Ciencia y Ambiente
ESPACIO RESERVADO PARA LOS CRÉDITOS INSTITUCIONALES Y EDITORIALES.
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Querido estudiante: ¡Bienvenido a esta nueva aventura! Este libro de Ciencia y Ambiente 6 está preparado especialmente para que, junto a tus compañeros y compañeras, desarrolles habilidades científicas que posees. Aquí encontrarás situaciones retadoras que te motivará a explorar, indagar, investigar y construir nuevos conocimientos científicos y tecnológicos para que puedas comprender y desenvolverte en el mundo actual. Podrás leer y comprender paradigmas científicos, así como analizar cuestiones sociocientíficas, que te proporcionarán una visión más amplia del rol que desempeña la ciencia en la sociedad. Con la revisión de tu libro, el acompañamiento de tus profesores y tus habilidades y destrezas, obtendrás un buen aprendizaje este año.
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tu
col
Tu libro de Ciencia y Ambiente 6 plantea retos que te motivarán y ayudarán a aprender en forma fácil.
El libro tiene ocho unidades. En ellas encontrarás muchas novedades.
Sección de inicio
Texto que te motivará a trabajar sobre el tema.
Imagen que presenta una situación significativa.
Para iniciar Propone tres preguntas que te orientarán sobre lo que vas a aprender.
Sección de desarrollo
¿Sabías que…? Leerás más datos interesantes sobre los temas tratados.
4
Para ampliar Encontrarás información importante consultando diferente bibliografía.
Conceptos clave
Te enterarás de información importante a través de imágenes y organizadores.
Tendrás como apoyo un vocabulario de términos científicos.
Experimento Para reforzar +
Despertarás tu curiosidad desarrollando experimentos sencillos y de corta duración.
Resolverás preguntas para reforzar tu aprendizaje.
Además, presenta secciones especiales que te ayudarán a conocer más sobre el tema. Cuestión sociocientífica y evento paradigmático Presenta información científica relacionada con problemas controversiales y eventos que influyeron en el desarrollo de la sociedad. Tecnología Presenta información científica relacionada con la tecnología.
Sección de cierre Para finalizar
¡Te divertirás indagando!
Presenta un texto breve que resuelve la situación significativa. Además, encontrarás actividades que te permitirán aplicar lo aprendido.
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Presentación
N.° unidad
1
3
Conoce tu libro
4-5
Índice
6-7
Título de la unidad
¿Por qué la célula es la unidad del ser vivo?
Temas a desarrollar La célula y su estructura. La célula y sus clases. La clasificación de los seres vivos según el número de células. La división celular. Tecnología: Las células madre. La clasificación y la taxonomía. Cuestión sociocientífica: Las ideas de la célula en el tiempo. La evolución de los seres vivos. Las pruebas de la evolución. La evolución humana.
Para finalizar
¿Qué le puede pasar a nuestro cuerpo?
2
29 El crecimiento y desarrollo del ser humano. Los nutrientes. Los alimentos transgénicos.
30-46
Tecnología: La conservación de alimentos. Las consecuencias de una alimentación inadecuada. Evento paradigmático: El pan en el Perú. Los trastornos alimenticios. La buena alimentación.
Para finalizar
3
N.° de página 8-28
¿Cómo funciona tu cuerpo?
47 El control de las funciones del cuerpo. El sistema nervioso central. El sistema endocrino. Los cambios externos en la pubertad. La reproducción humana. El embarazo y el parto.
50-74
Tecnmología: Las técnicas de reproducción asistida. La herencia biológica. Evento paradigmático: De la pangénesis a la actualidad. La clonación y sus aplicaciones.
Para finalizar
¿Cómo prevenimos las enfermedades?
4
Las enfermedades, causas y contagio. Las bacterias, los virus y la salud. El sida. Las enfermedades más frecuentes.
76-92
Evento paradigmático: Beneficios y perjuicios de los microorganismos. La donación de órganos. La ingeniería genética. Tecnología: La clonación terapéutica. Los primeros auxilios.
Para finalizar
6
75
93
N.° unidad
Título de la unidad
¿Cómo se origina la Tierra?
5
Temas a desarrollar El universo. Las estrellas, el Sol y las constelaciones. El sistema solar. Los asteroides, meteoros, cometas y satélites. La Luna y los mares. La estructura de la Tierra. Las eras geológicas. La meteorización, la erosión y la sedimentación. Los volcanes y los terremotos.
N.° de página 94-126
Cuestión sociocientífica: El empleo del combustible fósil en la industria. Las rocas y los minerales. Tecnología: La plataforma petrolífera. La atmósfera y su estructura. Las nubes. El clima. La exploración del espacio. Para finalizar
¿Cómo son los ecosistemas de la Tierra?
6
127 Los ecosistemas. Los ciclos de la materia. Los ecosistemas del Perú. Los grandes ecosistemas.
128-150
Cuestión sociocientífica: Los ecosistemas, la biotecnología agrícola y cultivos transgénicos. Las adaptaciones de los seres vivos. La biodiversidad: un recurso vivo. Las especies de plantas y animales en peligro de extinción. La tecnología y los agentes contaminantes de los ecosistemas. Tecnología: Vigilancia espacial del medioambiente La conservación de los ecosistemas.
Para finalizar
7
¿Cómo está formada la materia?
151 La materia.
152-170
Tecnología: La tecnología de lo pequeño. Clases de sustancias puras. Los fenómenos moleculares. Las soluciones. La inmersión y la flotación de materiales. Los cambios físicos y químicos de la materia. Cuestión sociocientifica: La fabricación del plástico. Las sustancias degradables y no degradables.
Para finalizar
¿Cómo nos beneficia la energía?
8
171 La energía y sus fuentes.
172-204
Tecnología: El vuelo de los aviones. Las energías hidráulica y eólica. La luz. El calor. El sonido. La energía eléctrica. Los circuitos y la energía eléctrica. Los costos del consumo de energía. El electromagnetismo. La fuerza y su medición. Las máquinas simples. Las primeras máquinas simples. Las máquinas simples en las actividades humanas. Cuestión sociocientifica: Las máquinas en la industria. El movimiento.
Para finalizar
205
Bibliografía
206
7
UNIDAD
1
¿Por qué la célula es la unidad del ser vivo?
De manera similar al funcionamiento de una fábrica, la membrana celular, el núcleo y los organelos celulares de una célula trabajan de forma coordinada para realizar funciones como la respiración, el transporte de nutrientes, la eliminación de desechos y la reproducción.
8
a • ¿Cómo funciona una fábrica? • ¿Qué ocurriría si fallara el mecanismo de la máquina principal? • ¿Qué parte de la célula se encarga de dirigir todas las actividades?
UNIDAD 1
9
La célula y su estructura Los seres vivos están formados por una o más células. Su estudio permite diferenciar sus partes y reconocer sus funciones. ¿Cuáles son las partes de la célula?
La célula Todos los seres vivos, desde el más grande hasta el más pequeño, están formados por células. La célula es la unidad mínima de vida; es decir, realiza las funciones de un ser vivo: alimentarse, relacionarse con su medio y reproducirse. La mayoría de las células presentan las siguientes partes: • Membrana celular. Capa delgada que rodea toda la célula. Su función principal es seleccionar las sustancias que entran y salen de ella. • Citoplasma. Sustancia interior de la célula, rica en agua, sales y otros elementos. Contiene pequeñas estructuras u organelos, que son órganos microscópicos con forma y función determinadas. • Núcleo. Estructura de forma esférica que contiene moléculas de ADN (ácido desoxirribonucleico), las cuales le permite dirigir todas las actividades celulares, además de permitir la transmisión de caracteres hereditarios.
Membrana celular
Citoplasma Núcleo
Partes de la célula.
Experimenta y analiza
La presencia de las células 1. Vierte agua tibia en dos tazas y agrega dos cucharaditas de azúcar a cada una. Revuelve hasta que se disuelva la mezcla. Luego, añade a una de las tazas una cucharadita de levadura en polvo. Remueve bien hasta que todo se disuelva. 2. Echa el líquido de cada taza en botellas distintas de medio litro. Colócales a ambas un globo pequeño en la boca. Espera unos 30 minutos y observa qué sucede. 3. Toma con un gotero una muestra de la botella con la mezcla de levadura y colócala en el portaobjetos. Tapa con el cubreobjetos y seca el exceso de líquido con papel o una toalla pequeña. Observa la muestra detenidamente a través del microscopio. • ¿Qué sucedió en la experiencia? • ¿Por qué se dieron diferencias entre una y otra botella?
10
El tamaño de las células La mayoría de las células son tan pequeñas que el ojo humano no puede percibirlas a simple vista. Para observar las células, se utilizan los microscopios.
Conceptos clave
Las dimensiones de las células se miden en micrómetros (µm), donde 1 µm es la milésima parte del milímetro. Es decir, un milímetro tiene 1 000 micras. La mayoría de las células mide entre 5 y 50 micras.
Micrómetro. Unidad de medida que es la milésima parte del milímetro.
Tamaño de algunas células 7 µm 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Célula muscular
Célula sanguínea Células animales
Bacteria
Células vegetales
La forma de las células La forma de las células es muy variada y depende de la función que realicen en el organismo. Tipos de célula
Célula epitelial
Célula nerviosa Membrana celular
Membrana celular
Célula muscular
Núcleo
Núcleo
Estructura
Pared celular Membrana celular Núcleo
Membrana celular
Núcleo
Forma
Geométrica
Estrellada
Función
Protege y recubre al organismo, tanto en superficies externas como en cavidades internas.
Recibe estímulos, los transmite hacia el centro nervioso, los procesa y elabora respuestas.
a
Célula de la raíz
Fusiforme Puede acortarse o alargarse y, por lo tanto, es capaz de efectuar movimientos.
Vacuola Alargada Permite el paso del agua y las sales minerales del suelo hacia el centro de la raíz.
a
1 ¿Es posible observar las células a simple vista? ¿Por qué? 2 ¿En qué parte del cuerpo encuentras células epiteliales? 3 ¿Por qué las células nerviosas tienen forma estrellada?
UNIDAD 1 11
La célula y sus clases Las funciones que la célula cumple hace que tenga una organización diferenciada. No todas las células presentan las mismas partes. ¿Qué clase de células tienes en tu cuerpo?
Las clases de células Según su estructura interna, se distinguen dos tipos de células: procariotas y eucariotas. Células procariotas
Células eucariotas
Células pequeñas de organización sencilla, carentes de núcleo definido. Por tanto, su material genético o ADN se encuentra libre en el citoplasma. Las bacterias tienen este tipo de células.
Células con núcleo y organización más compleja, pues poseen organelos que llevan a cabo diferentes funciones. Con excepción de las bacterias y cianobacterias todos los demás seres vivos presentan este tipo de células.
Las células procariotas
e
Las bacterias están por todas partes, incluso en condiciones desfavorables se rodean de una gruesa cubierta y entran en un estado de vida particular, donde reducen sus funciones al mínimo.
Conceptos clave
Las bacterias y las cianobacterias, poseen una célula con membrana celular y citoplasma. Estos seres vivos reciben el nombre de células procariotas. También suelen tener una pared celular que envuelve la membrana celular. Bacteria Material genético Flagelo
Pared celular Membrana celular Citoplasma
12
Sa
Célula procariota. Célula que carece de núcleo definido. Cianobacteria. Bacteria que puede hacer fotosíntesis.
Las células eucariotas Estos organismos poseen células con núcleo, membrana celular y citoplasma. Estas células forman organismos unicelulares o multicelulares. Además, cuentan con una gran variedad de organelos. Las células eucariotas pueden ser de dos tipos: animales y vegetales. Entre ellas, existen las siguientes diferencias:
Conceptos clave Célula eucariota. Célula con membrana celular, citoplasma y núcleo.
• La célula vegetal tiene una pared rígida, llamada pared celular, que envuelve a la membrana celular. Esta pared no ésta presente en la célula animal. • Generalmente, la célula vegetal tiene forma poligonal, mientras que la célula animal adopta formas más diversas: estrelladas, esféricas, cúbicas, etc. • La célula vegetal posee unos organelos exclusivos llamados cloroplastos, que realizan la fotosíntesis. • La célula vegetal presenta una vacuola de gran tamaño; la célula animal, en cambio, posee varias vacuolas más pequeñas.
Célula animal
Núcleo Citoplasma
Célula vegetal
Retículo endoplasmático. Son membranas interconectadas en forma de laberinto que comunican el núcleo con el citoplasma. Ribosomas. Son organelos pequeños que realizan la síntesis de proteínas. Vacuolas. Bolsas donde se almacena agua, productos de secreción y desechos. Aparato de Golgi. Conjunto de sacos apilados unos encima de otros que intervienen en la producción de sustancias útiles. Mitocondrias. Organelos alargados donde se realiza la respiración celular. Lisosomas. Bolsitas que sirven para digerir o destruir sustancias.
