Biología II Marta Patricia Velázquez Ocampo
Biología II
Biología II
Marta Patricia Velázquez Ocampo Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ciencias
Revisión técnica
Alejandra León Gómez Preparatoria Federal “Lázaro Cárdenas”
Erika Sánchez Cruz Universidad del Valle de México, Campus Lomas Verdes/Facultad de Estudios Superiores Acatlán
Hilda Leticia Uribe Mascorro Preparatoria Federal “Lázaro Cárdenas”
Australia • Brasil • Estados Unidos • México • Reino Unido • Singapur
Biología II, primera edición Marta Patricia Velázquez Ocampo Director Higher Education Latinoamérica: Renzo Casapía Valencia Gerente editorial Latinoamérica: Jesús Mares Chacón Editora: Karen Estrada Arriaga Coordinador de manufactura: Rafael Pérez González Adaptación de portada: María Eugenia Hernández Granados Imágenes de portada: © 7activestudio/Adobe Stock © Tartila/Adobe Stock Composición tipográfica: Edith Jiménez Garibaldi
© D.R. 2020 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V., una compañía de Cengage Learning, Inc. Carretera México-Toluca núm. 5420, oficina 2301. Col. El Yaqui. Del. Cuajimalpa. C.P. 05320. Ciudad de México. Cengage Learning® es una marca registrada usada bajo permiso. DERECHOS RESERVADOS. Ninguna parte de este trabajo, amparado por la Ley Federal del Derecho de Autor, podrá ser reproducida, transmitida, almacenada o utilizada en cualquier forma o por cualquier medio, ya sea gráfico, electrónico o mecánico, incluyendo, pero sin limitarse a lo siguiente: fotocopiado, reproducción, escaneo, digitalización, grabación en audio, distribución en internet, distribución en redes de información o almacenamiento y recopilación en sistemas de información a excepción de lo permitido en el Capítulo III, Artículo 27 de la Ley Federal del Derecho de Autor, sin el consentimiento por escrito de la Editorial. Datos para catalogación bibliográfica: Velázquez Ocampo, Marta Patricia Biología II Primera edición ISBN: 978-607-526-909-2 Visite nuestro sitio en: http://latinoamerica.cengage.com
Impreso en México 1 2 3 4 5 6 7 23 22 21 20
Contenido general Dedicatoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x Presentaciรณn para el profesor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi Prefacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv Acerca de la autora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv
BLOQUE
I
Reproducciรณn sexual y asexual
2
Q INTRODUCCIร N ............................................................................................................................................. 5 Q Tipos de reproducciรณn ................................................................................................................................ 6 Q Formas de reproducciรณn asexual .......................................................................................................... 11 Z Z Z Z Z Z Z
Fisiรณn celular ...............................................................................................................................................................11 Gemaciรณn ....................................................................................................................................................................12 Esporulaciรณn ...............................................................................................................................................................12 Partenogรฉnesis .........................................................................................................................................................12 Regeneraciรณn .............................................................................................................................................................13 Reproducciรณn vegetativa .......................................................................................................................................13 Ventajas y desventajas de la reproducciรณn asexual .....................................................................................14
Q Reproducciรณn sexual en animales ........................................................................................................ 15 Z Z Z Z
Fecundaciรณn externa ...............................................................................................................................................16 Fecundaciรณn interna ................................................................................................................................................16 Hermafroditismo .......................................................................................................................................................16 Formas de desarrollo del embriรณn .....................................................................................................................17
Q Reproducciรณn sexual en plantas ........................................................................................................... 19 Z Polinizaciรณn y fecundaciรณn ................................................................................................................................... 21
vi
Biología II
BLOQUE
II
Sistemas de integración, regulación y reproducción en el ser humano
28
Q INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................... 31 Q Sistema endocrino ...................................................................................................................................... 32 Z Z Z Z
Funciones generales de las hormonas ............................................................................................................. 33 Glándulas endocrinas ............................................................................................................................................ 33 Hormonas ................................................................................................................................................................... 35 Trastornos del sistema endocrino ...................................................................................................................... 37
Q Sistema nervioso ......................................................................................................................................... 40 Z Z Z Z
Neurona ....................................................................................................................................................................... 41 Transmisión nerviosa: sinapsis y neurotransmisores .................................................................................. 43 Clasificación del sistema nervioso ..................................................................................................................... 46 Adicciones y sus efectos en el sistema nervioso .......................................................................................... 52
Q Sistema reproductor .................................................................................................................................. 55 Z Sistema reproductor masculino ......................................................................................................................... 56 Z Sistema reproductor femenino .......................................................................................................................... 57 Z Salud reproductiva .................................................................................................................................................. 64
BLOQUE Q Q Q Q Q
III
Herencia genética
72
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................... 75 Características hereditarias y leyes de Mendel ................................................................................ 76 Primera ley de Mendel .............................................................................................................................. 81 Segunda ley de Mendel ............................................................................................................................ 83 Herencia posmendeliana ......................................................................................................................... 86 Z Z Z Z
Dominancia incompleta ........................................................................................................................................ 86 Poligenia ..................................................................................................................................................................... 88 Alelos múltiples y codominancia ....................................................................................................................... 88 Cromosomas sexuales ............................................................................................................................................ 90
Q Herencia ligada al sexo ............................................................................................................................. 92 Z Mutaciones ................................................................................................................................................................. 94
Contenido general
BLOQUE
IV
Evolución biológica
104
Q INTRODUCCIÓN .........................................................................................................................................107 Q Teorías evolutivas .....................................................................................................................................108 Z Z Z Z Z Z Z
Antigüedad .............................................................................................................................................................. 109 Teoría fijista .............................................................................................................................................................. 109 Teoría del transformismo .................................................................................................................................... 109 Teoría del catastrofismo ...................................................................................................................................... 110 Teoría del uniformismo ........................................................................................................................................ 110 Teoría del evolucionismo .................................................................................................................................... 110 Teoría de Darwin-Wallace ................................................................................................................................... 111
Q Evidencias de la evolución ....................................................................................................................116 Z Z Z Z Z
Fósiles ......................................................................................................................................................................... 117 Anatomía comparada ........................................................................................................................................... 119 Embriología comparada ...................................................................................................................................... 121 Biogeografía ............................................................................................................................................................ 122 Biología molecular ................................................................................................................................................. 123
Q Evolución y genética ................................................................................................................................124 Z Teoría sintética o síntesis evolutiva moderna .............................................................................................. 125 Z Genética de poblaciones .................................................................................................................................... 125
Q Factores responsables del cambio evolutivo ..................................................................................126 Z Z Z Z Z Z Z
Mutación ................................................................................................................................................................... 127 Recombinación ....................................................................................................................................................... 127 Apareamiento no aleatorio ................................................................................................................................ 128 Flujo de genes ......................................................................................................................................................... 129 Deriva génica ........................................................................................................................................................... 130 Selección natural .................................................................................................................................................... 131 Evolución y biodiversidad ................................................................................................................................... 133
vii
viii
Biología II
BLOQUE
V
Biodiversidad y su preservación
138
Q INTRODUCCIÓN .........................................................................................................................................141 Q Virus ...............................................................................................................................................................142 Z Z Z Z
Forma de replicación ............................................................................................................................................ 144 Criterios para clasificar los virus ........................................................................................................................ 145 Ejemplos de enfermedades que ocasionan ................................................................................................. 146 Viroides y priones .................................................................................................................................................. 148
Q Clasificación de los seres vivos .............................................................................................................149 Z Carl Linneo ............................................................................................................................................................... 150 Z R. H. Whittaker ......................................................................................................................................................... 151 Z Carl Woese ................................................................................................................................................................ 151
Q Dominio Archaea.......................................................................................................................................153 Z Criterios de clasificación ...................................................................................................................................... 154 Z Importancia de las arqueobacterias ............................................................................................................... 154
Q Dominio Eubacteria ..................................................................................................................................155 Z Z Z Z
Reproducción .......................................................................................................................................................... 156 Respiración y nutrición ........................................................................................................................................ 156 Formas y criterios de clasificación de las bacterias .................................................................................... 157 Importancia de las bacterias .............................................................................................................................. 158
Q Dominio Eukarya .......................................................................................................................................160 Z Z Z Z
Reino Protista ........................................................................................................................................................... 161 Reino Fungi (hongos) ............................................................................................................................................ 164 Reino Plantae (plantas) ........................................................................................................................................ 166 Reino Animalia (animales) .................................................................................................................................. 171
Q Especies en peligro y especies endémicas ......................................................................................178 Q Reflexión final .............................................................................................................................................181
Contenido general
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
1
Reproducción asexual
186
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
2
Conducción nerviosa
189
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
3
Caracteres hereditarios dominantes y recesivos
192
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
4
Cariotipo y mutaciones
196
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
5
Variabilidad genética
201
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
6
Protistas y hongos
204
ix
x
Biología II
Dedicatoria Este libro está dedicado a Miguel, a quien agradezco su apoyo incondicional de siempre para poder escribirlo, a nuestros hijos Adriana, Rodrigo, Salvador y Rocío, y a nuestros nietos Natalia, Julieta, Emiliano y André, quienes con su luz llenan mi vida de alegría. A todos los estudiantes que al pasar por mis aulas a lo largo de los años me dieron su cariño y me proporcionaron la oportunidad de aprender a partir de conocer sus intereses, inquietudes y estilos de aprendizaje. A todos los jóvenes que me han contagiado de su entusiasmo para emprender acciones en busca de mejorar nuestro entorno y que siguen trabajando por el bien común.
