Seguiría siendo una oxidación o qué tipo de reacción sería? ¿Cómo pudiera comprobar el resultado de la pregunta anterior? Mencione ejemplos de frutas o verduras que sufren oxidación.

Pregúnteles: ¿Qué color es el hierro inicialmente? ¿Cuándo se oxida? ¿Cómo identifica que el hierro se ha oxidado? ¿Qué tipo de sustancias conoces que utilizan para cubrir ciertas superficies y evitar así su oxidación o corrosión? Si no tuvieras aceite para proteger al hierro ¿en qué se basaría para seleccionar otra sustancia que evite la oxidación? ¿Cómo harías para evitar que las frutas como las manzanas y los guineos no se tornen marrón al cortarse?

Para evitar la reactividad de los materiales con el oxígeno y protegerlos de su oxidación, se utilizan sustancias llamadas antioxidantes que retardan o inhiben la reacción del oxígeno con el material a proteger. Por ejemplo, cuando se hace guacamole, usualmente después de prepararlo y para que le “dure más tiempo” sin que se negree el aguacate, se le agrega limón. Lo que se está haciendo realmente es retardar la reacción de oxidación del aguacate al utilizar la vitamina C (ácido cítrico) del limón, que es un antioxidante natural. En el caso de los metales lo que se hace es utilizar algún tipo de pintura para recubrirlos y evitar que se oxiden.

 Reactividad con ácidos o corrosión. La corrosión tiende a confundirse con la oxidación, pero son términos totalmente diferentes. La oxidación es un proceso previo a la corrosión. Al eliminarse la oxidación, no puede originarse la corrosión. La corrosión sucede cuando un material previamente oxidado es atacado por el oxígeno presente en el agua o el aire o es atacado un ácido, y su superficie se “corroe”; es decir, que se produce un deterioro en el material que hace que se degrade y aunque se pula o lije, la superficie no se recupera, queda con pequeñas grietas, agujeros, deformaciones o todas. Continuando con el ejemplo del hierro, cuando no se protege

ACTIVIDAD 2. Un aceite protector Mediante esta actividad se enfatiza que los metales al exponerse al oxígeno llegan a oxidarse. Se sugiere ejecutar esta actividad con grupos de 3 ó 4 estudiantes. Preguntar: ¿cómo pueden impedir que un objeto se oxide cuando es época lluviosa? ¿Qué hacen para que no se deterioren los metales que están expuestos a la 10

con algún antioxidante o cuando no se lija, el óxido es atacado ya sea por agua, ácido o por el mismo oxígeno, haciendo que se corroa (Fig. 4).

Una sustancia es inestable cuando es particularmente reactiva en el ambiente o durante su uso normal, no mantiene sus propiedades útiles en la escala de tiempo de durabilidad esperada, asociada a la presencia de aire, humedad o cambios de temperatura. Un material es inestable si se corroe, descompone, polimeriza, quema o explota bajo condiciones anticipadas de uso o en condiciones ambientales normales.

Figura 4. Pieza de metal corroída por el oxígeno del aire y por el agua de las lluvias.

2.2 Inflamabilidad. Esta propiedad química nos indica si la sustancia es capaz de encenderse o hacer combustión con facilidad y además desprende llamas, es decir, si la sustancia arde o no. Por ejemplo, el gas propano utilizado en las cocinas tiene la capacidad de encender con facilidad una vez se acerca una chispa (Fig. 5).

Sabías que… El Hospital Rosales se inauguró el 13 de julio de 1902, el cual fue construido gracias a la donación que realizó Don José Rosales. Luego, de 108 años, los edificios de hierro de la época que forman el complejo se pueden ver con elevado índice de corrosión.

Figura 5. Llama de una estufa encendida con gas propano.

 Falta de reactividad química. Las propiedades químicas dan la pauta para que suceda un cambio químico, pero en ciertas ocasiones las sustancias no cambian, entonces, se dice que no reaccionan, tienen “falta de reactividad química”.

Los líquidos inflamables no lo son por si mismos, sino que lo son debido a que su vapor es combustible.

¿Ha observado por la noche, cuando los restaurantes encienden sus vallas publicitarias, que algunos tienen colores fluorescentes? Estos colores los producen unas sustancias denominadas gases nobles. Los gases nobles se utilizan habitualmente para la iluminación debido a su falta de reactividad química.

Hay dos propiedades físicas de los materiales que indican su inflamabilidad: el punto de inflamación y la volatilidad (ver Cuadernillo Segundo Grado). El punto de inflamación de un material es la temperatura a la cual un líquido o sólido volátil desprende vapor, en cantidades suficientemente significativas, que puede encenderse en contacto con el aire. Cuando existe una fuente externa de ignición (como por ejemplo, chispas eléctricas, llamas) un material se puede encender a temperatura igual o superior a su punto de inflamación. Por ejemplo, el punto de inflamación del éter etílico es de -45° C, por lo que debe almacenarse en lugres frescos y oscuros. En caso contrario, tiene la capacidad de encender con

 Inestabilidad química. Es la tendencia en la que una sustancia se descompone en otras sustancias. Esto se observa en las soluciones de agua oxigenada, ¿ha notado que esta solución viene siempre en botellas ámbar? La razón es que el agua oxigenada, en presencia de la luz, se descompone en agua y en oxígeno, es decir, se separa en dos sustancias:

ACTIVIDAD INTEGRADORA CON… Física

facilidad con fuente de ignición y sin ella si está en cantidades significativas. Por otro lado, los gases inflamables no tienen punto de inflamación puesto que ya se encuentran en fase de vapor.

La carga eléctrica es una propiedad de la materia que se puede poner de manifiesto de forma sencilla. Sólo basta con frotar un cuerpo y obtener electricidad, denominada estática. Con esta experiencia se pone de manifiesto la falta de reactividad química de los gases nobles.

ACTIVIDAD 3. Inflamable o no inflamable

Materiales Un globo, una lámpara de tubo fluorescente y un paño de lana o medias de licra.

Realizando esta actividad demostrativa, se pretende que el estudiante identifique qué sustancias poseen la propiedad de ser inflamables y cuáles no.

Procedimiento 1. Infla el globo y átalo. Una vez atado, frótalo con el paño de lana o las medias de licra. 2. Sujeta con una mano la parte metálica de uno de los extremos de la lámpara de tubo fluorescente y con la otra mano acerca el globo electrizado hacia el otro extremo. ¿Observa luz dentro del tubo? Si no lo ve, repita el experimento con la luz apagada.

Preguntar: ¿conocen materiales que sean inflamables? ¿En qué estado de la materia están? ¿En qué tipo de lugares se almacenan? Materiales 1 caja de fósforos. 7 tapaderas de comida para bebé de metal sin el plástico. 1 astilla de madera. 1 tira de papel. 1 cucharada de: agua, alcohol, aceite, arena y sal. Tirro y un marcador.

¿Qué sucedió? Los átomos que forman la materia son neutros, tienen igual número de protones que de electrones, por eso al frotar el paño con el globo se produce una transferencia de carga, porque parte de los electrones de un cuerpo pasan al otro, consiguiendo así que uno quede cargado positivamente y el otro negativamente. El tubo fluorescente contiene gas noble que cuando recibe una descarga eléctrica se ioniza y produce luminiscencia.

Procedimiento 1. Colocar las siete tapaderas limpias y secas en un escritorio libre y con el tirro rotular frente a ellas el material que contendrán: alcohol, agua, aceite, madera, papel, sal y arena. 2. Cortar la astilla y el papel en pequeños pedazos. 3. Añadir a cada tapadera su material. 4. Encender un fósforo y colocarlo en la orilla de la primera tapadera por un instante y retirarlo. Observar. 5. Repetir el paso anterior con las otras tapaderas.

Preguntas de evaluación 1. ¿Cuál propiedad química se observó con esta experiencia? 2. ¿Qué efecto se produjo para que causara luminiscencia la lámpara? 3. Las sustancias presentes ¿han sufrido algún cambio químico?

¿Qué sucedió? Los materiales que poseen la propiedad de ser inflamables, ardieron inmediatamente al entrar en contacto con la chispa del fósforo, diseminando su llama. El alcohol al ser un líquido volátil encendió sin que el fósforo tocara el líquido pues sus vapores son combustibles. En el caso del agua, l sal y la arena, al ser sustancias no inflamables no encendieron. Pregúnteles: ¿qué sustancias son inflamables y cuáles no? ¿Cuáles considera que son altamente inflamables y cuáles medianamente?

GLOSARIO

Si desea enriquecer su conocimiento, consulte:

Propiedad química: Se observan cuando una sustancia sufre un cambio químico, es decir, en su estructura interna, transformándose en otra sustancia, dichos cambios químicos, son generalmente irreversibles.

1. Biggs, A., L. Daniel, R. Feather, E. Ortleb, P. Riller, S. Snyder, D. Zike (2002) Ciencias de Glencoe. Programa de Ciencias para Texas, Grado 7. Glencoe /McGraw Hill. Estados Unidos.

Oxidación: Es la reacción del oxígeno con diversos materiales. El daño generado es superficial ya que puede eliminarse con sólo lijar o pulir la superficie. Corrosión: Es el proceso seguido de la oxidación. El daño producido es profundo, debido que crea deformaciones y grietas, por lo que con pulir o lijar la pieza dañada, no se compone.

2. Cañamero, A. (2003) Globos con chispa. El rincón de la ciencia. España. Consultado en septiembre de 2010 en http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon -C/Practica/Pr-32/PR-32.htm 3. Facultad de Ciencias, Universidad de Alicante (2007) Manual de supervivencia en el laboratorio Consultado en junio de 2012 en http://www.ua.es/va/centros/facu.ciencies/segurida d/prop_sus_quim_pel.htm

Falta de reactividad: Es la falta de capacidad de cambiar o reaccionar químicamente ante otras sustancias. Inestabilidad química: Es la tendencia de una sustancia a descomponerse en otras.

4. Helmenstine, M. (2010) Why cut apples, pears, bananas and potatoes turn brown? Consultado en septiembre de 2010 en http://chemistry.about.com/od/chemistryfaqs/f/bro wnapplefaq.htm

Inflamabilidad: Es la medida de la facilidad que presenta un gas, líquido o sólido para encenderse y de la rapidez con que, una vez encendido, se diseminarán sus llamas. Volatilidad: Es un indicativo de la facilidad con que un líquido o un sólido pasan al estado vapor. Es la tendencia de las partículas para escapar al a superficie.

5. Museo de los Niños de Caracas (2002) Experimentos caseros para niños III. Vivir de mil maneras. Consultado en octubre de 2010 en http://www.scribd.com/doc/7295993/ExperimentosCaseros-Para-NiNos-IIIVivir-de-Mil-Maneras 6. Phillips, J., V. Strozak, C. Williams (2004) Química. Conceptos y Aplicaciones. McGraw Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Colombia. 7. Science kids (s/f) Diet coke & mentos eruption. Science experiments for Kids. Consultado en octubre de 2010 en http://www.sciencekids.co.nz/experiments/dietcokem entos.html

ACTIVIDAD EVALUADORA PROPIEDADES QUÍMICAS DE LA MATERIA

Nombre:

Fecha:

1. Escribe algunas propiedades químicas de la materia:

2. Escribe una V si la afirmación es verdadera o una F si es falsa:  Las propiedades químicas dan la pauta para que sucedan los cambios químicos.  La inflamabilidad es la facilidad con que un material se enciende.  La oxidación es perjudicial en todas las sustancias; por ejemplo, en el aluminio.  Al decir que una sustancia posee “falta de reactividad química” se refiere a que le ocurren cambios químicos.  La corrosión ocurre posteriormente a la oxidación.

3. Identifica qué tipo de propiedad química representan las imágenes: oxidación o corrosión:

4. Selecciona la alternativa que consideres correcta: 1. Las propiedades químicas son:

Aquellas que se notan únicamente si se altera químicamente una sustancia. Las que no se relacionan con un cambio químico. Quienes no describen la capacidad de una sustancia para reaccionar con otras. 2. Si deseamos mencionar propiedades químicas ¿cuáles propondría?:

Oxidación, densidad, punto de congelación. Corrosión, falta de reactividad química, explosión, inestabilidad. Volumen, peso, punto de ebullición, corrosión.

3. La corrosión es:

Lo mismo que la oxidación. Un proceso que sucede después que ocurre la oxidación. Una propiedad física de la materia.

5. Investiga el símbolo utilizado para representar que una es inflamable y haz una lista de materiales que contengan ese símbolo en tu casa.

Lección 3. FUERZA

Y TORQUE

CONTENIDOS 1. Concepto de fuerza. 2. Fuerza de gravitación. 3. Torque.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Comprender el concepto de fuerza. 2. Diferenciar entre la fuerza de gravedad y la aceleración de la gravedad. 3. Comprender el principio físico por el cual funcionan las máquinas simples.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Identifica los diferentes tipos de fuerzas que se encuentran en su entorno. 2. Explica y comprende el principio físico con el que funcionan las palancas. 3. Identifica el centro de gravedad de los objetos reconociendo su importancia en la aplicación de fuerzas.

Figura 1. Carga bultos en los alrededores del mercado La Tiendona transportando mercancías.

DESCRIPCIÓN La fuerza de gravitación pese a ser la fuerza con menor intensidad de las cuatro fundamentales, es sin duda alguna la fuerza con la que mas estamos acostumbrados a interactuar, ya que de manera cotidiana presenciamos diversos fenómenos que se asocian directamente con la gravedad. Podemos observar como en nuestro entorno los cuerpos sufren fuerzas que generan un movimiento de rotación sobre ellos, es ahí donde el concepto de torque entra en juego. Las tijeras, sacagrapas, la llave cruz para cambiar la llanta del carro, responden a un mismo principio el cual se explicará en la parte final de esta lección.

1. CONCEPTO DE FUERZA uando nos referimos a la palabra fuerza, casi siempre hace alusión a expresiones como ¿Qué fuerte sos? ¿Me golpeó con gran fuerza? ¿Lo tiró con mucha fuerza? ¡Eas persona tiene una personalidad bien fuerte! Pero aunque tenemos una idea general de lo que significa la fuerza, en física la fuerza está muy relacionada con la energía y se define como una manifestación de ésta; para cada tipo de fuerza que existe debe haber una energía de la cual parta. Muchos también definen la fuerza dependiendo desde que punto de vista en que se esta analizando, algunos lo analizan en función del movimiento, del magnetismo, de la electricidad o en física de partículas como una interacción de las partículas portadoras de fuerza. La física en la actualidad considera cuatro fuerzas fundamentales:

superar la repulsión eléctrica y darle estabilidad al átomo. De todas las fuerzas antes mencionadas, la fuerza con la que estamos más familiarizados es con la fuerza gravitacional y electromagnética. Abordaremos aspectos generales de la fuerza de gravitación y en próximas lecciones la fuerza relacionada con la electricidad y el magnetismo. 2. FUERZA GRAVITACIONAL Como mencionamos anteriormente todo objeto que posee masa experimenta la fuerza gravitatoria; esta fuerza únicamente es de atracción, por lo cual no podemos hablar de fuerza de repulsión gravitatoria; otra característica que tiene esta fuerza es que es directamente proporcional a la masa de los objetos que se están atrayendo, es decir, entre más masa poseen los objetos, con mayor fuerza serán atraídos. Otra característica que tiene la fuerza gravitacional, es que al aumentar la distancia entre los objetos su intensidad se va reduciendo, de tal forma que si nos alejáramos de la Tierra, la fuerza gravitacional iría siendo menor, a tal punto que la atracción se volvería casi nula.

Fuerza Gravitacional: es una fuerza que permite que los objetos que tienen masa sean atraídos entre sí. Es el tipo de fuerza que le da forma a los planetas y permite que podamos desplazarnos sobre la superficie terrestre. Fuerza Electromagnética: es la fuerza que depende de la carga eléctrica de las partículas. Esta fuerza es la encargada de las comunicaciones satelitales, la corriente eléctrica y las propiedades magnéticas de los materiales. Fuerza Nuclear Débil: es un tipo de fuerza de corto alcance que solo se produce en el núcleo atómico; es la fuerza encargada del decaimiento radiactivo el cual permite que el núcleo de la Tierra se mantenga caliente. Fuerza Nuclear Fuerte: también es un tipo de fuerza de corto alcance el cual también se manifiesta en el núcleo atómico. Esta fuerza es la que permite que el núcleo atómico se mantenga unido, pues como hemos visto en lecciones anteriores, los protones se encuentran concentrados en el núcleo atómico y al ser de carga positiva parece un poco ilógico que se encuentran juntos, pues cargas iguales se repelen; la fuerza nuclear fuerte es muy fuerte, que logra

Figura 2. En paracaidismo, se requiere tener una comprensión clara de la fuerza de gravedad para poder diseñar el paracaídas que frena la caída de la persona.

“Todo lo que sube, tiene que bajar”, es una expresión muy utilizada sobre todo cuando se hace referencia a la fuerza de gravitación; esta frase no posee validez científica para ser considerada como un enunciado de la gravitación. Si lanzamos un objeto hacia arriba luego de cierto tiempo dejará de subir, alcanzará un punto máximo y luego empezara a descender; aparentemente lo que subió, tuvo que bajar. Si el objeto es lanzado con una fuerza aun mayor, tardará en hacer su descenso (pero siempre caerá); la máxima fuerza que como humanos logremos dar a un objeto no es suficiente para impedir que un objeto caiga. Sin embargo, si se aplica una fuerza que logre darle a un objeto una velocidad de entonces este objeto ya no regresará y nuestra condición de todo objeto que sube tiene que bajar ya no se cumple, a esa velocidad mínima que se le tiene que dar a un objeto para superar la fuerza de gravitación se le conoce como velocidad de escape.

puede establecer que todos los objetos caen con la misma aceleración. Este análisis de aceleración es independiente a la masa que tenga, por lo cual, si dos objetos de dimensiones similares pero masa diferente se dejan caer, ambos caerán al mismo tiempo. ACTIVIDAD 1. Objetos cayendo Esta actividad la puede realizar de forma demostrativa o puede disponer a los estudiantes en grupos de 4. Materiales Botella plástica con agua, botella plástica con arena. Procedimiento 1. Sostener ambas botellas, una en cada mano para percibir cualitativamente el peso de cada una. 2. Dejar caer ambas botellas desde una altura aproximada de un metro y medio. 3. Observar el suelo e intentar identificar que objeto llega primero. Preguntar ¿Cuál cayó primero? ¿Cuál se sentía más pesada? ¿Qué hubiera pasado si ambos objetos de dejan caer estando horizontales en lugar de dejarlos caer verticalmente? ¿Y si uno se deja caer horizontal y el otro vertical? ¿Depende de que tan pesado sea el objeto en el tiempo que le toma caer? ¿Depende de la forma con que se deja caer?

Los satélites utilizados para comunicaciones e incluso el satélite natural de nuestro planeta la luna, se encuentran en regiones del espacio en los cuales alcanzan un equilibrio entre su peso y la fuerza de atracción terrestre y permiten que se muevan en órbitas alrededor de la Tierra (no caen, ni se escapan). Es de tener cuidado cuando damos un valor a la fuerza de gravedad; muchos docentes al preguntarles de cuanto es el valor de la gravedad suelen decir . Hay que tener en cuenta que este dato no representa una fuerza sino una aceleración. Para la fuerza se utiliza la unidad Newton mientras que las unidades son utilizadas para representar aceleración; por lo tanto cuando nos refiramos a este dato no se le debe llamar fuerza de gravedad sino la aceleración de la gravedad. El por ser una aceleración significa que por cada segundo transcurrido los objetos adicionan a su velocidad , de aquí se

Otro aspecto interesante al hablar de gravedad también radica en la manera en que los cuerpos pueden equilibrarse dependiendo del punto en el cual se sostienen. Según la geometría del objeto, se puede encontrar un punto donde coinciden todas las fuerzas gravitacionales de cada porción de masa que posee el material. A este punto se le conoce como centro de gravedad. Un ejemplo del centro de gravedad es cuando en momentos de aburrimiento nos ponemos a tratar de balancear un lapicero o un marcador con un dedo vamos desplazando el dedo hasta encontrar un lugar en el cual se logra sostener sobre el dedo sin caerse (fig. 3).

4. 5.

Preguntar: ¿Qué sucede al sostener la figura de cartulina sobre el dedo apoyándose en el centro de gravedad? ¿Dónde quedo ubicado el centro de gravedad para cada figura? ¿Queda ubicado siempre en medio? ¿El centro de gravedad siempre queda ubicado dentro de la figura o puede quedar fuera de la figura?

Figura 3. El balancear un marcador nos permite identificar la región en que se encuentra el centro de gravedad.

ACTIVIDAD 2. Encontrando el centro de gravedad Esta actividad puede ser realizada de forma individual o formando grupos de tres integrantes; cada integrante seleccionará una figura geométrica diferente.

3. TORQUE El torque (algunos libros le llaman Torca o Torsión) es una magnitud física muy relacionada con la fuerza, el torque es la tendencia de una fuerza a rotar un objeto. Pero el torque no solo depende de la fuerza que se está aplicando sino también del punto de aplicación o de manera más específica de la distancia desde el eje de rotación.

Materiales Tijeras, 1/4 de pliego de cartulina, hilo, clip, cinta adhesiva, canica, lápiz, regla. Procedimiento 1. Cortar un rectángulo de , un triángulo equilátero de de lado y una forma irregular, como la mostrada en la figura:

Perforar con el clip un agujero en la figura (ya sea el rectángulo, triángulo o figura irregular). Sujetar la figura por el clip. Trazar una línea sobre la cartulina que coincida con el hilo que esta colgando. Seleccionar otro punto al azar sobre la figura y volver a realizar el trazo como en el paso anterior. El punto donde se interceptan las líneas es el centro de gravedad. Sostener con un dedo la pieza de cartulina apoyándose sobre el centro de gravedad.

Poner en rotación una puerta es más sencillo cuando aplicamos la fuerza lo más alejado del eje de rotación (bisagras), si aplicamos la fuerza estando cerca de las bisagras notaremos que necesitamos un esfuerzo mayor para poder hacer rotar la puerta.

Pegar con cinta adhesiva la canica a un extremo del hilo y con el otro extremo del hilo atarlo en el clip:

El torque tiene muchas aplicaciones sobre todo en máquinas que requieren levantar objetos pesados utilizando la menor cantidad de energía.

La palanca es la mas básica de las máquinas; si necesitamos levantar un objeto pesado con el fin de no dañar nuestra columna buscamos la manera de apoyarnos sobre algún objeto rígido que al rotarlo impulse hacia arriba el objeto. Como mencionamos anteriormente, el torque depende de la distancia desde el cual se esta haciendo la fuerza, por lo tanto en la construcción de una palanca se debe tomar en cuenta la longitud del objeto con el cual se está haciendo el impulso ya que entre mayor sea la longitud menor será el esfuerzo realizado. Esto puede ser entendido fácilmente por los estudiantes mediante la siguiente actividad.

4. 5.

ACTIVIDAD 3. Levantando objetos utilizando palanca. Ubique a los estudiantes en grupos de 3 a 4 integrantes para realizar esta actividad.

Rotular los recipientes haciendo etiquetas de “Carga” y “Esfuerzo”. Fijar con cinta adhesiva la base de los recipientes en los extremos de la regla. Introducir la roca dentro del recipiente etiquetado como “Carga” y colocar la regla sobre el plumón que se fijó a la mesa como se muestra en la figura siguiente.

Ir depositando poco a poco las monedas de centavo dentro del recipiente etiquetado como esfuerzo y anotar hasta que numero de monedas la carga es levantada.

Repetir el procedimiento pero en esta ocasión ubicar la regla en otro punto de apoyo para poder determinar como varia el esfuerzo utilizado al modificar el punto de apoyo. Anotar, para diferentes posiciones de la regla con respecto al punto al plumón fijo el número de monedas requeridas.

Materiales Dos vasos desechables pequeños (5 oz aproximadamente), una roca, 30 monedas de un centavo de dólar, cinta adhesiva, plumón, regla de 30 centímetros de longitud (de preferencia madera). Procedimiento 1. Buscar una roca que tenga las dimensiones necesarias para poder ser introducido fácilmente dentro de un vaso desechable.

Fijar con tirro el plumón sobre la superficie de una mesa

Preguntar: las monedas utilizadas para levantar la carga ¿tienen el mismo peso que la carga? ¿Cuántas monedas se requirieron para levantar la carga en cada experiencia? ¿De qué depende el poder levantar la carga? ¿Qué sucedería si una vez levantada la carga se intercambian las posiciones de los recipientes sin mover el punto de apoyo?

Centro de gravedad: punto del espacio en el cual es efecto gravitatorio neto de un cuerpo se vuelve nulo y permite un equilibrio o balance.

El geotropismo o gravitropismo es la tendencia que poseen las plantas ha realizar su crecimiento en la dirección de la aceleración de la gravedad (hacia abajo). Esto se debe a que la planta posee gránulos de almidón bastante densos que permiten orientarlo hacia abajo.

Torque: magnitud física que describe la rotación de un cuerpo cuando ha sido ejercida una fuerza sobre él. Palanca: maquina simple que aprovecha el principio del torque para poder desplazar objetos pesados. Si desea enriquecer más su conocimiento, consulte: 1. Gutiérrez A. Carlos, (2004) Si quieres experimentar en casa puedes empezar con mecánica, Selector, S.A. de C.V, México. 2. Landau, Lifshitz, (2002) Mecánica, volumen 1, Segunda edición, Editorial Reverté, Barcelona. 3. Hewitt, Paul G., (2004), Física Conceptual, Novena Edición, Pearson Educación, México. 4. Serway, Raymond A., Jewett, John W. Jr, (2004) Física para ciencias e ingenierías, Sexta edición, Volumen 1, International Thomson Editores, S.A de C.V., México.

GLOSARIO Fuerza: es la manifestación de la energía que puede apreciarse como interacción entre los cuerpos. Newton: Unidad del Sistema Internacional para la fuerza, se deriva de la multiplicación de las unidades de masa con las unidades de aceleración.

Fuerza gravitacional: Tipo de fuerza que sufre todo objeto que tenga masa. Aceleración de la gravedad: Es la razón con la cual cambia la velocidad dependiendo del campo gravitatorio en que se encuentra. En el caso particular de la tierra es de . Velocidad de escape: velocidad mínima necesaria para superar la fuerza de atracción gravitatoria de un cuerpo. En el caso particular de la Tierra es de .