Membrana celular
Pared celular. Compuesta de celulosa, sustancia que da rigidez y sostén a la célula vegetal. Cloroplastos. Organelas de color verde que contienen el pigmento llamado clorofila y donde se realiza la fotosíntesis.
UNIDAD 1 13
La clasificación de los seres vivos según el número de células Los seres vivos pueden estar formados por una sola célula o por varias células. ¿Cómo son los seres unicelulares y multicelulares?
Los organismos unicelulares y multicelulares Según el número de células que los forman, los seres vivos se pueden clasificar en dos grandes grupos:
Colonia de bacterias.
Conceptos clave
EDITORIAL
EDITORIAL
• Unicelulares. Formado por una sola célula procariota o eucariota . En ocasiones se asocian formando colonias, en las que cada célula sigue funcionando individualmente todas las funciones vitales.
Niveles de organización
Ameba
Células
• Multicelulares. Constituidos por muchas células eucariotas diferentes que se asocian entre sí y dependen unas de otras para vivir. Por ejemplo, las plantas y los animales (incluido el ser humano). Cada tipo de célula realiza una función determinada y juntas cooperan para que el organismo realice todas sus funciones. Para ello, adaptan su forma y su estructura y se agrupan formando diferentes niveles de organización: tejidos, órganos y sistemas.
Tejidos
Órganos EDITORIAL
EDITORIAL
Colonias. Organización cooperativa de un grupo de organismos unicelulares.
Sistemas
Organismo Roble
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Hormiga
La reproducción en los seres unicelulares
EDITORIAL
Células hijas
EDITORIAL
Levaduras en gemación
EDITORIAL
Los seres unicelulares se reproducen a partir de un único individuo que genera copias de sí mismo. Como no hay células sexuales, no se realiza la fecundación. Algunos ejemplos de las formas de reproducción asexual son:
Espora
Brote o yema
Esporangio
Por gemación
Por bipartición
Por esporas
Algunos organismos unicelulares, como las levaduras, producen un abultamiento especial –un brote o yema– que crece y crece hasta convertirse en un organismo idéntico al que lo originó. En ese momento, se separa del progenitor para comenzar una vida independiente.
Los seres unicelulares, como las bacterias y las amebas, simplemente se parten por la mitad para reproducirse. De una bacteria se forman dos; de dos, cuatro; de cuatro, ocho, y así sucesivamente. En pocos minutos pueden aumentar hasta cientos de miles.
Los hongos forman esporas, cèlulas de paredes gruesas y resistentes que se forman dentro de estructuras finas y largas con puntas abultadas, los esporangios. Cuando caen las esporas en un lugar favorable, de cada una de ellas se origina un nuevo hongo.
a ¡Conoce más sobre la célula y su organización! Ingresa a este enlace y responde. https://www.youtube.com/watch?v=ShZ199yq9ec&spfreload=10
Cuando uses información de internet, escribe su referencia bibliográfica.
• ¿Qué son los organismos pluricelulares? Propón dos ejemplos. • ¿Cuándo se puede producir el cáncer?
a
a
1 ¿Qué características presentan los organismos pluricelulares a diferencia de los organismos unicelulares? 2 ¿Por qué una colonia no es un organismo multicelular? 3 ¿Cómo se reproducen los seres unicelulares?
UNIDAD 1 15
La división celular Cuando la célula ha alcanzado un tamaño adecuado, se divide originando nuevas células hijas. ¿Cómo es la división celular?
La división de las células Durante la división celular, el material genético se reparte en las células hijas, ya sea por mitosis o por meiosis.
La mitosis La mitosis es un tipo de división celular que origina células hijas iguales a la célula madre. Los cromosomas se reparten entre las dos células hijas y ambas células reciben idéntico número de cromosomas. Aunque la mitosis es un proceso continuo, para facilitar su estudio, se divide en cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.
1. Profase Los cromosomas se hacen visibles y se duplican. La membrana nuclear se rompe. El centriolo se duplica y se dirige hacia los extremos de la célula.
Membrana nuclear
Cromosomas duplicados
3. Anafase Los cromosomas se separan en cromátidas hermanas, las cuales son jaladas hacia los polos por el huso acromático.
Cromátida
16
e
Sa
Centriolo
Huso acromático
En los animales, la mitosis ocurre en todos los tejidos, permitiendo su crecimiento o la renovación de sus células. En las plantas, la mitosis solo ocurre en los tejidos en crecimiento, llamados también meristemáticos.
Conceptos clave Cromosomas. Estructuras formadas por ADN que se encuentran en el núcleo de la célula.
2. Metafase Aparece el huso acromático, conjunto de fibras de proteínas que une a los centriolos con los cromosomas. Estos se encuentran alineados en la región central de la célula.
Cromosomas alineados
4. Telofase Las cromátidas llegan Membrana celular a los polos y el huso acromático División de desaparece. citoplasma Se forman las membranas nucleares de los nuevos núcleos, se inicia la división del citoplasma y las células hijas se separan.
La meiosis La meiosis es una forma especial de división celular que ocurre durante la formación de los gametos (óvulos y espermatozoides). Este proceso consta de dos divisiones celulares sucesivas denominadas primera y segunda división meiótica, precedidas por un solo periodo de duplicación de cromosomas. Primera división
Profase I
Metafase I
Anafase I
Telofase I
Segunda división
Anafase II
Telofase II
Metafase II
a ¡Conoce más sobre la reproducción! Ingresa a este enlace y responde. http://www.perueduca.pe/recursosedu/modulos/secundaria/cta/ divisioncelular/menu_biologia.html
Profase II
Utiliza información actual y confiable de internet.
• ¿Cómo es la reproducción de las levaduras? • ¿Qué ser vivo se reproduce por regeneración?
a
a
1 ¿Cuál es la diferencia entre mitosis y meiosis? 2 ¿Señala la importancia de la mitosis y de la meiosis?
UNIDAD 1 17
Tecnología
Las células madre Existen células no especializadas cuya función es dar origen a células de los diferentes tejidos. También se usan para curar enfermedades. ¿De dónde se obtienen las células madre? Las investigaciones de las funciones vitales han llevado a los científicos al conocimiento de las células madre, capaces de ayudar a combatir una gran variedad de enfermedades.
¿Qué son las células madre? Son células no especializadas que dan origen a las demás células del cuerpo que forman los tejidos. Fueron descubiertas en la médula ósea de los huesos y en la sangre.
¿Cómo se obtienen? Las células madre se obtienen de diferentes células y tejidos: 1. Células de reserva del organismo adulto (médula ósea de los huesos). 2. Sangre del cordón umbilical de los recién nacidos.
1. Extracción de la médula ósea. 2. Purificación de células madre.
Médula ósea
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Células madre
3. Inyección de células madre en la zona afectada.
Biotecnología
¿Cuál es su importancia? Se han realizado trasplantes de células madre en el tratamiento de leucemia, enfermedades de los huesos y del corazón, entre otros. Las investigaciones apuntan a descubrir la mejor forma de implantar células madre a los tejidos dañados, para revertir enfermedades degenerativas como el mal de Alzheimer y el Parkinson.
1. Extracción de sangre del cordón umbilical.
2. Purificación de células madre.
3. Análisis al microscopio.
En los bebés, las células madre están contenidas en la sangre del cordón umbilical y la médula ósea. Son extraídas y preservadas cuando los bebés nacen para asegurar su salud en los próximos años, pues tienen capacidad regenerativa y pueden reemplazar a otras células.
4. Almacenamiento en frío.
Las células madres se obtienen de la sangre del cordón umbilical, después del nacimiento del bebé. Estas se guardan en el banco de células madre por tiempo indefinido, congeladas a temperaturas de hasta -100°C (criopreservación).
UNIDAD 1 19
La clasificación y la taxonomía Para estudiar a los seres vivos, es necesario organizarlos de acuerdo con sus características y semejanzas. La taxonomía es la ciencia que ordena a estos seres vivos. ¿Cómo se clasifican los seres vivos?
EDITORIAL
La clasificación de los seres vivos El ser humano ha tenido siempre la necesidad de clasificar a los seres vivos. Por ejemplo, según el medio en que viven, como acuáticos o terrestres, o según su utilidad, como beneficiosos o dañinos. Sin embargo, estas agrupaciones no resultaban suficientes, pues podían incluir en un mismo grupo a animales tan diferentes como los choros y las ballenas, por ser ambos acuáticos. En el siglo xviii, gracias a los trabajos del científico sueco Carl von Linneo, se definieron criterios de clasificación científica para los organismos vivos.
Los sistemas de clasificación La taxonomía es la ciencia que ordena a los organismos vivos en categorías o taxones, de acuerdo con sus semejanzas estructurales, funcionales y evolutivas.. Estas categorías son reino, phylum o filo, clase, orden, familia, género y especie. Para la clasificación de las plantas, el término phylum es reemplazado por el de división. • La especie es la unidad básica de clasiCategoría ficación. Es un grupo de individuos que taxonómicas comparten características anatómicas, 1 Reino: Animalia fisiológicas y evolutivas, que se reproducen entre ellos generando descendencia 2 Filo: Cordados fértil. Clase: • Las especies relacionadas entre sí se 3 Mamíferos agrupan en géneros. 4 Orden: • Los géneros se agrupan en familias, Carnívoros las familias en órdenes y los órdenes en 5 Familia: clases. Cánidos • Varias clases constituyen un filo (si agru6 Género: Canis pa animales) o una división (si agrupa Especie: plantas). 7 Canis lupus
20
El sistema que se usa actualmente para clasificar a los seres vivos fue ideado hace más de 300 años por el naturalista sueco Carl von Linneo.
Sa
e
En la actualidad, se utiliza el sistema taxonómico de clasificación natural, que trata de agrupar a los organismos empleando dos tipos de criterios que se basan en lo siguiente: • Su forma y las funciones que realizan para vivir. • Su parentesco evolutivo.
Conceptos clave Taxón. Categoría de clasificación del ser vivo de acuerdo a sus semejanzas.
Los reinos biológicos Todos los seres vivos se clasifican en seis reinos: Eubacteria, Archaea, Protista, Fungi, Plantae y Animalia. Estos son los criterios principales para esta clasificación: • El tipo de células: procariotas o eucariotas. • El número de células: unicelulares o multicelulares. • El nivel de organización: celular, colonial o tisular y órganos. • La forma de nutrición: autótrofa o heterótrofa.
EDITORIAL
Reinos
Tipo de células
Nivel de Número de células organización
Procariota Celular
Unicelular
Sa
e
La clasificación de los seres vivos en animales y vegetales fue propuesta por Aristóteles. Sin embargo, con el descubrimiento del mundo microscópico, fue modificada para incluir toda la gran diversidad de microorganismos.
Nutrición
Otras características
Autótrofos y heterótrofos con digestión externa.
Son microscópicos y viven en todos los ambientes.
Autótrofos y heterótrofos.
Viven en todos los ambientes, inicialmente fueron localizados en ambientes de condiciones extremas.
EDITORIAL
Eubacteria
Procariota
Unicelular
Celular
EDITORIAL
Archaea
Eucariota
Unicelular o multicelular
Celular
Viven en ambientes Autótrofos fotosintéticos o acuáticos. Algunos son de heterótrofos con vida libre y otros parásitos. digestión externa. Pueden formar colonias.
Eucariota
Unicelular o multicelular
Celular o tisular (tejidos)
Heterótrofos con digestión externa.
Algunos son parásitos, y otros, descomponedores.
Eucariota
Multicelular
Órganos
Autótrofos
No se trasladan por sus propios medios. Con flores o sin flores.
EDITORIAL
Protista
EDITORIAL
Fungi
fotosintéticos. EDITORIAL
Plantae Eucariota
Multicelular
Órganos
Heterótrofos con digestión interna.
Animalia
a
Se desplazan por sus propios medios. Pueden ser vertebrados o invertebrados.
a
1 ¿Por qué es importante clasificar a los seres vivos y darle un nombre científico? 2 ¿Qué diferencias hay entre el reino Eubacteria y Archaea?
UNIDAD 1 21
Evento paradigmático
Las ideas de la célula en el tiempo El concepto de célula ha evolucionado con la teoría celular. Antes de esta teoría ya existían ideas previas que con el desarrollo del conocimiento científico se pudo validar o descartar. ¿Qué ideas existían sobre la célula?