Presentación para el profesor
Presentación para el profesor La educación actual se ha enfocado, entre otros, en los siguientes aspectos que debemos considerar en el proceso pedagógico que se desarrolla en el aula: 1. 2. 3. 4. 5.
Aprendizaje situado Aprendizaje significativo Aprendizaje profundo Evaluación Aprender a aprender (metaaprendizaje)
En este libro se incluyen propuestas de actividades concretas que permiten cubrir estos aspectos importantes de la pedagogía actual, así como el desarrollo de las competencias que marca el programa actualizado de la Dirección General del Bachillerato (DGB) y que se señalan puntualmente en cada actividad.
1. Aprendizaje situado El aprendizaje situado ocurre cuando la actividad cognoscitiva se lleva a cabo como parte de una práctica contextualizada, situada y culturalmente significativa. Por tanto, el profesor debe diseñar un ambiente de aprendizaje e involucrar a los estudiantes en contextos pertinentes, objetivos que pueden lograrse, por ejemplo, a través de la solución de problemas originales, análisis de casos, proyectos, aprendizaje basado en tecnologías de la información y la comunicación (TIC) y diversas prácticas. Para ello, en este contexto se presentan las siguientes secciones:
Z Introducción y problema Cada bloque se inicia con un análisis de caso: una lectura y una serie de preguntas y actividades con la finalidad de que el estudiante se cuestione acerca de los temas del bloque. Se pretende que, al inicio, sea un reto poder resolverlo por completo para que, al concluir el bloque, se puedan observar y medir los avances que se lograron. También se propone realizar una actividad concreta o proyecto pertinentes al contexto para desarrollarlos colaborativamente.
Z Transferencia para la vida En esta sección se presentan actividades que permiten al estudiante ir más allá del texto y del salón de clases para relacionar sus aprendizajes con actividades concretas de la vida cotidiana. De esta manera se logra que el aprendizaje trascienda y forme parte de su bagaje cultural y, a la vez, que el estudiante mantenga el interés por la escuela.
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Biología II
Z Aplica las TIC Es una oportunidad para que el estudiante incursione en páginas de internet sugeridas y profundice en los temas vistos, lo cual permite que relacione los temas con diferentes aspectos del entorno.
2. Aprendizaje significativo Los nuevos conocimientos se deben vincular con otros ya adquiridos, por lo cual es importante averiguar qué sabe el estudiante y enseñar conocimientos relacionados. Es preciso que el profesor, en la medida de lo posible, adapte sus actividades al nivel de conocimientos del grupo para lograr que los estudiantes puedan construir significados. En este enfoque se hace hincapié en la motivación, es decir, en la disposición para aprender.
Z ¿Qué tanto sabes? Permite rescatar conocimientos previos para relacionarlos con los nuevos aprendizajes.
Z Actividad de apertura Todos los temas comienzan con una actividad de apertura, la cual tiene como objetivo motivar al estudiante relacionando el tema que se va a abordar con la vida cotidiana. Asimismo, permite rescatar conocimientos previos que le sirven como base para el aprendizaje significativo.
3. Aprendizaje profundo Consiste en procesar la información, elaborar inferencias, construir categorías y redes semánticas y evitar la simple repetición de conceptos. No se puede solicitar al estudiante que solo recircule información, sino que debe analizarla, explicar causas, relacionar, formular hipótesis. La memorización de datos representa un nivel superficial del aprendizaje; por ello debemos profundizar para promover la necesidad de aprender más e ir más lejos en el conocimiento.
Z Actividades El estudiante demuestra lo que ha podido comprender del tema, lo cual va más allá de la simple repetición de conceptos, pues se le solicita que los aplique. Se propone menos enciclopedismo y más razonamiento, menos memorización y más análisis y aplicación de conceptos.
Z Prácticas Se proponen actividades para realizar de manera grupal, ya sea en el aula o en el laboratorio escolar, de manera que a través de las interacciones entre compañeros se logre potenciar el aprendizaje.
Presentación para el profesor
Las prácticas se distribuyen a lo largo del texto, y también se incluye un anexo al final del libro con varias actividades que deben ser desarrolladas en el laboratorio escolar.
4. Evaluación La evaluación, parte muy importante del aprendizaje, se lleva a cabo en tres momentos: a) Diagnóstica. Se realiza al inicio de un bloque o de un tema. En el texto la
tenemos en la sección ¿Qué tanto sabes? y en Actividad de apertura. b) Formativa. Se realiza cuando se revisan las Actividades, Prácticas y Transfe-
rencia para la vida y en algunas partes expresamente señaladas en el texto. c) Sumativa. Se marca al final del bloque en la sección Actividades de cierre de
bloque con ejercicios diversos que pueden ser de alguno de los tres tipos siguientes, según quien la lleve a cabo: • Heteroevaluación: del profesor al estudiante. • Coevaluación: entre iguales, por ejemplo, los compañeros del grupo. • Autoevaluación: de uno mismo, que permite ejercer la reflexión para
mejorar.
5. Aprender a aprender Se han incluido al final, en las actividades de cierre de bloque, unas preguntas para que el estudiante reflexione acerca de su proceso de aprendizaje a fin de que pueda mejorarlo, es decir, para fomentar el metaaprendizaje.
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Biología II
Prefacio A los estudiantes y profesores: La biología es una disciplina fascinante, que nos permite conocer y comprender el mundo vivo que nos rodea. En la época actual poco a poco se desarrolla una conciencia colectiva sobre la importancia de la conservación de la naturaleza. Sabemos que de ello depende nuestra propia supervivencia, por lo que es imperativo que la cultura biológica sea parte del aprendizaje de los estudiantes de todos los niveles y que se promuevan acciones que nos conduzcan a una vida mejor, en armonía con nuestro entorno. En este sentido este libro muestra de manera amena y sencilla temas de interés como las diferentes formas de reproducción de los seres vivos, la reproducción humana y los aspectos que se relacionan con ella, tanto desde el punto de vista emocional y mental, como hormonal. También se exponen temas relacionados con la salud sexual. Se explica cómo funciona el cerebro, la transmisión nerviosa y los efectos que las sustancias que se consumen pueden tener en el sistema nervioso. Asimismo, se muestran los secretos de los genes, y cómo se pueden predecir las probabilidades de heredar ciertas características. Por otra parte se describen los procesos evolutivos que han dado lugar a las especies que habitan nuestro mundo y también se muestra la biodiversidad, su importancia y las posibles causas de que estemos perdiendo cada día más especies que se extinguen para siempre de nuestro planeta. El lenguaje que se maneja es accesible y se han incluido actividades interesantes, juegos didácticos y proyectos relacionados con el contexto para facilitar la aplicación del conocimiento en aspectos de la vida cotidiana. En suma, he elaborado este libro con el fin de que los estudiantes disfruten de aprender y se motiven a profundizar en el conocimiento de la biología y para que los profesores encuentren en él una herramienta valiosa que les permita promover el desarrollo de competencias genéricas y disciplinares en sus alumnos, apoyando sus labores de planeación y evaluación, de manera que el trabajo en el aula se facilite para todos. Es mi anhelo que al concluir el estudio de este libro, profesores y estudiantes tengan muy clara conciencia de que pueden ser agentes de cambio, que están llamados a contribuir para mejorar el mundo, de modo que seamos capaces de coexistir de manera respetuosa con las diferentes formas de vida de nuestro entorno y así podamos escribir una nueva historia que preserve nuestro futuro en este planeta. La autora.