ACTIVIDAD EVALUADORA FUERZA Y TORQUE

Nombre:

Grado:

1. Identifiquen a que tipo de fuerza (gravitación o electromagnética) corresponden los siguientes eventos: a. Lanzar un balón de futbol hacia la portería ______________________ b. Dos imanes que se están acercando ______________________ c. La interacción entre la luna y la Tierra ______________________ d. Caída de las gotas de lluvia ______________________ e. Chispas que se producen en los cables de alta tensión ______________________ 2. Si la gravedad en la Tierra es más del doble que la gravedad de Marte, ¿Cómo tendría que variar el diseño de un paracaídas al ser utilizado en Marte? Elabora un dibujo

3. Si la luna fuese del mismo tamaño que la Tierra ¿Siempre seguirían girando de la misma manera?

4. Identifica las partes de una palanca (esfuerzo, carga, punto de apoyo), para las siguientes maquinas simples.

Lección 4.

CAMBIOS QUÍMICOS DE LA MATERIA

CONTENIDOS 1. Cambios químicos. 2. Señales que evidencian un cambio químico.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar cambios químicos producidos en el entorno. 2. Diferenciar las características de los cambios químicos y físicos. 3. Comprobar que los cambios químicos son procesos donde se da una reacción química. 4. Examinar las causas y las consecuencias de los cambios químicos.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Identifica las evidencias que señalan que ha sucedido un cambio químico. 2. Indaga las causas de los cambios químicos. 3. Reconoce que los materiales que le rodean son susceptibles al cambio.

Figura 1. La bioluminiscencia es una propiedad presentada por algunas especies, como las algas, hongos, zooplancton, gusanos e insectos tal como la luciérnaga (Lampyris noctiluca). Se produce por una reacción bioquímica en la que participan la luciferina, la enzima luciferasa, el oxígeno y la adenosina trifosfato (ATP), dando como resultado agua y luz.

DESCRIPCIÓN Los cambios químicos suceden todos los días a nuestro alrededor. En esta lección se descubrirá que el entorno es el resultado de múltiples cambios químicos que suceden en la naturaleza. Los cambios químicos estudiados son: cambios de color y olor, liberación o absorción de energía y formación de gases o precipitado. Se infiere que a pesar de los cambios químicos suceden, la cantidad de materia no se pierde ni se destruye, únicamente se transforma.

1. CAMBIOS QUÍMICOS n un cambio químico, las sustancias iniciales se transforman en sustancias con propiedades químicas diferentes. En este tipo de cambio se cumple la ley de conservación de la materia, es decir que la masa permanece de forma constante durante todo el proceso. Ejemplo de esto ocurre cuando se quema papel, la celulosa se combina químicamente con el oxígeno (O2) (reacción de combustión) y forma vapor de agua (H2O(v)), dióxido de carbono (CO2) y cenizas. Si sumamos las masas de estos productos, es igual a la masa inicial del papel antes de quemar.

Figura 2. Entre las causas de la descomposición de los alimentos pueden citarse el exceso de temperatura, la humedad, la luz, el oxígeno o simplemente, por el tiempo de caducidad. Todos estos factores generan diversos cambios físicos y químicos, como los cambios de color, olor, sabor, consistencia o textura.

Otro ejemplo es la digestión; cuando los alimentos son ingeridos sufren una serie de cambios físicos y químicos, pero la masa no cambia. Las sustancias ingeridas se transforman dando origen a sustancias nuevas; unos compuestos van directo a las células y por medio del metabolismo, pasan a formar parte de tejidos y órganos o usados como fuente de energía.

Color. El cambio de color es otra evidencia de que ha ocurrido un cambio químico; por ejemplo, si se corta un aguacate en algunos minutos se tornará café, ya que los compuestos se exponen al oxígeno del aire (oxidándose); de igual forma, si se deja una varilla de hierro al aire libre, con el tiempo se forma un polvo marrón en su superficie distinto al color del hierro original, denominado óxido de hierro III (Fe2O3). Uno de los ejemplos más evidentes de cambio de color debido a cambios químicos, es cuando se cocinan los alimentos (Fig. 3).

2. SEÑALES QUE EVIDENCIAN UN CAMBIO QUÍMICO Algunas señales indican que ha sucedido un cambio químico, estas son: la aparición de un nuevo color u olor, la liberación de energía en forma de calor o luz, la formación de precipitado (sólido), la generación de burbujas en forma de gas. El cambio que se produce es difícil de revertir, es decir, la materia difícilmente vuelve a sus condiciones iníciales. Olor. Cuando los alimentos se descomponen sufren cambios químicos y una de sus características, es el desprendimiento de olor, el cual es un aviso que el alimento no debe de ser ingerido (Fig. 2).En general las sustancias pueden tener o no olor. La percepción de un olor después que los reactivos han entrado en contacto, revela que se ha generado una sustancia nueva. Por ejemplo, cuando el azufre se “quema” (se combina con el oxígeno) produce un gas acre que se denomina dióxido de azufre (SO2), el cual es un olor irritante y penetrante. Al encenderse un fósforo se puede percibir un olor, el cual evidencia que se han formado nuevas sustancias.

Figura 3.La fotografía de la izquierda muestra piernas de pollo crudas, mientras que la de la derecha, asadas. Nótese el cambio de color del alimento durante su cocción.

Energía. Los cambios químicos pueden acompañarse de transferencia de energía. Ésta se manifiesta en forma de calor absorbido o desprendido durante las mismas.

ACTIVIDAD 1. Cambio de color En esta actividad se demuestra la utilidad que pueden tener los cambios químicos en la vida diaria. A partir de un cambio químico pueden limpiarse monedas viejas y dejarlas como nuevas. Para esta actividad formar grupos de tres o cuatro estudiantes y repartirles los materiales que necesitarán. Pregúnteles: ¿han observado cómo las frutas cambian de color? ¿El cambio de color puede ayudarnos a distinguir cuando un producto alimenticio se ha descompuesto? Materiales 2 tazas de vinagre. 1 recipiente o plato hondo. Monedas sucias de 1 centavo.

½ taza de sal. 1 cuchara plástica. Agua (cantidad necesaria).

Procedimiento 1. Verter el vinagre junto con la sal en el plato hondo y mezclarlos. 2. Colocar las monedas sucias en el plato, esperar unos treinta minutos y observar cómo cambian de color. Cuando las monedas queden brillantes, retirarlas del plato, enjuagarlas con agua y secarlas mediante una toalla. Deberán lavarse bien las manos, después de haber tocado las monedas. ¿Qué sucedió? Las monedas de un centavo son de cobre. Con el tiempo, se les forma una capa oscura o verdosa, de un compuesto llamado óxido de cobre. Al hacer contacto con el vinagre (ácido acético, CH3COOH), ocurre una reacción química donde se disuelve el óxido de cobre y la moneda vuelve a quedar brillante. La sal que se le agrega al vinagre es para crear una solución conductora que facilita la reacción. Pregúnteles: ¿cuáles señales te indican que hubo un cambio químico? ¿De qué color se tornaron las monedas? ¿Por qué las monedas se pusieron de ese color? Si le añadiéramos un exceso de vinagre ¿qué sucedería, lo limpiaría o qué pasaría?

Los procesos químicos que absorben calor (energía) para que se produzcan se denominan endotérmicos. Un ejemplo, es la energía requerida para cocinar los alimentos y la reacción de fotosíntesis en las plantas, las cuales absorben energía en forma de luz para la síntesis de la glucosa (C6H12O6) a partir del dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) (cambia la composición química de las sustancias originales). Cualquier cambio químico que libera energía hacia los alrededores se denomina proceso exotérmico. El fuego es un excelente ejemplo de proceso que libera energía, en forma de calor. La liberación de energía es tan elevada, que se presenta como una radiación luminosa (Fig. 4).

¿De dónde se origina el nombre de cobre? La palabra cobre proviene del latín cuprum y este a su vez de la expresión aes cyprium que significa de forma literal “de Chipre” debido a la gran importancia que tuvieron las minas de cobre de la isla de Chipre en el mundo greco – romano. El símbolo químico actual del cobre es Cu. Los alquimistas en siglos atrás lo representaban con el símbolo

♀ que también representaba al planeta Venus, la diosa De igual manera, sucede un cambio químico dentro de una luciérnaga que libera energía en forma de luz y calor (Fig. 1).

Afrodita y al género femenino. La razón de esta relación es que la diosa Astarté, equivalente a Afrodita, era venerada en Chipre.

ÂżCĂłmo nuestros antepasados edificaron las estructuras del Tazumal? Las estructuras estĂĄn construidas de piedra y utilizaron el barro a manera de â&#x20AC;&#x153;cementoâ&#x20AC;? para mantener unidas las piezas. El barro al perder humedad, experimenta cambios, se endurece manteniendo asĂ la estructura firme. En otros lugares se usĂł piedra caliza, la cual se molĂa y se quemaba; de esta y otras formas nuestros antepasados se valĂan de los cambios quĂmicos que experimenta la materia para lograr construir y elaborar objetos de utilidad.

Figura 4. La combustiĂłn es un proceso exotĂŠrmico, en el que se combina un combustible con el oxĂgeno, liberando energĂa en forma de radiaciĂłn tĂŠrmica y luminosa (fuego).

ACTIVIDAD 2. LiberaciĂłn de energĂa en forma de calor En esta experiencia se comprobarĂĄ el fenĂłmeno de la liberaciĂłn de energĂa, utilizando polvo de yeso. Al mezclarse el yeso con el agua, este se endurece y libera energĂa en forma de calor. Para esta actividad se formarĂĄn grupos de tres o cuatro estudiantes y se repartirĂĄn los materiales que se necesitarĂĄn. PregĂşnteles: Âżcreen que algunos materiales liberan energĂa? ÂżPodrĂĄn absorber energĂa? ÂżCuĂĄl es la principal caracterĂstica que sugiere que un cuerpo libera o absorbe energĂa? ÂżSe puede considerar como una seĂąal de cambio quĂmico? Materiales 1 yeso (tiza) para pizarra. Agua (cantidad necesaria).

1 vaso de plĂĄstico transparente. 1 cuchillo de plĂĄstico.

Procedimiento 1. Raspar el yeso lateralmente con el tenedor a manera de obtener un polvo fino. 2. Verter el yeso en polvo en un vaso y luego agregar agua hasta formar una pasta. Dejar reposar por un minuto y luego volver a mezclar hasta que se obtenga una pasta homogĂŠnea. Tocar la superficie del recipiente que contiene la mezcla. 3. Observar la diferencia entre el yeso en su forma original y el resultado. Dibujarlos en el cuaderno y anotar las diferencias. ÂżQuĂŠ sucediĂł? Cuando se mezcla el yeso con el agua se forma una nueva estructura. Los ĂĄtomos de ambos compuestos se entrelazan de tal manera que se mantienen unidos formando una sustancia sĂłlida (endurecimiento del yeso), diferente a la estructura inicial. En este proceso se libera energĂa en forma de calor (reacciĂłn exotĂŠrmica). La liberaciĂłn de energĂa se detecta al elevarse la temperatura del vaso plĂĄstico, puesto que hubo transferencia de energĂa en forma de calor de la mezcla resultante hacia el vaso. La reacciĂłn quĂmica que se produce es la siguiente: đ??śđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x201A;4 â&#x2C6;&#x2122; đ??ť2 đ?&#x2018;&#x201A; đ?&#x2018; + đ??ť2 đ?&#x2018;&#x201A; đ?&#x2018;&#x2122; â&#x2020;&#x2019; đ??śđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x201A;4 â&#x2C6;&#x2122; 2đ??ť2 đ?&#x2018;&#x201A; đ?&#x2018; + đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;

El fraguado del yeso comienza aproximadamente a los dos minutos de producir el contacto con el agua y termina alrededor de los quince minutos. Pregúnteles: ¿qué cambios químicos se detectaron en el experimento? ¿Consideras que el producto obtenido es una sustancia nueva, diferente a la sustancia original? ¿Por qué?

Formación de precipitado. En ocasiones se pueden formar sólidos que pueden depositarse en el fondo del recipiente, distribuirse por toda la sustancia o quedarse como sobrenadante. Los precipitados son cuerpos sólidos, amorfos e insolubles que tienden a depositarse en el fondo del recipiente. Por ejemplo, el queso se obtiene de la leche, precipitándolo como un sólido, luego de agregarle una enzima que cambia la estructura de las proteínas de la leche (Fig. 5).

Formación de vapores, gases o humos. El humo está conformado de pequeñas partículas sólidas que se hallan suspendidas en un gas. Los vapores son gases fácilmente condensables y son originados después de que ha ocurrido un cambio químico. Los humos y los vapores se desprenden por encima de la mezcla de reacción, mientras que un gas sólo es perceptible si se forman burbujas cuando el medio de reacción es líquido. Por ejemplo, la producción de burbujas es evidente al introducirse una tableta efervescente en agua (Fig. 5 y 6).

Figura 5. El queso se produce precipitando las proteínas de la leche a través de un cambio químico. Las burbujas producidas en las tabletas efervescentes es CO2 producto de la descomposición del ácido carbónico. La liberación de gases es una evidencia de que ha sucedido un cambio químico.

Figura 6. La combustión de la gasolina es un cambio químico. En este proceso la gasolina líquida se quema y genera monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2) y vapor de agua (H2O(v)). El CO y el CO2 son gases nocivos para nuestra salud.

Figura 7. Las partes quemadas de los pimientos han sufrido una oxidación, donde la alta temperatura hace que los componentes de los pimientos se calienten y se combinen con el oxígeno, liberándose vapor de agua (H 2O(v)), dióxido de carbono (CO2) y otros gases. Estos son procesos irreversibles porque no pueden retornar dichas partes a su estado original.

Irreversibilidad. Los cambios químicos se asocian con la idea de irreversibilidad. Las sustancias producidas en un cambio químico no pueden volver a su estado

original (Fig. 7 y 8). Por ejemplo, un trozo de madera que se quema se convierte en ceniza y en gases que se liberan al aire. Una vez de que la madera se quema

no puede regresar a ser leña. Asimismo, una tableta efervescente no puede regresar a su estado original una vez sumergida en agua.

Cambios en otras propiedades. La acidez, la aparición de propiedades ópticas con la luz, las propiedades magnéticas o eléctricas, etc., son otras señales de que ocurrido un cambio químico. Estas propiedades serán estudiadas en grados superiores.

Figura 8. Los cambios químicos que experimentan las hojas de los árboles son irreversibles.

ACTIVIDAD INTEGRADORA CON… BIOLOGÍA Ha sido testigo de un cambio químico grandioso si ha observado que las hojas de los árboles cambian de color. Las sustancias llamadas pigmentos son las que dan a las hojas su color. El pigmento responsable del color verde es la clorofila. Otros pigmentos producen la diversidad de colores en la naturaleza. Durante ciertas épocas, la clorofila está presente en cantidades mucho mayores que los demás pigmentos, por ello es que las hojas se ven verdes. Luego, la clorofila pasa por un cambio químico en el cual se degrada, haciéndose visibles, el color rojo y el amarillo. Actividad: Recoger todas las hojas que se pueda, ya sea del jardín de la escuela o del patio de la casa, y observar los diferentes colores que presentan las hojas. Responder las siguientes preguntas: ¿cuáles colores pueden distinguirse? Los cambios de color en las hojas son ¿irreversibles o reversibles? Si se notan cambios dentro de la misma hoja ¿son cambios químicos? ¿Cómo lo sabe?

GLOSARIO

cual es advertido por el estímulo dado en el sentido del olfato.

Calor: Energía en transición a través de dos cuerpos con diferente temperatura. El flujo de calor se realiza del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.

Precipitado: Sólido que se produce en una solución por efecto de un cambio químico, el cual caerá hacia el fondo de la solución dependiendo de la densidad del precipitado. Si el precipitado es más denso que la solución cae, pero si es menos denso, flota, y si tiene una densidad similar, queda en suspensión.

Cambio químico: Proceso irreversible de un sistema en el cual se forman una o más sustancias nuevas. Irreversible: Cambio de una sustancia que no puede volver por si misma al estado original.

Si desea enriquecer más su conocimiento, consulte: 1. Biggs, A., L. Daniel, R. Feather, E. Ortleb, P. Riller, S. Snyder, D. Zike (2002) Ciencias de Glencoe. Programa de Ciencias para Texas, Grado 7. Estados Unidos: Glencoe /McGraw Hill. 2. Escobar, C. (2002) Área vulcanología. Volcanes activos de El Salvador. Servicio Geológico de El

Olor: Generado por una mezcla compleja de gases, vapores y polvo, donde la composición de la mezcla influye en el tipo de olor percibido por el receptor, el

Salvador. Extraído en septiembre de 2010 desde http://goo.gl/3xAh6 3. Flups! (2007) Lugares de El Salvador. Extraído en septiembre de 2010 desde http://goo.gl/C5ffA 4. Levine, S., L. Johnstone (1997) Ciencia con Todo. Experimentos simples con las cosas que nos rodean. Argentina: Editorial Albatros, SACI.

5. Pieb.com.bo (s/f) Un físico bolivariano imita en circuito electrónico a las luciérnagas. Extraído en octubre de 2010 desde http://goo.gl/kcjOe

ACTIVIDAD EVALUADORA Cambios químicos de la materia

Nombre:

Grado:

1. Señala las imágenes que representan cambios químicos:

Cortar papel

Fundir hielo

Encender un cerillo

Disolver coca en leche

Un puente se oxida

Estirar una banda elástica

Hervir agua

Fotosíntesis

Inflar un globo

2. Marca los fenómenos que corresponden a cambios químicos: Disolver azúcar en agua.

La digestión de los alimentos.

Encender una bombilla.

Cocer un huevo.

Encender un cerillo.

Fundir cubitos de hielo.

3. Contesta las preguntas que se presentan enseguida. 1. ¿Cuáles son las señales que indican de que ha ocurrido un cambio químico?

2. ¿Cuál es la diferencia entre la oxidación y la corrosión?

3. ¿Qué tipo de cambio indica la formación de nuevas sustancias distintas a las originales?

4. Dibuja un ejemplo de absorción y liberación de energía; y explica por qué consideras que es un cambio químico:

Lección 5. VELOCIDAD DE

LOS CAMBIOS QUÍMICOS

CONTENIDOS 1. Velocidad de reacción. 2. Factores que afectan la velocidad de reacción.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Explicar la forma en que cada factor modifica la velocidad de un cambio químico. 2. Demostrar la relación de la velocidad con la que suceden los cambios químicos con el impacto al medio ambiente.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Define con sus palabras qué es velocidad de cambio químico, catalizador, enzima, agente inhibidor. 2. Relaciona los conceptos con los cambios que ocurren en su entorno. 3. Distingue entre catalizador positivo y agente inhibidor. 4. Hace predicciones sobre un cambio químico e indica por qué ocurre dicho cambio.

Figura 1. Para conservar los alimentos hay que tener en cuenta que la temperatura elevada y el almacenamiento prologando afecta el aroma y el color.

DESCRIPCIÓN En esta lección se examinarán los factores que afectan la velocidad de los cambios químicos que ocurren en nuestro entorno. El metabolismo es un claro ejemplo de cambio químico que sucede de forma constante. De esta forma, la materia siempre pasa por alguna clase de transformación que afecta su constitución. Estudiar los factores que afectan la velocidad de reacción facilita la comprensión de fenómenos determinantes en la formación y mantenimiento de los componentes abióticos del planeta, como la formación de suelos y las rocas, el crecimiento de los seres vivos, los procesos metabólicos, etc.

1. VELOCIDAD DE LOS CAMBIOS QUÍMICOS Cómo llegará más rápido a su lugar de trabajo o centro de estudio , caminado o en transporte público? Si tiene demasiada hambre ¿es más conveniente cocinar un huevo o una sopa de patas? ¿Qué requiere más tiempo la fermentación de chicha o la quema de un trozo de papel? ¿Cuánto tiempo es necesario para preparar requesón? ¿Yogurt? Estas preguntas se refieren a distintos procesos en donde la velocidad es importante. En todos los ejemplos se refieren a la acción (transformación) que se realiza en una unidad de tiempo.

reacción, ya que es necesario conocer la rapidez con que las reacciones tienen lugar y los factores que la afectan para poder obtener beneficios de éstas. ¿Por qué es importante conocer sobre la velocidad de los cambios químicos? A su alrededor suceden de manera constante diferentes cambios químicos. Por ejemplo, una forma de clasificar a los alimentos es según la velocidad de descomposición. Los alimentos perecederos son aquellos que se descomponen de manera rápida, como las verduras, frutas, mariscos, carnes, lácteos, etc. Los alimentos semi perecederos son aquellos cuya descomposición es más lenta que los anteriores, como los frutos secos. Mientras que los alimentos no perecederos son los productos que perduran por largo tiempo, como las harinas, pastas, productos enlatados, cartón o plástico.

¿Qué se quiere indicar mediante la “velocidad” de un cambio químico? De manera sencilla, se dice que un cambio químico es rápido si los productos se forman en poco tiempo, como sucede en una explosión. Un cambio químico es lento si los productos resultantes se forman en un período prolongado de tiempo, tal como en la descomposición de la materia orgánica. Por ello, se requiere elaborar una definición precisa y concisa sobre la velocidad de un cambio químico.

Se conoce que en la época de calor los alimentos se descomponen más rápido, ya que las temperaturas altas afectan la velocidad de degradación; por ello, recomiendan mantener a los alimentos perecederos refrigerados, en lugares que estén frescos, lejos de la luz solar, la humedad y consumirlos lo antes posible. En esta época es notable el incremento de riesgos en la salud, ya que aumenta el número de infecciones gastrointestinales, debido a los cambios que sufren los alimentos. Hay señales que le indican de que un alimento está descompuesto, como el olor o el sabor en el momento de cocinarlos.

La velocidad de un cambio químico es el cambio en la cantidad de sustancias que participan en la reacción por unidad de tiempo. Para determinar la rapidez en la que ocurre un cambio químico, puede medirse de forma experimental la velocidad con que aparecen o desaparecen las sustancias (Fig. 2).

Existe un tiempo establecido después de haber sido producido un alimento o un medicamento, en que el producto mantiene un nivel requerido de su calidad en específicas condiciones de almacenamiento. Este constituye el período de vida útil del producto, que dependerá de factores ambientales, la humedad, la temperatura de exposición, del proceso térmico al que se somete y de la calidad de las materias primas, etc. El efecto de estos factores se distingue como el cambio en las cualidades del producto: los cambios de sabor, color, olor, pérdida de nutrientes y otros. Por ello en la industria de alimentos y medicamentos es importante establecer la vida útil de los productos

Figura 2. Un pedazo de hierro reacciona lentamente con el aire (se oxida). Mientras que la dinamita explota velozmente cuando se pone en contacto con una chispa.

Los cambios químicos de la figura 2 necesitan de la presencia del oxígeno del aire, pero se producen en intervalos de tiempo muy diferentes, es decir, que las reacciones ocurren a distintas velocidades. Por tal razón es que esta lección estudiará la velocidad de

para mantenerlos sin ningún problema de seguridad a la salud o rechazo por parte de los consumidores a causa de su apariencia.

les suministre a las células el suficiente oxígeno por medio de ejercicio. En cambio, la glucosa (azúcar) se metaboliza rápidamente. Esta es la vía principal en la que se consigue la energía.

Asimismo, el organismo funciona como el resultado de reacciones químicas, producto del metabolismo de los azúcares, lípidos y proteínas que se ingieren, los cuales se metabolizan a distintas velocidades. El metabolismo se puede definir como el conjunto de cambios físicos y químicos que se producen dentro del cuerpo humano, el cual brinda la energía para los procesos vitales y la síntesis de sustancias nuevas. El metabolismo comienza después de que se absorben los nutrientes tras el proceso digestivo al que se ven sometidos los alimentos. A partir de los aminoácidos (procedentes de las proteínas), glucosa (procedente de los carbohidratos) y los ácidos grasos y el glicerol (procedente de las grasas) se forman las unidades básicas del metabolismo.

¿Cómo conservar los medicamentos en época de calor? Algunos medicamentos, como las vacunas, colirios, insulina y ciertos antibióticos requieren refrigeración, debido a que las altas temperaturas pueden dañar los medicamentos y convertirlos en un peligro para la salud. La mayoría de las familias salvadoreñas guardan sus medicamentos en el baño y en la cocina, y es un error, puesto que en estos espacios la humedad y el calor promueven la descomposición, por lo que se deben de guardar en un lugar fresco a temperatura ambiente entre 15 y 25°C.

Cuando la grasa se metaboliza, la energía es liberada a través de unas complejas reacciones químicas que rompen o separan sus componentes básicos. Estos elementos son transformados en dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). El metabolismo de las grasas es un proceso relativamente lento y donde el oxígeno debe estar presente para que la reacción química se complete. Para acelerar el metabolismo de las grasas y eliminar los depósitos de grasa se necesita que se

¿Qué determina la velocidad de la reacción? Existen varios factores que la determinan y serán estudiados a continuación.

ACTIVIDAD 1. Velocidad de cambio químico Un cambio químico que se produce bastante rápido es la reacción entre el vinagre (ácido acético, CH 3COOH al 3% ó 5% v/v) y el bicarbonato de sodio (NaHCO3). En la reacción se descompone el NaHCO3 y se desprende el gas dióxido de carbono (CO2), el cual es visible en la formación de burbujas. Esta actividad puede realizarse en grupos de tres o cuatro estudiantes o efectuarse en forma demostrativa. Repartirles los materiales que necesitarán. Materiales 1 botella plástica de tamaño mediano. 1 cucharadita de bicarbonato de sodio. 1 mL de vinagre.

Zumo de un limón. Zumo de una naranja.

Procedimiento 1. Colocar en la botella una pizca del bicarbonato de sodio. 2. Dejar caer sobre él, el vinagre. Observar lo que ocurre. 3. Repetir el experimento para notar cómo reacciona el bicarbonato de sodio con otras sustancias ácidas, por ejemplo: zumo de limón o zumo de naranja (ácido cítrico). 4. 34

ÂżQuĂŠ sucediĂł? El ĂĄcido acĂŠtico cuando entra en contacto con el bicarbonato de sodio reacciona de tal forma que hace que se libere un gas, que es diĂłxido de carbono. Esto sucede porque el vinagre es una sustancia que tiene carĂĄcter ĂĄcido. La reacciĂłn + quĂmica que se da es: đ??śđ??ť3 đ??śđ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;&#x201A;đ??ť(đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?) + đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;đ??ťđ??śđ?&#x2018;&#x201A;3(đ?&#x2018; ) â&#x2020;&#x2019; đ??śđ??ť3 đ??śđ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;&#x201A; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;(đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?) + đ??śđ?&#x2018;&#x201A;2(đ?&#x2018;&#x201D;) + đ??ť2 đ?&#x2018;&#x201A;(đ?&#x2018;&#x2122;) los productos que resultan es una sal que queda disuelta en el agua y diĂłxido de carbono (CO2) que al ser un gas burbujea a travĂŠs de la soluciĂłn. PregĂşnteles: ÂżcuĂĄles seĂąales te indican que hubo un cambio quĂmico? ÂżCĂłmo clasificarĂas a esta reacciĂłn, rĂĄpida o lenta? ÂżPor quĂŠ? ÂżConsideras que sucediĂł a esa velocidad porque el espacio de la botella es pequeĂąo?