EDITORIAL
Los aportes de Leeuwenhoek y Hooke Los aportes del conocimiento de la célula dieron como fruto la elaboración de la teoría celular y su consecuente aceptación. En el siglo xvii, el holandés Antoni van Leeuwenhoek (16321723) cuestionó la idea de la generación espontánea y creó el primer microscopio que permitió cambiar esta idea. Por su parte, el inglés Robert Hooke (1635-1702) describió, gracias al microscopio, la estructura de una lámina de corcho y observó que estaba compuesto por diminutas celdas repetitivas. A cada una de estas se le denominó cell (en inglés), que significa ‘célula’.
El microscopio de Leeuwenhoek sirvió para cambiar la idea de la generación espontánea.
Los aportes de Schleiden, Schwann y Virchow EDITORIAL
Los científicos alemanes, Matthias Jakob Schleiden (1838) y Theodor Schwann (1839), concluyeron que la célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos. Posteriormente, el alemán Rudolf Virchow (1855) complementaría la teoría celular afirmando que toda célula procede de otra preexistente.
La aceptación de la teoría celular Cuando se consolidó la teoría celular, no todos los científicos estuvieron de acuerdo con darle validez. Un grupo de científicos sostenían que el tejido nervioso no estaba formado por células independientes, sino que todas ellas estaban unidas entre sí formando una red. Esta idea cesó en 1933 cuando Santiago Ramón y Cajal publicó un artículo en donde concedió validez universal a la teoría celular.
22
Las primeras células estudiadas por Theodor Schwann.
La teoría celular
La teoría celular • Todos los organismos están constituidos por células. Algunos por una sola célula: los organismos unicelulares y otros por muchas de ellas, como los organismos multicelulares. Las células constituyen la unidad básica, estructural y funcional de los seres vivos. • Las células llevan a cabo las funciones vitales del ser vivo. En los organismos multicelulares, las células realizan las funciones de nutrición, relación y reproducción. • Las células presentan varias características comunes. Poseen una membrana, un citoplasma y a los organelos celulares del exterior. • Todas las células provienen de otra célula preexistente. A menudo esta función la realizan las células que mediante la mitosis tanto en organismos unicelulares como en tejidos.
a
EDITORIAL
Actualmente, la teoría celular postula lo siguiente:
La teoría celular confirmó que los seres microscópicos están formados por células.
No copies ni pegues información de la internet. Lo mejor es leer, captar la idea y escribirla con tus propias palabras.
¡Conoce más sobre la teoría celular! Ingresa a este enlace y responde. https://www.youtube.com/watch?v=LjDJ1VRg8Dk • ¿Qué personajes científicos se mencionan? • ¿Cuáles fueron sus aportes? • ¿Qué ocurrió entre Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann? ¿Por qué?
a 1 ¿Qué aportes científicos se dieron antes de que se consolidara la teoría celular? 2 ¿Por qué no era aceptada la teoría celular? 3 ¿Cómo los nuevos conocimientos científicos pueden afectar las ideas propuestas por la teoría celular?
UNIDAD 1 23
La evolución de los seres vivos Desde que los seres vivos aparecieron en la Tierra, han tenido cambios continuos en forma, tamaño, hábitat, entre otros. ¿Cómo se explica la evolución de las especies?
La evolución de la vida Algunos animales que existieron en la Tierra, como los dinosaurios, desaparecieron, y otros, se transformaron. Estos cambios continuos que sufren las especies de generación en generación, a través del tiempo, se conocen como evolución.
Conceptos clave Evolución. Cambios continuos que sufren las especies a travès del tiempo.
Las teorías de la evolución
Lamarck: Herencia de caracteres adquiridos
Las jirafas transmitieron esa característica adquirida por el uso a sus crías. Las crías nacieron con el cuello más largo y siguieron esforzándose por llegar a las hojas más altas. La siguiente generación tuvo el cuello aún más largo. EDITORIAL
Todas las jirafas tenían cuello corto, sin embargo, el esfuerzo diario por alcanzar las hojas de los árboles más altos les permitió desarrollar un cuello muy largo.
Darwin: Supervivencia del más fuerte
Al principio había jirafas de cuello corto y largo. Las de cuello largo alcanzaban las hojas de las copas más altas. Al comer mejor, tuvieron mayores posibilidades de sobrevivir y de tener un mayor número de crías que las demás jirafas.
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EDITORIAL
Dos teorías de la evolución fueron las más importantes:
Las crías de las jirafas de cuello largo sobrevivieron porque heredaron esa característica de sus padres, es decir, estuvieron mejor adaptadas al ambiente.
La selección natural y artificial
• Selección natural. Es el proceso por el cual los organismos de una misma especie que están mejor adaptados al medioambiente desplazan a los menos adaptados. Las mutaciones generan distintas características en los individuos de una especie. La selección natural se encarga de fijar o desaparecer estas nuevas características. Muchas de ellas, generan nuevas especies con el tiempo, continuando así con la evolución. • Selección artificial. El ser humano también selecciona determinados ejemplares de plantas o animales por sus características. Las plantas, que actualmente cultivamos, o los animales domesticados que criamos han sido seleccionados entre los silvestres durante muchas generaciones.
EDITORIAL
Con el tiempo, los nuevos conocimientos aportados por otras áreas complementaron las teorías sobre la evolución y sus mecanismos. Así se explican la selección natural y artificial.
En la naturaleza, los organismos más aptos tienen mayores posibilidades de sobrevivir y reproducirse.
La evolución en nuestros días Darwin nunca pudo explicar cómo se originaban ni cómo se transmitían estas nuevas características. Sin embargo, en el siglo xx, varios científicos postularon la teoría sintética de la evolución. Esta teoría sostiene que las mutaciones y recombinaciones del ADN de los organismos introducen variabilidad en sus genes, la cual es regulada por la selección natural, favoreciendo determinadas características.
Molécula del ADN.
Conceptos clave
a
a
1 ¿Qué explica la teoría de Lamarck? 2 ¿Cuál es la diferencia entre la teoría de Darwin y Lamarck? 3 ¿Qué explica la teoría sintética de la evolución?
Mutación. Cambio que se produce en el ADN de un ser vivo. Origina una variación en las características de este. Ocurren al azar y pueden transmitirse a su descendencia. Variabilidad. Capacidad de producir o tener distintas características.
UNIDAD 1 25
Las pruebas de la evolución El ser humano también ha pasado por muchos cambios. ¿Cómo ha evolucionado el ser humano?
El árbol de la evolución humana Durante su evolución, el ser humano ha sufrido muchos cambios, desde ancestros con apariencia de simios hasta su aspecto actual. Nuestra especie surgió hace solo 100 000 años. Nuestros ancestros más antiguos vivieron hace unos 5 millones de años. Hombre moderno (Homo sapiens
Actual Chimpancé
sapiens)
Gorila Hombre de Neanderthal (Homo sapiens neanderthalensis)
Hace 3 millones de años
Homo erectus Australopithecus robustus
Homo habilis
Hace 5 millones de años
Australopithecus africanus
Preaustralopithecus
Primates cuadrúpedos, ancestros comunes del ser humano y de los primates actuales.
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Línea humana Línea Australopithecus Línea de primates
Los representantes de la evolución humana Australopithecus
Homo habilis
Homo erectus
Homo sapiens neanderthalensis (Homo sapiens)
• Vivieron desde hace 5 millones de años hasta 1 millón de años. • Alcanzaron una estatura hasta 1,4 m y un peso máximo de 50 kg. • Capacidad cerebral entre 400 y 550 cm3. • Vivieron en África. • Fabricaron herramientas simples.
• Vivieron desde hace 3 millones de años hasta 1,5 millones de años. • Alcanzaron una estatura hasta 1,5 m y un peso máximo de 55 kg. • Capacidad cerebral entre 670 y 770 cm3. • Vivieron en África. • Fabricaron herramientas un poco más complejas.
• Vivieron desde hace 1,6 millones de años hasta 300 000 años. • Alcanzaron una estatura de hasta 1,6 m y un peso máximo de 70 kg. • Capacidad cerebral entre 800 y 1 200 cm3. • Habitaron en Asia, África y Europa. • Fabricaron herramientas complejas y dominaron el fuego.
• Vivieron desde hace 100 000 años hasta 30 000 años. • Alcanzaron una estatura de hasta 1,7 m y un peso máximo de 90 kg. • Capacidad cerebral entre 1 400 y 1 500 cm3. • Habitaron en Europa y Asia. • Fabricaron armas y herramientas elaboradas y enterraron a sus muertos.
a
a
1 ¿Por qué el hombre se asemeja al gorila y al chimpancé? 2 ¿Qué diferencias hay entre el Homo sapiens sapiens y el Homo erectus?
Homo sapiens sapiens
• Aparecieron hace 35 000 años hasta la actualidad. • Alcanzaron una estatura de hasta 1,8 m y un peso máximo de 80 kg. • Capacidad cerebral de 1 600 cm3. • Viven en todo el mundo. • Desarrollaron la agricultura y la ganadería. Realizaron las primeras manifestaciones artísticas: pinturas rupestres, pequeñas esculturas de hueso y piedra.
3 ¿Cómo ha variado la capacidad cerebral del ser humano?
UNIDAD 1 27
La evolución humana El cerebro, el lenguaje y hasta la posición erguida son características del ser humano que te diferencian de los demás seres vivos. ¿Qué más te diferencia de otros organismos?
Lo que nos hace humanos El ser humano presenta seis características que lo diferencian del resto de animales. Ser humano Fuerza
Un cerebro mucho más desarrollado que en los demás animales, con lenguaje simbólico y pensamiento lógico.
El lenguaje formado por sonidos complejos y articulados, exclusivos de nuestra especie. Precisión Las manos con gran movilidad. Los dedos pulgares pueden tocar la punta de los otros dedos. Esto nos permite manipular objetos, escribir, pintar, etc.
Una etapa infantil muy larga que permite aprender múltiples actividades.
La postura erguida que es única en el reino animal. Ningún otro organismo presenta una postura natural completamente erguida como la nuestra.
El dominio del medio, conseguido al desarrollar estrategias para sobrevivir en diferentes ecosistemas
a
a
1 ¿Qué características físicas se han desarrollado en la evolución del ser humano? 2 ¿Qué actividades humanas nos permiten desarrollar la movilidad del dedo pulgar? 3 ¿Cómo el ser humano ha logrado sobrevivir en distintos ecosistemas? Menciona ejemplos.
28
al Una fábrica funciona siempre dirigida por una o más personas, las que organizan las tareas y reparten a cada uno una función que es indispensable. Si fallara un mecanismo de la máquina principal de la fábrica, las demás actividades se verían afectadas disminuyendo o desordenando sus tareas. Lo mismo pasa en la célula. Es necesario que cada parte de la célula cumpla su función correctamente. Dentro de la célula, el núcleo es el encargado de dirigir y controlar las funciones que realiza la célula.
Protista
Planta
EDITORIAL
EDITORIAL
EDITORIAL
1 Analiza las imágenes y responde.
Animal
a. ¿Qué características comunes presentan los organismos de las imágenes? b. ¿Las características de las plantas y de los animales se determinan por las células que los forman? ¿Por qué? c. ¿Cómo están clasificados estos organismos? 2 Lee el texto y responde.
La evolución de la vida se inició con las primeras bacterias hace 3500 millones de años y continúa hasta hoy.
Algunos microorganismos causan graves problemas de salud. Muchas bacterias, que se alimentan de los restos de comidas que quedan en tus dientes, generan enfermedades como la placa bacteriana. Algunos hongos unicelulares causan el mal olor en los pies. a. ¿De qué se alimentan las bacterias? b. ¿Qué acciones evitan estas enfermedades? c. ¿Todos los microorganismos causan problemas graves de salud? ¿Por qué? 3 Reflexiona y responde. a. ¿Crees que el cuerpo humano crecería y se desarrollaría correctamente si alguna célula fallara? ¿Por qué? b. ¿Por qué es importante conocer las teorías de la evolución? UNIDAD 1 29
UNIDAD
2
¿Qué le puede pasar a nuestro cuerpo?
Mauricio ha ido con su mamá al doctor. Doctor, me duele mucho la cabeza. Me siento mareado.
Cuéntame, Mauricio. ¿Cuál es tu problema?
A ver, vamos a revisarte. No tienes fiebre. Dime, ¿qué más sientes?
“¿Qué más siento?”, pensó Mauricio. En las clases estoy muy aburrido y me distraigo mucho.
En el recreo, aunque tengo muchas ganas de jugar, me canso muy rápido.
Al finalizar las clases, me da mucho sueño.
Me suena el estómago. No puedo respirar. Parece que se me va a salir el corazón…
¡Qué sueño! Ya me quiero ir.
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Después de hacerle un análisis de sangre... Señora, tengo los resultados médicos.
Doctor, estoy muy preocupada.
¿Es grave lo que tiene Mauricio?