Acerca de la autora
Acerca de la autora La profesora Marta Patricia Velázquez Ocampo es bióloga egresada de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Se desempeñó como profesora de bioquímica y trabajó en el Laboratorio de Biología Molecular en la Facultad de Ciencias de dicha institución. Ha colaborado con el Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa (ILCE) así como con la Dirección General de Telesecundarias en la elaboración de libros y material de apoyo para profesores de ciencias naturales. Está certificada en competencias didácticas por la Asociación Nacional de Universidades e Instituciones de Educación superior (ANUIES) y también por el Centro Interdisciplinario de Investigación y Docencia en Educación Técnica (CIIDET); asimismo, ha participado en diplomados sobre la enseñanza de las ciencias, impartidos por la UNAM y por la Universidad Autónoma de Querétaro, así como en diplomados en formación de talentos en ciencias, tutorías académicas y en pensamiento creativo, entre otros. En diferentes ciudades del país ha impartido cursos y conferencias a profesores sobre diversos tópicos relacionados con estrategias didácticas y competencias aplicadas a la biología. Cuenta con experiencia docente de más de 30 años. Ha sido profesora de nivel medio superior en diversas instituciones privadas, como la Universidad del Valle de México (UVM), la Universidad Latina de América así como en el Colegio de Bachilleres de Querétaro como profesora de tiempo completo. Ha colaborado con la Dirección General del Bachillerato (DGB) como elaboradora de los programas de Biología I y Biología II de la actual Reforma Educativa, y asimismo ha participado como asesora y elaboradora de los programas de Biología y de Temas Selectos de Biología en las reformas anteriores. Es autora, desde 2005, de libros que han tenido amplia difusión en instituciones de nivel medio superior de todo el país: Biología 1, Biología 2, Temas selectos de Biología I, Biología por competencias 1 y 2, Biología 1 con enfoque por competencias, publicado por Cengage en 2016, y Biología I, publicado por Cengage en 2019.
xv
Biología II
BLOQUE
Propósito del bloque: Explica los procesos de reproducción sexual y asexual de diversos organismos, favoreciendo el pensamiento crítico sobre la importancia de la preservación de las especies.
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I
Reproducción sexual y asexual
Competencias genéricas
Competencias disciplinares
CG 6.1 Elige las fuentes de información más
CD 6 Valora las preconcepciones personales
relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. CG 8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. CG 8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.
o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. CD 7 Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.
Horas asignadas: 10 horas.
Conocimientos
Habilidades
Actitudes
• •
Definición de reproducción.
•
•
Reproducción asexual:
•
• • • • • •
•
Bipartición (fisión binaria). Gemación. Esporulación. Vegetativa. Partenogénesis.
• •
Reproducción sexual en animales:
•
• •
•
Fecundación. Tipos de desarrollo: embrionario (vivíparo, ovíparo, ovovivíparo).
Describe el concepto de reproducción. Diferencia la reproducción sexual de la asexual. Reconoce los tipos de reproducción asexual. Distingue los distintos tipos de fecundación y de desarrollo embrionario. Identifica la reproducción sexual de las plantas con flor. Explica la importancia de la reproducción sexual.
•
• •
Participa de manera respetuosa y responsable en el trabajo colaborativo. Se relaciona con sus semejantes de forma colaborativa mostrando disposición al trabajo metódico y organizado. Externa un pensamiento crítico y reflexivo de manera solidaria. Privilegia el diálogo para la construcción de nuevos conocimientos.
Reproducción sexual en plantas:
•
Estructura de la flor.
Aprendizajes esperados • Examina los tipos de reproducción de los organismos, reflexionando de manera crítica sobre la diversidad de su entorno. • Analiza la reproducción sexual y/o asexual a través de algún organismo, favoreciendo el trabajo colaborativo, metódico y organizado en su entorno. • Discute la importancia de la reproducción como medio de preservación de las especies, privilegiando el trabajo colaborativo para la construcción de nuevos conocimientos. • Explica las estructuras reproductoras de las plantas, fomentando el trabajo colaborativo y participativo, para señalar su funcionamiento e impacto ambiental.
¿Qué tanto sabes? A manera de recordatorio de tus conocimientos sobre los temas de este bloque, contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Cuál es la diferencia entre la reproducción sexual y asexual? 2. Menciona un ejemplo de reproducción asexual. 3. Describe cómo se reproducen las plantas. 4. Explica en qué consiste la mitosis. 5. Nombra cinco diferencias entre el proceso de mitosis y el de meiosis. 6. Explica en qué consiste el desarrollo ovíparo y vivíparo. 7. Nombra un ejemplo de un organismo en el que se produzca la fecundación externa. 8. Argumenta por qué es importante la reproducción de los seres vivos.
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La preservación de una especie depende de su éxito reproductivo.
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Bloque I Reproducción sexual y asexual
INTRODUCCIÓN La reproducción es un proceso fundamental para la continuidad de la vida. Es decir, que si una especie no se lograra reproducir, estaría condenada a desaparecer de la faz de la Tierra. Todos los organismos vivos han creado diversas estrategias con el fin de dejar descendencia. Algunos hacen extensos bailes de cortejo, o cantan para agradar a la hembra. Otros llegan a perder la vida en el proceso, como sucede con algunas arañas o escorpiones que mueren durante el apareamiento, atacados por su pareja; o como los salmones, que al llegar al río donde desovan, mueren por la fatiga de su viaje. En estos casos se puede observar que lo prioritario no es salvar su vida, sino contribuir a la permanencia de la especie. Las formas de reproducción que han desarrollado las diferentes familias de plantas, animales, hongos y microorganismos son muy variadas y, en algunos casos, hasta insólitas. Lamentablemente, el daño a los ambientes naturales por acciones humanas perjudica de manera notable a las especies y ha llegado a obstaculizar sus procesos de reproducción. En este bloque conoceremos los tipos de reproducción (sexual y asexual) de diversos organismos que se encuentran en el entorno natural y reflexionaremos acerca de la importancia de fomentar su preservación y propagación.
CG 8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.
Problema Organizados en equipos de tres integrantes, realicen la siguiente lectura y resuelvan las preguntas que se plantean. Asimismo, inicien el proyecto que se propone. A medida que avancen en el bloque, revisen sus respuestas y entreguen el proyecto a su profesor. Las luces en el bosque El verano pasado Elena y Joaquín tuvieron la oportunidad de participar, junto con un grupo de amigos, en un campamento en el bosque. Después de que todos instalaron su tienda de campaña cerca de un pequeño río, fueron a explorar el lugar y encontraron hongos de diversos colores y formas, que llamaron su atención. Luego observaron los árboles. Había diferentes tipos de pinos y oyameles, así como algunas plantas pequeñas, con flores. Cerca del río también pudieron ver algunas pequeñas ranas, que croaban fuertemente debido a que se encontraban en época de reproducción. Pero lo mejor vino por la noche. Cuando el bosque ya estaba oscuro, pudieron observar cómo se iba iluminando con pequeñas ráfagas de luz. Y es que las luciérnagas se fueron prendiendo, por medio de bioluminiscencia, para dar un espectáculo maravilloso, casi mágico. Al observar con cuidado, vieron que cada luciérnaga macho, mientras volaba, prendía y apagaba su luz con ciertos patrones; mientras que las hembras estaban en el suelo, carentes de alas, respondiendo a las señales de sus pretendientes. Después de que varios machos cortejaban a una hembra, esta contestaba con señales luminosas al elegido, que bajaba a aparearse con ella. Fue una experiencia enriquecedora en la que descubrieron la belleza del mundo natural. Al regresar a casa investigaron más sobre las luciérnagas y descubrieron que cada vez hay menos de estos insectos.
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Biología II
Entonces, reflexionaron acerca de la importancia de la conservación de los bosques para preservar también las especies que viven y se reproducen en ellos. Puedes leer acerca de cómo proteger a las luciérnagas en el siguiente enlace: https://www.telemundo.com/lifestyle/2017/05/03/por-que-cada-vez-hay-menosluciernagas?image=8273644
Resuelve las siguientes preguntas: 1. ¿Qué función tiene el cortejo entre los animales? 2. ¿Cómo se realiza la fecundación en las luciérnagas? 3. Explica en qué consiste la metamorfosis de los insectos como las luciérnagas. 4. ¿Qué tipo de fecundación tienen las ranas? 5. Describe cómo se desarrollan los organismos ovíparos (p. ej., las ranas). 6. ¿Cómo se reproducen los pinos? 7. ¿Qué órganos presentes en las flores participan en la reproducción sexual? 8. ¿Qué tipos de reproducción puede haber en los hongos? 9. Desarrollen, en equipos de tres, el siguiente proyecto: a) Investiguen el proceso de reproducción de alguna especie de planta o animal de su interés. b) Según su selección, señalen cómo es el cortejo, los órganos reproductores, el cuidado de la cría y las condiciones ambientales que se requieren para la reproducción de esta especie. c) Hagan una propuesta de cómo se puede ayudar a preservar a esa especie. 10. Muestren su trabajo al resto del grupo mediante una presentación electrónica o video elaborado por el equipo.