2. FACTORES QUE INCIDEN EN LA VELOCIDAD DE LOS CAMBIOS QUĂ?MICOS La velocidad con la que ocurre un cambio quĂmico se ve influenciada por diversas variables, las cuales, se pueden modificar para apresurar o retrasar algunas reacciones.

El estado de divisiĂłn de los reaccionantes influye en la velocidad de reacciĂłn, puesto que al dividir dichas sustancias la superficie de contacto aumenta. Por ejemplo, los sĂłlidos llamados pirofĂłricos se hallan tan finamente divididos que reaccionan de manera espontĂĄnea con el oxĂgeno del aire, como el caso de que se pueden producir explosiones en los silos de harina de trigo. La harina se compone mayormente por carbohidratos (compuesto de oxĂgeno, carbono e hidrĂłgeno) composiciĂłn similar a los hidrocarburos que se usa como combustible, pero con estructuras quĂmicas diferentes. Por lo tanto, bajo condiciones ideales de temperatura, cantidad de oxĂgeno y de presiĂłn, la harina suspendida en el aire puede entrar en combustiĂłn. Similarmente ocurre en las minas de carbĂłn, adonde las pequeĂąas partĂculas finamente divididas que estĂĄn suspendidas en el aire entran en combustiĂłn originando explosiones y accidentes con pĂŠrdidas de vida humanas.

Superficie de contacto. Si la superficie de contacto es mayor, la probabilidad de que se produzcan choques eficaces en las molĂŠculas es mayor, aumentando asĂ la velocidad de reacciĂłn. En general, reaccionan mĂĄs rĂĄpido los gases que los lĂquidos y, ĂŠstos, con mayor velocidad que los sĂłlidos. Un claro ejemplo es al momento de cocinar papas. Si se corta una papa en trozos pequeĂąos y se pone en cocciĂłn, se notarĂa que el cocimiento es mĂĄs rĂĄpido, que si la misma papa se cociera entera. Esto sucede asĂ por el hecho de que la superficie de contacto de la papa se hace mayor al subdividirla, haciendo que la superficie de contacto con el agua caliente y la velocidad del cambio quĂmico aumente (Fig. 3 y 4).

Figura 4. En cuanto mĂĄs subdividida se halle la materia (esferas azules) mayor serĂĄ la probabilidad del contacto entre ellos, por lo que se incrementarĂĄ la velocidad de reacciĂłn y la formaciĂłn de producto (esferas verdes).

Figura 3. El cambio quĂmico es mĂĄs rĂĄpido cuanto mĂĄs dividida se hallen los reactivos, pues aumenta la superficie de contacto entre ellos.

ACTIVIDAD 2. Superficie de contacto Un horno solar es un dispositivo que usa los rayos del Sol para cocinar la comida. Aquí se presenta una manera fácil de fabricar un horno solar con una caja reciclada y así comparar el tiempo que se tarda en derretir un par de muestras de chocolate: una cortada en pequeños trozos y la otra, entera. Materiales 1 caja de zapatos. 2 palos de helado. 1 cuchillo plástico. 1 rollo de plástico para alimentos Papel periódico.

2 muestras de chocolate (u otro alimento que deseen calentar). Cronómetro, tijeras, cinta adhesiva y regla. 1 rollo de papel de aluminio. 1 pieza de cartulina negra.

Procedimiento 1. Hacer una lengüeta en la tapadera de la caja. Con cuidado cortar tres lados de la tapadera formando un rectángulo o cuadrado según sean las dimensiones de la tapadera. No deberá cortar el cuarto lado del rectángulo, ya que será el que cerrará la tapadera simulando las bisagras. Suavemente doblar la lengüeta para generar un pliegue (Fig. 5). 2. Envolver firmemente la parte inferior de la cara de la lengüeta con papel aluminio. 3. En el fondo de la caja pegar una pieza de cartulina negra. 4. Enrollar unas cuantas hojas de papel periódico y colocarlo alrededor de los bordes del interior de la caja y debajo de la parte interna de la tapadera. Este será el aislamiento. Deberá de ser alrededor de 1-1 ½ pulgadas de espesor. Utilizar la cinta para mantener el periódico en su sitio (Fig. 5). 5. Cortar dos pedazos de papel plástico de una pulgada más grande que la abertura de la tapadera de la caja. Pegar una pieza en la parte inferior de la abertura de la tapa. Añadir otra pieza de plástico a la parte superior de la abertura de la tapa. Esto crea una capa de aislante que mantiene el calor dentro de la caja y hace una ventana por donde se puede ver lo que se está "cocinando". 6. Colocar la tapadera y pegar con cinta el reflector a un palo de helado, utilizar este palo para mantener abierto el reflector (Fig. 5). Uso del horno 1. Poner el horno en un lugar soleado. Apuntar el reflector hacia el Sol, de modo que los rayos se dirijan directamente hacia el interior del horno. 2. Partir un chocolate en trozos pequeños y el otro, dejarlo entera. Colocarlos en el centro del horno. Registrar el tiempo para saber cuál de las dos muestras se derretirá más rápido.

Figura 5. Por medio del horno solar puede comprobarse que tan efectivo es calentar los alimentos por medio de la energía solar térmica. Además, que notará la influencia que tiene la superficie de contacto de las muestras en la velocidad con la que ocurren los cambios químicos.

¿Qué sucedió? El horno funciona con la energía de los rayos del Sol. Los rayos rebotaron sobre el papel de aluminio para ser dirigidos al interior de la caja. Cuando la energía solar se concentró en un lugar, la temperatura del interior del horno se elevó. El chocolate partido en varios pedazos al tener una superficie de contacto mayor que la muestra entera se derritió más rápido. Pregúnteles: ¿por qué razón el chocolate partido en trozos se cocinó más rápidamente que el entero? ¿Cuándo calentará más el horno solar, en un día que haya mucha luz solar o en una que haya poca? ¿Calentará más el horno solar si se construyera más alto el reflector? ¿Por qué?

Temperatura. La velocidad de los cambios químicos aumenta con la temperatura. Por ello, es que todos los alimentos perecederos tienden a refrigerarse, ya que las reacciones que originan la descomposición de los alimentos se realizan con mayor rapidez a la temperatura ambiente que a las temperaturas bajas de un refrigerador (Fig. 6).

consuman en la reacción. Este fenómeno se llama catálisis. Los catalizadores positivos incrementan la velocidad de reacción y los catalizadores negativos o inhibidores reducen la velocidad de reacción.

Figura 7. El aumento de temperatura implica el aumento de la energía y la velocidad de las moléculas (esferas rojas y azules), por tanto, el número y la eficacia de las colisiones dan origen al incremento de velocidad de reacción y la obtención del producto (esferas verdes).

Figura 6. La leche debe mantenerse a temperatura baja, ya que las reacciones que originan su descomposición se desarrollan a temperatura ambiente. Cuando la leche se “corta” suceden una serie de transformaciones químicas que alteran su constitución, sabor, olor, etc.

Existe una gran cantidad de compuestos que pueden actuar como catalizadores pero los más eficaces, son los que se hallan en forma natural. Los catalizadores biológicos se les llaman enzimas. En los organismos favorecen los procesos metabólicos en general. Las enzimas son usadas en muchos productos comunes como en los ablandadores de carne, los detergentes y productos de limpieza, y las soluciones para limpiar lentes de contacto (Fig. 8).

Esto puede explicarse en términos del movimiento de las moléculas que conforman la materia. Cuando la materia se calienta las moléculas se mueven con mayor rapidez haciendo que choquen con frecuencia y con mayor energía, lo que da origen a velocidades mayores. Por lo tanto, la temperatura incrementa la energía cinética de las moléculas. Por el contrario, al disminuirse la temperatura, las moléculas se mueven más lento, disminuyendo el número de colisiones y por consiguiente la velocidad de la reacción (Fig. 7).

El peróxido de hidrógeno (H2O2) también conocido como agua oxigenada, es inestable y se descompone lentamente en agua (H2O) y en oxígeno (O2). La luz contribuye a que suceda la descomposición (cataliza)

Catalizadores. Los catalizadores son sustancias que modifican la velocidad de los cambios químicos, sin que experimente un cambio en su estructura o se

por ello se requiere que se almacenen en frascos de colores oscuros que no permitan el paso de la luz.

Figura 9. El aumento en la concentración (esferas azules y rojas) supone un incremento del número de colisiones y por tanto, un aumento de los choques efectivos. A mayor concentración de la materia, mayor será la velocidad del cambio químico y dará paso a la formación del producto (esferas verdes) rápidamente. Figura 8. La papaína es una enzima que se extrae de la papaya y se utiliza en la industria alimenticia como ablandador de carnes y también en la clarificación de cervezas y otras bebidas.

Por ejemplo, cuando se siente dolor en el estómago a causa de la acidez estomacal, usualmente, se toma un antiácido para la neutralización. Para un rápido efecto, la dosis recomendada es de dos tabletas o dos cucharadas del antiácido. Si se tomara menos dosis, la neutralización sería lenta. Por lo tanto, la concentración de las sustancias es importante en la rapidez de las reacciones.

Concentración de las sustancias. Si la concentración de las sustancias aumenta, la velocidad del cambio químico se incrementa porque es mayor el número de partículas en un volumen dado, incrementando la probabilidad de las colisiones efectivas entre ellas (Fig. 9). ACTIVIDAD 3. Efecto de la temperatura

Con este experimento se comprobará el efecto de la temperatura en la velocidad en la que ocurre un cambio químico utilizando dos muestras de agua a diferente temperatura. Formar grupos de tres o cuatro estudiantes y repartirles los materiales. Materiales 2 tabletas efervescentes. Cronómetro. 2 vasos plásticos transparentes. Agua a alta temperatura (caliente) y baja temperatura (fría). Procedimiento 1. Colocar en un vaso agua a temperatura ambiente y en el otro vaso, agua con hielo. 2. Adicionar en cada vaso una tableta efervescente y medir el tiempo en que cada tableta se disuelve de forma completa. ¿Qué sucedió? Los antiácidos se componen de bicarbonato de sodio (NaHCO3) que al disolverse en agua (H2O) reaccionan produciendo ácido carbónico, que a su vez se descompone en dióxido de carbono (CO 2) y H2O. En el vaso con agua fría la velocidad con la cual se disuelve la tableta es menor que en el vaso que contiene agua tibia, ya que la energía cinética de las moléculas es menor a temperatura baja, disminuyendo los choques entre éstas.

¿Qué significa ser intolerante a la lactosa? Es la incapacidad para digerir lactosa, el azúcar que se halla en la leche y productos lácteos. La deficiencia de la enzima lactasa es la responsable de que las personas no toleren la lactosa, ya que esta enzima acelera el rompimiento de la lactosa en glucosa y galactosa, haciendo que sea más fácil la absorción de esta por las paredes intestinales.

¿Cómo se conservan los alimentos en la industria? Los cambios químicos en los alimentos, por lo general, los echan a perder; también las medicinas se descomponen con el tiempo y pierden su eficacia. Si un agente inhibidor no se agregara a los productos, caducarían más pronto porque se descompondrían más rápido. La industria alimentaria utiliza gases (óxido de propileno, óxido de etileno, óxido de azufre y ozono) para conservar los alimentos procesados por sus efectos inhibidores de los microorganismos. Para tal fin se adicionan sustancias (aditivos químicos) como ácido cítrico, acético, propiónico y sales (por ejemplo, para conservar los pescados y mariscos).

Las personas que no tienen esta enzima presentan distintos síntomas como dolor abdominal, gases, diarrea y náuseas, ya que la velocidad de rompimiento de la lactosa es lenta sin la enzima, por ello es que las personas que presentan esta deficiencia deben comer productos lácteos libres de lactosa o antes de ingerirlos tomar una pastilla que tenga la enzima lactasa.

ACTIVIDAD INTEGRADORA CON… BIOLOGÍA La fotosíntesis es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, algas y ciertas bacterias capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química. La fotosíntesis se realiza en dos etapas: a. Reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura. b. Otra serie de reacciones que dependen de la temperatura y que son independientes de la luz. La velocidad de reacción de la primera etapa llamada reacción lumínica, se incrementa con la intensidad de la luz pero no con la temperatura. En la segunda etapa, denominada reacción de oscuridad, la velocidad de reacción aumenta con la temperatura pero no con la intensidad luminosa. Investiga: ¿Por qué la fotosíntesis es ejemplo de cambio químico? ¿Qué función tiene la temperatura y la luz en la fotosíntesis sobre la velocidad de la reacción? ¿En qué radica la importancia del proceso fotosintético en el sistema ecológico? Dibuja en tu cuaderno de apuntes el esquema de la fotosíntesis señalando las diversas partes del proceso.

GLOSARIO

Catalizador: Sustancia que aumenta la velocidad de reacción química sin que modifique sus propiedades químicas.

Catálisis: Proceso que varía la velocidad de reacción química mediante el uso de un catalizador.

Enzima: Proteína que actúa como catalizador en las reacciones químicas. Cada enzima es específica para

una reacción en particular o un grupo de reacciones similares.

2. Estefanía, L. (2004) Magia Ciencia. Trucos con Física y Química. 1ra Edición. Argentina: Editorial Albatros, SACI. 3. Levine, S., L. Johnstone (1997) Ciencia con todo. Experimentos simples con las cosas que nos rodean. 1ra Edición. Argentina: Editorial Albatros, SACI. 4. Museo de los niños de Caracas (2002) Experimentos caseros para niños III. Vivir de mil maneras. Extraído en septiembre de 2010 desde http://goo.gl/b8gPJ 5. Phillips, J., V. Strozak, C. Williams (2004) Química. Conceptos y Aplicaciones. Segunda Edición. Colombia: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V.

Reacción química: El cambio mediante el cual uno o más elementos químicos o compuestos (reactivos) forman compuestos diferentes (productos). Temperatura: Propiedad de un cuerpo que (o de una región del espacio) que determina si habrá o no una transferencia de calor entre un cuerpo (o región) y una zona del espacio o cuerpo próximo, y si existe un flujo de calor, determina su dirección. Si desea enriquecer más su conocimiento, consulte: 1. Chicago afiladura (s.f.) Nitruro de Titanio. Urlan Heat. Extraído en septiembre de 2010 desde http://goo.gl/Rs7x8

ACTIVIDAD EVALUADORA Velocidad de los cambios químicos

Nombre:

Grado:

1. Relaciona los términos que se presentan con las definiciones, y luego, resuelve el crucigrama acerca de la velocidad del cambio químico:  Velocidad  Concentración  Acelerar  Sol  Papaya  Enzima  Retardar  Tiempo  Superficie  Catálisis  Temperatura

Vertical: 1. La velocidad del cambio químico es el cambio en la de una sustancia con respecto al tiempo. 2. La velocidad de la reacción se encuentra en función de esta variable. 3. Es el nombre dado a la acción que realiza el catalizador. 4. Es un ejemplo de catalizador. 5. Posee la enzima natural: papaína. Horizontal: 6. Indica la rapidez con la cual suceden los cambios químicos. 7. Es un factor que afecta la velocidad del cambio químico. 8. Es la función de un agente inhibidor. 9. Es la función del catalizador positivo. 10. Catalizador biológico. 11. Si es pequeño, entonces, la velocidad del cambio químico ocurre más rápido, pero si es grande, no. 2. Selecciona la alternativa que consideres correcta. 1. Los catalizadores funcionan como: Aceleradores del cambio químico. Aceleradores o retardantes, dependiendo de la sustancia utilizada. Retardantes del cambio químico. 41

2. Si deseamos que ocurra un cambio químico con rapidez, entonces podríamos: Incluir un agente inhibidor. Subdividir las sustancias que participan en pequeñas partes. Aumentar la concentración de las sustancias.

3. La velocidad de un cambio químico, se expresa en: Función de la luz solar y el aire. Función del punto de congelación y el punto de fusión. Función del tiempo.

3. Marca con una cruz la ilustración que consideres que acelera la velocidad de reacción y con asterisco, la que lo retarda:

Lección 6. ONDAS

MECÁNICAS

CONTENIDOS 1. ¿Cómo se produce y viaja el sonido? 2. Tipos de ondas. 3. Características de las ondas. 4. Ondas sonoras.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Comprende que las ondas mecánicas 2.

3. 4. 5.

son generadas a partir de vibraciones. Experimenta que el sonido es una onda mecánica y viaja a través de diferentes medios: solidos, líquidos y gaseosos. Visualiza la manera en como viajan las ondas mecánicas. Identifica las características que definen una onda. Relaciona las características de las ondas con características del sonido.

Figura 1. El siguiente juguete llamado Ron-Ron, se hace girar para generar sonido, ¿Cómo es posible ésto?, las vibraciones generadas entre la madera barnizada con la cuerda, son transmitidas hasta la superficie del tubo de cartón donde se amplifican las vibraciones por el resonancia.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Explica como se genera y viaja el sonido. 2. Describe ejemplos de la vida cotidiana

donde se manifiestan las ondas mecánicas. 3. Valora las diferentes características del sonido al escuchar música. 4. Cuida de su aparato auditivo, el oído.

DESCRIPCIÓN La lección inicia estableciendo la relación entre el sonido como una onda mecánica y evidenciando que se transporta a través de un medio, tanto solido como fluido, para luego clasificar las ondas mecánicas, longitudinales y transversales, describiendo la forma de cómo viajan y sus características como: crestas, valles, longitud de onda, frecuencia y amplitud. Estableciendo la relación entre estas características con el sonido para concluir en la importancia del cuido del órgano auditivo, el oído y generar la conciencia sobre la contaminación sonora que afecta el medio ambiente.

as ondas mecánicas son el resultado de la vibración de la materia a partir de fuerzas ejercidas sobre estas, las ondas mecánicas es la energía liberada por la materia a través de los diferentes medios: solidos y fluidos (líquidos y gaseosos).

Figura 2. Banda elástica.

ondas que si pueden viajar a través de cualquier medio e incluso el vacío y se denominan ondas electromagnéticas, estas serán abordadas en otra lección. 1. ¿CÓMO SE PRODUCE Y VIAJA EL SONIDO? Al friccionar con la yema del dedo la boca de un vaso o copa de vidrio, (Fig.4), este genera un sonido peculiar, ¿cuál es el mecanismo que permite generar el sonido? y ¿cómo viaja este sonido?

Según las propiedades de la materia: elasticidad de forma, la capacidad de la materia para mantener su forma, por ejemplo una roca, y elasticidad de volumen, la capacidad de oponerse al cambio de volumen, tal como el agua en una jeringa sellada, dependen de la estructura e interacción molecular de la materia.

Figura 4. La fricción en la boca de la copa transmite vibración, que se manifiesta en el agua y también genera un sonido debido a las vibraciones en las moléculas del aire denominado ondas acústicas.

Estas propiedades son la razón por la cual las ondas mecánicas viajan de manera más rápida a través de los medios solidos que en los fluidos, ya que la energía se transmite con mayor eficacia en las estructuras compactas.

La fricción de la yema del dedo en el vidrio provoca una vibración en el vaso que perturba y se trasmite en los diferentes medios: aire y agua. Las vibraciones que transmite la energía liberada por las fuerzas ejercidas sobre el cuerpo, son las ondas mecánicas, estas pueden identificarse alumbrando con una lámpara el agua que se encuentra vibrando en la copa, proyectándose el patrón de ondas a una pared y en un cuarto oscuro, (Fig.5).

Figura 3. Estructura molecular vibrando, su vibración aumenta cuando transporta energía.

También la razón que las ondas transversales solo viajen en medios solidos, es porque los fluidos no poseen elasticidad de forma y no permiten ejercer presión de manera perpendicular a la dirección del movimiento de la onda u energía; las ondas longitudinales no tienen restricción.

Figura 5. Esquema del experimento propuesto para identificar como las vibraciones tienen movimientos periódicos que se llaman ondas.

Por lo tanto el sonido es el transporte de energía resultado de la perturbación de las propiedades físicas del medio en forma de ondas a partir de las fuerzas ejercidas sobre los cuerpos; en otras palabras, las fuerzas ejercidas sobre los cuerpos provocan vibración transmitiendo energía a través de ondas al medio que lo rodea.

Las ondas mecánicas necesitan un medio por el cual propagarse, por lo que no puede ocurrir en el vacío donde no existe la cantidad de materia necesaria para propagarse. Sin embargo existen otro tipo de 44

que se transmite la energía, específicamente las formas de movimiento de vibración de las moléculas en el medio por el que viajan, y que definen si es una onda transversal o una onda longitudinal.

ACTIVIDAD 1.Generando Sonidos Esta actividad permitirá mostrar a los estudiantes que el sonido viaja a través de medios solidos, líquidos y gaseosos con sus propias características. Materiales 1 cuchara, un plumón (diferentes objetos), un diapasón, un vaso con agua. Procedimiento: 1) En grupos de tres personas, golpear la mesa con diferentes objetos y contestar ¿suenan igual los objetos al golpearlos en la mesa? ¿Cómo se genero el sonido? Notaran que los objetos al ser golpeados en la mesa generan diferentes sonidos debido a la energía liberada por la vibración de la mesa a causa de la fuerza con que se golpea el objeto contra la mesa.

Figura 7. Niñas y niños jugando salta cuerda, en un recreo dirigido en la Escuela Centro Escolar Cantón Las Lajas, Izalco.

ACTIVIDAD 2. Generando Ondas Esta actividad tiene el objetivo de observar como las cuerdas generan ondas y luego clasificarlas. Figura 6. Cuchara golpeando la mesa y el oído colocado en la mesa.

Materiales: Cuerdas de nylon de 3 metros largo.

2) Golpear la mesa con los diferentes objetos, pero en este caso con el oído en la mesa de uno de los miembros del grupo y que describan las diferencias entre el sonido a través de diferentes medios. Notaran que el sonido suena mas intenso en el medio solido esto debido a que viaja a mayor velocidad y se propaga mejor que el medio gaseoso que es el aire.

Procedimiento: 1) En grupos de tres personas atar la cuerda y generar diferentes pulsos. Anotar lo que observan.

Al atar la cuerda a un sitio fijo y moverla de arriba hacia abajo y vice versa, la cuerda se mueve en dirección perpendicular (de arriba hacia abajo) a la dirección en la cual se mueve la onda, (Fig.8), estas se denominan Ondas Transversales.

3) Responder ¿viajara el sonido en los líquidos? 4) Llenar un vaso con agua, luego golpear el diapasón y acercarlo al agua en el vaso, ¿Qué observan? Observaran que el agua vibra al acercar el diapasón vibrante, por lo que podemos confirmar que el sonido viaja a través de los líquidos. 5) Con el mismo vaso con agua y en un lugar oscuro, humedecer un dedo y frotar la boca del vaso, describir lo que se observa en el agua y el sonido que emite. 6) Volver a frotar pero esta vez con las luces apagadas alumbrar con una lámpara de manera para proyectar la vibración del agua.

Figura 8. Onda transversal, la línea azul representa el movimiento de la cuerda o moléculas del medio y la línea verde es la dirección que se propaga la onda.

2. TIPOS DE ONDAS MECÁNICAS.

También se observa este tipo de movimiento al dejar caer un objeto u gotas de agua sobre una superficie de agua en reposo, (Fig.9), o al observar la famosa “ola” que hacen los fanáticos en los estadios. Las personas se mueven de arriba hacia abajo cuando llega la energía de la ola, pero vuelven a su posición inicial, en otras palabras las ondas mecánicas para

En el juego de salta cuerdas, (Fig.7), se observa como la cuerda sube y baja o se mueve de lado a lado según las fuerzas que son aplicadas sobre la cuerda; estas formas que toman las cuerdas son las formas 45

transmitir la energía solo provocan la vibración de las moléculas no la traslación.

Integración con Geología: ¿Cómo se propagan los sismos? Los sismos son causados por el movimiento de las placas tectónicas, por actividades volcánicas y por movimientos de fallas locales, liberando y propagando la energía en forma de ondas mecánicas.

Figura 9. Propagación de una onda en el agua, se observa como unas partes suben y otras bajan del nivel original tomando el patrón de una onda.

Cuando la fuerza ejercida sobre la cuerda o en un resorte es en la misma dirección de movimiento de la onda (una vibración lado a lado), (Fig.10), su movimiento genera Ondas Longitudinales.

Las ondas primarias P, son ondas longitudinales que mueven el suelo de lado a lado y son las primeras en propagarse; luego llegan las ondas secundarias S, son ondas transversales que mueven el suelo de arriba hacia abajo y por ultimo se libera una tercera onda llamadas ondas superficiales que son una combinación de las dos anteriores.

3. CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS MECANICAS.

Figura 10. El resorte posee partes comprimidas (compresión) y otras con mayor separación (rarefacción).

Las ondas longitudinales como las transversales son modelados a partir de los patrones establecidos, ¿Cuáles son esos patrones? y ¿Cuáles son las diferencias entre una onda y otra?

Como toda onda mecánica posee un medio por el cual transporta energía las ondas longitudinales provocan la vibración de las moléculas que constituyen los medios, estas vibraciones varían su densidad, acumulándose en la compresión y separándose en la rarefacción, (Fig.11), después de transmitir la energía las moléculas se ordenan en su estado inicial.

Figura 12. Modelos de diferentes ondas sonoras simuladas en una computadora, se observa las características que poseen. Figura 11. Las concentraciones de moléculas vibran en la misma dirección que viaja la onda, y es modelado en una grafica de densidad contra tiempo.

Al dibujar dos diferentes ondas se observa que poseen en común pero con diferentes valores o magnitudes los siguientes elementos: crestas, los puntos más altos de las ondas, valles, los puntos más bajos de las ondas y la amplitud (A), la distancia 46

entre el punto mas alto o bajo al punto medio (Fig.13).

La diferencia entre ruido y sonido no es solamente la apreciación de nuestros oídos, en el sentido de que es más agradable el sonido de un diapasón que el de un martillo sobre un clavo, sino que las ondas mecánicas que producen poseen comportamientos diferentes, (Fig.14).

Figura 13. Dos ondas con diferentes amplitud (A), longitud de onda (λ) y frecuencia (f). Figura 14. Diferencia entre las ondas sonoras y de ruido.

La longitud de onda (λ), es la distancia que existente entre cresta y cresta o entre valle y valle, se observa que la longitud de onda verde es de menor tamaño que la negra.

El comportamiento del sonido es periódico con una longitud de onda, frecuencia y amplitud definida, mientras que el ruido no posee un comportamiento periódico porque cambia de manera constante la longitud de onda, frecuencia y amplitud. Pero a pesar del cambio entre esas variables los humanos podemos distinguir entre el ruido emitido por el martillo o por el motor de un bus.