El doctor encuentra que Mauricio tiene anemia. Entonces, ¿qué puedo hacer? ¿Alimentarme mejor? ¿Descansar más? Te explico. Nuestro cuerpo funciona como una máquina. Si algo falta, comienza a fallar hasta dejar de funcionar.
La anemia hace que tu cuerpo reciba poco oxígeno. Por eso, tienes sueño y estás cansado.
a • ¿Qué le sucede a Mauricio? • ¿Qué necesita Mauricio para que funcione bien su cuerpo? • ¿Qué sucedería si Mauricio no se nutre adecuadamente?
UNIDAD 2 31
El crecimiento y desarrollo del ser humano El ser humano, como todo ser vivo, cumple un ciclo vital en la vida. ¿Cómo es tu crecimiento y desarrollo?
El ciclo vital del ser humano El ciclo vital es el conjunto de etapas por las que atraviesa el ser humano a lo largo de su vida, desde el momento de la concepción hasta la vejez. El crecimiento es el proceso por el cual se produce una maduración y un aumento del tamaño corporal en los seres humanos. Al finalizar, el organismo alcanza su tamaño definitivo y las características propias de un adulto. El desarrollo es el proceso por el cual los seres humanos adquieren características físicas diferentes en cada etapa de su crecimiento.
Conceptos clave Crecimiento. Aumento natural de la estatura de una persona. Desarrollo. Adquisición de características físicas diferentes en cada etapa de su crecimiento.
Las etapas del desarrollo humano
La vejez
La adultez Dejas de crecer porque el cuerpo está completamente desarrollado. Es la etapa ideal para la reproducción. EDITORIAL
Disminuyen la estatura, la agilidad, la fuerza y la resistencia; debido a la pérdida de masa ósea y muscular.
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Es la etapa en la que empiezan los cambios en tu cuerpo, en la personalidad y en la forma de relacionarte con los demás. Sigues creciendo y aprendiendo. Esta etapa se inicia en las mujeres antes que en los varones.
EDITORIAL
En esta etapa creces rápido, aprendes a hablar y a caminar, descubres tu cuerpo y lo que te rodea. Aunque necesitas de cuidados durante toda la infancia, los bebés necesitan más atención, porque ellos no pueden alimentarse ni asearse solos.
La adolescencia
EDITORIAL
La niñez
EDITORIAL
Durante tu vida, atraviesas por varias etapas:
La visión integral del ser humano
El sistema óseo. El esqueleto sostiene y protege los sistemas del cuerpo humano, forma las articulaciones, que hacen posible los movimientos y dan forma al cuerpo.
Conceptos clave Sistemas. Conjunto de órganos que se agrupan para realizar una función coordinadamente.
El sistema muscular. Los músculos permiten que el cuerpo se mueva. Asimismo, otorga resistencia y fuerza al sistema esquelético.
El sistema digestivo. Se encarga de transformar los alimentos para transformar los nutrientes que pueden pasar a la sangre.
El sistema circulatorio. Distribuye las sustancias nutritivas y el oxígeno hacia todas las células del cuerpo. Asimismo, lleva los desechos de las células hasta el sistema excretor.
El sistema endocrino. Las hormonas regulan las funciones del organismo, como el estado de ánimo, el crecimiento, la función de los tejidos y el metabolismo.
El sistema excretor. Elimina las sustancias de desecho junto con el exceso de agua a través de la orina.
El sistema respiratorio. Permite la entrada del oxígeno, imprescindible para aprovechar las sustancias nutritivas que contienen los alimentos. Además, elimina el dióxido de carbono.
a
a
1 ¿Qué relación hay entre crecimiento y desarrollo humano? 2 ¿En qué etapa del desarrollo humano te encuentras y qué cambios has notado? 3 ¿Qué sucedería si uno de los sistemas del cuerpo humano dejara de funcionar? ¿Por qué?
UNIDAD 2 33
EDITORIAL
El cuerpo humano está formado por varios tipos de células, las cuales cumplen una función especial y trabajan de manera coordinada. Es decir, el cuerpo humano es una máquina compleja donde cada una de sus partes cumple una función específica. En este trabajo intervienen los sistemas del cuerpo humano en conjunto.
Los nutrientes Para realizar todas las actividades en el día, necesitas de materia y energía. ¿De dónde las obtienes?
Los alimentos y los nutrientes
Son compuestos que almacenan energía para el organismo. Además, protegen nuestros órganos internos de los golpes y mantienen la temperatura del cuerpo. Se usan cuando se ha agotado la energía de los glúcidos. Los lípidos pueden ser: • Aceites. Lípidos líquidos a temperatura ambiente. Se extraen de vegetales como el olivo, el girasol, el maíz, el ajonjolí, etc. • Grasas. Lípidos sólidos a temperatura ambiente. Se encuentran en los alimentos de origen animal. Consumir demasiadas grasas ocasiona serios problemas de salud.
Las proteínas Son compuestos encargados de formar las células del cuerpo que permiten crecer y reparar tejidos y órganos, como la piel, los dientes, los huesos y los músculos. Se encuentran principalmente en alimentos de origen animal, como carnes, huevos y leche; en menestras, como las lentejas, los frejoles y las habas; y en los cereales, como el arroz, la kiwicha, la quinua, etc.
Las vitaminas y los minerales Las vitaminas y los minerales se encuentran en pequeñas cantidades en los alimentos, pero resultan imprescindibles para regular las funciones vitales. Su carencia origina trastornos y enfermedades.
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EDITORIAL
Los lípidos
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Son compuestos que proporcionan energía necesaria para realizar nuestras actividades cotidianas. Los principales son: • Azúcares. De sabor dulce, brindan energía que es utilizada por el cuerpo rápidamente. Se encuentran en las frutas, la miel y los postres. • Almidones. Comúnmente llamados harinas, aportan mayor cantidad de energía que los azúcares. Se encuentran en los cereales, en las menestras y en los tubérculos.
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Los glúcidos
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Los alimentos que consumes diariamente contienen nutrientes que permitirán obtener energía. Los tipos de nutrientes son los siguientes:
Algunas vitaminas y minerales son los siguientes: Vitaminas
Se encuentran en...
Su función es...
A
Vegetales verdes y amarillos (espinaca, zanahoria, zapallo), leche, hígado, pescados y huevos.
Mantener la piel y los ojos sanos. Prevenir resfríos.
Enfermedades de la vista, problemas de crecimiento y manchas en la piel.
B
Cereales, legumbres, carnes y pescado.
Regular el funcionamiento de los sistemas nervioso y digestivo.
Daños en el sistema nervioso y poco apetito.
C
Naranja, limón, fresa, maracuyá, tomate y vegetales verdes.
Mantener la piel, los dientes y las encías sanas.
Escorbuto: las encías y la nariz sangran.
D
Leche, mantequilla y queso.
Fijar el calcio en los huesos y dientes.
Raquitismo: los huesos se vuelven blandos y se doblan.
E
Zanahoria, betarraga.
Retardar el envejecimiento de las células y tejidos.
Disminución de defensas y problemas en la reproducción.
Minerales
Se encuentran en...
Calcio
Leche, huevos, queso, soya, quinua y kiwicha.
Formar huesos y dientes.
Fragilidad de los huesos: se fracturan con facilidad.
Plátanos, palta, nueces, frijoles, soya.
Intervenir en la transmisión del impulso nervioso y en la contracción de los músculos involuntarios.
Calambres y entumecimiento, fallas cardiacas y fatiga.
Hierro
Carnes rojas, hígado, lentejas, quinua, espinaca.
Formar parte de los glóbulos rojos.
Anemia: disminución de los glóbulos rojos.
Sodio
Sal de mesa, zanahoria, papa.
Regular la cantidad de agua en el cuerpo.
Deshidratación y calambres musculares.
Yodo
Pescados, mariscos, sal de mesa.
Regular el crecimiento.
Bocio: la glándula tiroides que controla el crecimiento se agranda excesivamente.
Magnesio
a
Su función es...
Su falta produce...
Su falta produce...
a
1 ¿Qué alimentos que contengan vitaminas consumes diariamente? 2 ¿Qué sucedería si no consumieras alimentos que contengan proteínas? ¿Por qué? 3 ¿Debes consumir alimentos ricos en grasas diariamente y en grandes cantidades? ¿Por qué?
UNIDAD 2 35
Los alimentos transgénicos Algunos alimentos no son cultivados de forma natural debido a diversos factores. ¿Qué y cómo son los alimentos transgénicos?
Los beneficios de los alimentos transgénicos Los alimentos transgénicos han sido modificados genéticamente en el laboratorio. A estos alimentos se les incorpora el gen de otro organismo para mejorar su calidad. De esta forma, se desarrollan alimentos que no existían en la naturaleza. Por ejemplo, plantas con más nutrientes, cultivos que resisten heladas y enfermedades. Estos alimentos se deben cultivar en zonas aisladas de cultivos orgánicos o tradicionales.
Conceptos clave
EDITORIAL
EDITORIAL
Algunos alimentos transgénicos que se comercializan son los siguientes:
EDITORIAL
Alimento transgénico. Alimento modificado genéticamente para mejorar su calidad.
Tomate. Contiene un gen que
Soya. Contiene un gen que le
Maíz. Contiene un gen
alarga su tiempo de maduración.
permite mayor producción de aceites.
insecticida que lo hace resistente al ataque de insectos.
a ¡Conoce más sobre los alimentos transgénicos! Ingresa a este enlace: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/Genetica2/ contenido4.htm • ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la ingeniería genética? • ¿Crees que es necesario modificar genéticamente los alimentos? ¿Por qué?
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Utiliza información actual y confiable de internet.
Los alimentos procesados
Sa
Procesar un alimento significa transformarlo para hacerlo adecuado para su consumo, preparación o almacenamiento. El procesamiento puede mejorar o dañar el valor nutricional de los alimentos, como también contribuir a conservarlo.
Los preservantes se usan para conservar los alimentos por más tiempo e impedir el desarrollo de microorganismos. Su consumo en exceso puede ser dañino.
EDITORIAL
EDITORIAL
Los alimentos envasados contienen sustancias artificiales llamadas aditivos que ayudan a conservarlos, enriquecerlos, mejorar el sabor y el color del producto. Por ejemplo, los preservantes y los nutrientes.
e
La pasteurización es una técnica utilizada para conservar los alimentos. Este es un procedimiento aplicado a algunos alimentos líquidos, en el que estos se someten a altas temperaturas y luego se enfrían.
Conceptos clave Alimento envasado. Se envasa herméticamente para conservarlo en su estado natural hasta el momento de consumirlo.
A los alimentos enriquecidos se les ha agregado nutrientes. Por ejemplo, vitaminas (A, E, D y C), minerales, fibras y antioxidantes. En exceso pueden ser dañinos.
Indago y comparo
1. Observa diferentes etiquetas de leche, atún, mermelada, jugos, té, papitas, yogur, gaseosa, etc.y léelas detenidamente. 2. Clasifica las etiquetas según los nutrientes.
EDITORIAL
Comparando alimentos
• ¿Cuántos de los ingredientes son alimentos naturales y cuántos son artificiales? • ¿Qué otra información encuentras en las etiquetas? ¿Es importante? ¿Por qué?
a
a
1 ¿Es riesgoso consumir alimentos transgénicos? ¿Por qué? 2 ¿Con qué frecuencia consumes alimentos procesados? 3 ¿Los aditivos de los alimentos envasados podrían generar problemas de salud? ¿Por qué?
UNIDAD 2 37
Tecnología
La conservación de alimentos Para que los alimentos que consumimos sean de buena calidad, es necesario tener en cuenta su estado de conservación. ¿Cómo se pueden conservar los alimentos?
La cadena de frío
La cadena de frío: paso a paso
La cadena de frío es un sistema organizado de producción, transporte, almacenamiento y distribución en el que se mantienen fríos o congelados diferentes productos de consumo. Esto impide el crecimiento de una gran cantidad de microorganismos por lo que se garantiza el buen estado de alimentos como la carne. Además, mediante esta técnica se pueden conservar las características de otros productos como vacunas y medicamentos.
Para que la carne conserve sus características, la cadena de frío se debe mantener desde la producción hasta el momento de consumo.
1 Matadero Aquí se sacrifican los animales. Se obtiene la carne y se fracciona en grandes pedazos denominados cortes.
La carne es transportada hasta los frigoríficos en camiones que la mantienen refrigerada.
Antigüedad
Siglos
Se empleaban técnicas de salado, ahumado, deshidratación y, en algunos casos, las frutas eran cubiertas con cera o miel.
Se usaban conservas en manteca de cerdo, salmuera (sal y agua) y en salados. Se popularizaron las conservas hechas a partir de azúcar de remolacha y caña.