Tipos de reproducción Actividad de apertura Investiga cómo se reproducen los siguientes organismos: la estrella de mar, la esponja, una bacteria y un hongo. Anota la información recabada y compártela en clase con tus compañeros.
CG 6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.
¿Has reflexionado alguna vez acerca de cómo se lleva a cabo la reproducción de los seres vivos? Tal vez has tenido oportunidad de ver una pareja de insectos apareándose o has podido presenciar el nacimiento de las crías de algún animal doméstico… y seguramente de pequeño preguntabas a los adultos cómo es que nacen los niños. En el pasado había muchas especulaciones al respecto: hace aproximadamente 300 años, los naturalistas creían que los espermatozoides contenían a un ser humano en miniatura, el cual crecía en el cuerpo de la madre como cuando
una semilla germina en la tierra. Esta teoría se basaba en el preformismo e incluso se hacían dibujos del pequeño hombrecito que creían ver. Siglos después, esta teoría fue abandonada al comprender los procesos genéticos de la reproducción humana. También se llegó a pensar que el vapor del esperma podía fecundar los óvulos de rana sin tocarlos, para dar lugar a nuevas ranitas, hecho que fue desmentido a partir de la experimentación de algunos investigadores. De hecho, en la actualidad persisten varios mitos. Por ejemplo, ciertas personas piensan Algunas personas creen que los gemelos idénticos se forman que los hermanos gemelos se forman cuando cuando dos espermatozoides fecundan un óvulo, pero en realidad dos espermatozoides fecundan un mismo óvu- lo que sucede es que un óvulo fecundado por un espermatozoide lo y hay personas que piensan que la mujer se reproduce y da lugar a dos copias iguales. define el sexo de los hijos. Fueron necesarios muchos experimentos y análisis de sus resultados para entender claramente el proceso de reproducción de plantas, animales y del propio ser humano. Lo que ahora sabemos es que, desde el surgimiento de la vida en los océanos primitivos, hace millones de años, la reproducción fue el proceso que aseguró la perpetuación de la vida en nuestro planeta. De acuerdo con el registro fósil se ha encontrado que los primeros seres vivos eran procariontes, es decir bacterias, y se multiplicaban dividiéndose en dos, de manera que realizaban el tipo de reproducción asexual en el que un solo individuo duplica su material genético y lo reparte en sus dos células hijas, las cuales son idénticas entre sí. En algún momento, sin embargo, hace cientos de millones de años surgió el “inicio del sexo”, cuando dos individuos combinaron sus características genéticas para dar lugar a descendientes distintos a sus progenitores. Estos descendientes, dada su variabilidad genética, podían adaptarse mejor a las condiciones ambientales de su entorno. El inicio de la reproducción sexual en la naturaleza marcó un cambio de gran trascendencia en la historia de la vida, ya que a partir de ese momento se favorecieron los procesos evolutivos que han dado lugar a la gran biodiversidad de nuestro planeta. Así, en la actualidad, podemos observar que en los animales, las plantas y los hongos, se llevan a cabo procesos de reproducción sexual; es decir, que involucran la unión de dos progenitores para dar lugar a un nuevo organismo. Veamos con más detalle en qué se diferencian la reproducción sexual y Mitosis. Proceso de asexual desde el punto de vista celular. división celular en el que En la reproducción asexual, por ejemplo de un protozoario como la amiba, se conserva la información se produce el proceso de mitosis, en el cual se originan dos células idénticas a genética, de manera que se formen dos células hijas partir de una. Ambas tendrán la misma información genética y al reproducirse que contengan los mismos volverán a formar más células idénticas. No habrá diferencia entre las células genes. hijas, es decir, entre los descendientes.
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Bloque I Reproducción sexual y asexual
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Biología II
En cambio, la reproducción sexual involucra la unión de dos células, llamadas gametos, cada una proveniente de un progenitor. Un gameto es una célula sexual (óvulo o espermatozoide) que tiene la mitad de la información genética de un organismo. Cuando dos gametos se unen en la fecundación se forma un cigoto, el cual dará origen a un nuevo individuo con las características propias de su especie, que heredará caracteres tanto del padre como de la madre. Cada hijo recibirá una combinación diferente de genes de los padres, de manera que todos los descendientes serán distintos entre sí. La reproducción sexual es posible gracias al proceso de meiosis, mediante el cual se forman gametos que contienen la mitad de la información genética; es decir, que son haploides (n), de manera que cuando se unen, suman sus cromosomas y restituyen el número diploide (2n) característico de la especie (figura 1.1).
Cigoto. Célula formada por la fusión de dos células sexuales, óvulo y espermatozoide, a partir de la cual se forma el embrión y posteriormente un organismo completo. Meiosis. Proceso de división celular en el que el número de cromosomas se divide a la mitad, produciendo cuatro células hijas haploides, con información genética diferente cada una.
Espermatozoide (23 cromosomas)
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n
Óvulo (23 cromosomas)
n
Cigoto (46 cromosomas)
2n
Figura 1.1 Tanto el espermatozoide como el óvulo son haploides, a diferencia del cigoto que es diploide. Se muestra como ejemplo el número de cromosomas en la especie humana.
La gametogénesis es el nombre que se da al proceso de formación de gametos que aparece en la figura 1.2. Si esta da lugar a óvulos, se llama ovogénesis; y si produce espermatozoides, se llama espermatogénesis. Existen algunas diferencias entre la ovogénesis y la espermatogénesis; si bien, en estos dos procesos se lleva a cabo la meiosis, hay algunos detalles que los diferencian. En la espermatogénesis se forman células muy pequeñas (cuatro a partir de un espermatocito primario) y a estas se forma un flagelo que les permitirá moverse rápidamente para alcanzar a un óvulo. En el caso del óvulo, en cambio, se produce solo uno muy grande a partir de un ovocito primario; mientras que las otras tres células, llamadas cuerpos polares, son muy pequeñas y no funcionales. En el caso de las plantas, para su reproducción sexual, se lleva a cabo también un proceso de gametogénesis. Este se realiza dentro de la flor, dando lugar a óvulos a partir de células femeninas; en el polen se encuentran las células masculinas. En resumen, considerando los aspectos que hemos mencionado acerca de la reproducción sexual y asexual podemos concluir que:
Bloque I Reproducción sexual y asexual
Espermatogonia
2n Espermatocito primario
2n Meiosis I Espermatocito secundario
n
n
Meiosis II
Espermátidas
n
n
n Espermatozoides
Espermatogénesis
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n
Ovogonia
2n Ovocito primario
2n Meiosis I
Ovocito secundario
Primer corpúsculo polar
n
Meiosis II
n
Segundo corpúsculo polar
n
n
Tres corpúsculos polares Óvulo
Ovogénesis Figura 1.2 Representación de la espermatogénesis y la ovogénesis.
n © olando/Adobe Stock
n
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Biología II
La reproducción asexual: • • • • •
Involucra a un solo individuo, que se reproduce a sí mismo. No involucra recombinación de genes. Se relaciona con procesos de mitosis. Produce hijos idénticos al progenitor y entre sí. Es la forma principal de reproducción de los organismos unicelulares, aunque hay organismos pluricelulares que pueden tener este tipo de reproducción.
La reproducción sexual:
CG 6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.
• • • • • •
Requiere de la participación de dos organismos de sexo opuesto. Involucra intercambio y recombinación de genes. Se deben formar células sexuales o gametos. Se relaciona con procesos de meiosis. Produce hijos diferentes a sus padres y entre sí. Se lleva a cabo en plantas, animales y hongos.
Ambos procesos de reproducción, sexual y asexual, tienen ventajas y desventajas que analizaremos más adelante.
Práctica Organizados en equipos, elaboren un modelo de la espermatogénesis o de la ovogénesis con materiales diversos, como limpiapipas, papel de colores, etcétera. Investiguen a qué se debe que todos los espermatozoides que se producen sean diferentes entre sí. Expliquen su investigación y su modelo al profesor y al grupo.
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Las bacterias y otros microorganismos se reproducen de manera asexual.