La frecuencia (f), es la cantidad de longitudes de onda que caben en un tiempo determinado, o en otras palabras son la cantidad de ciclos que se repiten en un lapso de tiempo determinado. Al comparar la frecuencia entre la onda negra y verde, caben mas longitudes de onda verdes que negras en el mismo lapso de tiempo. Asumiendo que el tiempo equivale a un segundo se concluye en el caso de la onda negra que existe una frecuencia de tres ciclos en un segundo, denominado en unidades de Hertz (3 Hz) y la frecuencia de la onda verde es de 6 Hertz (6 Hz).

También entre los sonidos sabemos distinguir la diferencia entre el sonido de una trompeta y de una flauta, (Fig.15), o la diferentes notas musicales que emiten cada uno de estos a pesar de que emiten sonidos en al mismo tiempo.

Estas variables o características expuestas ayudan a resolver situaciones de nuestra vida diaria tales como: ¿cuál es la diferencia entre el sonido y el ruido? y ¿Cómo distinguimos la diferencia entre el sonido emitido por una flauta y una trompeta? 4. EL SONIDO

Figura 15. Un modelo de la diferencia entre el sonido emitido por una trompeta y una flauta, las ondas de la flauta son mas frecuentes.

Los diferentes sonidos que percibimos poseen sus características propias y es lo que permite distinguir la diferencia existente entre sonido y ruido.

La flauta produce sonidos más agudos que las emitidas por la trompeta, debido a que las ondas de 47

la flauta son más frecuentes que las de la trompeta, por lo que la frecuencia del sonido define el tono de los instrumentos y las notas.

ACTIVIDAD 3. El Sonido Esta actividad busca que el estudiante identifique las diferentes características y propiedades de las ondas sonoras (tonos de instrumentos, intensidad de sonidos, y diferenciar entre sonido y ruido) a partir de lo escuchado en la obra musical. Materiales: Un tocador de CD con sus respectivas bocinas, Un CD con la canción: “Obertura de 1812” del músico ruso Piotr Tchaikovski. Procedimiento: 1. Colocar el equipo de sonido de manera que toda la clase pueda oír. 2. Al finalizar establecer las preguntas: ¿identificaron los diferentes instrumentos que participan en la obra? ¿diferencian los tonos? ¿diferencian las intensidades? ¿de que dependen la intensidad del sonido? ¿identificaron el ruido del cañón? ¿lo consideran ruido o sonido? ¿por qué? 3. Explicar que la obra fue compuesta por el músico ruso en honor a la batalla realizada en 1812 por los rusos para detener la invasión de la Francia de Napoleón, varias partes de la obra se escucha el himno de Francia “La Marsellesa” combinado con canciones folklóricas rusas.

Figura 16. Concierto de la orquestra sinfónica de El Salvador.

Esta diferencia de tono es lo que permite distinguir los diferentes instrumentos que tocan al mismo tiempo, las bandas y orquestras, (Fig.16), pueden tocar muchos instrumentos a la vez, porque las ondas sonoras posee la propiedad de superponerse es decir sumarse entre si, y coexisten en un mismo espacio y tiempo a diferencia de la materia. Otra variable relacionada al sonido es la amplitud, el cuadrado de la amplitud es directamente proporcional a la energía que transmite una onda mecánica, entre mayor amplitud mayor energía o mayor intensidad, (Fig.17).

¿Cómo escuchamos?

Figura 17. La comparación entre las ondas A y B con idénticas frecuencias y longitudes de ondas pero con diferente amplitud indican diferentes intensidades.

Ejemplo de esto es que al aumentar el volumen en una radio, se nota que este emite con mayor energía al observar la vibración de la bocina y por la intensidad del sonido con que se escucha, entonces la amplitud se asocia al volumen.

Figura 18. Esquema del órgano auditivo el oído y sus partes. Las ondas sonoras entran en el oído humano hasta la cóclea a través del canal auditivo externo, las vibraciones del aire hacen vibrar la fina membrana del tímpano que a la vez hace vibrar el martillo contra el yunque, transmitiendo la información a la ventana redonda colocada en la base de la cóclea. La información de las células receptoras cocleares se transmite al cerebro a través de los nervios.

La intensidad, volumen o amplitud se incrementa debido a la potencia de vibración del instrumento o del cuerpo y la densidad del medio donde viaja la onda. Comprobado por que tan fuerte se sopla aire en una trompeta (potencia) y al escuchar el golpe de un objeto con el oído sobre la mesa (densidad). 48

Contaminación sonora.

cual se propaga para la toma de conciencia de como afecta la salud al no saber cuidar nuestro órgano auditivo denominado oído.

El órgano auditivo humano, el oído y sus partes, sufren daños severos al escuchar música con alto volumen, como también el estar expuesto a ruidos de fuerte intensidad tales como: motores, maquinaria pesada, timbres, trafico pesado, entre otros; estos daños pueden ser no solo fisiológicos sino también psicológicos generando estrés.

GLOSARIO Onda Mecánica: Es una perturbación que se propaga por medios elásticos transportando energía. Onda Longitudinal: son ondas mecánicas que perturban el medio, haciendo las moléculas del medio vibrar en al misma dirección que se propaga la energía.

La intensidad del sonido es medido en decibeles, la siguiente escala, (Fig.19), determina hasta que valores de los decibeles son tolerables para la salud del órgano auditivo humano.

Onda transversal: son ondas mecánicas que perturban el medio, haciendo las moléculas del medio vibrar en dirección perpendicular a la dirección que se propaga. Ciclo: del latín (cyclus), es un fenómeno o patrón que se repite en un tiempo determinado, en el caso de ondas es el tiempo que tarda para que se repita el patrón. Frecuencia: es el número de ciclos que se repiten en un lapso de tiempo determinado. Se define en unidades de Hertz. Amplitud: es la distancia máxima entre una cresta o un valle del punto de equilibrio del desplazamiento de una onda. Ondas sonoras: son ondas longitudinales que se propagan a diferentes frecuencias (tonos) y diferentes amplitudes (Intensidad).

Figura 19. La escala de intensidad de sonido con imágenes de actividades y ruidos de contaminación.

Si desea enriquecer su conocimiento consulte:

Conclusión. Las ondas mecánicas viajan a través de la materia transportando energía en forma de vibraciones transversales y longitudinales, pero no transportan la materia. Las características de las ondas, longitud de onda, frecuencia, y amplitud describen la cantidad de energía que transportan y de los objetos que emiten estas. Es importante conocer las diferentes propiedades y características para entender el fenómeno del sonido, como viaja e interactúa en el medio por el 49

Serway, R. Y Faughn J. (2005) Physics. .2a edición, editorial Holt, New York.

Hewit, P. (2010) Física Conceptual. 11 edición, Editorial Addison Wesley Pearson. Estados Unidos. Recuperado en: http://goo.gl/0M6YE.

Yavorski B. (1985) Prontuario de Física. 2ª edición, Editorial Mir, Moscú.

ACTIVIDAD EVALUADORA ONDAS MECÁNICAS

Nombre:

: Grado

Parte I. Construyendo un Estetoscopio. Utiliza: dos embudos de iguales dimensiones, dos cintas elásticas, dos globos, un tubo plástico (50 cm de largo y diámetro similar a la apertura menor de los embudos). 1. Cortar la parte estrecha de los globos y tensarlos sobre la boca ancha de los embudos utilizando banda elástica. 2. Colocar la parte delgada de los embudos en cada entrada del tubo plástico y experimenta los latidos de tu corazón.

Parte II. Resolver las siguientes interrogantes. 3. ¿Por qué un embudo amplifica el sonido? ¿Por qué los tubos amplifican el sonido? 4. ¿Cómo funciona el estetoscopio? 5. ¿Tiene alguna relación en como funciona el tímpano de nuestro oído? 6. En el caso de un teléfono de hilo, ¿cómo funciona?

Parte III. Investiga sobre la contaminación sonora y comparte lo aprendido con la clase.

Lección 7. EL COMPOSTAJE CONTENIDOS 1. El compostaje. 2. Materias primas para el compostaje. 3. Organismos involucrados. 4. Propiedades del compost. 5. Proceso químico del compostaje: factores que intervienen.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Relacionar el proceso de la formación del compost con el concepto de transformación química. 2. Conocer el proceso compostaje y los factores que lo afectan.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Comprende qué es compostaje, descomposición, proceso aeróbico y anaeróbico. 2. Relaciona factores biológicos y químicos en el proceso de la formación del compost. 3. Utiliza y aprovecha el proceso de la degradación de la materia orgánica para la conservación del medio ambiente.

Figura 1. Los residuos orgánicos se pueden utilizar para la elaboración de compost, el cual es un abono que resulta de la descomposición de la materia orgánica.

DESCRIPCIÓN El alto crecimiento poblacional conlleva como consecuencia la alta producción de desechos sólidos cuya disposición final es preocupante debido a los efectos ambientales negativos que pueden ocasionar. El reciclaje de residuos disminuye el impacto de la de contaminación, y en el caso particular de los residuos orgánicos, permite reducir la cantidad que se vierte en rellenos sanitarios o depósitos al aire libre. Una manera de reciclar los residuos orgánicos es a través de la elaboración del compostaje; este tema desarrolla el cambio químico del proceso del compostaje y los factores fisicoquímicos de los cuales depende.

1. El compostaje na manera de aprovechar los cambios químicos y contribuir con el mantenimiento del ambiente en un solo proceso, es haciendo compostaje. El compostaje es un proceso de descomposición de los constituyentes orgánicos de los materiales de desecho, que se lleva a cabo bajo condiciones controladas, originando un producto que es de gran beneficio cuando se adiciona al suelo.

encuentran babosas, caracoles, ácaros, cochinillas de la humedad, lombrices, nemátodos (gusanos redondos y gusanos planos), hormigas, ciempiés y escarabajos. Estos efectúan la degradación mecánica inicial de la materia orgánica, reduciendo el tamaño de las partículas. En el segundo grupo, se encuentran los microorganismos como por ejemplo bacterias, hongos (Fig. 2), actinomicetos y protozoarios; que son los mayores responsables del proceso del compostaje ya que se encuentran presente en la materia prima y en el suelo.

Se distinguen dos fases del compostaje: 1. Pre-fermentación, durante la cual se calienta el material hasta 60 - 70 °C por los procesos químicos que se desarrollan. Ese proceso tarda entre 2 semanas y 1 mes. Es la etapa en el que los desechos animales y vegetales, se descomponen para formar parte del suelo al ser atacados por las bacterias. 2. El compost tierno se transforma en humus (fertilizados de alta calidad); tarda entre 3 y 9 meses, dependiendo del clima y la técnica empleada.

Figura 2. Los detritívoros o descomponedores, son un grupo de heterótrofos que obtienen su energía a partir de detritos, o sea, restos de materia orgánica.

2. Materias primas para el compostaje  Restos de cosechas, ya sea como para hacer compost o como acolchado. Los restos de vegetales jóvenes como hojas, frutos, tubérculos, etc., son ricos en nitrógeno y pobres en carbono. Los restos de vegetales más adultos como troncos, ramas, tallos, etc., son menos ricos en nitrógeno.  Restos urbanos. Se refiere a todos aquellos restos orgánicos como las cáscaras y desechos de verduras, granos, legumbres y frutas, huevos, nueces, desechos de horchata, té y café, papel higiénico, papel de cocina, servilletas, etc. (Fig. 1).  Heces fecales y estiércoles animales.  Plantas marinas.  Desechos agrícolas, entre otros.

4. Propiedades del compost Los seres vivos forman parte de un equilibrio dinámico de conservación de la materia en la biosfera. El proceso de formación del compost es un ejemplo importante de este ciclo, entre cuyos beneficios se incluyen:  Acondicionamiento del suelo. El compost mejora la textura y estructura del suelo, cualidades que permiten retener los nutrientes, la humedad y el aire necesarios para los cultivos. Ayuda a controlar la erosión, regula el pH del suelo, protege contra la sequía, entre otros.  Facilita el manejo del estiércol. Reduce el peso, el volumen, el contenido de humedad y la actividad del estiércol. El compost se almacena sin problemas de olores o de moscas, por tanto se puede aplicar en cualquier época del año.

3. Organismos involucrados En el proceso de compostaje se encuentran dos tipos de organismos participantes. Al primer grupo se le conoce como meso fauna y dentro de ellos se 52

 Beneficia a la utilidad del suelo. Convierte el contenido de nitrógeno presente en los estiércoles en una forma más estable, reduciéndose las pérdidas de este elemento el cual permanece en una forma menos susceptible de lixiviarse.  Disminuye los riesgos de contaminación y malos olores. La conversión de estiércoles y desechos orgánicos a abono, disminuye los riesgos de contaminación generada por éstos.  Destrucción de agentes patógenos. La destrucción de organismos perjudiciales durante la fase intermedia del compostaje, la fase termófila, permite la utilización de este abono orgánico de manera confiable en los suelos.  Producto rentable. El uso del producto es amplio: agricultura, horticultura, floricultura, entre otros.

agua ocupará todos los poros y por lo tanto el proceso se volvería anaeróbico, es decir, se produciría una putrefacción de la materia orgánica. Si la humedad es excesivamente baja, la actividad de los microorganismos disminuye y el proceso se volverá más lento. El contenido de humedad dependerá de las materias primas empleadas. Para materiales fibrosos o residuos forestales gruesos la humedad máxima permisible es del 75-85% mientras que para material vegetal fresco, ésta oscila entre 50-60%. pH. Influye en el proceso debido a su acción sobre los microrganismos. En general los hongos toleran un margen de pH entre 5 y 8, mientras que las bacterias tienen menor capacidad de tolerancia (pH entre 6 y 7.5). Oxígeno. El compostaje es un proceso aeróbico, por lo que la presencia de oxígeno es esencial. La concentración de oxígeno dependerá del material, textura, humedad y de la presencia o ausencia de aireación. Relación de C/N equilibrada. El carbono y el nitrógeno son dos constituyentes básicos de la materia orgánica. Para obtener un compost de buena calidad es importante que exista una relación equilibrada de estos elementos. En teoría, una relación C/N de 25-35 es la adecuada, pero esta variará en función de las materias primas que conforman el compost. Si la relación C/N es muy elevada, disminuye la actividad biológica. Una relación C/N baja no afecta el proceso de compostaje, perdiendo el exceso de nitrógeno en forma de amoníaco.

5. Proceso químico del compostaje: factores que intervienen El proceso lo llevan a cabo los microorganismos, y nuestra intervención se limita a otorgar las condiciones idóneas para que el proceso se ejecute con la máxima rapidez y eficacia posible, logrando su transformación en un producto estable y valorizable. La descomposición de la materia orgánica se consigue por la oxidación de las moléculas, transformándolas en otras más sencillas y estables. En este proceso se incrementa la temperatura de la masa, favoreciendo la esterilización y la eliminación de agentes patógenos y semillas. Para la fermentación de la materia orgánica, deben de intervenir, además de los microorganismos, los siguientes factores:

Sabías que… Los organismos del suelo (biota), incluyendo los . microorganismos, usan los residuos de las plantas y los animales y los derivados de la materia orgánica como alimentos. A medida que descomponen los residuos y la materia orgánica, los nutrientes en exceso (nitrógeno, fósforo y azufre) son liberados dentro del suelo en formas que pueden ser usadas por las plantas (disponibilidad de nutrientes). Los productos de deshecho producidos por los microorganismos contribuyen a la formación de la materia orgánica del suelo.

Temperatura. Se consideran óptimas las temperaturas del intervalos entre 35-55 °C para conseguir la eliminación de patógenos, parásitos, y semillas de hierbas. A temperaturas muy altas, muchos microrganismos necesarios para el proceso mueren. Humedad. En el proceso de compostaje es importante que la humedad alcance niveles entre el 40-60%. SI el contenido de humedad es mayor, el 53

ACTIVIDAD 1. Creación de compost. Proyecto escolar Con este experimento se busca que el estudiante relacione la elaboración del compost con la noción de cambio químico y los factores que afectan la velocidad de reacción de estos cambios. La producción de compost dura aproximadamente tres meses, pero la preparación de la materia orgánica para el compostaje, puede efectuarse al principio del año escolar y esperar por los resultados al cabo de dicho período. Preguntar: ¿Qué acción se puede realizar para proteger al medio ambiente? ¿De qué manera se puede convertir la “basura” en abono? ¿Han notado el olor desagradable que despide la basura en descomposición? ¿Por qué la materia orgánica se descompone? Materiales: Desechos orgánicos (grama cortada, polvo, ceniza, cáscara de huevos y vegetales, migajas de pan, cáscaras de frutas, bolsas de té, pedazos de rama, hojas, estiércoles de animales, etc.), una pala, hojas secas y un pedazo de plástico o de alfombra vieja. Procedimiento 1. En la casa almacena los desechos orgánicos de forma separada (A) 2. Elija un rincón del jardín o del patio de la escuela y designa el área del compost, ni demasiado húmedo ni demasiado soleado. 3. Tritura los desechos gruesos (tronchos de banano, ramas, etc.) en pedazos pequeños. 4. Coloca los desechos de cocina, jardín y los estiércoles animales en forma de montículo triangular en una caja de madera o en un lecho de ladrillos (B). El montículo debe de ser de 1 a 3 metros y el ancho cerca del doble. 5. Para evitar las moscas y roedores, cubra el material con grama u hojas de árboles. Si se encuentran en una región caliente, debe humedecerse el material antes de que se cubra (C). 6. Una vez por semana, mezcla el material con ayuda de una pala (D). El riego se debe hacer después de la mezcla, antes de cubrir el material nuevamente, al fin de asegurar que la humedad se disperse bien y no se quede en la superficie. 7. Después de tres semanas, deja reposar el montículo y coloca el material fresco en un nuevo montículo (E). 8. Después de 3 meses (esto dependerá del clima; en un clima caliente se desarrolla el compost más rápido que en un clima frío), se puede cosechar el material. 9. El compost listo pásalo por un tamiz (F). 10. Se puede utilizar el material fino como abono y el material grueso volverlo al montículo de compost (G). 11. Después de efectuar la actividad, explicar en el aula el proceso químico que sucedió. B

Proceso del compostaje.

F E

¿Qué sucedió? En el compost existe una red alimentaria, representable como una pirámide de consumidores primarios, secundarios y terciarios. La base de la pirámide es la fuente de energía proveniente de la materia orgánica: los residuos vegetales y animales. Consumidores terciarios (Se alimentan de consumidores secundarios): Hormigas, escarabajos, ciempiés, etc. Consumidores secundarios: (Se alimentan de consumidores primarios): Gusanos, protozoos, rotíferos, gorgojos, cucaracha aladas, etc. Consumidores primarios: (Se nutren de los residuos orgánicos): Bacterias, hongos, nematodos, lombrices de tierra, gusanos, caracoles, etc. Residuos orgánicos: Hojas, grama cortada y otros restos vegetales, restos de alimentos, materia fecal, cuerpos de animales, etc. Muchas clases de gusanos, como lombrices de tierra y nemátodos comen plantas descompuestas y microbios, que excretan compuestos orgánicos que enriquecen el compost. Durante el proceso del compost los microorganismos rompen la materia orgánica y generan dióxido de carbono (CO2), agua, humus (producto orgánico final más estable) y calor. Bajo condiciones óptimas existen tres fases: 1. Mesofílica o de temperatura moderada: que dura un par de días. 2. Termofílica o de alta temperatura: que puede durar desde unos pocos días hasta meses. 3. De maduración o enfriamiento: que dura varios meses. Diversas comunidades de microorganismos predominan durante las distintas fases. La descomposición final es llevada adelante por microorganismos mesofílicos que rompen rápidamente los compuestos solubles fácilmente degradables. La energía térmica que producen genera un incremento rápido de la temperatura del compost. Cuando se alcanza 40 °C, los microorganismos mesofílicos se vuelven menos competitivos y son reemplazados por los termofílicos. En la fase termofílica, las altas temperaturas favorecen al desarrollo de organismos capaces de degradar las principales partes estructurales de las plantas. En la medida que estos compuestos altamente energéticos son agotados, la temperatura baja gradualmente y los microorganismos mesofílicos vuelven a colonizar y se encargan de la fase final de maduración de la materia orgánica que sobra. Para el crecimiento microbiano es adecuado el balance nutritivo de carbono y nitrógeno, la temperatura del compost, tamaño del montículo, humedad y aireación. El compost alcanza temperaturas entre 60 y 70 °C en tres o cuatro días. Por arriba de 65 °C se hace necesario airear el montículo para evitar la muerte de los organismos beneficiosos. La fase termofílica dura desde varias semanas a varios meses dependiendo del tamaño de la pila de compost y la composición de los ingredientes. En esta fase la descomposición ocurre más rápido. Cuando el compost empieza a enfriarse, si se remueve la pila, se produce un nuevo pico de temperatura por el aumento del contenido de oxígeno y la exposición de materia orgánica que no fue descompuesta. Existe un momento en que la temperatura cae y no puede ser restablecida mezclando o removiendo la pila. Esto indica el fin de la fase termofílica y en 55

este punto los microorganismos inician un largo proceso de curación o maduración. En esta etapa continúan ocurriendo reacciones que hacen que la materia orgánica remanente se vuelva más estable y apta para usar como mejorador de suelo. Por lo tanto, cuanto mayor es el tamaño de las partículas aumenta la relación superficie/volumen y esto conduce al aumento de la actividad microbiana, el sustrato carbonado está más adecuado y por consiguiente la velocidad de descomposición aumenta. Por otra parte, cuando las partículas son demasiado pequeñas y compactas la circulación del aire en el interior de la pila empeora, lo que disminuye la disponibilidad de oxígeno y el ritmo de descomposición. En las pilas de compost la pérdida de energía en forma de calor es proporcional a la superficie expuesta y la energía producida por la diferencia de temperatura es función del volumen. Las pilas más grandes tienden a sobrecalentarse y las más pequeñas tienden a ser demasiado frías. Pregúnteles: ¿Qué cambios químicos se producen en la creación de compost? ¿Cuáles son los factores que aceleran la velocidad con la cual se produce la transformación química? ¿Crees que tienen influencia los microorganismos en la velocidad del cambio químico? ¿Por qué? ¿Qué materiales no serían los adecuados para realizar compost? ¿Por qué?

ACTIVIDAD INTEGRADORA CON… El huerto escolar En el campo puedes observar sembradíos de hortalizas. Los sembradíos que no ocupan un espacio grande, se llaman huertos. El huerto escolar es un terreno pequeño, donde se cultivan hortalizas para consumirlo la comunidad educativa y funciona en terrenos dentro del centro escolar. Si no hay suficiente terreno, se pueden usar cajas, donde se cultivan plantas cuyas semillas, raíces, hojas o frutos son comestibles. El Ministerio de Educación en las acciones del Programa de Alimentación y Salud Escolar (PASE) con la asistencia técnica de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) ejecuta el proyecto “Del Huerto Escolar a la Alimentación a y la Salud Escolar” en los departamentos La Libertad, San Vicente, Cuscatlán y La Paz, capacitando docentes en educación en nutrición e implantación del huerto. En la siguiente actividad, aprenderán una manera sencilla de desarrollar un huerto escolar, elaborando un sustrato (medio en el cual se desarrollarán las plantas) y utilizando el compost de la Actividad 1 como abono antes de la siembra. Materiales: Una caja de cartón o de madera, una pala, una escobilla pequeña, tierra negra (cantidad necesaria), compost de la Actividad 1, agua (cantidad necesaria) y semillas (frijol, maíz). ¿Cómo se construye un huerto escolar? Para su preparación se consideran estos pasos: 1. Escoja una caja de madera o de cartón que se encuentre en buen estado. 2. Limpia la caja, eliminando cualquier material de desecho, piedras y otros. 3. Coloca tierra negra de manera que quede cubierta cuatro dedos debajo de la terminación de la caja. 4. Labrar la tierra, unos 10 centímetros de profundidad, para aflojar la tierra y para que el agua penetre fácilmente. 5. Desmoronar y triturar muy bien la tierra. 6. Fertilizar la tierra con el compost que se realizó en la Actividad 1. 7. Después de que la tierra está preparada, se hacen surcos y se colocan en ellos las semillas (frijol) dejando un espacio entre ellas. 8. Regar con abundante agua, sin excederse, para favorecer la germinación y desarrollo. Nota: Otra manera de desarrollar un huerto escolar la puedes encontrar en los materiales del Ministerio de Educación para solicitar información llamar a la Gerencia de Gestión Integral Ciudadana al teléfono 2510-4230. 56

GLOSARIO

Si desea enriquecer su conocimiento, consulte:

Abono o Fertilizante: Es cualquier sustancia orgánica o inorgánica, sintética o natural que aporta a las plantas uno o varios de los elementos nutritivos indispensables para su desarrollo vegetativo normal.

1. Duckworth, S. [1996] Cómo ser un experto en reciclaje. Lumen. Argentina.

Compost: Es el producto de un descomposición de la materia orgánica.

proceso

2. MINED, FAO [2009] El huerto escolar como recurso didáctico. San Salvador.

de 3. Profesor en línea [s/f] Cambios químicos en la materia. Registro Nº 188.540. Disponible: [http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Reacciones_ quimicas.htm] consultado [10/2010].

Fermentación: Es el proceso bioquímico en el cual una sustancia cambia mediante la acción de microorganismos o enzimas.

4. Röben, E. [s/f] Aprovechemos nuestra basuraProduzcamos abono natural. Disponible en: [http://www.cepis.org.pe/bvsacg/guialcalde/3residuos /d3/063_Compostaje/Compostaje.pdf] consultado [10/2010]

Anaerobio o Anaeróbico: Se denominan a los organismos que no necesitan de oxígeno para vivir o desarrollarse. Aerobio o Aeróbico: Se denominan a los organismos que requieren del oxígeno para desarrollarse o vivir.

ACTIVIDAD EVALUADORA EL COMPOSTAJE Nombre:

Grado:

1. ¿Qué es el compost?