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xvi
y
xvii
2
Frigoríficos
Aquí se almacenan los grandes cortes en cámaras que mantienen el frío, hasta el momento de venderlos a supermercados y pequeñas carnicerías.
Principios del siglo xix Nicolás Appert descubrió que se podían conservar alimentos hirviéndolos al interior de un recipiente cerrado con una tapa de corcho.
Biotecnología
Otros métodos de conservación 3
Carnicerías y supermercados Aquí se preparan cortes de carne más pequeños y se almacenan en congeladoras y refrigeradoras hasta el momento de venderlos.
Los grandes cortes son transportados en pequeños camiones refrigerados hasta los supermercados o carnicerías.
Conservas
Ahumado
Son alimentos preparados que mantienen sus propiedades hasta el momento del consumo.
Consiste en someter los alimentos al humo proveniente de fuegos realizados con madera.
Envasado al vacío
Pasteurización
Se quita el aire para evitar el crecimiento de ciertos hongos y bacterias.
Salado
Deshidratación
La sal quita el agua del alimento y evita el desarrollo de micoorganismos.
El transporte hacia los hogares, después de comprar la carne, debe ser rápido para que no se corte la cadena de frío.
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Se somete los alimentos a altas temperaturas durante periodos de tiempo cortos.
Se utiliza en algunos alimentos y dificulta el crecimiento de microorganismos.
Hogares y restaurantes
Conserva en aceite y vinagre
Aquí la carne debe almacenarse en la refrigeradora hasta el momento del consumo. Si se congela, se evita el crecimiento de microorganismos y puede conservarse unos seis meses.
Evitan el contacto con el oxígeno y el crecimiento de microorganismos.
Lata de conserva Así los alimentos se mantienen en buenas condiciones por mucho tiempo.
1864
Siglo xx
Segunda mitad del siglo xx
Louis Pasteur propone el método de pasteurización, basado en la utilización de calor para destruir los microorganismos presentes en alimentos líquidos.
La industria desarrolla máquinas que permiten congelar alimentos y aparecen nuevos envases como la hojalata.
Aparecen nuevas sustancias denominadas conservantes y se inventan envases, como el tetra brik, que ayudan a conservar algunos alimentos.
UNIDAD 2 39
Las consecuencias de una alimentación inadecuada Una persona debe consumir los nutrientes necesarios para tener una buena salud. ¿Qué podría suceder si no te alimentas bien?
Las enfermedades nutricionales
Intoxicaciones Son producidas por comer alimentos descompuestos o contaminados.
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Anemia Se produce por la falta de hierro en la alimentación. Las personas anémicas se sienten cansadas y débiles.
Escorbuto Es causado por la falta de vitamina C. Genera problemas en la cicatrización de heridas, dientes amarillos y debilidad en general. Raquitismo Se produce por falta de vitamina D. Los huesos crecen débiles y se deforman, porque el calcio no se fija en ellos.
EDITORIAL
Nutriente. Sustancia presente en los alimentos necesaria para cumplir las funciones vitales.
EDITORIAL
EDITORIAL
Obesidad Se produce cuando hay un exceso de grasa en el cuerpo que, generalmente, va acompañado por aumento anormal del peso de la persona.
EDITORIAL
Desnutrición Se produce cuando la ingesta de alimentos es insuficiente o el cuerpo no puede absorber los nutrientes necesarios.
EDITORIAL
Los desequilibrios entre el cuerpo y la comida causan diferentes enfermedades, ya sea por la falta o el exceso en la cantidad y calidad de los alimentos, la ingestión de alimentos en mal estado o la ausencia de algún nutriente en particular.
Conceptos clave
EDITORIAL
Los organismos asimilan los alimentos y los líquidos necesarios para el funcionamiento, el crecimiento y el mantenimiento de sus funciones vitales mediante el proceso de la nutrición.
EDITORIAL
Los buenos hábitos de alimentación Para mantener tu cuerpo sano y libre de enfermedades, no solo es necesaria una buena alimentación, sino también tener correctos hábitos alimenticios como los siguientes: • Come en horas fijas y sin prisa para una buena digestión. • Lávate las manos antes de preparar o comer los alimentos. • Realiza una adecuada limpieza y conservación de los alimentos. • Come alimentos frescos, porque ellos conservan sus vitaminas y minerales naturales. • Consume alimentos ricos en fibras, como frutas y verduras, para evitar el estreñimiento. • Evita la comida chatarra, como dulces embolsados, chocolates y caramelos.
Toma tus alimentos a horas fijas, para que repongas la energía que gastas en el día.
Las enfermedades son la
pued en ser
Pérdida del bienestar
causadas p or agentes
Infectocontagiosas
Biológicos
Nutricionales
Químicos
Hereditarias
Físicos
Traumáticas
Psíquicos
Degenerativas
Sociales
Mentales
Culturales
Físico Mental Social
a
a
1 ¿Qué consecuencias conlleva para la salud los malos hábitos de alimentación? 2 ¿Por qué es importante alimentarse correctamente? 3 ¿Qué haces tú para prevenir las enfermedades?
UNIDAD 2 41
Evento paradigmático
El pan en el Perú El pan es uno de los alimentos que siempre está presente en la mesa familiar peruana, pues forma parte de nuestra dieta. ¿El pan es un alimento nutritivo?
Para los peruanos, el pan es un alimento básico. Se elabora cociendo una mezcla de harina o grano molido, agua o leche y levadura (el pan sin levadura se conoce como pan ácimo). La palabra compañero significa etimológicamente 'aquel con el que se comparte el pan’.
Historia del pan Se sabe que los antiguos egipcios elaboraban pan y de aquellos tiempos datan también las primeras evidencias arqueológicas de la utilización de la levadura en el pan. Se cree que ellos descubrieron la fermentación por casualidad. La panadería se impulsó en la Edad Media europea. En esta época, el tipo de pan consumido tenía implicaciones sociales: el pan blanco era para los ricos, y el negro, para los pobres. Conceptos clave Levadura. Hongos unicelulares que fermentan los azúcares de la masa y que influyen sobre el color de la corteza del pan.
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El pan como recurso nutritivo del Perú
Los nutrientes del pan El pan contiene nutrientes como carbohidratos, en su mayoría complejos, por lo que al organismo le lleva un poco de tiempo digerirlos. El pan blanco aporta un 60 % de hidratos y un 10 % de proteínas; el pan integral, tiene más fibra, minerales y vitaminas.
Panes peruanos Cada región del Perú tiene una forma especial de preparar el pan. Unos con más o menos levadura, otros con harinas de distintos tipos como trigo, cebada, maíz, oca, anís, papa, camote.
El pan contiene carbohidratos, por ello, se cree que la persona que lo consume engorda.
Los nombres son también muy particulares. Así tenemos: francés, tantawawa, cachanga, marraqueta, chancay, papapán, picarón, buñuelo, santiago, bollo, de agua, de tres puntas o semita.
a 1 ¿Cómo se elaboraba el pan antes y cómo se elabora hoy? 2 ¿Consideras que el pan es un alimento nutritivo? ¿Por qué? 3 ¿Por qué antes se consideraba que el pan no era un alimento nutritivo?
UNIDAD 2 43
Los trastornos alimenticios Alguna vez habrás escuchado de personas que desean mantenerse en forma y dejan de comer para conseguir esta meta. ¿Qué consecuencias tiene esta acción en el organismo?
Las clases de trastornos alimenticios Son alteraciones de los hábitos de la alimentación que conllevan al desarrollo de enfermedades. Son causadas por ansiedad y por una preocupación excesiva respecto del peso corporal y del aspecto físico. La anorexia, la obesidad y la bulimia son los trastornos de la alimentación más frecuentes en el mundo. • Anorexia. Trastorno psicológico que consiste en la pérdida voluntaria de peso y el temor a engordar. Con el tiempo, se produce una desnutrición severa y desarreglos físicos y mentales que pueden conducir a la muerte. • Bulimia. Trastorno psicológico que altera el sistema nervioso y produce desórdenes en el comportamiento y en los hábitos de alimentación. La persona siente la necesidad de ingerir grandes cantidades de comida, para luego expulsarla a través del vómito, uso de laxantes, ayuno o ejercicio excesivo. Es importante mantenernos en buen estado de salud.
Obesidad mórbida
Anorexia nerviosa
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Para evitar los desórdenes alimenticios debemos: • Aceptar que nadie es perfecto.
Anorexia
EDITORIAL
Cómo evitar los desórdenes de la alimentación
EDITORIAL
• Obesidad. Acumulación excesiva de grasa en el organismo. Está fuertemente relacionada con enfermedades del corazón, estómago, hígado, riñones, diabetes y algunas formas de cáncer. Si se tiene sobrepeso entre 50 y 100% por encima del peso corporal ideal se considera obesidad mórbida.
• No ridiculizar ni hacer bromas acerca de la figura o el peso de otras personas. • Comer en familia, dedicándole tiempo adecuado y haciéndolo en un ambiente tranquilo y agradable.
• Estar alerta a las actitudes y conductas hacia los alimentos, especialmente en la adolescencia.
Bulimia
EDITORIAL
• Establecer un horario de comidas y evitar los alimentos no balanceados.
• Acudir a profesionales médicos, nutricionistas y psicólogos para el diagnóstico y el tratamiento necesarios.
a ¡Conoce más sobre los desórdenes de la alimentación! Ingresa a este enlace y responde: http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/science/newsid_4150000/ 4150701.stm • ¿Por qué hay mayor cantidad de mujeres que hombres con desórdenes alimenticios? • ¿Cómo influye el entorno en los desórdenes alimenticios?
a
Obesidad
Cada vez que uses información de internet, no te olvides de escribir su referencia bibliográfica.
a
1 ¿Cuál es la causa principal de los trastornos alimenticios? 2 ¿De qué manera ayudarías a una persona con algún trastorno de la alimentación? 3 ¿Podría estar sufriendo un trastorno de la alimentación una persona que siente la necesidad de ingerir grandes cantidades de comida? ¿Por qué?
UNIDAD 2 45
La buena alimentación Para que mantengas una buena salud, debes tener en cuenta una alimentación con nutrientes variados y equilibrados. ¿Tu alimentación es saludable?
La dieta balanceada Se llama dieta a la cantidad y tipo de alimentos que ingiere una persona todos los días. Para ser saludable, debe ser completa y equilibrada, es decir, cubrir todas las necesidades del organismo, sin que haya déficit o exceso de algún nutriente. Para facilitar la elección de los alimentos, los nutricionistas clasifican los alimentos en grupos e indican la cantidad de alimentos que se debe consumir diariamente.
Para que te mantengas saludable y activo, necesitas alimentos que te proporcionen calorías.
Además de consumir todos los grupos de alimentos, es importante tener en cuenta la cantidad adecuada. Así, por ejemplo, un niño o niña en edad de crecimiento necesita más calcio que un adulto, ya que sus huesos se están formando. Porciones diarias Grupo de alimentos
Nutrientes que aportan
Niños y niñas (6-11 años)
Adolescentes (12-18 años)
Cereales, legumbres y derivados: pan, pastas, arroz, galletas, etc.
Carbohidratos, hierro, vitamina B.
9
11
Verduras
Agua, vitamina, minerales.
4
5
Frutas
Carbohidratos, agua, vitaminas, minerales.
3
4
Lácteos: lácteos, carne, huevos, pescado.
Proteínas, minerales (calcio y fósforo), vitaminas B y D.
3
4
a
a
1 ¿Qué sucedería si solo consumieras carnes? 2 ¿Por qué se debe tener una dieta saludable y equilibrada? 3 ¿Qué grupos de alimentos tienes en cuenta en tus raciones alimenticias? ¿Por qué?
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Sa
e
La energía que liberan los alimentos en el interior del cuerpo se mide en la unidad llamada kilocaloría (Kcal), que equivale a 1000 calorías.
al Sentir malestares, como náuseas, dolor de cabeza, fatiga, hambre continuo, podrían ser los síntomas de una enfermedad. Para que el cuerpo funcione bien, es importante tener una alimentación adecuada y balanceada que contenga todos los nutrientes que se necesitan para crecer y desarrollarse con normalidad. Caso contrario, se podría contraer enfermedades, las que afectarían el desarrollo normal de las actividades que se realizan diariamente. Por lo tanto, es importante alimentarse, considerando todos los nutrientes y las raciones necesarias en los alimentos.
1 Analiza las imágenes y responde. a. ¿Qué nutrientes contiene cada alimento?
EDITORIAL
b. ¿Cuál es el nutriente más abundante en cada alimento? ¿Por qué? c. ¿El pan es nutritivo? ¿Por qué? d. ¿Es bueno para tu salud consumir solo estos alimentos todos los días? ¿Por qué? e. ¿Qué sucedería si solo consumieras uvas todos los días? 2 Lee el texto y responde. Imagina que eres un nutricionista y que debes recomendar las porciones diarias de cada grupo de alimentos que debe consumir un niño de 6 años y un adolescente deportista. a. ¿Qué recomendaciones le darías al niño?