Bloque I Reproducción sexual y asexual
Formas de reproducción asexual Actividad de apertura Hace algunos años, en un acuario se observó un fenómeno sorprendente: una hembra de tiburón que se encontraba sola, sin pareja, dio a luz a una cría. ¿Cómo se podría explicar esto? Averigua si este hecho es posible y comparte la información recabada con tus compañeros de clase.
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CD 6 Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.
Ya hemos señalado que la reproducción asexual fue el primer tipo de reproducción en la historia de los seres vivos. Microorganismos como bacterias, protozoarios y hongos se reproducen de manera asexual, dando lugar a una enorme descendencia. También las plantas y animales pueden llevar a cabo la reproducción asexual en alguna etapa de su vida. Veamos las diferentes modalidades y ejemplos de este tipo de reproducción.
Z Fisión celular Es la forma de reproducción asexual más común en los microorganismos; en ella la célula se divide y da lugar a dos células hijas idénticas. A este tipo de reproducción se le conoce también como bipartición. El proceso consiste en lo siguiente:
celular se forma una pared transversal. • Se originan entonces dos células hijas idénticas. Este sencillo proceso puede ocurrir cada 20 minutos si las condiciones son favorables en alimentación y temperatura, dando lugar a millones de bacterias en pocas horas. La fisión binaria también se lleva a cabo en protozoarios, algas y hongos unicelulares. Dado que estos organismos son eucariontes y tienen varios cromosomas y organelos, la reproducción se lleva a cabo mediante la mitosis, en la que, como recordarás, se producen estructuras como un huso mitótico y se separan los cromosomas por la mitad.
Representación del proceso de fisión binaria en bacterias.
Invaginación. Movimiento en el que la membrana de una célula se repliega hacia adentro.
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• El cromosoma bacteriano, que es uno solo y circular, se replica. • Se forma una invaginación de la membrana plasmática y en la pared
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Biología II
Z Gemación
Hidra. De la familia Hydridae, es un depredador de agua dulce que tiene forma cilíndrica, mide pocos milímetros y captura a sus presas con sus tentáculos.
Consiste en la división desigual de una célula, formando una pequeña y otra más grande. La célula pequeña es una yema que va creciendo hasta que se desprende y comienza a desarrollarse de manera independiente. Las levaduras, que se utilizan para hacer pan, son organismos unicelulares que se reproducen por gemación. Este proceso se puede llevar a cabo también en organismos pluricelulares, como las esponjas y las hidras. De igual manera, se observa un pequeño brote o yema en la que se acumulan células que se reproducen por mitosis hasta crecer lo suficiente para que la yema se desprenda y dé lugar a un nuevo individuo, que será idéntico al progenitor.
Z Esporulación
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Muchas especies de hongos, algas, musgos y helechos tienen un ciclo de vida en el que se alterna la reproducción sexual con la asexual. En la fase asexual se producen esporas en órganos especializados llamados esporangios, los cuales las liberan al medio ambiente para la propagación y reproducción. Los hongos que se forman en las tortillas o el pan (moho) forman sus esporangios y de esta manera se reproducen rápidamente. También, en el envés de las hojas de un helecho se pueden observar unas estructuras de color marrón, llamadas soros, donde se almacenan las esporas. Estas son liberadas en determinadas condiciones ambientales y germinan al tener condiciones propicias, dando lugar a una pequeña planta de helecho en la que se llevará a cabo la reproducción sexual. Las levaduras se reproducen por gemación. Así, se observa una alternancia de generaciones, de reproducción sexual y asexual. Las bacterias también pueden presentar producción de esporas, pero su función es resistir las condiciones adversas del medio ambiente debido a la cubierta dura que las protege. Las esporas pueden mantenerse en estado de vida latente por meses o años, viajar por el aire hasta llegar a un lugar propicio y entonces germinar y crecer.
Z Partenogénesis
Los helechos producen esporas que guardan en estructuras llamadas soros.
Forma muy especial de reproducción asexual. En este caso un óvulo no fecundado se desarrolla como si fuera un cigoto y da lugar a un embrión, y luego a un individuo completo que será solo descendiente de la hembra que le dio origen. Se
Bloque I Reproducción sexual y asexual
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lleva a cabo en varios grupos de invertebrados, como los caracoles, y en insectos como avispas y abejas; también puede suceder en animales más grandes, como peces, anfibios y reptiles. Se ha observado que algunos tipos de serpientes y tiburones, pese a estar aislados de una pareja en un zoológico, llegan a tener crías a partir de óvulos no fecundados.
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Z Regeneración En algunos organismos, los tejidos que los forman tienen Las abejas se pueden reproducir por medio alta capacidad de regeneración, de manera que si se frag- de la partenogénesis a partir de una hembra mentan pueden regenerar un individuo completo a partir (abeja reina) no fecundada. de cada fracción. Tal es el caso de algunas estrellas de mar, o de la planaria, que si se parten en dos o más fragmentos, pueden regenerarse por completo y dar lugar a un nuevo organismo. Sin embargo, debido a que esto sucede de manera accidental, no se le considera una forma de reproducción, sino una estrategia de supervivencia ante la adversidad, ya que estos organismos se pueden reproducir de manera sexual, como veremos más adelante.
En general, las plantas pueden reproducirse de manera sexual y asexual. La reproducción asexual se conoce como reproducción vegetativa. Esta se efectúa por medio de la propagación de pequeñas partes de su cuerpo, como una hoja, un tallo o una raíz. Los agricultores aprovechan esta capacidad y es así como desarrollan plantas como la vid (uvas), el aguacate y muchas otras, y logran tener todo un campo de cultivo cuyo origen es una sola planta. Algunos ejemplos de formas de reproducción vegetativa en plantas son los siguientes:
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Z Reproducción vegetativa
Las estrellas de mar se pueden reproducir de manera asexual por regeneración.
a) Tubérculo: los tallos subterráneos pueden dar lugar a una nueva planta. Un ejemplo muy claro es cuando a una papa le salen “ojitos” o brotes verdes. Si los plantamos, crecerá una nueva planta de papa, idéntica a la original. b) Estolón: son tallos que caen al suelo, de los que puede brotar una nueva planta. Tal es el caso de la fresa. c) Bulbo: formado por hojas modificadas, las cuales pueden llegar a dar una planta nueva. Un ejemplo es la cebolla, que si se planta con todo y sus raicillas da lugar a una nueva planta. d) Acodo o esqueje: es un procedimiento en el que se logra el brote de una nueva planta a partir de una rama, que se coloca en condiciones adecuadas para que le broten raíces. Una vez desarrolladas estas, se planta la rama y da lugar a una nueva planta idéntica a la original. Se utiliza con frecuencia en el cultivo de la vid.
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Biología II
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Generalmente todas las plantas de un viñedo provienen de una sola planta madre, la cual se reproduce por medio de esquejes.
Práctica Realiza la práctica de laboratorio “Reproducción asexual” que se presenta al final del libro.
Z Ventajas y desventajas de la reproducción asexual CG 6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.
La reproducción asexual tiene la ventaja de que es sencilla, no requiere la búsqueda de pareja, es muy rápida y genera un enorme número de descendientes a partir de un solo individuo. Sin embargo, esto trae consigo una desventaja: los descendientes son siempre iguales a sus progenitores y si las condiciones ambientales llegaran a cambiar les sería muy difícil adaptarse y sobrevivir. Por ejemplo, imagina que tienes un campo de plantas de uva, un viñedo; las plantas provienen de una misma planta madre y son genéticamente idénticas. Si llegara a atacarlas una enfermedad causada por cierto tipo de bacteria, todas serían igualmente susceptibles a ella y no habría posibilidades de supervivencia.
Actividad
CD 7 Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.
En equipo, complementen la información de este tema con fuentes de información confiables y elaboren un mapa mental de los distintos tipos de reproducción asexual. Aporten imágenes para ejemplificar cada tipo de reproducción asexual. Expliquen su trabajo a su profesor.
Bloque I Reproducción sexual y asexual
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Transferencia para la vida Desarrolla el siguiente proyecto individual: Realiza las acciones necesarias para lograr que una planta, la que tú elijas, se desarrolle de manera asexual por medio de reproducción vegetativa. Puede ser, por ejemplo, una papa, una violeta o planta de interiores a la que cortes una hoja y coloques en agua para que le salgan raíces. Puedes guiarte por las formas de reproducción vegetativa mencionadas en el texto. Utiliza tu creatividad y capacidad de investigación para lograr tu objetivo. Documenta mediante una bitácora y fotografías el proceso y entrega a tu profesor un informe, así como la planta obtenida.