2. Francisco mezcló todos los pasos que se siguen en el proceso del compostaje, ayúdale a ordenarlos:

3. Menciona cuatro cambios químicos que se producen en la generación de compost:

4. Enumera cuatro consejos que debes tomar en cuenta en la elaboración de compost: 1 2 1 3 1 4 1

5. Dibuja laguna materia orgánica que se necesita para elaborar compost y explica por qué es importante su presencia en el suelo:

6. Encuentra la frase secreta utilizando la combinación sugerida:

(2,4)

(4,1)

(1,3)

(5,1)

(3,2)

(2,3)

(4,4)

(1,1)

(3,2)

(5,4)

(1,3)

(3,4)

(1,2)

(4,1)

(3,1)

(3,2)

(5,1)

(4,1)

(1,3)

(5,1)

(2,4)

(3,2)

(1,4)

(2,1)

(3,4)

(4,2)

(3,2)

(1,1)

(5,4)

(3,3)

(4,1)

(4,2)

(4,4)

(3,2)

(1,1)

(1,4)

(4,3)

(5,4)

(1,1)

(5,4)

(1,1)

(3,4)

(4,1)

(5,3)

(5,2)

(3,2)

(4,2)

(4,4)

(2,3)

(4,1)

(1,2)

(1,4)

(4,4)

(5,1)

(3,2)

(1,4)

(2,5)

(1,4)

EÉ É

7. Sin pensar, Melissa borró las palabras que completaba las afirmaciones que se listan, necesita que le ayudes a completarlas correctamente:

a) b) c) d) e) f)

Humedad

Caliente

Aeróbicos

Compostaje

Rápido

Anaerobios

En el centro de un montículo de compost es más que sus orillas. Los microorganismos no necesitan de oxígeno para vivir y desarrollarse. Cuánto más caliente es el montículo, más es el compostaje. Los microorganismos necesitan de oxígeno para vivir y desarrollarse. Cortar los residuos de jardín o triturarlos, aceleran el proceso de . Los microbios funcionan mejor cuando el compostaje está y poseen abundancia de oxígeno.

8. ¿Para qué sirve la elaboración del compost?

9. ¿De qué otras formas se podrían aprovechar los cambios químicos?

Lección 8. CALOR

CONTENIDOS 1. Calor y Temperatura. 2. Modos de propagación de calor. 3. Efecto de la temperatura sobre la Tierra.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Diferenciar los conceptos de calor y temperatura. 2. Conocer los tipos de transferencia de calor. 3. Comprender la forma en la cual la Tierra regula su temperatura.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Domina el vocabulario científico relacionado con la temática de calor y temperatura. 2. Identifica en aspectos de la vida cotidiana los diferentes mecanismos de transferencia de calor. 3. Explica la forma en la cual el planeta puede mantiene su temperatura debido a los océanos.

Figura 1. Olla con agua hirviendo mostrando el flujo de convección en la superficie

DESCRIPCIÓN Esta lección aborda de una manera más experimental la temática de calor y temperatura, partiendo de la diferencia entre estos términos para evitar la confusión en sus definiciones. Se explica además, las formas en que se propaga el calor, identificando sus implicaciones tecnológicas. Por ultimo, se aborda la temática de la interacción entre el Sol y la Tierra desde el punto de vista termodinámico, permitiendo conocer tanto de manera teórica como práctica la regulación de la temperatura del planeta .

1. CALOR Y TEMPERATURA n lecciones anteriores se ha abordado cual es la diferencia entre calor y temperatura; partiremos con un breve resumen de sus diferencias, para luego analizar cuales son sus implicaciones sobre diversos fenómenos en la naturaleza.

Del concepto de la temperatura, en la lección de magnitudes físicas, se estableció que sus unidades según el sistema internacional, son Kelvin. En la escala Kelvin no existen valores negativos y el cero Kelvin ( ) es el mínimo valor que se puede alcanzar en la naturaleza; aunque no podemos observar las partículas subatómicas, por la temperatura podemos entender que en cero Kelvin los electrones y demás partículas tienen una velocidad nula.

Cuando hablamos de temperatura rápidamente lo asociamos al clima u objetos helados y calientes; la temperatura no es más que una proyección macroscópica de lo que sucede a nivel microscópico; ¿de que manera? Ya que nuestra vista esta limitada a poder observar objetos hasta cierto tamaño no podemos ser capaces de determinar si las moléculas se están moviendo de manera lenta o rápida, inclusive ni en un microscopio óptico se puede terminar; pero por medio del valor de la temperatura se puede tener una idea de la velocidad con que se están desplazando las partículas que conforman el objeto.

La primera diferencia entre el calor y la temperatura es el hecho de que en la temperatura solo se pone en análisis un objeto mientras que para el calor se necesita como mínimo dos objetos, dado que el calor es un tipo de energía que se manifiesta a partir de una diferencia de temperatura. El error que generalmente se comete es que al llamar caliente a un objeto de alta temperatura entonces nuestra tendencia es asociar la alta temperatura con calor; sin embargo al introducir una bebida helada dentro de un congelador, la temperatura de la bebida empieza a disminuir debido a que se da un flujo de calor desde el objeto de alta temperatura (la bebida fría) hacia el objeto de menor temperatura (el entorno del congelador), por lo tanto en objetos de baja temperatura se puede hablar de calor.

En lecciones pasadas se dijo que los objetos podrían encontrarse en diferentes fases (estados), y que las fases se encontraban asociadas con el movimiento de las partículas. Así, en el sólido hay poca velocidad de las partículas, en el líquido su velocidad aumenta y en la fase gaseosa las partículas se mueven a una velocidad mayor. De manera similar el valor de temperatura nos transmite una idea de como se encuentra la velocidad tal como se puede apreciar en la figura 2.

Los termos son utilizados para poder evitar que el flujo de calor se ponga en marcha; para ello se necesita conseguir que la diferencia de temperatura sea la menor posible. Debido a que no podemos reducir la temperatura del ambiente a nuestro antojo, el termo se vale de la conducción térmica para lograr mantener la temperatura de los objetos en su interior. Si uno acerca una varilla de hierro a una fogata, rápidamente la varilla aumenta su temperatura hasta que ya no podemos sostenerla; la facilidad con que los materiales permiten que el flujo de calor pase a través de ellos define si se clasifican como conductores o aislantes térmicos. Los metales son buenos conductores térmicos, mientras sustancias

Figura 2. Las fases de la materia están asociadas a la temperatura que poseen los objetos.

como el aire y otras que son porosas como la madera, son buenos aislantes térmicos.

viaja a través del material debido a que las moléculas que forman el material adquieren una mayor vibración y éstas se encargan de transmitir la vibración a las demás moléculas de su entorno, de tal forma que aunque la fuente de calor se encuentre distante esta energía puede viajar por el material hasta extremos más distantes. Por supuesto que la velocidad con que esto se genere depende del material que utilicemos, en algunos se percibirá más rápido y en otros un poco lento.

ACTIVIDAD 1. Mantener la temperatura Esta actividad busca que el estudiantado sea capaz de deducir y comprender el principio básico bajo el cual funcionan los termos y las hieleras; la actividad puede ser trabajada en grupos de cuatro integrantes. Materiales Cuatro frascos de plástico de aproximadamente con tapadera, caja con aserrín, bufanda de lana, pañuelo y termómetro.

ACTIVIDAD 2. Conducción del calor Esta actividad busca demostrar la conducción del calor en los materiales. Puede ser realizada de manera demostrativa ya que implica el uso de una llama lo cual puede ocasionar algún accidente de ser manipulado por el estudiantado.

Procedimiento 1. Verter agua caliente dentro de cada uno de los recipientes plásticos y luego taparlos. Este paso debe de ser realizado por el docente para mayor seguridad del estudiantado. 2. Envolver los recipientes de manera simultánea con la bufanda, otro con el pañuelo, el otro introducirlo dentro de la caja con aserrín y el último recipiente sin ninguna envoltura. 3. Observar la temperatura de cada recipiente con un termómetro, en intervalos de 20 minutos e ir registrando como va sucediendo la variación de temperatura en cada recipiente. De no contar con un termómetro siempre puede realizar la actividad introduciendo el dedo en los recipientes pero la apreciación de los cambios de temperatura no serán objetivos ni tan precisos, pero permite identificar los efectos que para esta práctica se requieren.

Materiales Destornillador, vela. Procedimiento 1. Encender la vela y derramar cera sobre el destornillador aproximadamente a la mitad de su longitud, esperar 20 segundos a que la cera se endurezca y se fije. 2. Acercar el destornillar en su punta metálica a la vela encendida y esperar durante unos minutos. Notarán que conforme pasa el tiempo la cera que fue vertida sobre el destornillador comenzará a derretirse. 3. Seguir sosteniendo el destornillador hasta el punto en que se termine cayendo la cera que se encontraba sobre él.

Preguntar: ¿Cuál de los recipientes disminuye a mayor velocidad su temperatura? ¿A dónde se va la energía que pierde el agua? ¿Qué papel juega el material que rodea el recipiente de plástico? ¿Cómo crees que funcionan los termos? ¿Cómo funcionaran las hieleras? ¿Por qué es importante el mantener la temperatura constante de un objeto?

Preguntar: ¿Qué le sucede al destornillador cuando se acerca a la llama? ¿Por qué si la cera se encontraba distante se logró derretir? ¿Por qué no se quema la mano la persona que sostiene el destornillador? ¿Es el mango del destornillador de un material diferente al resto? ¿Qué característica térmica posee el mango del destornillador?

2. MODOS DE PROPAGACIÓN DE CALOR Como se mencionó anteriormente los cuerpos poseen una capacidad de conducción térmica lo que permite diferenciar entre aislantes y conductores térmicos; precisamente la conducción es una de las modalidades en que el calor se propaga. El calor

Preguntas: ¿Qué tipo de movimiento describe? ¿Su movimiento es predecible? ¿Describe alguna trayectoria conocida, o es al azar? ¿Qué sucedería si el agua del recipiente mayor fuera más fría?

La conducción de calor se presenta en materiales rígidos (fase sólida), pero cuando nos referimos a la forma en la cual se transmite el calor para fluidos (líquidos y gases) es cuando la convección se encarga del proceso. La convección posee mucho parecido con la conducción pero por el hecho de que los fluidos no son rígidos el flujo de calor se mueve de una forma menos predecible o caótica dentro del mismo material, generando lo que se conoce como flujo convectivo; cuando se habla de masas de aire calientes y frías, es un ejemplo de flujo convectivo en gases, para apreciar los flujos convectivos en líquidos se puede realizar la actividad 3.

El último mecanismo de transferencia de calor no necesita de un medio para poder viajar a diferencia de la conducción y convección, la radiación puede viajar grandes distancias y a alta velocidad para lograr transmitir esa energía y provocar aumentos de temperatura. El ejemplo más cotidiano se tiene es la energía que proviene del Sol, la cual viaja por todo el vacío que existe entre el Sol y la Tierra para poder facilitar las condiciones de vida. Otro ejemplo de transferencia de energía por radiación es cuando se calienta comida en el microondas; en este caso el espacio entre la comida y la fuente emisora de microonda es ocupado por el aire que queda cuando cerramos la puerta del microonda, pero debido a que no solo por vacío puede viajar la radiación se puede calentar la comida a través de este mecanismo de transferencia.

ACTIVIDAD 3. Convección del Calor En esta actividad se busca evidenciar el flujo de convección para líquidos. La actividad puede ser realizada en grupos de 3 integrantes. Materiales Recipiente plástico de aproximadamente con agua caliente en su interior, colorante vegetal (del color que prefiera), un recipiente plástico de que contenga bastante agua a temperatura ambiente o fría.

Podemos modificar algunos factores que permiten aprovechar más la energía por radiación; en días de Sol intenso el vestir con ropa negra da una sensación de sofocación y de aumento de temperatura, mientras que si utilizamos camisas blancas la sensación de sofocación se reduce. La lección de quinto grado sobre luz y colores aborda con más detalle las razones por las cuales se dan estas sensaciones diferentes para blanco y negro. De manera general, el negro absorbe más energía de la luz visible mientras que el blanco refleja esta energía y su absorción es bien baja; esto puede ser percibido con la siguiente actividad.

Procedimiento 1. Teñir el agua caliente con el tinte vegetal. 2. Introducir el recipiente con agua caliente dentro del recipiente con agua helada. 3. Observar el movimiento que se produce trazado por el color del tinte.

ACTIVIDAD 4. Radiación Esta actividad evidencia el aprovechamiento de la radiación como medio de transferencia de calor para aumentar la temperatura de los objetos. Materiales Dos recipientes plásticos con agua a temperatura ambiente, papel negro, papel aluminio, termómetro.

Procedimiento 1. Cubrir un recipiente con papel aluminio y otro con papel negro. Tomar las temperaturas iniciales del agua en ambos recipientes, si se cuenta con termómetro. 2. Colocar ambos recipientes en una zona donde pueda recibir una mayor intensidad de luz proveniente del Sol. 3. Esperar una hora para luego abrir los recipientes. 4. Medir con los termómetros la temperatura a la que se encuentran, de no tener termómetro introduzca la mano para percibir las temperaturas que tienen.

ACTIVIDAD INTEGRADORA CON… AMBIENTE Esta actividad busca comprender la forma en que la temperatura de la tierra se encuentra regulada como efecto de los océanos. Materiales Tres recipiente plástico rectangular (como el utilizado para almacenar comida) con sus respectivas tapaderas, tres termómetros, tierra y agua. Procedimiento 1. Llenar un recipiente hasta la mitad con tierra, otro recipiente llenarlo a la mitad sólo con agua y el ultimo dejarlo vacío. 2. Cortar una pequeña sección en la tapadera para poder introducir en cada recipiente un termómetro. Y poner los recipientes al Sol. 3. Medir los valores de temperatura desde que se introducen los termómetros e ir registrando cada cinco minutos las variaciones de temperatura durante 20 minutos, luego mueva los recipientes a un lugar con sombra e ir registrando cada cinco minutos los nuevos valores de temperatura durante otros 20 minutos. NOTA: Los recipientes plásticos no deben de estar en contacto directo con el suelo, coloque un periódico o una tabla de madera como separación entre los recipientes y el suelo.

Preguntar: ¿Qué se puede decir sobre la temperatura del agua en cada recipiente? ¿A qué se debe lo que se logró percibir? ¿Qué efecto tiene el forro del recipiente sobre la temperatura del agua? Si utilizamos un color de forro ¿Cómo sería su temperatura comparada con los dos botes iniciales?

3. EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA TIERRA Como recientemente se discutió la radiación que proviene del Sol es la fuente de energía principal para la vida en la Tierra; si no se contara con la energía del Sol, la temperatura del planeta sería la del espacio vacío ( ). Sin embargo, el recibir únicamente la energía del Sol, dada la distancia a la que se encuentra nuestro planeta no es suficiente para lograr una temperatura adecuada para la vida; la temperatura actual se debe a varios factores, principalmente a la absorción de energía por parte de los océanos y retención de energía por parte de la atmósfera.

Preguntar: ¿Qué diferencias se registraron para los valores de temperatura? ¿En cuál aumento más la temperatura? ¿En cual descendió más rápido la temperatura? ¿Por qué se darán estas diferencias en los materiales? ¿Qué sucede con el planeta cuando incide la radiación? ¿Qué parte del planeta absorbe más la energía solar?

Todos los materiales poseen una propiedad conocida como calor específico, la cual establece la capacidad que posee un material para absorber y liberar energía en forma de calor. El agua posee un valor de calor específico bastante alto, lo que lo convierte en un buen refrigerante. Dado que la Tierra posee una gran proporción de agua, puede absorber grandes cantidades de energía solar.

GLOSARIO Temperatura: Es la medida macroscópica que refleja la energía cinética media que poseen las moléculas de un material. Calor: Es un tipo de energía que se manifiesta cuando existen diferencias de temperatura. Conducción: Es el modo de transferencia de calor en los sólidos.

Convección: Es el modo de transferencia de calor en los líquidos y gases.

Calor específico: Es la capacidad que posee un material para absorber energía. Un material de mayor calor específico requiere una energía mayor para cambiar su temperatura lo cual lo convierte en buen refrigerante.

Flujo convectivo: Es el movimiento dentro de los fluidos debido a las diferencias de temperatura. Radiación: Es el modo de transferencia de calor que puede viajar por el vacío y algún otro medio.

Si desea enriquecer más su conocimiento, consulte:

Termo: Es un dispositivo térmico que aprovecha las propiedad de aislantes térmicos para preservar la temperatura de los objetos en su interior.

Hewitt, Pail G. (2010). Conceptual Physics, 11ª Edición, Estados Unidos, Pearson. Crowell, B. (2008). Conceptual Physics, Estados Unidos, Creative Commons. Resnick, R., Halliday, D., Krane, K.S. (2002). Física, Vol. 1, México, CECSA.

ACTIVIDAD EVALUADORA CALOR

Nombre:

Grado:

1. Después de un período de lluvias copiosas, busca un charco grande y marca su contorno con una piedra afilada o con un yeso. Espera unos 15 minutos y repite la operación cuatro o cinco veces siempre con el mismo intervalo de tiempo ¿Qué puedes observar? ¿Qué sucede con el agua que se encontraba inicialmente? ¿En cuanto tiempo estimarías que el charco desaparecería? 2. Cuidadosamente recorta un espiral como el mostrado en la figura de abajo, dándole un estilo y color similar a una serpiente. Recorta sobre la línea negra para que la serpiente quede en forma resorte y colgarla de un hilo en el punto que aparece en el interior de la espiral a un extremo fijo. Encender una vela y colocarla debajo de la serpiente (sin hacer contacto con ella pues no queremos que prenda en llamas) observar lo que sucede. ¿Qué pudiste observar?

¿A que se debe?

¿Cuál es la explicación física a partir de la energía calorífica para este suceso?

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Lección 9. LOS PROCARIOTAS

CONTENIDOS 1. Célula procariota. 2. Célula eucariota. 3. Los organismos procariotas. 4. Las arqueas. 5. Las bacterias.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Reconocer las diferencias entre procariotas y eucariotas. 2. Identificar las características de arqueas y bacterias. 3. Analizar la importancia ecológica, económica y médica de las bacterias.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Reconoce la biodiversidad de los microorganismos. 2. Comprende la diferencia entre procariotas y eucariotas. 3. Valora la importancia de los organismos procariotas. 4. Reconoce la influencia de las bacterias en la vida cotidiana.

Figura 1. Célula bacteriana desplazándose en un medio acuoso. Las bacterias habitan toda clase de ambientes y son tan pequeñas que una gota de agua puede contener millones

DESCRIPCIÓN La célula es la unidad fundamental de la que están formados los seres vivos, por lo que es indispensable su estudio. En esta lección se detallan las características básicas estructurales que tienen las células, divididas en procariota y eucariota. Asimismo, se estudian los organismos que pertenecen a los dominios Bacteria y Archaea desde la perspectiva biológica, ecológica, económica y su importancia en la salud humana.

odos los seres vivos están conformados por unidades fundamentales llamadas células. Las células son microscópicos sistemas de moléculas orgánicas capaces de realizar todos los procesos de la vida, tales como la nutrición y reproducción. Es así, que existen algunos seres vivos compuestos por una sola célula.

confiere su forma particular. Así también pueden poseer una cápsula que les confiere protección adicional. Otras estructuras importantes son los ribosomas, que son aglomeraciones de material genético (ARN) donde se elaboran las proteínas. Los flagelos son proyecciones que se encargan de impulsar la célula para desplazarse en medios acuosos. Los pili son proyecciones que facilitan adherirse a superficies y el intercambio de material genético.

Básicamente, toda célula está delimitada por una delgada membrana (membrana plasmática) que aloja una mezcla acuosa organizada (citoplasma). No obstante, de acuerdo a su organización interna y estructura, las células pueden ser divididas en dos grandes grupos que son: procariotas y eucariotas.

En general, los seres vivos que presentan esta organización son llamados también procariotas y son todos unicelulares, por ejemplo, las bacterias.

1. CÉLULA PROCARIOTA Del griego pro = antes y karion = núcleo, tiene como característica principal que su material genético (moléculas que contienen la información de los procesos vitales como el ADN) no está separado del citoplasma (Fig. 2).

2. CÉLULA EUCARIOTA Del griego Eu = verdadero y Karion = núcleo, tiene como característica principal que su material genético se organiza y aloja dentro de un compartimento membranoso llamado núcleo. El núcleo forma parte de un conjunto de sistemas y compartimentos membranosos que reciben el nombre general de organelos, cada uno con funciones diferenciadas (Fig. 3).

Citoplasma Ribosomas ADN

Núcleo Citoplasma Cápsula Organelos Membrana plasmática Pared bacteriana Sistemas membranos os

Flagelo

Membrana celular

Pared celular

Figura 2. Estructura y partes principales de una bacteria, un organismo con célula procariota.

Figura 3. Célula eucariota y sus partes principales.

Por encima de la membrana plasmática, las células procariotas están delimitadas por una pared celular, una estructura sólida que les brinda rigidez y les

Las células eucariotas pueden o no presentar pared celular y sus estructuras de locomoción son variadas. Para mejor comprensión de las diferencias entre procariotas y eucariotas véase la Tabla 1.

Tabla 1. Características de las células procariotas y eucariotas Célula procariota

Célula eucariota

 Carecen de compartimentos membranosos como el núcleo.  El ADN desnudo se presenta en forma de un único cromosoma circular cerrado.  Se reproducen únicamente por fisión binaria, rompiendo sus células en dos organismos iguales.  Por lo general, su tamaño es menor al de las células eucariotas.  Presentan pared celular que les brinda rigidez y forma.  Se mueven usando estructuras en forma de látigo: los flagelos.  Sus representantes son arqueas, bacterias y algas verdeazules.

 Poseen núcleo verdadero y otros compartimentos membranosos llamados organelos.  Pueden o no poseer una pared celular.  El ADN se presenta acompañado de proteínas y se estructura en múltiples cromosomas.  Presentan formas variadas de reproducción: sexual y asexual.  Se mueven usando flagelos, pequeñas vellosidades (cilios) o proyecciones de la membrana celular (pseudópodos).  Sus representantes son protistas, animales, plantas y hongos.

3. LOS ORGANISMOS PROCARIOTAS Como se mencionó antes, los procariotas son seres vivos con una organización elemental, conformados por una sola célula (unicelular); por esta razón, casi todos ellos son microscópicos y pasan inadvertidos a las personas. De hecho, los procariotas son tan pequeños que fueron observados por primera vez hasta el año de 1676 por Anton van Leeuwenhoek, ¡casi 80 años luego de la invención del microscopio! Desde entonces, la comprensión sobre la biología de estos organismos se ha incrementado notablemente hasta el punto de usarlos para beneficio humano.

2.Bacilos: Tienen forma de bastones y algunos cuentan con pilli. Pueden presentar forma de “coma” y se les llama vibriones.

3.Espirilos: Son bacterias que se asemejan a espirales rígidos, pero si son flexibles se llaman espiroquetas.

Tras su descubrimiento, Leeuwenhoek llamó a los procariotas “animáculos” y fue hasta 1828 cuando se introdujo el término bacteria, nombre genérico usado aún en la actualidad.

Figura 4C: Treponema pallidum. Bacteria causante de la sífilis.

Actualmente, la distinción de bacterias por su forma es solo uno de varios criterios que se usan para clasificarlas. El principal método de agrupación es el parecido de su material genético (ADN y ARN), es así como los modernos estudios indican que existen dos linajes principales de procariotas: las arqueas (antes llamadas arqueobacterias) y las bacterias verdaderas o eubacterias.

Clasificación de los procariotas El estudio científico de seres tan pequeños supuso inicialmente grandes dificultades. El simple hecho de distinguirlos entre sí conlleva gran esfuerzo aún en la actualidad. En un principio, la necesidad de clasificación se solventó agrupando a los organismos de acuerdo con sus rasgos corporales apreciables; así por ejemplo, la forma de los individuos (morfología) es un criterio clásico de distinción de bacterias que las agrupa en tres categorías básicas:

Aunque la clasificación de procariotas se encuentra en constante cambio, es ampliamente aceptado que arqueas y eubacterias son tan diferentes entre sí como ambas difieren de los eucariotas. Esto significa que se puede agrupar a todos los seres vivos en tres grandes grupos principales o dominios. En este Sistema de los Tres Dominios, la vida se divide en:

1. Cocos: Bacterias de forma esférica. Se llaman micrococos, si están aislados; diplococos, si están en pareja; estafilococos, si forman racimos; y estreptococos, cuando son cadenas.

Figura 4B: Bacillus subtilis. Bacteria no infecciosa común del suelo.

1. Arqueas: dominio Archaea. 2. Bacterias: dominio Eubacteria. 3. Eucariotas: dominio Eukarya. Nótese como dos dominios los integran procariotas. Sus rasgos principales se abordarán a continuación.

Figura 4A: Staphylococcus aureus. Bacteria causante de infecciones.

3.1. ARQUEAS (ARCHAEA) Las arqueas son un grupo de procariotas muy parecido a las bacterias en cuanto a su estructura celular (Fig. 5); de hecho, durante décadas fueron consideradas como “un grupo inusual de bacterias”, que destacaban por su capacidad para habitar en ambientes severos (extremófilas), a los que parecían restringirse. Estudios posteriores demostraron que sus rasgos peculiares representaban en realidad una forma de vida distinta y de amplia distribución.

Figura 5. Aspecto de las arqueas. A: Methanobrevibacter smithii, la arquea más común del intestino humano, presenta forma de bacilo. B: Haloquadra walsbyi, arquea halófila con singulares células planas y cuadradas.

3.1.1. Composición química de la célula Como todo procariota, las arqueas carecen de membranas internas y presentan una pared celular exterior a la membrana plasmática; sin embargo, la estructura química de ambas es particular. La pared está hecha de materiales variados que le confieren gran resistencia contra diversas sustancias nocivas para la mayoría de células (incluyendo antibióticos); asimismo, los componentes grasos de su membrana celular se enlazan con mayor estabilidad. Se cree que el arreglo molecular de estas estructuras les ayuda a resistir algunas condiciones ambientales “extremas” donde viven ciertas especies.

Debido a los ambientes donde se desarrollan (Fig. 6), una gran cantidad de especies son anaerobias; esto quiere decir, que no necesitan del oxígeno para respirar. Por el contrario, a muchas arqueas les resulta tóxico el oxígeno.

3.1.2. Distribución y hábitat Las arqueas son cosmopolitas, es decir, habitan todo tipo de ambientes. Son especialmente abundantes en el plancton marino, en el suelo y en las presiones aplastantes del subsuelo; en este aspecto, ciertas especies son llamadas extremófilas porque habitan únicamente en entornos hostiles para la mayoría de formas de vida. Por ejemplo, las arqueas termófilas (afines al calor) se encuentran a temperaturas ¡desde los 80 hasta los 110° C! dentro de géiseres y volcanes subacuáticos. Las arqueas halófilas (afines a la sal) se hayan en aguas ¡incluso 10 veces más salada que la del mar!

Figura 6. Las arqueas habitan ambientes extremos como aguas termales y géiseres (A). En El Salvador, podrían haber arqueas en ambientes similares como la laguna cratérica de Santa Ana (B).

3.1.3. Alimentación y metabolismo Las arqueas usan una gran variedad de compuestos como nutrientes y fuentes de energía, desde los comunes azúcares hasta compuestos inorgánicos como iones metálicos, amoníaco, azufre e incluso hidrógeno. Actualmente se cree que las arqueas pueden jugar un papel fundamental en el ciclo de nutrientes como el carbono (C) y nitrógeno (N). Ciertas arqueas utilizan la luz como fuente de energía, pero a diferencia de los vegetales, algas y bacterias, las arqueas no liberan oxígeno.