¿Qué harías para cuidar tu salud?
b. ¿Crees que las recomendaciones que das al niño serían las mismas que le darías a un adolescente? ¿Por qué? c. ¿Qué recomendaciones le darías al adolescente deportista? 3 Reflexiona y responde. a. ¿Crees que el cuerpo humano crecería y se desarrollaría si no estuviera bien nutrido? ¿Por qué? b. ¿Por qué se producen los trastornos de la alimentación? c. ¿Crees que para “verte bien” tienes que dejar de alimentarte? ¿Por qué? UNIDAD 2 47
UNIDAD
3
¿Cómo funciona tu cuerpo? Para ser un bailarín profesional, se requiere de mucho esfuerzo y dedicación. Debes lograr gran agilidad y coordinación entre manos y pies. Además, debes tener un buen oído musical. ¿Qué pasaría si no tuvieras una buena coordinación ni oído musical?
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a • ¿Qué deben hacer los bailarines para bailar bien? • ¿Qué sistemas del cuerpo permiten coordinar las acciones durante el baile? • ¿Sabe qué sistemas del cuerpo son importantes para tus actividades diarias?
UNIDAD 3 49
El control de las funciones del cuerpo Para que todos los órganos y sistemas se interrelacionen correctamente, deben estar coordinados. ¿Cuáles son las funciones que controla y dirige tu cuerpo?
El sistema nervioso La función del sistema nervioso es coordinar y dirigir todas las actividades voluntarias e involuntarias del cuerpo. El sistema nervioso recibe, transporta y analiza información, y ordena una respuesta adecuada del cuerpo ante cualquier suceso del entorno o estímulo.
El sistema nervioso constituye el sistema de control más importante de tu organismo.
Se divide en sistema nervioso central (SNC), constituido por el encéfalo y la médula espinal, y el sistema nervioso periférico (SNP), conformado por fibras nerviosas llamadas nervios que llevan los mensajes a todo el cuerpo. Ambos se encuentran conectados y funcionan coordinadamente.
Encéfalo Nervios
El sistema nervioso central Está formado por el encéfalo y la médula espinal. El sistema nervioso central procesa la información que recibe del cuerpo. Controla los actos voluntarios, “comandados” por el cerebro, y los actos involuntarios, como los latidos del corazón.
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El sistema nervioso periférico Médula
Está formado por los nervios. El sistema nervioso periférico lleva la información del medio externo o interno hacia los distintos órganos del sistema nervioso central, así como la “respuesta” que estos elaboran frente a los estímulos.
La neurona El tejido nervioso está formado principalmente por células llamadas neuronas. Estas son células especializadas en la recepción y transmisión de los impulsos nerviosos que regulan y coordinan las funciones del cuerpo. Tienen tres partes dendritas, cuerpo neuronal o soma y axón o eje cilíndrico.
Axón (de hasta 1 m de longitud)
Cuerpo o soma
Conceptos clave Impulso nervioso. Corriente eléctrica de baja intensidad que recorre los nervios llevando información. Mielina. Proteína que recubre los axones de las neuronas ayudando en la transmisión del impulso nervioso.
Capa de mielina Botones terminales Dendritas Células de Schwann
Núcleo
La sinapsis: transmisión del impulso nervioso La sinapsis es la transmisión del impulso nervioso entre dos neuronas. Se realiza a través de las dendritas de la siguiente manera: 1 Las dendritas de la neurona reciben Axón de la primera neurona.
Espacio sináptico
1
el estímulo y este se transforma en un impulso nervioso que recorre todo el axón (100 m/s).
3
2 El impulso nervioso llega a la zona terminal del axón y provoca la liberación de proteínas sintetizadas por la neurona.
2 Dendritas de la segunda neurona.
Receptores
a
3 Las proteínas se liberan en el espacio sináptico y “encajan” exactamente con los receptores de la neurona siguiente, excitándola, transmitiendo así el impulso nervioso.
a
1 ¿Cómo funciona el sistema nervioso? 2 ¿Qué función cumplen las neuronas en el sistema nervioso? 3 ¿Qué sucedería si el sistema nervioso no transmitiera impulsos nerviosos? ¿Por qué?
UNIDAD 3 51
El sistema nervioso central El sistema nervioso controla los diferentes órganos y elabora una o más respuestas a través de los órganos efectores. ¿Cómo funciona este sistema?
El sistema nervioso central (SNC)
Conceptos clave
El sistema nervioso central se encarga de analizar y procesar la información que a las neuronas le llegan de los órganos receptores, y de ordenar una respuesta adecuada para que la ejecuten los órganos efectores. Está formado por el encéfalo y la médula espinal.
El encéfalo
Órganos receptores. Órganos que reciben los estímulos externos o internos y lo transmiten al sistema nervioso central. Órganos efectores. Órganos que realizan órdenes que les envía el sistema nervioso.
El encéfalo controla todo el funcionamiento del cuerpo de manera voluntaria e involuntaria. También es el órgano del pensamiento y del razonamiento.
Cerebro Tálamo
Cerebro Realiza funciones voluntarias. En la corteza, se analizan, procesan y elaboran órdenes motoras voluntarias. Es responsable del aprendizaje, el lenguaje, la creatividad, la voluntad, la memoria, el pensamiento y la interpretación. Tálamo Filtro de la información sensorial para prestar atención solo a lo importante y actuar rápidamente.
Cerebelo Hipotálamo
Bulbo raquídeo
Cerebelo Controla funciones involuntarias imprescindibles para la vida. Mantiene el equilibrio y la coordinación de movimientos voluntarios. Controla la postura corporal y recibe información de los ojos y de los oídos.
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Hipotálamo Controla funciones involuntarias, como la ingestión de alimentos, la temperatura corporal y la presión sanguínea. Influye en el sistema endocrino. Bulbo raquídeo Controla funciones vitales como el latido del corazón, la respiración, la deglución, la dilatación y la contracción de vasos sanguíneos, etc. Es el centro de control de todos los procesos involuntarios relacionados con el funcionamiento del cuerpo.
La médula espinal Es un largo cordón nervioso que se encuentra en el interior de la columna vertebral, protegido por las vértebras y las meninges. En cada lado de la médula nacen los nervios que llegan a todos los órganos del cuerpo. Está constituida por la sustancia gris, formada por los cuerpos de las neuronas y la sustancia blanca por los axones cubiertos de mielina. La médula espinal tiene dos funciones importantes: • Es la vía de comunicación entre el encéfalo y los órganos del cuerpo. • Es el centro de muchos actos involuntarios llamados actos reflejos. Una lesión en la médula espinal puede producir parálisis, es decir, pérdida de movimiento de las extremidades.
Sustancia blanca
Receptores de la piel.
Sustancia gris
Pinchazo o calor (estímulo). Axón de la neurona sensitiva.
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Las meninges son tres membranas que protegen el sistema nervioso central dentro del cráneo (encéfalo) y la columna vertebral (médula espinal). Las meninges son la protección biológica ante el ingreso de sustancias y microorganismos, y la protección mecánica porque dentro circula el líquido cefalorraquídeo que amortigua golpes y nutre la mielina.
Cuerpo celular de la neurona sensitiva.
Médula espinal.
Axón de la neurona motora.
Vértebras (parte ventral)
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Terminaciones nerviosas en las fibras musculares.
Sustancia Cuerpo celular blanca. Respuesta rápida, de la neurona Sustancia gris. motora involuntaria e . inconsciente. Componentes de un acto reflejo.
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1 ¿Qué funciones tiene el encéfalo y la médula espinal? 2 ¿Por qué los órganos que forman el sistema nervioso central se encuentran tan protegidos? 3 ¿Por qué es importante cuidar el sistema nervioso?
UNIDAD 3 53
El sistema endocrino Otra forma de coordinación del cuerpo es a través de la emisión de sustancias químicas. ¿Cuáles fabrica el cuerpo y qué cambios producen?
El sistema endocrino El sistema endocrino, a diferencia del nervioso, genera respuestas lentas y con efectos duraderos. Está formado por las glándulas endocrinas, ubicadas en distintas partes del cuerpo, que producen unas sustancias llamadas hormonas. Las hormonas se vierten en la sangre en pequeñas cantidades; esta se encarga de transportarlas a los diferentes órganos, donde ejercen su función.
Conceptos clave Sistema endocrino. Sistema que controla muchas funciones del cuerpo a través de las hormonas. Glándulas endocrinas. Estructura del cuerpo que producen hormonas.
Las principales glándulas endocrinas son: Hipófisis Produce varias hormonas, como la hormona del crecimiento, que estimula el desarrollo de los huesos y de todos los tejidos del cuerpo. Regula el funcionamiento de las otras glándulas endocrinas. Suprarrenales Producen varias hormonas, entre ellas la adrenalina, que actúa cuando te asustas o estás tenso, para huir del peligro o superar retos. Ovarios Se encuentran solo en las mujeres. Producen hormonas, como los estrógenos y la progesterona, que determinan las características sexuales y preparan el útero para albergar un bebé.
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Tiroides Produce tiroxina, que controla la rapidez con que se utilizan los alimentos. El aumento de tiroxina ocasiona nerviosismo y pérdida de peso; su disminución causa obesidad. Páncreas Produce insulina, que controla la cantidad de azúcar en la sangre. Testículos Se encuentran solo en los hombres. Producen la hormona testosterona, que determina las características sexuales.
Cuando las hormonas fallan
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Cuando el páncreas no elabora suficiente insulina, la cantidad de azúcar en la sangre aumenta, deteriorando todos los órganos del cuerpo.
Cuando ocurren situaciones de peligro, las glándulas suprarrenales producen gran cantidad de adrenalina para generar una reacción rápida de defensa.
Alteraciones del crecimiento Cuando la hipófisis produce la hormona del crecimiento en exceso, se produce el gigantismo, en cambio si hay un déficit de esta hormona se produce el enanismo.
Bocio
Cuando la corteza suprarrenal no produce suficientes hormonas llamadas corticoesteroides, se produce fatiga, dolores abdominales, náuseas y deshidratación.
Ocurre cuando la glándula tiroides no produce suficiente cantidad de la hormona tiroxina. Esto se debe a la falta de yodo en la dieta, lo que provoca que la glándula tiroides, ubicada en el cuello, se agranda.
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Insuficiencia suprarrenal
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EDITORIAL
Diabetes
EDITORIAL
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Las alteraciones en el sistema endocrino se originan cuando las glándulas endocrinas producen pocas o muchas hormonas. Estas alteraciones se manifiestan en enfermedades:
Cada vez que uses información de internet, no te olvides de escribir su referencia bibliográfica.
a ¡Conoce más sobre las glándulas endocrinas! Ingresa a este enlace y responde: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/salud/ endocri.htm • ¿Cuál es la glándula principal del sistema endocrino? • ¿Qué otros tejidos producen hormonas?
a
a
1 ¿Cuáles son las glándulas endocrinas y cómo funcionan? 2 ¿Qué sucedería si los ovarios y testículos no produjeran hormonas? ¿Por qué?
UNIDAD 3 55
Los cambios externos en la pubertad Todas las personas atraviesan por una serie de cambios durante las etapas del desarrollo humano. ¿En cuál de ellas te encuentras?
Los cambios externos en la pubertad
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Los cambios externos en el cuerpo humano consisten en la aparición de los caracteres sexuales secundarios. Estos son las características físicas externas que permiten distinguir a un hombre de una mujer, y son regulados por hormonas que se producen en los ovarios en las mujeres y en los testículos en los hombres.
Si eres hombre Se inicia la producción de la hormona testosterona que determina la aparición de los caracteres sexuales secundarios:
• Crecimiento del vello en axilas y pubis. • Aumento de estatura y de la masa muscular. • Engrosamiento de la laringe, denominado comúnmente “manzana de Adan”, que produce el cambio de voz.
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• Aumenta el tamaño de los órganos sexuales.
Si eres mujer Se inicia la producción de las hormonas progesterona y estrógeno que determina la aparición de los caracteres sexuales secundarios:
• Crecimiento del vello en axilas y pubis. • Aumento de estatura, ensanchamiento de las caderas y crecimiento de las mamas. • Se produce la primera menstruación. • Se prepara el útero para albergar un bebé.
Cuidados durante la pubertad Durante la adolescencia, el organismo está en constante cambio. El cuerpo varía a un ritmo muy acelerado, por ello, es difícil encontrar un equilibrio. Para lograr y mantener un cuerpo armónico y saludable es necesario:
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• Bañarse todos los días. • Evitar sustancias dañinas, como tabaco, drogas y alcohol. • Durante la menstruación, tener mayor cuidado con la higiene íntima. • Ante cualquier molestia o dolor en los órganos del sistema reproductor, consultar con los padres y acudir al médico.