Reproducción sexual en animales Actividad de apertura
La reproducción sexual, a diferencia de la asexual, implica el encuentro con una pareja para realizar un intercambio genético. Aunque esto implica un mayor gasto de energía y tiempo es muy beneficioso, dado que se favorece la variabilidad de la especie. En muchos casos, el primer paso en la reproducción sexual de los animales implica que un macho realice acciones para cortejar a una hembra, y que esta decida si es su mejor opción para convertirse en el padre de sus hijos. En la naturaleza podemos encontrar infinidad de ejemplos muy interesantes en los cuales En algunas aves se llevan a cabo danzas de cortejo muy las danzas y rituales de cortejo favorecen la unión elaboradas para la elección de pareja. de la pareja. Un ejemplo es la danza que realiza el colibrí, que hace un espectáculo aéreo para la hembra que entra a su territorio. En lo que se llama cortejo buceo, el macho vuela a gran velocidad y sube a unos 15 m de altura. Luego hace un clavado en forma de U y esto lo repite una y otra vez. Este movimiento atrae a la hembra, y el macho lo complementa con chirridos fuertes y un despliegue de sus plumas intensamente coloridas. Una vez que la hembra acepta al macho se produce el apareamiento. Así, en las diversas especies, con un cortejo largo o breve, o aun sin él, se llega al proceso en el que se unen los gametos, que se conoce como fecundación, que en los animales puede ser externa o interna.
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Investiga cómo se lleva a cabo el cortejo de alguna especie de aves y comenta en clase el resultado de tu investigación.
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Biología II
Z Fecundación externa © Lensman300/Adobe Stock
En la fecundación externa no hay contacto físico entre el macho y la hembra, y generalmente se lleva a cabo en el agua. Tanto el individuo del sexo masculino como el del femenino lanzan al agua sus gametos y allí se produce la fecundación. Este es el caso, por ejemplo, de muchos peces, ranas e invertebrados que viven en el mar o en agua dulce. Para que este proceso tenga éxito es importante que el macho y la hembra se aseguren de sincronizar el momento en Las ranas tienen fecundación externa; lanzan de manera que liberan sus gametos y que produzcan un númesincronizada huevos y esperma al agua. ro considerable de huevos, ya que los embriones pueden ser devorados por otros animales. Un caso interesante de fecundación externa es el que se observa en los corales de la Gran Barrera Arrecifal de Australia, donde más de 100 especies de corales desovan anualmente, de manera sincronizada, pocos días después de la luna llena de primavera, por lo que se produce una reproducción masiva. En este caso, parece ser que el aumento de temperatura y la duración del día y la noche influyen para disparar la liberación de las células sexuales de estos orgaCloaca. Cavidad de salida nismos invertebrados. en aves y otros animales en la que confluyen los conductos digestivo, urinario y genital, por lo que participa en la eliminación de desechos y en la reproducción.
Autofecundación. Proceso en el cual un organismo fecunda con sus espermatozoides a sus propios óvulos. Puede suceder en organismos hermafroditas.
Z Fecundación interna Este tipo de fecundación es característica de reptiles, aves, mamíferos, insectos y algunos peces. En este caso, el macho deposita dentro del cuerpo de la hembra los espermatozoides, con lo cual asegura la fecundación. El proceso se conoce con el nombre de cópula. Los machos pueden tener un órgano copulador (pene o estructura similar) que introduce los espermas, o bien puede ser que la fecundación se logre por la unión o superposición de cloacas, como es el caso de las aves, en las que el macho carece de órgano copulador. La hembra puede producir uno o más óvulos y una vez formado el cigoto, este puede desarrollarse dentro o fuera del cuerpo de la madre.
Z Hermafroditismo © Fabrice BEAUCHENE/Adobe Stock
En la mayoría de las aves, como el pingüino, no hay órgano copulador, y la fecundación se realiza por superposición de cloacas.
Algunos animales pueden tener ambos sexos al mismo tiempo, producen tanto óvulos como espermatozoides, y se les llama hermafroditas. Es el caso de las lombrices de tierra, las esponjas, algunos nematodos (gusanos microscópicos) y los moluscos. También se puede presentar en ciertos peces, ranas y sapos. En general, en estos animales no se produce una autofecundación, sino una fecundación cruzada, es decir, dos individuos se cruzan intercambiando sus gametos.
Bloque I Reproducción sexual y asexual
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Esto favorece la variabilidad en la especie, ya que, de lo contrario, los descendientes serían iguales al organismo progenitor.
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Z Formas de desarrollo del embrión Una vez que se produce la fecundación, se inicia el desarrollo de las crías. Esta depende del tipo de organismos de que se trate. Veamos cuáles son:
Ovíparos La lombriz de tierra es hermafrodita y tiene fecundación
Los huevos se desarrollan fuera del cuerpo de la cruzada. madre. Ella puede hacerse cargo de cuidarlos, como es el caso de las aves que ponen nidos en los que depositan los huevos fecundados y los protegen del frío y de los depredadores, hasta que eclosionan, es decir, hasta que los polluelos rompen el cascarón. Entonces la madre se encarga de alimentarlos hasta que aprenden a hacerlo por sí solos. También hay especies, como las tortugas, en que las hembras simplemente entierran en la arena los huevos fecundados, se alejan de ellos y dejan que se desarrollen solos. Muchos peces, anfibios, insectos, reptiles y aves son ovíparos.
Vivíparos En estos casos el embrión se desarrolla dentro del cuerpo de la madre, donde recibe de ella los nutrientes que necesita para crecer. Cuando culmina el proceso de desarrollo, las crías nacen vivas. Casi todos los mamíferos se desarrollan de esta manera. Los animales vivíparos, en general, producen un número limitado de crías, pero estas tienen altas posibilidades de sobrevivir porque se mantienen protegidas durante toda su etapa de desarrollo.
Ovovivíparos Algunos animales como tiburones, alacranes y varios tipos de serpientes son ovovivíparos. En estos casos, el embrión se desarrolla en un huevo que se encuentra dentro del cuerpo de la madre, pero sin nutrirse de ella, sino de los nutrientes del huevo. Al término de su formación las crías nacen vivas.
Marsupiales Estos son un caso especial de desarrollo que se presenta en cierto tipo de mamíferos. Se trata de animales, como los canguros y los koalas, que tienen su primera etapa de formación dentro del cuerpo de la madre y, luego, cuando apenas miden unos cuantos milímetros, salen por la vagina y se desplazan hasta llegar a una bolsa o marsupio que se encuentra en el exterior del cuerpo de la madre. Allí se completa su desarrollo.
CG 8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.
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Biología II
Aplica las TIC
CD 7 Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.
¿Sabías que en algunos animales, como la tortuga, el sexo no se determina por sus genes sino por la temperatura ambiental? Accede al siguiente enlace para informarte al respecto y elabora un diagrama en el que se describa la información obtenida en la lectura. Comenta en clase acerca de las implicaciones del calentamiento global en la reproducción de las tortugas. https://www.lavanguardia.com/natural/20180512/443511316243/macho-hembratortugas-sexo-determina-temperatura.html
Evaluación formativa Resuelve el siguiente ejercicio acerca de las formas de fecundación y desarrollo. Escribe en los espacios los tipos de fecundación y desarrollo embrionario de los animales que aparecen. Al terminar realiza una coevaluación con un compañero de tu clase.
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Fecundación:
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Desarrollo:
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Bloque I Reproducción sexual y asexual
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Reproducción sexual en plantas
La mayoría de las plantas se reproduce sexualmente por medio de las flores.
Actividad de apertura Investiga acerca de los tipos de orquídeas que hay y cuáles son las formas que pueden tener. Explica a qué se debe su gran diversidad. De ser posible, también lleva al salón de clase una imagen impresa de alguna y en grupo hagan una galería.
¿Has observado un campo lleno de flores? Es un deleite para la vista observar la variedad de colores y formas que puede ofrecernos. Si nos detenemos a observar una flor determinada, también podremos percibir el aroma y percatarnos de que puede contener un dulce néctar. Pero, ¿cuál es la función de las flores? Ciertamente no es con precisión la de agradarnos, sino otra de gran importancia para la preservación de la vida de las plantas. En la naturaleza, más de 90% de las especies de plantas se reproducen sexualmente por medio de las flores. Sus colores y aromas atractivos tienen como función atraer a las aves e insectos para que se acerquen a ellas y, al libar el néctar que les ofrecen, tomen también el polen y lo trasladen a otra flor, favoreciendo así su polinización y fecundación.