No se conocen arqueas patógenas; es decir, no causan enfermedades, por el contrario, se asocian de diversas maneras con otros organismos. Estudios recientes estiman que ¡hasta 10 grupos distintos de arqueas habitan dentro del intestino humano! facilitando la digestión, este es el caso de la arquea Methanobrevibacter smithii (Fig. 5).

¿Arqueas alienígenas? Fuera del planeta Tierra, las condiciones son desfavorables para la mayoría de organismos; por ello, se cree que el estudio de las arqueas extremófilas podría ser clave en la búsqueda de formas de vida extraterrestre. De hecho, ciertos planetas del Sistema Solar, como Venus, tienen ambientes idóneos para las arqueas.

3.2. BACTERIAS (EUBACTERIA) Del latín bacterium “bastón” debido a la forma de los primeros representantes observados, son los procariotas más abundantes y conocidos del planeta. Se calcula que cada gramo de suelo contiene en promedio ¡40 millones de bacterias!, y cada mililitro de agua dulce, 1 millón de ellas.

3.2.2. Distribución y hábitat Las bacterias son seres cosmopolitas omnipresentes a lo largo de la biosfera, pero resultan especialmente abundantes en climas cálidos y húmedos, como el predominante en El Salvador. Al igual que las arqueas, algunas bacterias toleran condiciones severas e incluso las hay extremófilas.

Se podría decir que el número de bacterias es solo una muestra de su influencia en el equilibrio de los sistemas naturales. Las bacterias se encuentran entre las criaturas más antiguas conocidas, se cree que ya habitaban la tierra ¡hace 3 500 000 000 años!, desde entonces han desarrollado distintas formas y tamaños, colonizando todos los ambientes posibles y perfeccionado el uso de sus recursos. Las bacterias son tan exitosas que se relacionan con todas y cada una de las demás formas de vida existentes en el planeta, y participan en todos los procesos que permiten la vida misma.

Muchas especies son de vida libre, es decir, se distribuyen por distintos ambientes sin depender de recursos y condiciones provistas por otro organismo; no obstante, también son abundantes las bacterias que habitan exclusivamente dentro de otros seres vivos. Aunque la inmensa mayoría de estas especies son inocuas (no dañinas) y benéficas, algunas son patógenas. Las bacterias patógenas infectan a distintos organismos causándoles enfermedades diversas como el cólera o la tuberculosis. De las bacterias humanas a los probióticos Todos los animales albergan bacterias en su interior. Tan solo en el cuerpo humano, se estima que ¡hay 10 veces más bacterias en el intestino que células de la persona! Estas bacterias conforman la llamada flora intestinal que incluye además algunas arqueas, ciertos hongos llamados levaduras, y algunos protozoos. La acción de los microrganismos facilita los procesos digestivos y son indispensables para la buena salud, de esta manera, ciertas compañías alimenticias adicionan a sus productos “probióticos”, microrganismos especialmente diseñados facilitar la digestión y mantener el balance de la flora intestinal.

De la más pequeña a la más grande Si bien dentro de las bacterias se encuentran los seres vivos más pequeños conocidos, tales como los Mycoplasma que pueden medir ¡tan solo 0.1 µm! (o sea 0.0001 mm). Otras bacterias son verdaderas gigantes unicelulares, como ocurre con Thiomargarita namibiensis, que puede alcanzar hasta 0.75 mm, ¡suficiente para ser observada a simple vista!

3.2.1. Composición química bacteriana A pesar de su diversidad, las células bacterianas poseen una estructura química básica muy similar. La mayoría de sus compuestos constituyentes, como las proteínas y los azucares, se encuentran inmersos en zonas específicas del citoplasma, de igual manera que sucede con el material genético. Hacia el exterior de la célula, la membrana celular está formada principalmente por lípidos dispuestos en forma similar que en eucariotas, y la pared celular es de la proteína peptidoglucano.

ACTIVIDAD 1. CULTIVO DE BACTERIAS Este experimento es ideal para demostrar la presencia de bacterias en distintos ambientes y las condiciones que necesitan para desarrollarse. Puede integrarse con salud, recalcando la importancia de lavarse las manos para evitar enfermedades causadas por algunas bacterias. Materiales 1 Sobre de gelatina sin sabor. 1 Cubito para sopa. 5 o más frascos chatos o bandejas con tapa. 1 Cinta adhesiva. 1 Hornilla o cocina pequeña. 2 Ollas con capacidad para 1 L o más. 1 Jabón antibacterial (lo indican en el empaque). 1 Jabón corriente (lavatrastos, para ropa, etc.). Agua potable

Aunque no poseen organelos, algunos grupos de bacterias poseen invaginaciones (plegamientos internos) de su membrana plasmática, y únicamente los micoplasmas carecen de pared celular.

No obstante, las bacterias pueden intercambiar material genético con otras, a lo que se llama conjugación. En la conjugación intervienen los pilli.

Procedimiento 1) Pida a sus estudiantes disolver el cubo de condimento y el sobre de gelatina en medio litro de agua. 2) Déjelo hervir durante 10 minutos. 3) Esterilice los frascos y sus tapas metiéndolas en agua hirviendo durante 5 minutos. Luego sáquelos y tápelos. 4) Vierta la mezcla en cada envase e indique a sus estudiantes mantenerlos tapados. 5) Deje que se enfríe y solidifique la gelatina. 6) Ahora, divida al estudiantado en grupos iguales al número de frascos que prepararon y pídales que elijan un representante de grupo. 7) Solicite a cada representante que impregne sus manos con bacterias; para ello, especifique que no es necesario tocar el inodoro o los pisos, sino que las bacterias están en todas partes, y que en cada actividad cotidiana se está en contacto con ellas. Por ejemplo puede contar su dinero, tocar un pasamano, la ventana del chalet, el pupitre, etc. Pero cada representante solo pueden tocar un lugar a la vez, el cual debe ser anotado por el grupo. 8) Cuando terminen, indique a tres representantes que rocen con la yema de sus dedos la gelatina dura contenida dentro de un frasco. Sólo pueden tocar un frasco que inmediatamente debe ser tapado y sellado con cinta adhesiva por el grupo. 9) A los dos representantes faltantes, solicíteles lavarse las manos. Uno de ellos con jabón corriente, y el otro con jabón antibacterial (puede usarse también alcohol o gel para manos). Inmediatamente después de secarse, deberán tocar la gelatina y tapar el frasco como los demás. 10) Finalmente, indique a los grupos que rotulen los frascos, especificando de dónde se obtuvo la muestra y qué tipo de jabón que se utilizó (si así se hizo). 11) Pídales guardar los frascos juntos en un lugar cálido, pero no soleado, y dejarlos reposar por 36 horas.

3.2.4. Alimentación y metabolismo Las bacterias tienen metabolismos muy variados y por lo tanto se alimentan de distintos compuestos químicos; en todo caso, dependiendo de su fuente de carbono, existen dos tipos básicos de nutrición bacteriana: Autótrofa

Heterótrofa

Cuando obtienen carbono de una fuente inorgánica como el dióxido de carbono (CO2). Son ejemplos las cianobacterias. Cuando obtienen el carbono de compuestos orgánicos como los azúcares. Son ejemplos las bacterias patógenas.

Las fuentes primarias de energía utilizadas por las bacterias son también variadas, pudiendo ser luz, compuestos orgánicos e inorgánicos. Durante su nutrición, muchas bacterias descomponen diversas sustancias como la materia muerta y se consideran importantes recicladoras de nutrientes. Otras, incorporan nutrientes y energía a los ecosistemas a través de procesos como la fotosíntesis (uso de la energía lumínica para incorporar carbono a la célula) y quimiosíntesis (uso de la energía de compuestos inorgánicos para incorporar carbono a la célula).

Pasado el tiempo de incubación, deben observar y anotar los cambios encontrados (formación de puntos o grumos de color blanquecino). Pregúnteles ¿qué son los cuerpos formados? Colonias de bacterias. ¿Qué es lo que las hizo crecer? Las condiciones adecuadas como alimento, agua (humedad) y una temperatura óptima. ¿Qué ocurre con esas bacterias cuando tocamos los mismos lugares y luego tocamos a los compañeros o nuestros alimentos? Los contaminamos con las bacterias. Entonces, si sabemos que las bacterias producen enfermedades ¿porqué no estamos enfermos a diario? Porque la mayoría de bacterias son benignas, porque seguimos hábitos higiénicos y porque las defensas del cuerpo actúan eliminando una parte de las bacterias perjudiciales.

3.2.5. Cianobacterias También llamadas cianofitas o algas verdeazules, son procariotas autótrofos particulares ya que poseen membranas internas llamadas tilacoides, donde se almacenan sustancias denominadas pigmentos. El pigmento dominante es la clorofila y presenta un tono verde que tiñe las células como su nombre sugiere (Fig. 7). La clorofila capta energía lumínica que la célula utiliza luego para incorporar el carbono inorgánico (del CO2) a sus propias sustancias constituyentes (fotosíntesis).

3.2.3. Reproducción de las bacterias Las bacterias se reproducen por fisión binaria o bipartición. Esto significa que cada célula duplica su material genético y lo distribuye fraccionándose en dos células hijas iguales entre sí. De esta forma, las células bacterianas se encuentran usualmente en colonias de miles o millones de individuos similares.

Bacterias pioneras Las cianobacterias fueron los primeros seres vivos en utilizar la luz como fuente de energía, y ya que el proceso libera oxígeno, también son las responsables de su existencia en la atmósfera. Esto significa que fueron los primeros organismos en soportar el hasta entonces venenoso oxígeno.

Las algas verdeazules son comunes en los ambientes acuáticos (Fig. 7) y se encuentran ampliamente distribuidas en las zonas tropicales. Algunas especies habitan dentro de animales como los corales y otras se asocian con hongos formando líquenes. También se conocen especies que toleran condiciones severas y sirven como indicadores de contaminación.

Con el desarrollo de la biotecnología, el material genético de las bacterias es extraído e implantado en otros organismos para conferirles sus habilidades, como la resistencia a distintas condiciones adversas. ACTIVIDAD 2. Elaboración de yogur Esta actividad permite descubrir lo benéficas que son las bacterias y las técnicas de manipulación en importantes procesos industriales. Puede fomentar el emprendedurismo y la integración familiar en el aprendizaje del grupo. Deberá realizarse en una hora preliminar a la salida de clases, ya que es necesario refrigerarse de forma inmediata. Materiales 1 Yogur con sabor natural. 1 Litro de leche. 1 Hornilla o cocina. 1 Hoya con capacidad para 1L ó superior.

1 Recipiente con tapadera 1 Termómetro (opcional). Frutas de la época en trozos o licuadas.

Procedimiento Previamente explique al estudiantado que el yogur se forma por acción bacteriana y que contiene al menos dos tipos de bacterias género Lactobacillus y Streptoccocus.

Figura 7. Micrografía de la Oscillatoria, cianobacteria común en charcos. Aunque ciertas cianofitas tienen vida independiente, la mayoría se agrega en colonias (como racimos de uvas) o en filamentos (como cuentas de un collar). Si bien la mayoría son verde azuladas, también las hay en tonos pardos rojizos.

Luego indique a sus estudiantes que: 1. Formen grupos de tres a cinco personas. 2. Calienten el litro de leche casi al punto de ebullición. 3. Antes de que hierva, retiren el recipiente fuego y esperar a que se enfríe hasta 45°C. Si no se tiene un termómetro, introduzcan en la leche su dedo meñique (porque es el dedo más sensible) y estará en su punto cuando ya pueda resistir la temperatura. 4. Agreguen un yogurt sabor natural y lo mezclen durante uno a tres minutos. 5. Añadan la fruta de elección a la mezcla. 6. Dejen la preparación en un recipiente cubierto a temperatura ambiente y en un lugar oscuro, envuelto en una manta, durante ocho a diez horas sin moverlo. 7. Refrigérenlo por dos días y estará listo para comer.

En general, las cianobacterias son beneficiosas ya que liberan oxígeno (O2), fijan carbono (CO2) e introducen nutrientes y energía a los ecosistemas; sin embargo, cuando los nutrientes son excesivos en la aguas, las cianobacterias se reproducen en forma excesiva perjudicando a otros individuos de la comunidad, algunas especies incluso producen potentes toxinas capaces de matar a los vertebrados. 3.2.6. Las bacterias y los seres humanos Además de la gran importancia ecológica de las bacterias en la captación y reciclaje de nutrientes, así como la producción de oxígeno y fijación de carbono, las bacterias son además utilizadas para el beneficio humano directo.

Este yogur se puede conservar en refrigeración sin abrir de ocho a diez días, una vez abierto, de cinco a seis. Cuando terminen el proceso de preparación interróguelos ¿qué se espera de este proceso? Que crezca la colonia de bacterias del yogur, formando más. ¿Por qué se calienta la leche? Para evitar otras bacterias.

Si bien las bacterias intestinales ayudan a la digestión de los alimentos, muchas especies de vida libre se emplean a gran escala en procesos industriales alimenticios como la elaboración de queso, yogur y vinagre; así también, se emplean en agricultura para mejorar el rendimiento de las cosechas.

Una vez listo el yogur pídales que lo compartan con sus familias y compañeros, luego que analicen lo sucedido. Pregúnteles ¿qué le sucedió a la leche? Cambió su consistencia y sabor. ¿A qué se debió esto? A la acción bacteriana. ¿Qué condiciones necesitaban las bacterias para reproducirse? La leche, la baja temperatura y la ausencia de luz. ¿Qué se hacen las bacterias al ser ingeridas? Pasan a formar parte de la flora intestinal.

RESUMEN

Hábitat. Conjunto de condiciones que permiten el desarrollo de una especie en particular.

Células

Patógeno. Agente biológico que causa enfermedades.

Se dividen en

Representados por

Arqueas

 Cosmopolitas  Formas variadas  Diversos componentes celulares  Extremófilos  No patógenos  Nutrición variada

Procariota. Célula que no tienen un núcleo definido. Está formada por: la pared celular, los ribosomas, el nucleoide y la membrana citoplasmática. Es generalmente más pequeña y simple que las eucariotas. Las bacterias y arqueas tienen células de tipo procariota.

Eucariotas

Procariotas

Bacterias

 Cosmopolitas  Formas: cocos, bacilos y espirilos  Componentes celulares comunes  Todo tipo de relaciones ecológicas  Nutrición variada.  Múltiples usos humanos.

Protistas Hongos Plantas Animales

Si desea enriquecer más su conocimiento, consulte: 1. Centro Agro Lechero (2010) Recetas con yogurt. Todo para la Industria Alimenticia. Extraído en octubre de 2010 desde http://goo.gl/WWzlE 2. Cuevas, M. (2010) Cianobacterias. Sucesos y hechos asombrosos. Extraído en noviembre de 2010 desde http://goo.gl/6UqOg 3. Saenz, C. (2008) Procariotas y Eucariotas. Universidad Nacional del Nordeste. Extraído en noviembre de 2010 desde http://goo.gl/9pS17 4. Gámez, K., E. Yescas, A. Tabanico, L. Murillo (s.f.) La célula procariota. Extraído en noviembre de 2010 desde http://goo.gl/owqT5

GLOSARIO ADN (ácido desoxirribonucleico). Molécula contenedora de información genética que se aloja en el núcleo o en la zona nuclear (procariotas). Está formada por dos largas cadenas antiparalelas de nucleótidos, enrolladas en forma de hélice.

5. Hernández, J. (2002} La célula: unidad básica de la vida. Danival.org. Extraído en noviembre de 2010 desde http://goo.gl/1qgbP 6. Infonotas.com (s.f.) Seres vivos: reino Mónera. Notas de Biología. Extraído en noviembre de 2010 desde: http://goo.gl/5xzVi

Célula. Sistema de moléculas orgánicas que constituye la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. Proviene del latín cellula, y este de cellam = celda.

7. Raisman, J. y A. González (2005). Procariotas. Hipertextos del área de la biología. Extraído en noviembre de 2010 desde http://goo.gl/E9hnC

Cosmopolita. Organismo o grupo de seres vivos con una distribución mundial.

8. Universidad Nacional de Colombia (2009). La Célula. Biología virtual. Extraído en noviembre de 2010 desde http://goo.gl/o3oI9

Eucariota. Célula que presenta un núcleo definido y otros sistemas membranosos internos. Los organismos eucariotas incluyen los hongos, los protistas, las plantas superiores y los animales.

ACTIVIDAD EVALUADORA  Los Procariotas  Nombre: _____________________________________________________ Grado: __________ Fecha: _______________ A. Completa los cuadros 1. Tres características típicas de las células son: Célula procariota

Célula eucariota

2. Tres semejanzas entre los organismos del dominio Bacteria y Archaea son: Bacteria

Archaea

B. Contesta correctamente las siguientes preguntas: 1. Menciona dos ejemplos de organismos que posean célula procariota: a) _______________ b)_______________ 2. Menciona tres ejemplos de organismos que posean célula eucariota: a) _______________ b) _______________

c) ________________

3. ¿Qué características presentan las cianofitas?

4. ¿En qué ambientes se pueden encontrar las arqueas extremófilas?

5. Explica tres importancias de las bacterias: ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ________________

Lección 10. LA CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL CONTENIDOS 1. La Célula animal y vegetal. 2. Organelos comunes entre la célula animal y vegetal. 3. Organelos típicos de la célula vegetal. 4. Organelos del exterior celular. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar las células animales y vegetales de manera correcta. 2. Diferenciar una célula animal de una vegetal de acuerdo a su estructura particular. HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Identifica la estructura básica de una célula animal y vegetal. 2. Diferencia los tipos de célula animal y vegetal de acuerdo a sus estructuras internas.

Figura 1. Micrografía óptica de un protozoo llamado “rotífero”. Animales y plantas, están formados por células, algunos son una sola célula en sí.

Descripción. Las células se han agrupado en animal o vegetal, según sus características morfológicas y anatómicas, además, tomando en cuenta que los primeros estudios y descubrimientos de la célula se dieron en tiempos cuando la tecnología era escasa y la investigación se guiaba superlativamente por las apariencias que saltan a la vista. Posteriormente se conoció el interior celular más intrincado, diferenciándose cada vez más un tipo de célula de otros.

1. LA CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL. Teniendo como base el concepto general de que la célula (literalmente “celdilla”) es la unidad básica funcional y estructural que compone a todos los seres vivos, se destaca la importancia fundamental que tiene para poder comprender mejor el sentido de la vida (Fig. 2).

Los primeros reinos Los reinos Animalia (animal) y Plantae (vegetal) poseen grandes diferencias macroscópicas, sin embargo, a nivel celular existen varios símiles entre estas unidades básicas de animales y vegetales, de hecho los primeros investigadores se dieron cuenta de ello a pesar de que el microscopio de su época no había tenido mejoras tecnológicas significativas; el investigador holandés Antón Leeuwenhoek (1632-1723), el pionero de la Biología Celular y de la Microbiología, observó, esquematizo y describió muchos tejidos animales y vegetales dando énfasis a las semejanzas estructurales que descubrió a través del microscopio fabricado por él mismo.

La célula vegetal, tiene los mismos “problemas de identidad” de la célula animal. Sus características son compartidas con algas verdes, algunos protistas y hongos. Podemos decir entonces que no es típica solamente en las plantas. De manera general es una célula de pared rígida autótrofa y con una gran vacuola (Tabla 1). Tabla 1. Tabla comparativa entre los tipos de célula animal y vegetal y sus estructuras características. Figura 2. Modelo de la estructura de una célula simple, mostrando algunos de sus organelos.

Desde que el científico Robert Hooke en 1665 vio a través del microscopio por primera vez las células de un corcho, se han planteado diversas teorías sobre el origen de la célula como bloque básico de los organismos vivos desde ese tiempo hasta hoy; pero lo que sí es comprobable es su interior complejo y armonioso, donde trabajan los distintos organelos de forma sincronizada para realizar sus funciones vitales de respiración, digestión, excreción, división, etc.

CÉLULA ANIMAL  Carece de pared celular

CÉLULA VEGETAL  Posee pared celular

 No posee cloroplastos

 Posee cloroplastos

 Posee pequeñas vacuolas especialmente en los protozoos.

 Una vacuola de gran tamaño y otras pequeñas.

 Núcleo central

 Núcleo lateral

 Puede tener flagelo, cilios o pseudópodos.

 No posee cilios, pseudópodos.

2. ORGANELOS COMUNES ENTRE LA CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL. La célula Procariota y eucariota son los dos tipos de células que existen en la naturaleza, poseen muchas diferencias, una de estas, la más importante a nivel estructural es la presencia y ausencia de organelos dentro de ellas (llamados también orgánulos).

La célula animal no es propia del reino Animalia, sin embargo, se le hace esta clasificación porque ha sido la que identifica a este reino, del cual la especie humana está mucho más familiarizada. Ya que en tiempos antiguos se creía que solo existía el reino animal y el vegetal. Sin embargo, este tipo de célula no es típica únicamente de los animales. Entonces es una célula eucariota heterótrofa que no posee pared celular.

Estas estructuras al interior de las células son compartimentos separados por membranas que cumplen funciones específicas para el funcionamiento óptimo de la célula.

La mayor parte de los organelos se encuentran en las células eucariotas, por otra parte, las procariotas carecen de muchos de estos. Que una célula tenga organelos dependerá de su función y ubicación en el organismo, no todos los organelos están en una sola célula.

que la célula elabora los productos que necesita, además, contiene a los diferentes organelos, los alberga en su interior y contribuye también al movimiento de estos y sostiene las estructuras celulares llamadas flagelos y cilios. El citoplasma está formado por dos partes, una de ellas es el Citosol que es la parte acuosa o soluble de este. Ahí se dan las reacciones de la glucolisis, biosíntesis de azucares, de ácidos grasos, de aminoácidos y de nucleótidos.

2.1 Membrana Celular: Al igual que un muro que protege una fábrica, la membrana protege el contenido celular de su entorno potencialmente hostil; pero no es sólida, su principal característica es que posee permeabilidad selectiva gracias a su estructura de bicapa de fosfolípidos, colesterol, glúcidos y proteínas integrales y periféricas situadas en ella y que funcionan como receptores químicos, canales de transporte de moléculas, para excretar desechos del metabolismo celular e incluso como maquinaria para la movilidad (flagelos). El modelo de Mosaico fluido representa como esta bicapa lipídica cubre todo el interior celular y que los glúcidos y las proteínas están embebidos o atraviesan los extremos de esta como si se tratase de un “mar de lípidos” (Fig.3).

La otra parte es el Citoesqueleto, está formado por una gran variedad de filamentos formados por proteínas que le proporcionan una compleja estructura interna a la célula (Fig. 4).

Figura 4. Imagen microscópica de una célula donde se aprecian los filamentos brillantes que componen el Citoesqueleto, al centro está el núcleo de color rosado.

2.3 Ribosomas: Son complejos supramoleculares que se encuentran en el citoplasma o en el retículo endoplásmico rugoso, son portadores del ARN (Ácido Ribonucleico); en ellos se da la síntesis de proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrito en forma de ARN mensajero (ARNm) esta información les indica de qué manera deben formar la proteína que la célula necesita; todo este proceso es complejo, sincronizado y armonioso. Pueden estar aislados o formando grupos llamados Polisomas.

Figura 3. Modelo de la membrana celular. La parte superior de la doble capa esta al exterior, la parte inferior está dirigida al interior de la célula. Las estructuras café son proteínas embebidas. Esta representación es el Mosaico fluido.

Su principal función es mantener la integridad de la célula y para tal propósito es su naturaleza selectiva, como un control del transporte y paso de sustancias al interior y exterior de la célula. 2.2 Citoplasma: Es el interior de la célula que está lleno de una solución rica en nutrientes, sales y otras sustancias que constituyen la materia prima con la

Viajan a través de todo el citoplasma celular fabricando las proteínas que sean necesarias (Fig. 5).

2.5 Retículo Endoplásmico Liso (REL): Este orgánulo tiene semejanza estructural con el RER, ya que también es una serie de canales o cisternas a través del citoplasma y que participa en el transporte celular y en la síntesis de triglicéridos, fosfolípidos y esteroides, también enzimas destoxificantes que metabolizan el alcohol y otras sustancias químicas, sin embargo, el REL no posee en su superficie ribosomas así como su símil el RER (Fig. 7).

Figura 5. Un modelo de ribosoma individual. Nótese la complejidad de su estructura molecular. Hay varios sitios activos donde se fabrican las proteínas.

2.4 Retículo Endoplásmico Rugoso (RER): Formado por una serie de canales o cisternas a lo largo de todo el citoplasma, son sacos aplanados por los que circulan todas las proteínas antes de pasar al Aparato de Golgi. El término rugoso se refiere a la apariencia de este organelo, resultado de la presencia de múltiples ribosomas adheridos en su superficie. Realiza la síntesis y transporte de proteínas y otras sustancias que no se liberan al citoplasma, sino que, se empacan y trasladan a la membrana celular o a la de algún otro organelo. Este organelo suele estar muy desarrollado en células cuya función es fabricar proteínas, como células del hígado, páncreas, etc. (Fig. 6).

Figura 7. Micrografía de una célula donde el REL aparece en la parte derecha de la imagen; a la izquierda se nota el núcleo como un círculo rodeado del RER en forma de líneas paralelas.

2.6 Aparato de Golgi: Formado por unos 4 a 8 sacos aplanados rodeados de membrana y apilados uno encima de otro. Funciona como una empaquetadora, modificando vesículas provenientes del RER. El Aparato de Golgi se divide en tres regiones: Este orgánulo debe su nombre a Camillo Golgi premio Nobel de medicina en 1906, que realizó diversos experimentos con su técnica revolucionaria de tintura de nitrato de plata, observando, además, las neuronas por primera vez en la historia de la ciencia, sentando las bases para la posterior teoría neuronal.

 Región Cis-Golgi: Es la más próxima al retículo, de ahí recibe las vesículas que procesa el RER en su membrana y son llevadas al interior del aparato.  Región Medial: Es una zona de transición de las vesículas hacia la parte más externa del aparato de Golgi.  Región Trans-Golgi: Es la que está más próxima a la membrana celular donde son empaquetadas

Figura 6. El RER en el modelo de célula aparece de color morado con los ribosomas como esferas azules adheridas a lo largo del retículo.

las sustancias y enviadas al lugar que les corresponda (Fig. 8).

covalentes de los fosfatos del ATP, esta forma de energía es fácilmente utilizada por la célula en procesos que requieren uso de energía. Además, está implicada en procesos de señalización celular, diferenciación celular, muerte celular programada, control del ciclo y crecimiento celular.