Alimentarse sanamente, puede evitar problemas de salud.
Ejercitar el cuerpo, ya que te mantiene alejado de enfermedades.
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Otras acciones a realizar para el cuidado del cuerpo son:
Dormir suficiente, porque ayuda a reponer energías.
Analizo y deduzco
Las características de los púberes 1. Elabora una encuesta de 5 preguntas relacionadas con las características de los adolescentes.
3. Calcula la estatura promedio de cada grupo de edad evaluado. • ¿Qué grupo presentó la mayor estatura y cuál la menor estatura? • ¿A qué se deben las diferencias de estatura entre hombres y mujeres?
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2. Forma grupos de cuatro estudiantes dentro del aula. Cada grupo encuestará a dos grupos mixto de seis estudiantes, cuyas edades estén entre 10 y 12 años, y otro de entre 13 y 16 años.
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1 ¿Qué cambios has notado en tu cuerpo? ¿Por qué se producen? 2 ¿Qué características físicas diferencian a un hombre de una mujer? 3 ¿Qué hormona determina las características sexuales en los varones y en las mujeres?
UNIDAD 3 57
La reproducción humana Para que se conserve la especie humana es indispensable que esta se reproduzca. ¿Qué características presenta el ser humano para realizar esta función?
La reproducción humana Los seres humanos se reproducen sexualmente con la participación de dos individuos, uno del sexo femenino y otro del sexo masculino. Cada uno posee características externas e internas que lo identifican, llamados caracteres sexuales. Estos pueden ser de dos tipos: • Caracteres sexuales primarios. Órganos sexuales que diferencian a los hombres de las mujeres y producen las células sexuales. • Caracteres sexuales secundarios. Características físicas externas que aparecen durante la pubertad.
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La ovulación es la salida del óvulo maduro del ovario. Si no hay fecundación, el óvulo llega al útero y sale al exterior con una pequeña hemorragia, denominada menstruación o regla.
El sistema reproductor femenino El sistema reproductor femenino es el encargado de producir y mantener las células sexuales femeninas: los óvulos. Está formado por los siguientes órganos: Trompas de Falopio Conductos que comunican los ovarios con el útero. En ellas tiene lugar la fecundación.
Óvulo Es la célula sexual femenina. Es mucho más grande que el espermatozoide y carece de movilidad.
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Ovarios Glándulas donde se producen los óvulos y las hormonas sexuales femeninas.
Útero Lugar donde se desarrolla el bebé durante el embarazo.
Vagina Canal que comunica el útero con el exterior. La abertura que conduce a la vagina está cubierta por la vulva.
El sistema reproductor masculino El sistema reproductor masculino es el encargado de producir las células sexuales masculinas: los espermatozoides. Está formado por los siguientes órganos: Vesícula seminal Almacena los espermatozoides y produce gran parte del semen, que nutre, protege y facilita su
Pene Es el órgano que contiene a la uretra y expulsa los espermatozoides al exterior.
desplazamiento. Próstata Produce un líquido que favorece la movilidad de los espermatozoides.
Uretra Conducto a través del cual salen la orina y el semen.
Testículos Producen los
Espermatozoides Son células muy pequeñas. Tienen dos partes: una cabeza, donde se encuentra la información genética para producir otro ser humano, y una cola, que le permite
espermatozoides.
gran movilidad.
La menstruación o período Es el sangrado vaginal normal que ocurre como parte del ciclo menstrual de la mujer. Todos los meses, su cuerpo se prepara para un posible embarazo. Si esto no ocurre, el útero, se desprende de su recubrimiento. Esta es la sangre menstrual, que sale del cuerpo a través de la vagina. Losperíodossuelencomenzaralrededordelos10años y continúan hasta la menopausia, cerca de los 51 años. La mayoría de las menstruaciones dura entre tres y cinco días.
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Sangrado Días infértiles
Días infértiles
Díasfértiles
El ciclo menstrual.
1 ¿Cuál es la diferencia entre los caracteres sexuales primarios y secundarios? 2 ¿Qué sucedería si los sistemas reproductores femenino y masculino no produjeran células sexuales? ¿Por qué? 3 ¿Por qué dos personas del mismo sexo no se pueden reproducir?
Conceptos clave Semen. Sustancia formada por los espermatozoides y las secreciones de la vesícula seminal y de la próstata.
UNIDAD 3 59
El embarazo y el parto El nuevo ser madura en el proceso del embarazo hasta el nacimiento. Cuando está listo, el cuerpo de las madres se prepara para su salida. ¿Cómo se produce el desarrollo del nuevo ser?
El embarazo Desde la fecundación hasta el nacimiento del bebé pasan nueve meses. Este periodo se llama embarazo. Durante estos meses, el bebé se forma dentro del útero de la madre. El bebé está unido a su madre mediante el cordón umbilical, por el cual recibe lo que necesita para desarrollarse: nutrientes y oxígeno.
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La formación de un nuevo ser se inicia con la fecundación, que consiste en la unión de un óvulo con un espermatozoide.
Las características que presenta el embarazo por trimestre son las siguientes:
7 a 10 semanas Se terminan de formar todos los órganos principales del cuerpo. Su corazón late muy rápido.
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0 a 6 semanas Empiezan a formarse los órganos más importantes. El corazón comienza a latir.
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Segundo trimestre 11 a 14 semanas Un vello fino cubre su cuerpo. Al finalizar medirá 10 cm y pesará 60 g, aproximadamente.
15 a 18 semanas Se endurecen los huesos. Tiene el cuello bien definido y ya existe una diferenciación sexual.
19 a 22 semanas Se mueve y patea. Puede oír y diferenciar el sabor dulce del amargo.
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Primer trimestre
Una nueva historia 1. Forma grupos de tres estudiantes. Realiza una entrevista a un doctor, a una doctora o a una madre embarazada. Luego, transcriba la entrevista en una hoja.
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Inventa y escribe
2. Elabora una historieta teniendo en cuenta la entrevista. Puede incluir hechos ficticios para hacerla más entretenida. 3. Publica la entrevista y la historieta en el periódico mural del aula. • ¿Cuáles fueron los personajes y dónde se desarrolla la historia? • ¿Qué aprendiste de esta historia?
Observa cómo cambió el cuerpo de tu mamá durante el embarazo.
Tercer trimestre 23 a 26 semanas Duerme de 18 a 20 horas. Al finalizar, medirá 30 cm y pesará 1 kg, aproximadamente.
27 a 30 semanas Su sistema nervioso está activo y se mueve más. El bebé ya está totalmente formado.
31 a 34 semanas Sus uñas ya llegan a la punta de los dedos. Sus pulmones todavía se están desarrollando.
35 a 40 semanas Se sitúa boca abajo en la pelvis. Al finalizar medirá entre 48 y 51 cm, y su peso será entre 3 y 4 kg.
UNIDAD 3 61
EDITORIAL
Identifico e infiero
Los padres adolescentes El amor es un hecho hermoso que se da entre las personasyunadesusmanifestacioneseselrespeto. Todotienesutiempo,esdecir,hayquesaberesperar. En nuestro país, muchos adolescentes entre los 12 y los 17 años se convierten en padres o madres. Aunque sus cuerpos están preparados físicamente, ellos no tienen la suficiente madurez emocional para asumir la paternidad y maternidad en forma responsable. Por eso se requiere llegar a la etapa adulta para ser padres.
• ¿Por qué no es conveniente que un adolescente sea padre o madre? • ¿Cómo cambia la vida de un adolescente cuando se convierte en padre o madre? • ¿Qué significa maternidad o paternidad responsable? Averigua y comenta con tus compañeros y compañeras.
Las etapas del parto Después de haber pasado nueve meses desarrollándose en el vientre de la madre, el feto sale del útero hacia el exterior. Este proceso se denomina parto. El proceso consta de tres etapas: Dilatación Se ensancha el cuello del útero de la madre, dejando una separación de 10 cm por donde saldrá el bebé.
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La mayoría de partos son de forma natural, sin embargo cuando hay complicaciones es necesario hacer una operación llamada cesárea. Las madres que dan a luz por parto natural se recuperan más rápido que aquellas que lo hacen por cesárea.
Expulsión del bebé Las contracciones de los músculos del útero son tan fuertes que expulsan al bebé hacia la vagina. Cuando el bebé sale, se corta el cordón umbilical que lo une a la madre.
Conceptos clave Expulsión de la placenta Después de 5 a 10 min. del nacimiento del bebé, el útero se vuelve a contraer y expulsa la placenta.
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Cordón umbilical. Conducto que une la placenta y el vientre del feto. Placenta. Órgano que aparece durante el embarazo. Nutre y protege al feto.
Las características del recién nacido Cuando el bebé nace, el médico corta el cordón umbilical y el nuevo ser empieza a vivir por sí solo.
Su ombligo tiene restos del cordón umbilical. Es la huella de la unión con la mamá.
Su piel es sonrosada.
Su cabeza es muy delicada, porque los huesos del cráneo no están totalmente unidos. Su cabello es fino y suave. Hay bebés que nacen casi sin pelo.
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Sus piernas permanecen, la mayor parte del tiempo, flexionadas.
Sus manos suelen estar cerradas en puño.
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a Conoce más sobre la reproducción humana! Ingresa a este enlace y responde: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~cepco3/escuelatic2.0/ MATERIAL/FLASH/Conocimiento%20del%20Medio/La%20 reproducción%20humana.swf • Lee y escoge las palabras correctas que completan las siguientes afirmaciones: a. La ovulación es la salida / el ingreso de un óvulo del ovario. b. La ovulación ocurre dos veces / una vez al mes. c. Si el óvulo no es fecundado, ocurre el embarazo / la menstruación. d. El embarazo dura 40 / 30 semanas.
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No posee dientes.
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Durante los primeros días de vida, los bebés suelen llorar sin lágrimas, ya que aún tienen cerrados los conductos lagrimales.
No copies y pegues información de la internet. Lo mejor es leer, captar la idea y escribirla con tus propias palabras.
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1 ¿Qué características presenta un recién nacido? 2 ¿Qué sucedería si el bebé a las 22 semanas de embarazo no se moviera ni pateara? ¿Por qué? 3 ¿Qué complicaciones se pueden presentar durante el parto? Investiga.
UNIDAD 3 63
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El bebé presenta las siguientes características:
Tecnología
Las técnicas de reproducción asistida En el Perú y en otros países, existen numerosas parejas que, por diversos problemas, no pueden tener hijos. ¿De qué manera la tecnología ayuda a la reproducción?
La reproducción asistida Cuando una pareja decide tener hijos, en ocasiones descubre que tiene problemas de infertilidad. Por ello, la ciencia ha desarrollado un conjunto de técnicas para superarlos mediante la manipulación de las células sexuales (espermatozoides y óvulos), llamada reproducción asistida. Entre las técnicas de reproducción asistida, destacan la inseminación intrauterina y la fecundación in vitro.
Conceptos clave Reproducción asistida. Conjunto de técnicas de laboratorio que ayudan a producir un embarazo. Ovulación. Desprendimiento del óvulo del ovario.
Inseminación intrauterina Durante varios meses, la paciente recibe un tratamiento hormonal para asegurar la ovulación. Durante este periodo, los espermatozoides son introducidos en el útero. Óvulo
Trompa de Falopio
Útero
Las técnicas de reproducción asistida son soluciones avanzadas para el tratamiento de la infertilidad.
Ovario Cuello del útero
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Biotecnología
La fecundación in vitro Este tipo de fecundación se realiza en el laboratorio. Posteriormente, el embrión que se obtiene se introduce en el cuerpo de la paciente. Esta técnica consta de cuatro etapas:
1 Se aplican medicamentos para estimular el desarrollo de óvulos en la paciente.
2 Los óvulos se extraen de la paciente mediante una operación sencilla.
3 Los óvulos son fertilizados por los espermatozoides de manera artificial en el laboratorio.
4 Los embriones obtenidos se implantan en el útero de la mujer para dar lugar a un embarazo, que puede ser simple o múltiple.
La criopreservación de embriones En las técnicas de reproducción asistida, se estimula la producción de óvulos, para aumentar la posibilidad de que haya fecundación. Después de la fecundación, los cigotos se transforman en embriones, los que son implantados en el útero de la mamá o criopreservados. La criopreservación consiste en mantener los embriones a bajas temperaturas para suspender sus funciones celulares.
Conceptos clave Cigoto. Célula que se forma de la unión del espermatozoide y del óvulo. Embrión. Etapa comprendida desde la división del cigoto en dos celuas hasta la octava semana del embarazo.