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Biología II
Es así que podemos observar una relación muy estrecha entre los insectos y algunas aves con la flor, y de ahí la importancia de que estos animales se preserven. Tal es el caso de las abejas, por su importante función para la reproducción de las plantas tanto silvestres como cultivadas. Veamos ahora la anatomía de una flor y cómo se lleva a cabo la fecundación: una flor completa tiene cuatro componentes principales unidos al receptáculo, que es la base que la conecta con el resto de la planta. Estos componentes son (figura 1.3): Cáliz. Formado por los sépalos, que son hojas generalmente verdes, dispuestas en forma de anillo y que se encuentran sobre el receptáculo. Corola. Formada por pétalos, que son hojas modificadas, generalmente de colores vistosos y que envuelven las estructuras reproductoras. Estambres. Órganos masculinos formados por un filamento y una antera en la que se guarda el polen, células masculinas de la planta. Pistilo. Órgano femenino que contiene los óvulos, células reproductoras femeninas. El pistilo consta de tres partes. El estigma, que está en la parte superior y suele ser pegajoso; este es el sitio donde cae el grano de polen. Las otras partes son el estilo, un tubo que lleva el grano de polen a la base del pistilo, y el ovario, que se encuentra en la base y encierra los óvulos. Estos componentes básicos de las flores pueden variar de acuerdo con la especie de que se trate. En unas los sépalos se encuentran fusionados, en otras son del color de los pétalos y en algunas esta estructura no existe. El número de pétalos de la planta también tiene muchas variantes. Las plantas monocotiledóneas, como los lirios, las orquídeas y las gramíneas, generalmente tienen tres pétalos o múltiplos de tres; las dicotiledóneas, como las rosas, los duraznos o el frijol, tienen múltiplos de cuatro o cinco. En cuanto a los estambres y pistilos, existen las flores hermafroditas, que contienen ambos órganos reproductores; tal es el caso del tulipán o la azucena.
Monocotiledóneas. Las plantas monocotiledóneas producen semillas con un solo cotiledón que es su hoja embrionaria. Un ejemplo es el maíz. Dicotiledóneas. Plantas que producen semillas con dos cotiledones que son dos hojas embrionarias. Un ejemplo es el frijol.
Estigma Antera Filamento
Estambre Corola
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Cáliz
Estilo
Pétalo
Receptáculo Sépalo Pedicelo
Figura 1.3 Representación de las partes de la flor.
Ovario
Pistilo
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Las flores que solo tienen pistilos o estambres son unisexuales. Si la flor solo tiene estambres se le llama estaminada y si solo tiene pistilos, pistilada. En algunos casos la flor masculina y la femenina se encuentran separadas, pero en la misma planta, como en el pepino y la calabaza. En cambio, existen plantas como el papayo en el que las flores masculinas y femeninas se encuentran en plantas diferentes, por lo que se puede reconocer la planta de papayo hembra y la de papayo macho. Las flores que son unisexuales o que carecen de sépalos o pétalos se conocen como flores incompletas. Por lo general las flores hermafroditas han desarrollado estrategias para no autofecundarse, ya que si lo hicieran podrían perder diversidad y esto no es favorable para adaptarse a los cambios ambientales, así que se fecundan de manera cruzada, de una planta a otra. Un caso interesante de fecundación en flores incompletas es el del maíz, la planta más cultivada en nuestro país. Los insectos participan en la polinización de las En esta planta, las espigas en que termina el tallo principal flores; por ejemplo, en las orquídeas. son las flores masculinas. En cada una de ellas hay tres anteras pequeñas que producen los granos de polen. Las mazorcas, situadas más abajo, son las flores femeninas. La mazorca tiene una gran cantidad de pelos que brotan de su extremo superior, estos pelos, conocidos como estilos, se unen cada uno a un ovario individual, que contiene un óvulo. Cuando el viento sopla, el polen cae en los pelos del elote, se produce la fecundación de los óvulos y se desarrolla un grano de elote por cada ovario con su óvulo fecundado.
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Bloque I Reproducción sexual y asexual
Las células sexuales de las flores se forman por procesos de meiosis en las anteras y el ovario. En las anteras se producen los granos de polen, que son los portadores de los gametos masculinos. La pared del polen es bastante dura y resistente, tiene una forma característica para cada especie de planta, por lo que es posible identificar a una especie con solo observar los granos de polen que produce. En cada grano de polen hay una célula haploide que se divide por mitosis, pero sin que se produzca la división completa Grano de polen Espermatozoides (n) de la célula. De esta manera, la célula que está dentro del grano de maduro polen tiene dos núcleos (figura 1.4). Núcleo de la La polinización ocurre cuando la parte femenina de una célula tubo flor recibe el polen que la va a fecundar. Este proceso se puede llevar a cabo por medio del viento o con la ayuda de algunos Figura 1.4 Interior de un grano de polen. insectos polinizadores. Cuando el polen se pone en contacto con el estigma, que es la parte superior del pistilo, se rompe su cubierta y comienza a formarse un tubo polínico que avanza y se abre paso por el estilo hacia el ovario. Uno de los núcleos emigra hacia la punta del tubo polínico y se convierte en el núcleo del tubo.
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Z Polinización y fecundación
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Biología II
El otro núcleo, el núcleo espermático, se divide en dos y produce los gametos masculinos o espermatozoides, que se deslizan por el líquido del tubo polínico hasta llegar al óvulo. El proceso de formación del óvulo implica la formación de ocho células haploides, de las cuales solo dos son funcionales. Una es el óvulo que será fecundado y la otra es una célula que tiene dos núcleos polares, llamada endospermo. Cuando los espermatozoides llegan al ovario, uno de ellos fecunda al óvulo y produce el cigoto que dará lugar al embrión. El otro fecunda al endospermo y se forma una célula de tres núcleos o triploide, a partir de la cual se formarán los nutrientes que acompañarán al embrión dentro de la semilla. A este proceso se le llama doble fecundación (figura 1.5). Cabe mencionar que polinización y fecundación son dos procesos distintos. Puede ser que una flor reciba el polen de otra flor, pero si no se forma el tubo polínico o el óvulo y el espermatozoide no se fusiona, no hay fecundación y por lo tanto no se forma una nueva planta. Posterior a la fecundación, se produce una semilla, la cual puede quedar encerrada dentro de un fruto, o bien ser dispersada por el aire. Al germinar, esta dará lugar a una nueva planta, que será diferente a sus progenitores (ya que en ella se han combinado las características de ambos) y será distinta genéticamente a todas y cada una de las semillas que produzca la planta, lo cual da variabilidad a la especie. La variabilidad favorece la adaptación a condiciones diversas en el medio ambiente.
s iosi Me
Grano de polen Espermatozoides
Antera
sis Meio
Núcleos polares
Ovario
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Semilla
Doble fecundación
Tubo polínico
Óvulo
Cigoto
Endospermo
Figura 1.5 Representación del proceso de reproducción sexual de una planta con flor.
Bloque I Reproducción sexual y asexual
Actividad Organizados en equipos anoten cuáles son las ventajas y desventajas de la reproducción sexual y asexual. Comenten en plenaria sus puntos de vista, arguméntenlos con fundamento y respeten las opiniones de los demás. Elaboren una conclusión grupal.
Práctica 1. Trae a tu clase una flor y localiza en ella todas sus estructuras. 2. Resuelve en tu cuaderno las siguientes preguntas: a) ¿Es una flor aislada o es una agrupación de flores? b) ¿Cuántos sépalos tiene? ¿De qué color son? c) ¿Cuántos pétalos tiene? ¿De qué color son? d) ¿Es una flor hermafrodita o unisexual? e) ¿Cuántos estambres tiene? f) ¿Cuántos pistilos tiene? g) Toca la parte superior del pistilo; el estigma, ¿es pegajoso? h) Haz un esquema en tu cuaderno donde señales los nombres de las estructuras observadas. 3. Trae también a clase un elote completo y cerrado, y observa la forma en que los pelos se unen a cada grano de maíz. Dibújalo y señala las estructuras que contiene.
CG 8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.
Evaluación formativa Para verificar tu comprensión del tema anterior, correlaciona las columnas del siguiente ejercicio. ( ) Estructura formada por los sépalos.
a) Pistilo
(
) Órgano reproductor masculino de la flor.
b) Polen
(
) Contiene las células reproductoras masculinas.
c) Estilo
(
) Se produce por la fusión de un óvulo con un espermatozoide.
d) Corola
(
) Órgano reproductor femenino de la flor.
e) Endospermo
(
) Es el alimento que nutrirá al embrión al germinar la semilla.
f) Estambre
(
) Estructura formada por los pétalos.
g) Cáliz h) Cigoto
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Biología II
Transferencia para la vida Planteen en equipos la creación de un huerto escolar o doméstico en el que produzcan plantas comestibles. Desarrollen este proyecto a lo largo del semestre. Pidan asesoría a su profesor y documenten de manera gráfica sus avances. Señalen por escrito la importancia de los huertos familiares para la preservación de especies y el mejoramiento ambiental.