Mitocondrias enemigas. Hay varias enfermedades de origen mitocondrial que producen disfunción cardiaca y muy probablemente participe en el proceso de envejecimiento. En la matriz mitocondrial se dan procesos oxidativos de metabolitos como el Ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos.

Figura 8. Modelo del Aparato de Golgi donde se aprecian sus sacos aplanados y las vesículas formadas en los extremos de cada saco.

2.7 Mitocondria: Organelo con una doble membrana, con un espacio intermembranoso, la membrana mitocondrial interna, las crestas y la matriz mitocondrial, con la característica única de que posee su propio genoma interno. Tiene la función de ser como “generadores de energía” de la célula debido a que producen la mayoría del suministro de adenosín Trifosfato (ATP) que es utilizada como fuente de energía química en el proceso metabólico llamado Respiración celular, para poder ejecutar todas las funciones de la célula (Fig. 9).

2.8 Núcleo y Nucléolo: el núcleo es el organelo membranoso situado al “centro” de la célula, contiene la mayor parte del ADN en moléculas lineales y formado junto con proteínas llamadas Histonas grandes complejos supramoleculares llamados Cromosomas, estas estructuras son claramente visibles durante la división celular, luego el ADN se disipa en el núcleo; en ese estado se le llama Cromatina; posee una doble membrana que envuelve a todo el núcleo y facilita el paso del ADN a través de poros nucleares para la expresión genética y el mantenimiento de la célula (Fig. 10).

Figura 9. Un modelo de mitocondria. Puede notarse el interior donde se encuentra la capa interna formada por crestas, dentro de esta se halla la matriz mitocondrial y el ADN que posee cada mitocondria.

La mitocondria transfiere la energía química almacenada en moléculas como glucosa y ácidos grasos en energía química almacenada en enlaces

Figura 10. Modelo de una célula mostrando el núcleo al centro de ella. En su interior está el ADN disperso conteniendo toda la información genética de la célula.

Es el organelo más grande en células animales ocupando el 10% de su volumen y es relativamente grande en células vegetales.

La fotosíntesis es el proceso que la célula realiza donde transforma la luz proveniente del Sol en energía química utilizando como materia prima dióxido de carbono, obteniendo como productos, glucosa y agua, a la vez que libera el oxígeno molecular (O₂)g, fuera de ella. Dentro del cloroplasto se encuentran fragmentos de ADN de doble hélice, similar al ADN mitocondrial.

El nucléolo es una estructura discreta que se tiñe densamente dentro del núcleo, no posee membrana y su función principal es sintetizar el ARNr y ensamblar los ribosomas. ACTIVIDAD 1. CONSTRUYENDO UNA CÉLULA A partir de materiales diversos, sus estudiantes pueden construir sus propios modelos de célula sin tener que invertir dinero. Esta actividad se puede asignar luego de analizar los organelos. Materiales Se puede utilizar cajas de cartón, papel, plásticos varios, alambre, polietileno (durapax), madera, granos de frijol o de otra planta, etc. Todo dependerá de la creatividad de los alumnos. Procedimiento: Para esta actividad, que el estudiantado forme equipos de tres o cuatro integrantes. Deberá llevarse al aula una semana después de asignarla. Dígales a sus estudiantes que usen su creatividad con los materiales y que utilicen los que tengan a la mano en sus casas. Cuando los equipos presenten sus modelos, puede haber pequeñas exposiciones para que digan los materiales usados, las facilidades y dificultades que tuvieron al armar el modelo. Al final, puede indagar preguntando a la clase lo siguiente: ¿Qué organelos son los principales de una célula animal y una vegetal? ¿Cómo pueden diferenciarse esos organelos? ¿Qué otras maneras pueden ayudar a conocer la célula si no hay microscopio disponible? ¿Puede un huevo de gallina compararse con la apariencia de una célula? Se sugiere llevar un huevo o dos y abrirlos para mostrar a los alumnos las analogías que hay entre el huevo y la célula

3. ORGANELOS TÍPICOS DE CÉLULAS VEGETALES. 3.1 Cloroplastos: Son orgánulos presentes en la célula vegetal y ausentes en la célula animal. Tienen forma elíptica, su número varía de 20 a 100 en cada célula, contienen pigmentos verdes de clorofila a y b, además poseen una doble membrana que se subdivide en pilas de sacos llamados grana y cada unidad o saco se llama tilacoide (Fig. 11).

3.2 Vacuola: Organelo presente en la célula animal pero es muy característico en la célula vegetal. Estas se originan a partir de pequeñas vacuolas en células jóvenes, meristemáticas del ápice del tallo o de la raíz, las que crecen con la célula, absorbiendo agua por osmosis y uniéndose unas con otras, hasta que se forman grandes vacuolas. Las pequeñas vacuolas o provacuolas parecen formarse a partir del aparato de Golgi o del retículo endoplásmico. Rodeados por una membrana denominada tonoplasto, que controla el transporte de solutos hacia adentro y hacia afuera de la vacuola; regulando el potencial hídrico de la célula a través de la osmosis (Fig. 12).

Figura 12. La estructura semi transparente que resalta de este modelo de célula vegetal, es la vacuola. Este organelo ocupa mucho espacio en el interior. Está rodeado por los cloroplastos y el núcleo en un costado.

Figura 11. Micrografía de un cloroplasto. Puede notarse el interior formado por la doble membrana y las pilas de discos llamados grana, dispuestos en todo el organelo.

Los colorantes vacuolares de hojas y flores sirven para atraer los insectos que transportan el polen y en parte funcionan como pigmentos protectores del exceso de radiación. Las vacuolas pueden almacenar proteínas, especialmente en legumbres y cereales.

Coloreadas por vacuolas. La vacuola contiene iones inorgánicos, ácidos orgánicos, azucares, enzimas, cristales de oxalato de calcio, y una variedad de metabolitos secundarios (alcaloides, taninos), que frecuentemente juegan un papel en la defensa de las plantas. Algunas vacuolas tienen altas concentraciones de pigmentos, hidrosolubles, que le dan la coloración a muchas flores, hojas y a las raíces.

Lignina para el fuego. Es un polímero presente en la pared celular de las plantas. Su origen viene de la raíz latina lignum “madera”, así las especies con más lignina se les llama leñosas. Después de los polisacáridos, la lignina es el polímero más abundante del mundo vegetal. Se encarga de engrosar los tallos, que a su vez se cortan para ser usados en la cocina para preparar los alimentos.

4. ORGANELOS DEL EXTERIOR CELULAR. 4.1 Flagelo: es un apéndice externo de la célula que está conectado al Citoesqueleto, es muy común en organismos unicelulares, pero se presenta poco en los pluricelulares. Su función es la movilidad de la célula, aunque existen organismos que los poseen para otras funciones como generar corrientes. Permite desplazarse a la célula (Fig. 14).

Es importante señalar los granos de aleurona, en las células de la capa de aleurona de los cereales (maiz, arroz) o en los cotiledones de semillas de leguminosas (frijol). En vista de la cantidad de substancias que se acumulan en la vacuola, se ha pensado de ellas por mucho tiempo, que son como el botadero de productos de desechos celulares. 3.3 Pared Celular: es una capa rígida que cubre el exterior de la célula, típicamente en vegetales y hongos. Da forma a la estructura celular, dando soporte a los tejidos de los organismos. Constituida principalmente por un polisacárido llamado Celulosa, mientras que en células fúngicas es la Quitina de la cual está conformada; contiene poros que ayudan a la célula a comunicarse con su entorno (Fig. 13).

Figura 14. Micrografía electrónica de espermatozoides. Estas células sexuales tienen un flagelo que supera varias veces su longitud. El flagelo puede verse en forma de “cola”.

4.2 Cilios: son apéndices externos, cuya función es de movilidad similar al del flagelo; tienen el aspecto de pequeños “pelillos” que se echan a andar por una serie intrincada de alrededor de 600 tipos de proteínas que están inmersas en el Citosol y la membrana plasmática. Su tamaño es menor al de los flagelos y también se hallan en mayor cantidad en la célula.

Figura 13. Modelo de célula vegetal. La pared celular de color café, rodea a toda la célula, le da la rigidez estructural y la morfología característica. Protege los organelos del interior.

Su propósito es generar corrientes a través de su movimiento sincronizado para formar vórtices en

células inmóviles y no la desplazan de un lugar a otro, además de cumplen funciones sensoriales (Fig. 15).

4.3 Pseudópodos: este término proviene de las raíces griegas Pseudós “falso” y Poús “pie”. Son prolongaciones del citoplasma, generalmente presentes en organismos unicelulares, asociado con los protozoos. Estos son formados por el flujo de proteínas especializadas del citoplasma con un sentido teledirigido, cuyo fin es la locomoción de la célula, así como también la captura de su presa para la alimentación (Fig. 16)

Figura 15. Micrografía electrónica de células ciliadas de la tráquea. Los cilios están en color amarillo y parecen pequeños “vellos” en las células. Tienen funciones sensoriales. ACTIVIDAD 2. OBSERVANDO CÉLULAS Esta actividad es para visualizar de manera panorámica las células vegetales, ya que son de tamaño considerable Materiales Cebolla con raíz. Hojas de orquídea. Hojas de “lirio” Lentes de aumento o lupa. Lápiz o lapicero Cuaderno o libreta de notas Azul de metileno. Tintura de yodo. Violeta de genciana. Recipiente o plato. Hoja de afeitar. Procedimiento: Pida a sus estudiantes trabajar en grupos de tres o cuatro integrantes. Cada grupo deberá llevar por lo menos dos muestras de las que se le piden. Pídales partir la cebolla con cuchillo (el cual puede llevar usted) a la mitad luego, teniendo mucho cuidado que hagan un corte fino cerca de la raíz, usando la hoja de afeitar. Ese corte lo colorearan con azul de metileno. Usando la lupa hagan sus observaciones.

Figura 16. Micrografía de una ameba. Nótese el pseudópodo de la parte inferior a la derecha, ha atrapado un Paramecium que será engullido en breve. Pseudópodos al ataque. Los macrófagos son células del sistema inmunológico; son la primera línea de defensa ante las enfermedades infecciosas. Cuando un macrófago detecta un cuerpo extraño lo localiza a través de señales químicas y al llegar a este, lo engulle usando sus pseudópodos. Estas células nos liberan de infecciones causadas por bacterias, hongos, virus y hasta protozoos.

La estructura interna de la célula muestra que la aparente simplicidad de ciertos organismos, queda desvanecida a este nivel. El estudio de todas estas estructuras es realizado por la microbiología, la biología celular y molecular, la bioquímica, la genética y otras ramas de la biología. Juntas estas disciplinas, proveen a la sociedad de información muy importante desde el punto de vista científico, evolutivo, médico e incluso social. Toda esta información es necesaria hacerla llegar a todas las áreas de nuestra población para entender mejor de

Con la hoja de orquídea y el lirio, que usen con cuidado la hoja de afeitar y hagan cortes finos de la superficie y del interior de las hojas, luego prueben con los colorantes que llevaron y vean las muestras con la lupa y anoten. Al final indague con ellos haciendo preguntas como: ¿lograron visualizar alguna célula en alguna de las muestras? ¿Por qué es tan difícil verlas? ¿Tiene alguna relación la luz con el tamaño de las células? ¿Si usáramos canicas o “chibolas” como lente podríamos ver mejor?

Generalmente son las bacterias y arqueas las que pertenecen a este tipo.

qué manera estamos formados, de donde procedemos y cuáles deben ser nuestras expectativas como especie en un futuro.

Glucolisis. Es el rompimiento de la molécula de glucosa por medio de reacciones metabólicas que forman parte de la respiración celular y que liberan energía química para la célula.

RESUMEN. Célula

Respiración celular. Es una serie de procesos metabólicos que se dan en la célula, que parten del rompimiento de moléculas energéticas como la glucosa, para liberar energía que se guarda en el ATP y es vital para cumplir todas las funciones celulares.

Pueden ser

Célula Animal

Célula Vegetal

Histonas. Son las proteínas que le dan el soporte a la molécula de ADN y junto con este forman los nucleosomas.

Tienen en común

Cromosomas. Estructuras supermoleculares con forma de bastoncillos que se forman en el núcleo durante la división celular, los constituyen el ADN y las histonas que lo sostienen.

 Núcleo.

Típicamente poseen

    

No tiene pared celular, posee flagelos y cilios

Citoplasma. Aparato de Golgi. Retículo endoplásmico. Vacuola. Mitocondria.

Meristemos. Son grupos de células jóvenes y poco diferenciadas en los ápices de los tallos en plantas, responsables del crecimiento vegetal, de estos, se derivan todos los demás tejidos de la planta.

Típicamente poseen

Cloroplastos, gran vacuola, pared celular

Si desea enriquecer más su conocimiento, consulte: 1.

Hernández, J. [2002] La célula: unidad básica de la vida. Danival.org. Extraído en noviembre de 2010 desde: http://goo.gl/1qgbP

Heterótrofa. Célula que toma los nutrientes que necesita para cumplir sus funciones vitales del medio externo que la rodea.

Raisman, J., A. González [2005] Procariotas. Hipertextos del área de la Biología. Extraído en noviembre de 2010 desde: http://goo.gl/E9hnC

Autótrofa. Célula capaz de producir sus propios nutrientes a partir de su metabolismo, utilizando la energía lumínica como catalizador.

Eucariota. Son células con un núcleo celular definido y enteramente formado, donde en su interior está disperso el ADN, generalmente, las células vegetales y animales pertenecen a este tipo.

Universidad Nacional de Colombia [2009] La Célula. Biología Virtual. Extraído en noviembre de 2010 desde: http://goo.gl/o3oI9

Gámez, K., E. Yescas, A. Tabanico, L. Murillo [s.f.] La célula procariota. Extraído en noviembre de 2010 desde: http://goo.gl/owqT5

Procariota. Son células que no poseen un núcleo verdadero, no está definido; más bien poseen su material genético de forma globular inmerso en el citoplasma.

Saenz, C. [2008] Procariotas y Eucariotas. Universidad Nacional del Nordeste. Extraído en noviembre de 2010 desde: http://goo.gl/9pS17

GLOSARIO.

ACTIVIDAD EVALUADORA −La Célula Animal y Vegetal−

1. Identifica correctamente y enumera las partes de la célula vegetal y célula animal de los esquemas. CÉLULA ANIMAL

CÉLULA VEGETAL

2. Contesta correctamente las siguientes preguntas. a.

Menciona tres ejemplos de organismos que posean células eucariotas y tres ejemplos de procariotas:

¿Cuál es básicamente la diferencia entre una célula animal y una célula vegetal? Y ¿porque se dice que estas no son exclusivas de las eucariotas?

Lección 11. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS

CONTENIDOS 1. Historia de las clasificaciones biológicas. 2. ¿Qué es la sistemática? 3. ¿Cómo funciona el sistema? 4. La clasificación de los seres vivos. 5. Los integrantes del domino Eukarya.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Comprender el sistema de clasificación filogenético. 2. Comprender el uso de la nomenclatura. 3. Analizar relaciones entre los organismos vivos. 4. Valorar la importancia de un sistema de clasificación. Figura 1. Familia Momotidae, la familia del “torogoz” y el “talapo”. Las formas de vida se presentan en múltiples facetas; para comprender su complejidad, es necesario un sistema de referencia.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Deducción y ordenamiento lógico. 2. Manejo de sistemas de clasificación. 3. Relación de características en los seres vivos.

DESCRIPCIÓN La clasificación de los seres vivos es crucial en la Biología, ya que permite manejar adecuadamente información variada sobre estos, especialmente sus relaciones de parentesco. A través de la lección se aborda el desarrollo de los sistemas de clasificación y se aclara cómo funciona el sistema filogenético actual, incluyendo su terminología. Finalmente se explican las características y relaciones de los principales grupos de seres vivos, utilizando ejemplos de la biota local.

e sabe que desde los albores de la historia, el ser humano ha tratado de describir y ordenar las diferentes manifestaciones que adquiere la realidad. Esto incluye desde objetos utilitarios y cotidianos como las rocas, hasta fuerzas invisibles como la gravedad; por supuesto, entre esta enorme “colección”, no pueden faltar los seres vivos. Pero ¿qué impulsa esta conducta? el aparente “hábito” de clasificar encierra una razón simple pero poderosa: el orden es una herramienta de aprendizaje y el aprendizaje, como uso de la inteligencia, es la mayor ventaja evolutiva humana, que le permite adaptarse a distintas circunstancias y resolver problemas.

Los sistemas artificiales dominaron hasta mediados del siglo XVIII, cuando Carl Linneo publica su obra “Genera Plantarum”, que abre paso a los sistemas naturales. En ellos, la idea era deducir una serie de rasgos anatómicos que evidenciaran la “relación natural” entre los organismos, para luego utilizarlos como forma de agrupación (Fig. 2).

En las ciencias, la sistematización de experiencias permite comprender la realidad. Para la biología, el reto consiste en comprender millones de formas y conductas (se conocen más de 2 millones de especies vivientes). ¿Cómo realizar esta tarea? Sea cual sea el método, lo primero es reconocerlas y, claro está, relacionarlas. Ambas piezas integran la clasificación biológica. A través de la presente lección, se explorará cómo se clasifica actualmente a los seres vivos y se analizará la influencia histórica de estos métodos como un instrumento para comprender el mundo.

Figura 2. Fragmento de la obra Species Plantarum (Linneo, 1736) mostrando las clases establecidas por Linneo.

Linneo estableció además a la especie como unidad básica del sistema de clasificación y la forma de nombrarlas, desarrollando la nomenclatura binomial (el nombre se compone de dos palabras latinas). La efectividad y sencillez del método supuso un gran impulso a la sistemática (clasificación biológica); no obstante, aún se creía que las especies eran invariables en el tiempo, esta corriente se conoce ahora como fijismo.

1. HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES BIOLÓGICAS En un principio, la clasificación de seres vivos se realizó basándose en la utilidad que tenían para las personas. Así por ejemplo, las especies animales y vegetales se dividían en alimenticias, medicinales, venenosas, etc. Tal y como ocurre hoy, el sistema obedecía a las necesidades de la época, en primer momento, cotidianas. Esta etapa se conoce como clasificación utilitaria.

Con la aparición de la teoría evolucionista de Charles Darwin (1855), inician los sistemas filogenéticos. La idea central es que las especies están constituidas más bien por poblaciones que por individuos, y que los rasgos dominantes en la población se alteran con el tiempo al punto de formar nuevas especies; de manera que los grupos actuales de organismos guardan relaciones genealógicas con antiguas poblaciones de quienes divergieron.

Con el desarrollo de las civilizaciones surge una forma más elaborada de clasificación: los sistemas artificiales. Estos se basaban en la elección arbitraria de rasgos que servirían para establecer relaciones o diferencias entre organismos. O sea, cada escuela de pensamiento ordenaba las formas de vida cómo le parecía lógico. Así por ejemplo, Aristóteles (384 AC) clasificó a los animales por la presencia de sangre.

Los sistemas filogenéticos se llaman así porque apuntan al origen común de la vida. Sostienen que los organismos deben agruparse con sus “parientes” a distintos niveles de parentesco. En un principio, se trató de encontrar estas relaciones haciendo uso de la anatomía, pero pronto surgieron métodos más

exactos. Actualmente, la clasificación de la vida se realiza casi exclusivamente analizando biomoléculas, lo que ha supuesto una verdadera revolución.

2. ¿QUÉ ES LA SISTEMÁTICA? La sistemática es el estudio científico-descriptivo de la diversidad biológica a través del tiempo, y de sus relaciones genealógicas; con esta información, se encarga de producir los sistemas de clasificación. A la práctica de nombrar y clasificar organismos bajo un sistema (reglas) definido, se le llama taxonomía.

ACTIVIDAD 1. Clasificaciones En esta actividad sus estudiantes podrán apreciar las diferencias entre los sistemas de clasificación y sus usos. PARTE 1. Procedimiento: Indique a sus estudiantes que busquen en sus casas tres plantas, escriban en un cuadro su nombre común y sus diferentes utilidades (pueden ser ornamentales, tintóreas, alimenticias, medicinales, industriales, etc.).

La sistemática moderna parte de la base que todos los seres vivos son fruto de la evolución, por lo tanto, su historia evolutiva o filogenia puede ser rastreada infiriendo las conexiones con otros linajes a través ancestros comunes. Dichas conexiones pueden representarse como un árbol filogenético (Fig. 3).

En la siguiente clase, pídales que traigan muestras de plantas; forme equipos no mayores de cinco integrantes y pida que cada quien explique a su equipo cómo distinguir las plantas que encontró. También que las agrupen según su uso. Luego interrogue ¿quién no conoce alguna planta de las mencionadas? Lo más probable es que alguien desconozca alguna. De ser así, pregúntele cuál planta de las mencionadas no conoce. Luego pregunte a la clase quienes sí conocen la planta y pídales que pasen al frente a explicar cómo la distinguen. Cuando terminen, nuevamente interrogue a la clase ¿son las características que explicaron, exclusivas de esas plantas? No ¿Qué ejemplos pueden dar de plantas similares en algún aspecto? ¿Tienen el mismo uso? PARTE 2. Procedimiento: Cuando terminen la discusión, pídales que para la siguiente clase, traigan anotadas al menos cinco características de sus plantas, tales como:  Hábito (si son árboles, arbustos, hierbas o enredaderas).  Forma o textura de la hoja.  Forma y color de las flores.  Forma y tamaño de los frutos.  Aroma o sabor (si es comestible).  También pueden llevar muestras.

Figura 3. Árbol filogenético simplificado de los animales que muestra las relaciones entre ellos y con otros grupos. En este caso, la distancia horizontal está relacionada con el grado de parentesco, así la mayor divergencia se produce entre la bacteria y el ratón. También se marcan rasgos distintivos entre grupos.

La sistemática basada en filogenia es llamada cladística, ésta tiene el propósito de reconstruir toda la historia de la vida, y con ella establecer un sistema de clasificación donde exista flujo de información acerca de los seres vivos; lo que ayuda no sólo a conocerlos mejor, sino incluso a predecir formas de vida inexploradas.

Con la nueva información, indique que por equipos agrupen sus especies según crean conveniente. Luego pida que realicen una descripción más detallada de tres plantas, incluyendo su utilidad. Finalmente, repita el ejercicio de preguntar por las especies desconocidas. Ahora deberán quedar menos dudas. PARTE 3. Procedimiento: Con las descripciones grupales de las tres especies, pida que toda la clase en conjunto elabore un catálogo de especies observadas. Para ello deberán investigar aspectos como:

3. ¿CÓMO FUNCIONA EL SISTEMA? Aunque la cladística abarca aspectos diversos y complejos, el sistema básico funciona de manera simple. Establecidas las relaciones de parentesco, se forman grupos “exclusivos para parientes”, donde deben incluirse todos los organismos que comparten un ancestro común. Estos grupos son llamados taxones y a cada uno se le asigna un nombre propio en latín. Por ejemplo, el taxón (grupo) exclusivo para los felinos es Felidae.

El nombre científico y otros nombres comunes, a qué familia pertenecen, dónde se distribuye y qué otras plantas están relacionadas con ellas. Así también adicionar una muestra seca de la planta. Cuando acaben, explíqueles que lo realizado es parte de la sistemática, cuyo fin no es solo ordenar, sino comunicar información sobre las especies. Luego pregúnteles ¿Qué pasos se han seguido en la investigación? ¿A qué tipos de sistema corresponden esos pasos? ¿Podrían haber logrado el mismo resultado de otra manera?

3.1. Las categorías taxonómicas Cada taxón es evaluado considerando qué tan lejano resulta el último ancestro común del grupo, y así se le asigna un nivel. Existen ocho niveles principales a los que puede pertenecer un taxón, estos se llaman categorías taxonómicas.

Continuando con el ejemplo anterior, el taxón Felidae (felinos) pertenece a la categoría de familia. Por eso se dice “la familia de los felinos” (Fig. 5)

Las categorías taxonómicas representan un orden escalonado de relación entre los seres vivos. Hacia el nivel más general se encuentran taxones que agrupan organismos cuyo ancestro común es cada vez más lejano, por eso contienen mayor diversidad. Lo opuesto sucede hacia los niveles más específicos. Desde la más amplia a la más específica, las ocho categorías taxonómicas reciben los nombres propios: dominio, reino, filo (phylum o división), clase, orden, familia, género y especie (Fig. 4).

Figura 5. Árbol filogenético de los felinos mostrando los taxones y su correspondiente categoría taxonómica. Cada bifurcación del árbol representa un ancestro común, que no es un individuo sino una población. Ctenosaura similis o “garrobo”

Figura 4. Sistema de clasificación jerárquico usado en taxonomía. La especie es el eje central, en este caso, el “garrobo”. Cada escalón de la pirámide refleja un nivel de relación genealógica, o sea, una categoría taxonómica. Los grupos particulares en cada nivel son llamados taxones. Los taxones son más diversos cuanto mayor sea su jerarquía (abajo), así el “garrobo” comparte grupo con otras especies como “tenguereches”, “chiltotas”, “atunes”, etc. Finalmente, los dos taxones más específicos componen el nombre científico, que para el “garrobo” es Ctenosaura similis.

Taxones

3.2. La especie en clasificación Como se mencionó antes, la especie es la unidad central de clasificación, pero ¿qué es en realidad una especie? De manera cotidiana, se entiende por especie a un conjunto de organismos semejantes entre sí y distinguibles de los demás. En biología, es ampliamente aceptado que la especie es:

Nótese que los nombres se escriben igual sin importar el tipo de organismos. También que el género es siempre un sustantivo y la especie un adjetivo o modificador. Por ejemplo puede tomarse a la “masacuata” o “boa constrictora” (Fig.6), su nombre científico es:  Boa constrictor (escrito a máquina)  Boa constrictor (escrito a mano)

“Un grupo de poblaciones naturales cuyos individuos se cruzan entre sí, y que están reproductivamente aislados de otros grupos”.

El género Boa es el nombre de ciertas serpientes fornidas y es igual en español “boa”. La palabra constrictor, es un adjetivo y significa lo mismo que en español “que constriñe” o “constrictora”. La boa constrictora es la única especie viva donde el nombre común (formal) se compone de las mismas dos palabras latinas que el nombre científico, pero en El Salvador es llamada “masacuata”, de ahí la importancia de un nombre estándar.

Si las especies son grupos, sus integrantes presentan cierta variación. La taxonomía intenta incluir todas estas variantes de tal manera que la definición del taxón se apegue lo más posible a la realidad. Así, cuando una especie es observada, no sólo se determina su genealogía, sino también se describen todas sus características. Con esta información, se incorpora a grupos ya existentes o se crean nuevos. Finalmente, se le asigna su taxón particular de especie, utilizado en el nombre científico. 3.3. Nombres científicos: La nomenclatura binomial Los nombres científicos son etiquetas únicas que se emplean para identificar y referirse a las especies. Son necesarios para evitar confundirse ante la variedad de nombres comunes que pueden tener los mismos organismos a través de las regiones. Como medida de imparcialidad, se decidió utilizar el latín.