CG 8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.
Actividades de cierre de bloque 1. Heteroevaluación I. Resuelve el siguiente crucigrama y entrégalo a tu profesor. 1
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8 9
2
3
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5
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Bloque I Reproducción sexual y asexual
Horizontales 1. Es una forma de reproducción asexual, se caracteriza por la formación de yemas o brotes. 2. Proceso de reproducción celular que da lugar a células con la mitad de los cromosomas. 3. Nombre genérico que reciben las células sexuales, sean masculinas o femeninas. 4. Célula que contiene dos juegos de cromosomas. 5. Tipo de reproducción en la que no se requiere de la participación de dos progenitores, sino de uno solo. Verticales 2. Proceso de reproducción celular que da lugar a dos células hijas con el mismo número de cromosomas y la misma información genética. 6. Célula femenina, tanto en animales como en las flores. 7. Organismos cuya modalidad de reproducción incluye el depósito de los huevos en el medio externo. 8. Organismo que posee ambos sexos: masculino y femenino. 9. Célula que se forma como resultado de la fusión de un óvulo y un espermatozoide.
2. Coevaluación a) Organizados en equipos de tres, elaboren un mapa conceptual en el que engloben todos los conceptos que se han manejado en el bloque, señalando cómo se relacionan entre sí. b) Comparen entre equipos su mapa conceptual y decidan cuál es el más completo. c) Realicen una coevaluación entre los diferentes equipos de trabajo.
3. Resolución del problema a) Retoma, junto con tu equipo, las preguntas que se plantearon al principio del bloque y observa si han podido resolverlas correctamente. b) Muestren las respuestas al profesor para corroborar si lo hicieron bien. c) Compartan con otros equipos su presentación electrónica o video de la reproducción de alguna especie. d) Comenten en plenaria acerca de la importancia de plantear estrategias para la preservación de las especies y hagan propuestas para ponerlo en práctica.
4. Autoevaluación de las competencias Utiliza esta rúbrica para que ubiques cuáles desempeños consideras que alcanzaste en el estudio de este bloque. Suma los puntos que obtengas y luego consulta la escala. Recuerda que la autoevaluación es para ti, para que te des cuenta de tus logros y para que identiques los aspectos que necesitas trabajar para aprender más, así que procura ser honesto en este tipo de valoraciones para que puedas determinar cómo mejorar tus estrategias de aprendizaje Aspectos a evaluar Examino los tipos de reproducción de los organismos, reflexionando de manera crítica sobre la diversidad de su entorno
3 Explico claramente los tipos de reproducción de los organismos y reflexiono sobre la importancia de la biodiversidad
2 Explico, con algunas dificultades, los tipos de reproducción de los organismos, y no los relaciono con la biodiversidad
1 No logro distinguir los diferentes tipos de reproducción en los organismos y no relaciono este proceso con la biodiversidad del entorno
25
26
Biología II
Aspectos a evaluar
3
2
1
Analizo la reproducción sexual y/o asexual a través de algún organismo, favoreciendo el trabajo colaborativo, metódico y organizado en su entorno
Diferencio la reproducción sexual y asexual de los organismos a partir de mi participación activa en un proyecto colaborativo sobre el tema
Diferencio con dificultades la reproducción sexual y/o asexual de un organismo, a partir de mi participación en el trabajo colaborativo sobre el tema
No he logrado diferenciar la reproducción sexual o asexual de un organismo ni he logrado participar de manera activa en el trabajo colaborativo sobre el tema
Discuto la importancia de la reproducción como medio de preservación de las especies
Argumento con bases sustentadas acerca de la importancia de la reproducción como medio de preservación de las especies
Argumento con dificultades sobre la importancia de la reproducción como medio de preservación de las especies
No he logrado participar activamente en la argumentación con bases sustentadas sobre la importancia de la reproducción como medio de preservación de las especies
Explico las estructuras reproductoras de las plantas, para señalar su funcionamiento e impacto ambiental
Explico claramente las estructuras de las flores y su participación en el proceso de reproducción sexual, así como su impacto ambiental
Explico, con dificultades, las estructuras de las flores y no logro describir su participación en el proceso de reproducción sexual o su impacto ambiental
No logro explicar las estructuras de las flores ni su participación en los procesos de reproducción sexual o su impacto ambiental
Valor
12
8
4
Total
Valoración Excelente
9-12
Regular
5-8
Insuficiente
1-4
5. Aprendiendo a aprender Reflexiona y responde las siguientes preguntas de acuerdo con tu desempeño en el estudio de este bloque: 1. ¿Cómo organicé mi estudio? 2. ¿Cuáles fueron mis aportaciones en los grupos de trabajo? 3. ¿Cómo podría mejorar la forma en que comunico mis ideas? 4. ¿Me interesé por profundizar en algún tema buscando información extraclase? ¿Cuál?
Esta edición de Biología II 3, >4/: /0>,==:77,/, .:9 7, ő9,74/,/ /0 .:9?=4-@4= , 49.=0809?,= 07 94A07 /0 0ő.,.4, D 0ő.409.4, /07 ;=:.0>: 0/@.,?4A: D 1,.474?,= 07 ?=,-,5: /:.09?0 80/4,9?0 7, 49.:=;:=,.4µ9 /0 ,.?4A4/,/0> /0 ,;=09/4E,50 <@0 .:9?=4-@D,9 ,7 /0>,==:77: /0 .:8;0?09.4,> D 3,-474/,/0> >:.4:08:.4:9,70> ?:/: 077: /0>/0 @9 091:<@0 49?0=/4>.4;749,=4: D /0 ?=,9>A0=>,74/,/ Entre las características del libro, destacan las siguientes: • !=0>09?, 7:> ?08,> #0;=:/@..4µ9 >0C@,7 D ,>0C@,7 >4>?08,> /0 49?02=,.4µ9 =02@7,.4µ9 D =0;=:/@..4µ9 09 07 >0= 3@8,9: 30=09.4, 209«?4., 0A:7@.4µ9 -4:7µ24., D -4:/4A0=>4/,/ D >@ ;=0>0=A,.4µ9 • 9.:=;:=, >0.@09.4,> /4/¡.?4.,> ;=¡.?4.,> <@0 >@240=09 07 @>: /0 30==,8409?,> ?0.9:7µ24.,> /0 491:=8,.4µ9 D .:8@94.,.4µ9 % ,>¯ .:8: 49>?=@809?:> /0 0A,7@,.4µ9 ;,=, 07 >02@48409?: >09.477: D :=/09,/: /07 /0>08;0³: 0>.:7,= • :9?4090 491:=8,.4µ9 =070A,9?0 ;,=, ,/09?=,=>0 09 7, ;=¡.?4., 7: <@0 ;0=84?0 1:=?,70.0= 3,-474/,/0> /0>?=0E,> D ,.?4?@/0> ;,=, /0>,==:77,= D =0>:7A0= ;=:-708,> =0,70> • :9>4/0=, ,-:=/,= 07 .:9:.48409?: D ,=?4.@7,=7: /0 8,90=, ;7@=,7 .:9 7,> 3,-474/,/0> D ,.?4?@/0> <@0 ;0=84?,9 2090=,= , 7, ;,= 0A4/09.4,> /0 ,;=09/4E,50 • 9 07 /0>,==:77: /0 7, :-=, >0 .:9>4/0=µ 7, A,74:>, :;494µ9 /0 /:.09?0> D 02=0>,/:> /07 -,.34770=,?: ,>¯ .:8: 49?0=0>,9?0> 0C;0.?,?4A,> /0 0>?@/4,9?0> ,.0=., /0 .µ8: /0-¯, >0= 07 1:=8,?: 4/0,7 /0 @9 74-=: /0 ?0C?: ;,=, 07 .@=>: • ,A:=0.0 <@0 07 0>?@/4,9?0 ,/<@40=, 9: >µ7: .:9:.48409?:> 9@0A:> HsaberI >49: <@0 ,;=09/, , ,;=09/0= Hsaber hacerI D ,;=09/, <@0 ;@0/0 ,;=09/0= Hsaber serI ;,=, -090ő.4: ;=:;4: D /0 7:> /08¡> Hsaber convivirI
ISBN-13: 978-607-526-906-1 ISBN-10: 607-526-906-1
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