Figura 6. El “loroco” Fernaldia pandurata (A) y la “masacuata” Boa constrictor (B), a pesar de ser dos especies completamente distintas, su nombre científico sigue las mismas reglas Taxonomías más antiguas La palabra “masacuata” proviene del nahuat masatcuat, una palabra compuesta por masat = venado, y cuat o coatl = serpiente, lo que se traduce al español como “serpiente venado” o “serpiente del venado”. De manera similar ocurre con “tepelcúa” (Dermophis mexicanus) que proviene de la voz nahuat tepetcuat, palabra compuesta por tepet = cerro, y cuat = serpiente. Lo que se traduce como “serpiente del cerro”. Estos eran antiguos sistemas de nomenclatura ahora llamados “taxonomías folk” porque pretendían ordenar a los seres vivos. En Mesoamérica, el ejemplo más conocido y elaborado es la taxonomía maya, que usaba distintos vocablos de las lenguas mayas para nombrar y agruparlas plantas. Aunque no siempre eran certeros, ya que por ejemplo, la “tepelcúa” no es una serpiente sino un anfibio; resultaban muy útiles e incluso más precisos que los desarrollados por la ciencia de la época.

De acuerdo con la nomenclatura binomial de Linneo, el nombre científico debe cumplir tres reglas: 1. Estar formado por dos taxones: el género (un sustantivo) y la especie (un adjetivo). 2. El nombre del género antecede a la especie. 3. La primera letra del género es mayúscula, y la especie se escribe en minúscula, ambos en letra cursiva o subrayados independientemente. Puede tomarse como ejemplo el “loroco” (Fig. 6), su especie es pandurata, incluida en el género Fernaldia. Ambos taxones son necesarios para el nombre científico, siendo su escritura correcta:  Fernaldia pandurata (escrito a máquina)  Fernaldia pandurata (escrito a mano)

4. LA CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS 4.1. Dominios y no reinos Tradicionalmente se simplificaba la biodiversidad al nivel de reino; esto se debía a la practicidad de las clasificaciones basadas en las características externas de los organismos, las cuales, se usaron hasta mediados del siglo XX. De hecho, la categoría de reino data de hace más de 2 200 años ¡y aún se utiliza en taxonomía!

precisos, pero a su vez imprácticos. Es entonces que se adopta una categoría superior de agrupación: los dominios (imperios o súper reinos). La importancia de los dominios es que concilian las exigencias del sistema filogenético (que obedece a la genealogía), con la practicidad de taxones inclusivos. Actualmente, la clasificación más aceptada es la propuesta en 1990 por Woese et al., llamada sistema de los tres dominios. En este sistema, la vida puede agruparse en tres taxones básicos con categoría de dominio, siendo estas:  Dominio Bacteria (procariotas).  Dominio Archaea (procariotas).  Dominio Eukarya (eucariotas).

Todavía hace un par de décadas, los libros de texto presentaban a los seres vivos agrupados en cinco reinos; sin embargo, los nuevos métodos de estudio demostraron que las relaciones genealógicas entre los integrantes de esos reinos no eran precisas; o sea, las especies no compartían el mismo ancestro común.

Los dominios no sustituyen a los reinos, sino que los contienen, aceptándose por lo menos seis reinos. La distribución de estos seis reinos en los tres dominios es la siguiente:

Para superar el problema, se propusieron desde seis, hasta docenas de nuevos reinos mucho más

1. DOMINIO BACTERIA.

3. DOMINIO EUKARIA.

Incluye el reino Eubacteria (variación del antiguo reino Mónera), que comprende a todas las bacterias y cianobacterias (Lección 1). No obstante, podría dividirse en múltiples reinos.

Como su nombre lo indica, incluye todos los organismos eucariotas tanto unicelulares como pluricelulares. Está compuesto de diversos reinos entre los que se encuentran: Animalia, Plantae, Fungi y los nuevos reinos derivados de los reino Protista.

2. DOMINIO ARCHAEA.

Se utiliza el reciente reino Archaea, que contiene únicamente a las arqueas (Lección 1); sin embargo, su diversidad permitiría dividirlo en hasta cuatro reinos distintos.

En el dominio Eukaria se encuentra la mayoría de especies descritas por la ciencia. Los artrópodos, por ejemplo, poseen más de 1 000 000 de especies y las plantas terrestres unas 300,000.

PROBLEMA TAXONÓMICO Una estudiante observa un grupo de cinco especies animales Se especifica además que los rasgos indican ancestros comunes, que comparten ancestros comunes. Para saber el grado de y que se analizan en “secuencia”, por lo que el nivel debe ser relación entre ellas y clasificarlas, debe evaluar si presentan cada vez más específico; o sea, cuantos más rasgos comunes, siete rasgos “clave”, que indican sucesivamente ancestros pertenecerán a una categoría más específica, de forma que: comunes cada vez más recientes. Los siete rasgos se usan para  1° rasgo común = Dominio, asignarlas a un taxón único por cada categoría taxonómica.  2° rasgo común = Reino, Entre sus observaciones iniciales, el estudiante anotó que:  3° rasgo común = Filo,  La especie A presenta los siete rasgos clave y pertenece al  4° rasgo común = Clase, género Buteo.  5° rasgo común = Orden,  La especie B posee los primeros 3 rasgos comunes con A y  6° rasgo común = Familia, y su taxón es Chordata.  7° rasgo común = Género.  La especie C pertenece al mismo orden que A. El ancestro Ya que A y B comparten los primeros 3 rasgos, entonces ambas común es el de los Accipitriformes. especies comparten la categoría de filo.  Las especies D y A pertenecen a la familia Accipitridae Pregunta 2. Se sabe que A y C pertenecen al taxón  La especie E comparte sólo 4 rasgos comunes con D y A. Accipitriformes, el cual tiene categoría de orden. Por lo tanto, Conteste: siguiendo el razonamiento anterior, comparten al menos 5 1.¿Qué categoría taxonómica comparten A y B? rasgos comunes. 2.¿Cuál es el número mínimo de rasgos que comparten A y C? Pregunta 3. Accipitridae es un taxón bajo la jerarquía de familia, 3.¿Cuántos rasgos comparten los animales del taxón por lo tanto, comparten 6 de los rasgos comunes. Accipitridae? Pregunta 4. Se sabe que A, D y E tienen solo 4 rasgos comunes, 4.El taxón ‘Aves’ agrupa a A, D y E. Si representa el más reciente por lo tanto, si ese es su nivel más cercano de parentesco, el ancestro común entre ellas ¿Cuál es su categoría taxonómica? taxón Aves sólo puede ser una clase. 5.Si A pertenece a la especie nitidus ¿cuáles son los 8 taxones de Pregunta 5. Se sabe que las especies son animales, por lo tanto A? Escriba su nombre científico. pertenecen al dominio Eukarya y reino Animalia. Como A comparte filo con E, su taxón es Chordata. Pero A comparte la Razonamiento: clase Aves con E y D, así como el orden Accipitriformes con C, y Primero se debe analizar la información inicial: Son 5 especies la familia Accipitridae con D. Entonces su clasificación sería: animales. Comparten hasta 7 rasgos distintos, que equivalen a 7 1. Domio Eukarya taxones. Cada taxón se ubica en distinta categoría taxonómica, 2. Reino Animalia lo que significa que hay 7 categorías taxonómicas. Finalmente, 3. Filo Chordata para cada pregunta se indican relaciones específicas. 4. Clase Aves 5. Orden Accipitriformes Soluciones propuestas 6. Familia Accipitridae Pregunta 1. Como todos los animales pertenecen a distinto 7. Género Buteo Taxón de especie, y cada taxón equivale sólo a una categoría; 8. Especie nitidus los rasgos comunes no pueden pertenecer a la especie, sino a El nombre científico, formado por género y especie es: las 7 categorías restantes. Buteo nitidus (“aguililla gris” o “gavilán gris”)

 Ninguno está plenamente adaptado a la vida terrestre, por lo que necesitan ambientes húmedos o acuosos.

5. LOS INTEGRANTES DEL DOMINIO EUKARYA Ya que anteriormente se abordaron los integrantes de los dominios Archaea y Bacteria, a continuación se analizarán las características de los organismos incluidos en los reinos del dominio Eukaria.

Cualquier otra característica es variada, tanto en nutrición como en estructura celular; no obstante, se distinguen tres tipos básicos de uso no taxonómico:

A. REINO PROTISTA: Antiguos indeterminados Aunque aún se utiliza como referencia, este reino es inviable desde la perspectiva cladística. Está formado por todos aquellos eucariotas que no pueden clasificarse dentro de los reinos Fungi, Plantae y Animalia. Las únicas características comunes de sus integrantes son:

Protistas animaloides o protozoos: Son todos los protistas parecidos a animales (célula tipo animal). Incluye a todos los unicelulares heterótrofos (se alimentan de otros organismos), ciliados, flagelados y rizópodos (que se mueven proyectando su membrana celular). Este grupo tiene una genealogía variada e incluye organismos con características

 Todos eucariotas unicelulares o pluricelulares que no forman tejidos.

distintas de los animales, como la presencia de paredes celulares y vacuolas (Fig. 7).

la antigüedad las formas macroscópicas sésiles (que no se mueven) fueron clasificadas dentro del reino Vegetal y aún se estudian en botánica. Las características que definen al reino son:  Eucariotas de alimentación heterótrofa por absorción de nutrientes.  Paredes celulares que contienen quitina (que también compone el exoesqueleto de los insectos).  Reproducción por esporas.  Sus formas multicelulares se constituyen en hifas, agrupaciones filamentosas de células que en conjunto se denominan micelio (Fig. 9).

Figura 7. Paramecium sp.: un protozoo común de charcas.

Protistas fungoides: Son todos aquellos protistas parecidos a los hongos, se conocen también como mohos. Son heterótrofos, pueden o no presentar paredes celulares y formar estructuras lineales de células llamadas hifas. Muchos de estos han sido trasladados al reino Fungi.

Protistas vegetaloides (Algas): Son protistas unicelulares o pluricelulares parecidos a plantas (célula tipo vegetal). Incluye a los organismos autótrofos fotosintéticos; no obstante, algunas especies carecen de paredes celulares, varias poseen flagelos, otras no realizan fotosíntesis o pueden actuar como heterótrofos (Fig. 8).

Figura 9. Las células fúngicas forman hifas (A), y su conjunto se conoce como micelio (B).

Se distinguen al menos siete filos dentro del reino Fungi que son llamados “hongos verdaderos” o Eumycetes. Los más importantes y fácilmente reconocibles son: Endomicorrizas (Glomeromycota): Son hongos filamentosos que penetran se asocian con las raíces de las plantas conformando una simbiosis mutualista llamada micorriza (hongo-raíz). En esta asociación, las hifas facilitan la absorción de sustancias, y tanto hongo como planta intercambian luego nutrientes. Aunque poco evidentes, estos hongos se encuentran en las raíces de ¡casi el 90% de las especies vegetales! (Fig. 10A).

Figura 8. Valvas de diatomeas (grupo Bacillariophyta). Algas microscópicas comunes de las costas salvadoreñas.

Con tanta divergencia, el reino protista puede ser fácilmente dividido en hasta cinco reinos distinguibles, y su uso en taxonomía parece destinado a desaparecer.

Mohos y hongos inciertos (Zygomicota): los mohos son hongos filamentosos con esporas esféricas, como los que cubren tortillas y panes viejos (Fig. 10B). Los hongos inciertos son una serie de grupos

B. REINO FUNGI: Los hongos Los hongos son eucariotas parecidos a animales que comprenden las setas, los mohos y las levaduras. En

fúngicos cuya relación filogenética no es clara. Clasificaciones actuales incluyen a todos dentro del phylum Glomeromycota.

Figura 11. Hongos macroscópicos. A: El ascomiceto Xylaria sp., común las zonas boscosas B: El basidiomiceto comestible Pseudofistulina brasiliensis, mejor conocido como “tenquique”.

C. REINO PLANTAE: Las Plantas Anterior al énfasis cladístico, el reino Plantae era un taxón exclusivo para los organismos comúnmente llamados “plantas terrestres”; sin embargo, es cada vez más aceptado el hecho de ampliar el reino para incluir a sus parientes cercanos. En esta visión, organismos antes considerados protistas, como las algas verdes o clorofitas (Fig. 12), deben formar un mismo taxón pues provienen de un ancestro común.

Figura 10. Hongos de las divisiones Glomeromycota (A) y Zygomicota (B)

Ascomicetos (Ascomycota): es el filo más grande del reino Fungi con más de 64,000 especies. Aunque no todos las presentan, su característica principal es la generación de esporas en sacos llamados ascas (de ahí su nombre). Los hay unicelulares como las levaduras o pluricelulares macroscópicos que forman setas como las de los géneros Xylaria o Daldinia (Fig. 11). Algunos forman micorrizas. Algunos representantes son: Penicillium, de donde se obtuvo la penicilina; Aspergillus, un hongo patógeno que causa aspergilosis; las trufas (del género Tuber), que son comestibles; así como las levaduras, especialmente el género Saccharomyces.

Figura 12. Alga verde del género Spirogyra. Se observan células encadenadas con hileras formadas por cloroplastos.

Actualmente, las características de los organismos del reino Plantae, se adecúan mejor a su estructura celular y fisiología, siendo éstas:

Basidiomicetos (Basidiomycota): son los más conocidos entre los hongos pues muchas especies forman setas que asemejan sombrillas o repisas (Fig. 11). El grupo está formado en su mayoría por hongos filamentosos que producen esporas particulares: las basidiosporas, de donde deriva su nombre; pero también, se incluyen algunas levaduras y hongos que no producen basidiosporas.

   

Los basidiomicetos forman micorrizas y muchos son comestibles como los champiñones (Agaricus sp.), pero también hay tóxicos y alucinógenos. En El Salvador las especies comestibles incluyen al “hongo ostra” (género Pleurotus) y algunas especies de los géneros Auricularia y Ramaria.

Eucariotas con paredes celulares de celulosa. Autótrofos fotosintéticos con plastidios de doble membrana (cloroplastos). Poseer como pigmentos fotosintéticos a las clorofilas tipo a y b. Almacenar almidón como reserva energética.

Independientemente del sistema de clasificación empleado para el reino Plantae, se distinguen adecuadamente once divisiones (filos) de “plantas terrestres” que pueden acoplarse con la clasificación tradicional de la siguiente manera:

I. PLANTAS NO VASCULARES (sin tejidos de conducción)  Musgos y relacionados. Plantas sin raíces ni tallo o talofíticas, incluye las divisiones:

 Musgos (Bryophyta).

II.

 Hepáticas (Hepatophyta).



Antoceros (Anthocerotophyta).

PLANTAS VASCULARES (con tejidos de conducción)

A. Vasculares inferiores

 Son plantas con raíces verdaderas y tallos. Se dividen en Vasculares Inferiores y Superiores:

 Equisetos (Equisetophyta).

 Licopodios (Lycopodiophyta).

 Helechos (Pteridophyta).

Grupo gimnospermas  Pinos, cipreses, tujas y  El ginkgo como especie  Las cicas (Cycadophyta). araucarias (Coniferophyta). única (Ginkgophyta).  Las angiospermas son plantas con flores verdaderas. Son el más variado grupo de plantas. Ejemplos:

Grupo angiospermas

Vasculares superiores (Grupo Spermatophyta)

 Las vasculares superiores son plantas con semillas. Se dividen en Gimnospermas y Angiospermas.

Monocotiledóneas, como el izote.

Dicotiledóneas, como los jocotes y frijoles

 Multicelulares con célula tipo animal.  Funciones celulares diferenciadas.  Heterótrofos de metabolismo aeróbico (requieren oxígeno para respirar).  Ser mótiles (moverse) en alguna etapa vital.  No poseer paredes celulares.

D. REINO ANIMALIA: Los animales. Si bien resulta fácil identificar animales comunes como las aves o mamíferos, el reino animalia es más complejo de lo que aparenta. Resulta ser el más numeroso de todos, conteniendo más de 2 000 000 de especies con formas y hábitos diversos, muchas son microscópicas, algunas son sésiles y otras se reproducen sólo en forma asexual.

Aunque usualmente se reducen los grupos animales a “vertebrados” e “invertebrados”, en realidad se aceptan unos 21 filos distintos de animales, donde los vertebrados forman apenas una clase dentro del filo Chordata (cordados). Muchos animales son poco o nada conocidos, pero afortunadamente, El Salvador cuenta con representantes de casi todos los filos, que de una forma sencilla pueden agruparse de la siguiente manera:

La palabra animal deriva del latín animalis que quiere decir “tener que respirar”, en alusión a su metabolismo. Se acepta que los animales descienden todos de un ancestro común, pero sus características son más bien anatómicas, siendo estas:

PARAZOA

Animales asimétricos que no forman tejidos, el filo más representativo es el de las esponjas (poríferos). Su desarrollo evolutivo no es claro, pero usualmente se separan de los eumatozoos. A  Filo Porifera (Fig. 13)

Figura 13. Algunas esponjas marinas de El Salvador.

EUMETAZOA

II.

Animales con simetría radial que en el estado adulto poseen sólo dos capas de tejidos (Fig. 14). El filo más representativos es:

Figura 14. Representantes del filo Cnidaria en El Salvador. A: Anémonas sobre arrecife de coral. B: Medusa bola de cañón (Stomolophus meleagris), a veces llamada “agua mala”.

 Medusas, corales y anémonas (Cnidaria).

Animales que durante su desarrollo embrionario originan la boca como primera estructura gástrica. Los protostomados incluyen los siguientes taxones: El grupo con más filos entre los protostomados siendo animales muy diversos, en ocasiones con poco parentesco entre sí. Los filos más comunes son:

Lofotrocozoos

PROTOSTOMADOS

BILATERIA (con simetría bilateral)

RADIATA

Animales que se diferencian en tejidos. En su estado embrionario forman una estructura de 3 capas llamada gástrula. Comprende casi todos los animales, los grupos más representativos son:

Gusanos planos o platelmintos (Platyhelminthes). Pueden ser librenadadores como las planarias (Fig. 15A) o parásitos como las tenias (solitarias). Rotíferos (Rotifera). Muy abundantes en agua dulce, son animales microscópicos con una corona de cilios (Fig. 15).

Figura 15. A: La planaria, un platelminto común. B: Un rotífero.

Lofotrocozoos

Moluscos (Mollusca). Invertebrados diversos, de cuerpo blando y musculoso (Fig. 16B), frecuentemente presentan conchas o caparazones. Son ejemplos las babosas, caracoles, pulpos y ostras.

Figura 16 A: Lombriz de tierra, un anélido común. B: Caracol de jardín, un molusco pulmonado.

Animales de formas y hábitos diversos, con una triple cutícula externa que mudan periódicamente; los filos más reconocidos son: Nemátodos (Nematoda) Gusanos cilíndricos abundantes en agua y suelo. Aunque la mayoría son de vida libre, muchos son parásitos como la lombriz intestinal (Fig. 17).

Ecdisozooos Ecdysozoa

PROTOSTOMADOS BILATERIA (con simetría bilateral)

Anélidos (Annelida). Gusanos segmentados como la lombriz de tierra y sanguijuelas (Fig. 16A).

Figura 17. Nemátodos parásitos. A: Trichuris trichura. B: Ascaris sp.

DEUTEROSTOMADOS

Artrópodos (Arthropoda). El filo con mayor cantidad de especies en la naturaleza, incluye a los animales con exoesqueleto firme y apéndices (extremidades) articulados (Fig. 18), entre ellos A B C los crustáceos, insectos y Figura 18. Artrópodos comunes. A: Crustáceos. B: Insectos. C: Arácnidos. arácnidos. Es un grupo de animales que durante su desarrollo embrionario originan el ano como primera estructura gástrica. Se consideran muy evolucionados, siendo los filos más representativos:  Equinodermos (Echinodermata). Animales estrictamente marinos de piel coriácea y con una especie de pseudoesqueleto, que pueden presentar simetría bilateral o pentaradiada. Son ejemplos las estrellas, erizos y pepinos de mar (Fig. 19).



Figura 19. Algunos equinodermos de El Salvador. A: Pepino de mar (Holoturia). B: Erizo de mar (Astropyga). C: Estrella marina (Luidia).

Cordados (Chordata). Animales que en alguna etapa de su vida presentan una espina dorsal o notocordio con un cordón nervioso central, y aberturas faríngeas. Dentro de este grupo se encuentran los vertebrados como los peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos (Fig. 20). Figura 20. Los vertebrados pertenecen al filo Chordata.

RESUMEN

Si desea enriquecer más su conocimiento, consulte: 1. Barraza, J. (2008). Revisión sobre algunos taxa de macroinvertebrados acuáticos en El Salvador. San Salvador: Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales de El Salvador (MARN). Extraído en julio de 2011, de www.marn.gob.sv/ 2. Columbia University (2007). The plant Kingdom. Extraído en julio de 2011, de http://goo.gl/GS5w2 3. Contreras-Ramos, A. e I. Goyenechea (2007). La sistemática, base del conocimiento de la biodiversidad. Extraído en julio de 2011, de http://goo.gl/AFXeo 4. Curtis, H., S. Barnes, A. Schnek y G. Flores (2006). Invitación a la biología. 6ª Edición en español. Buenos Aires: Médica Panamericana. Extraído en julio de 2011, de http://goo.gl/IGlGl 5. Curtis, H., S. Barnes, A. Schnek y A. Massarini (2008). Biología. 7ª Edición en español. Buenos Aires: Médica panamericana. Extraído en julio de 2011, de http://goo.gl/Gn8Ug 6. De la Cruz, M. (s.f.). La clasificación de los seres vivos – Sistemática. Extraído en julio de 2011, de http://goo.gl/ARZaa 7. Liang, B. (s.f.). The fungi kingdom: Common Characteristics of Fungi. Extraído en agosto de 2011, de http://goo.gl/h0rTx 8. Museo de Paleontología de la Universidad de California (UCMP) y National Center for Science Education. (s.f.). El árbol genealógico. Extraído en agosto de 2011, de http://goo.gl/H4bom 9. Neil A. Campbell, Jane B. Reece. (2007). Biología. 7ª Edición en español. Madrid: Panamericana. Extraído en agosto de 2011, de http://goo.gl/ZLdZi 10. recursos.cnice.mec.es (s.f.) Diccionario biológico. Extraído en agosto de 2011 de http://goo.gl/YeEQW 11. Windows to universe (1998) Kingdom animalia. Extraído en julio de 2011, de http://goo.gl/Sfeci 12. Woese, C.; O. Kandler & M. Wheelis (1990). Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proc. Nati. Acad. Sci. USA. Vol.87, p. 4576-4579. Extraído en julio de 2011, de http://goo.gl/XyqlH

Sistemática Clasifica seres vivos Utilizando

Recreando

Taxonomía

Filogenias En el sistema

Cladístico Categorías  Especie  Género  Familia  Orden  Clase  Filo  Reino  Dominio

Emplea

Nomenclatura Taxones

Nombres Científicos

GLOSARIO Árbol filogenético. Diagrama que representa hipótesis de relaciones evolutivas entre grupos de organismos. Clado. Grupo que consiste de una especie (existente o extinta) y todos sus descendientes. En sistemática es cada rama de un árbol filogenético. Constituyen las únicas unidades válidas de clasificación cladística. Cladística. Disciplina que busca entender las relaciones genealógicas entre los seres vivos, para proveer un sistema de clasificación donde los taxones sean equivalentes a los clados (Sistemática filogenética). Fijismo. Antigua doctrina que sostenía que las especies biológicas han permanecen inmutables desde su creación y seguirán igualmente siendo invariables. Genealógico. Relativo a la genealogía, el estudio y seguimiento de la ascendencia y descendencia de un individuo o grupo familiar. Morfológico. Perteneciente o relativo a la estructura y reproducción de un organismo o sistema. El estudio de estas características se llama morfología. Taxón. Grupo de organismos emparentados, que en una clasificación dada han sido agrupados, asignándole al grupo un nombre propio en latín, una descripción, y un tipo.

ACTIVIDAD EVALUADORA  Clasificación de los Seres Vivos  Nombre: _________________________________________________________ Grado: _________ Fecha: _____________ 1. Ordene cronológicamente los siguientes sistemas de clasificación a) Filogenético _______________,

b) Utilitario ______________,

2. ¿Qué NO hace la sistemática? a) Crear sistemas de clasificación

c) natural ______________,

b) Usar nomenclatura

d) artificial ______________

c) Proponer nombres comunes

d) Crear taxones

3. ¿Qué categorías taxonómicas se emplean para formar un nombre científico? _________________________________, ___________________________________ 4. ¿Cuál es la diferencia entre un taxón y una categoría taxonómica? a) Los taxones son más amplios que las categorías taxonómicas b) El taxón es un grupo y pertenece a una categoría taxonómica c) Las categorías taxonómicas tienen nombre propio y el taxón no d) El taxón representa un grupo y la categoría taxonómica su nivel de parentesco 5. ¿Cuál de los siguientes nombres científicos está escrito correctamente? a) Solanum tuberosum b) basiliscus vittatus c) Mangifera indica d) iguana Iguana 6. Analice la siguiente representación de árbol filogenético y responda ¿cuál pareja de organismos se encuentra más cercano evolutivamente? D a) D y E B E b) B y F A c) A y D C F d) C y E G 7. ¿Cuáles son los tres dominios en que se divide la vida? _____________________,

_____________________,

______________________

8. Ordene las siguientes categorías taxonómicas de la más inclusiva a la más específica: Reino, phyilum, dominio, especie, familia, orden, género, clase _____________________________________________ 9. ¿Cuáles de estos elementos se utilizan para definir al reino Plantae? a) Ausencia de pared celular y almacenamiento de glucógeno. b) Autótrofos fotosintéticos y células con paredes de celulosa. c) Organismos sésiles que forman hifas. d) Heterótrofos con células de tipo vegetal. 10. ¿Cuál es la diferencia entre hongos (reino Fungi) y animales (reino Animalia)? a) Todos los hongos son asimétricos y todos los animales simétricos. b) Las células animales no poseen pared celular y las de los hongos sí. c) Los animales forman hifas y los hongos micelio. d) No existe diferencia genética.

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Este material de Autoformación e Innovación Docente es un esfuerzo del Gobierno de El Salvador (Gestión 2009-2014) para desarrollar y potenciar la creatividad de todos los salvadoreños y salvadoreñas, desde una visión que contempla la Ciencia y la Tecnología de una manera “viva” en el currículo nacional, la visión CTI (Ciencia, Tecnología e Innovación).