La criopreservación de embriones es una alternativa para parejas que tienen problemas para tener hijos. UNIDAD 3 65
La herencia biológica Si te has fijado bien, tienes algunos rasgos físicos p arecidos a los de tus padres o abuelos. ¿Cómo los heredaste?
Los caracteres hereditarios Todos los organismos comparten características con el grupo al que pertenecen y, a la vez, presentan características únicas, las cuales responden a una información que está guardada en “clave” en el ADN de sus células. Por ejemplo, todos los seres humanos se parecen porque tienen ojos, nariz, dos piernas y dos brazos, pero al mismo tiempo son diferentes: unos tienen ojos negros, otros azules; unos tienen nariz grande, otros pequeña; unos tienen cabello castaño, y otros negro, etc.
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La herencia biológica no se estudió como ciencia hasta la mitad del siglo XIX. Gran parte de estos estudios se realizaron con plantas y animales de interés económico.
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Color de ojos Los ojos pueden ser de diversos colores (negros, pardos, verdes, etc.).
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Manos cruzadas Se observa cuál de los dedos pulgares se ubica naturalmente sobre el otro.
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Pulgar doblado El dedo pulgar se puede doblar hacia atrás.
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Línea del cabello La línea del cabello puede ser recta o terminar en una punta (pico de viuda) en el centro de la frente.
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Lengua enrollable La lengua puede o no doblarse por sus costados hacia el centro.
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Lóbulo de la oreja El lóbulo de la oreja se encuentra pegado o separado del resto de la cabeza.
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Las características que permiten distinguir a un individuo de otro reciben el nombre de caracteres. Cuando estos caracteres son transmitidos de padres a hijos, se llaman caracteres hereditarios. Algunos tipos son los siguientes:
El ADN El núcleo es el centro de control para el funcionamiento de la célula. En su interior se encuentra el material genético responsable de la herencia: el ADN. El ADN contiene toda la información que cada célula necesita para cumplir sus funciones y que, finalmente, determina los caracteres que presenta cada organismo. La molécula de ADN tiene la forma de una escalera de caracol en la que varios peldaños forman un gen. Un gen es un segmento de ADN que lleva la información en código para una determinada característica, como el color de los ojos, el tipo de pelo, etc. Cuando la célula se divide, estas cadenas de ADN se enrollan y forman los cromosomas, los cuales contiene muchos genes. Estos se distribuyen en pares idénticos, excepto en los gametos.
El ADN de una célula humana contiene información que equivale a una biblioteca con miles de libros.
Cromosoma Gen
Gen ojos oscuros
ADN
Gen pelo negro
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1 ¿Qué son los caracteres hereditarios? 2 ¿Por qué el ADN es importante? 3 ¿Qué caracteres has heredado de tus padres?
Conceptos clave ADN. Material genético responsable de la herencia. Gen. Segmento de ADN que lleva la información en código para una determinada característica.
UNIDAD 3 67
Evento paradigmático
La revolución de la genética Los parecidos entre los hijos y los padres se han explicado desde tiempos muy antiguos. ¿Qué cambios importantes produjo la aceptación de la teoría de Mendel?
La línea del tiempo de la pangénesis a Mendel
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A través de los años, puedes darte cuenta de cómo ha cambiado la idea de la manera en que los hijos adquieren las características de los padres.
Aristóteteles es el primero en sostener la revolución de la genética Charles Darwin. La selección natural.
350 a.C. Teoría que sostiene que cada órgano y estructura del cuerpo producía pequeños sedimentos llamados gémulas, que por vía sanguínea llegaban a los gametos. El individuo se formaría gracias a la fusión de las gémulas de las células.
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Gregor Mendel, padre de la genética.
1856 Estudió cómo se transmite la herencia biológica: “Los genes son los caracteres hereditarios que se heredan de generación en generación”.
1859 Su gran aporte fue la teoría de la selección natural: “Los factores hereditarios transferidos de padres a hijos controlan la ida del individuo”.
La aceptación de la teoría de Mendel en la actualidad
La genética Mendel es el padre de la genética.
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Estudia la transmisión de la herencia biológica de generación en generación, a través de los genes.
Cromosomas
1942 • Surge la epigenética. • El término fue acuñado por Conrad Hal Waddington. • Está orientada a demostrar la importancia del entorno sobre los genes.
Watson y Crick proponen el modelo del ADN
1953 • Propusieron la estructura de la doble hélice del ADN. • Este modelo fue ratificado por Rosalinda Franklin al tomar una fotografía de difracción de rayos X.
a 1 ¿Qué afirmaba la pangénesis? 2 ¿En qué se diferencia el planteamiento de la pangénesis y lo propuesto por Mendel? 3 ¿Por qué las ideas de Mendel se aceptan en la actualidad?
Reprogramación celular
2012 • El Premio Nobel de Medicina del 2012 que entregado a Shinya Yamanaka y John B. Gurdon por sus trabajos sobre reprogramación celular. • La reprogramación consiste en producir una célula madre embrionaria a partir de otra adulta o especializada.
UNIDAD 3 69
La clonación y sus aplicaciones Cada persona presenta características físicas propias que la identifican ante los demás. ¿Es posible crear un individuo idéntico a ti?
La clonación La clonación es una forma de reproducción que consiste en generar un individuo a partir del ADN de sus propias celulas. Primero se elige una célula del cuerpo; luego, se extrae el núcleo; finalmente, se inserta en un óvulo sin núcleo. Con este mismo principio, se pueden generar órganos y tejidos para curar enfermedades. Colocación del núcleo en el óvulo. Eliminación del núcleo. Óvulo sin núcleo.
Extracción del núcleo.
Óvulo
Desarrollo del embrión clonado. Célula somática.
Paciente
Extracción celular.
Extracción de células madre.
Obtención de células especializadas. Células de la sangre.
Introducción de células al paciente en la zona afectada.
Células intestinales. Neuronas
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Cultivo in vitro de células madre.
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La oveja tiene pareja En 1997, investigadores del instituto Roslin en Escocia, anunciaron que habían logrado la clonación de un mamífero: la famosa oveja Dolly. Después de Dolly se ha utilizado la clonación en otros animales. Algunos experimentos han resultado exitosos, pero muchos otros han fracasado, como la producción de clones de sapos, ratones y vacas, que se clonaron a partir de una célula adulta. Oveja Dolly.
Las aplicaciones de la clonación
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La clonación se aplica en métodos terapéuticos y reproductivos. Así por ejemplo: La clonación terapéutica • Tiene por objetivo curar enfermedades en humanos. • Se obtienen células madre de un embrión que ha sido clonado del paciente enfermo. Estas células, cuando son introducidas en él, producirán los tejidos que se necesita reemplazar.
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• Sin embargo, esta técnica implica la destrucción del embrión del cual se extrajeron las células madre.
La clonación reproductiva • Tiene por objetivo reproducir organismos de forma artificial. • Es una técnica que aún no está perfeccionada, tiene bajo porcentaje de éxito. Los gemelos idénticos son ejemplos de la clonación reproductiva natural. • Genera muchos problemas éticos y morales en la comunidad científica y en la sociedad.
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1 ¿En qué consiste la clonación? 2 ¿En qué se diferencia la clonación terapeútica de la reproductiva? 3 Conversa con una persona adulta y pregúntale si está de acuerdo o no con la clonación reproductiva. Anota su respuesta y escribe tu opinión.
UNIDAD 3 71
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Las mascotas clonadas En el 2005, científicos surcoreanos anunciaron que habían clonado el primer perro de raza afgana: Snuppy. Se obtienen células de la oreja del perro afgano.
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Los perros son clonados para mejorar las caracterícas que tiene sus razas.
Se extraen óvulos de una perra labradora.
Se extrae el núcleo y se coloca en el óvulo de una perra labradora.
Se destruye el núcleo del óvulo.
Embrión
El embrión se implanta en el útero de la perra labradora.
EDITORIAL
EDITORIAL
Óvulo sin núcleo
Nace Snuppy, cuyo ADN es idéntico al de su progenitor.
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1 ¿La clonación puede curar enfermedades? ¿Cómo? 2 ¿La clonación es beneficiosa o perjudicial? ¿Por qué? 3 ¿Qué pasaría si todos los seres humanos fueran clones? ¿Por qué?
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La clonación consiste en hacer copias idénticas de un ser vivo.
al Para lograr un buen baile se necesita de ensayos previos, coordinaciones de movimientos y mucha concentración. Aquí intervine principalmente el sistema nervioso y el endocrino El sistema nervioso responde a través de los impulsos nerviosos y el sistema endocrino mediante las glándulas endocrinas que segregan hormonas. Estos sistemas trabajan de manera coordinada para dar respuestas oportunas en cada situación. Así cuando tienes un evento importante como bailar, hablar o actuar en público participan ambos sistemas. 1 Analiza el texto y responde. Cuando estás muy molesto o molesta, la hormona que segregas es la adrenalina. Más tarde, al recordar lo que te molestó, sigues sintiendo la “adrenalina en tu cuerpo”. a. ¿Por qué el efecto de la adrenalina tarda en desaparecer? b. ¿Qué sistema segrega esta hormona? 2 Observa las imágenes y responde.
a. ¿Qué función cumple cada sistema reproductor? b. ¿En qué parte del sistema reproductor femenino se produce la fecundación?¿Y dónde se aloja el feto? c. ¿Qué parte del sistema reproductor masculino almacena los espermatozoides? d. ¿En qué etapa de la vida del ser humano empiezan a funcionar estos sistemas?
Cuidar nuestro sistema nervioso nos permite tener una vida plena.
3 Piensa y reflexiona. a. ¿Cuál es el primer cambio que experimentan las niñas en la pubertad? ¿Y los varones? b. Imagina que eres un criador de aves o de ganado vacuno. ¿Qué características te gustaría desarrollar? ¿Cómo lo harías? c. ¿Cómo se utiliza hoy la información del ADN? UNIDAD 3 73
UNIDAD
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¿Cómo prevenimos las enfermedades?
Las enfermedades se presentan en cualquier lugar o momento. Estas se pueden producir por bacterias o virus, que esperan el momento oportuno para atacar el organismo de las personas. Para evitarlas, se debe tomar medidas de prevención y practicar hábitos de limpieza. ¡Nos vamos de paseo!
Llegamos. ¡Qué divertido va a estar el paseo!
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Niños, suban en forma ordenada al ómnibus.
¡Niños y niñas, ya salgan del agua! Se pueden resfriar!
¡Todavía no, profesora! ¡Hace mucho calor!
¡Mamá, me duele la cabeza!
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¡Hijo, tienes fiebre! Seguro que estuviste mucho tiempo en la piscina.
• ¿Qué síntomas tiene el niño? • ¿Esos síntomas le indicarán que está enfermo? ¿Por qué? • ¿De qué manera el niño pudo haber prevenido esta situación?
UNIDAD 4 75
Las enfermedades, causas y contagio Cuando te duele la cabeza y sientes malestar en todo tu cuerpo, piensas que algo malo te pasa. ¿Por qué sientes esto? EDITORIAL
Las enfermedades Una enfermedad es la alteración del estado normal de salud de una persona, es decir, la pérdida transitoria o permanente del bienestar físico, mental o social. Por ejemplo, el alcoholismo es una enfermedad que involucra los aspectos físico y psicológico de la persona. Virus Influenza. Agente biológico que causa la gripe.
Clasificación de las enfermedades Tipos
Origen
Ejemplos
Infectocontagiosas
Son producidas por virus, bacterias, protozoarios y otros parásitos.
Gripe, cólera, sarampión, sida, teniasis (tenias), pediculosis (piojos).
Nutricionales
Se deben a una alimentación deficiente e inadecuada.
Raquitismo, anemia, escorbuto.
Hereditarias
Se transmiten de padres a hijos.
Diabetes, hemofilia, miopía.
Traumáticas
Ocurren en forma accidental y brusca.
Fracturas, contusiones, quemaduras.
Degenerativas
Se debe al mal funcionamiento de diversos órganos.
Artritis, cáncer.
Mentales
Causadas por deficiencias emocionales, químicas y genéticas.
Psicosis, esquizofrenia, neurosis.
Laborales
Ocurren por los quehaceres en el trabajo.
Estrés, sordera.
Las causas de las enfermedades Las enfermedades pueden producirse por acción de distintos agentes. Estos pueden ser: • Biológicos. Comprenden los microorganismos y virus. • Físicos. Relacionados con radiaciones, presión, temperatura, ruidos y golpes. • Químicos. Pueden ser venenos, gases tóxicos o alimentos contaminados. • Psíquicos, sociales y culturales. Generados por problemas económicos, maltrato o desnutrición.
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Las formas de contagio El primer paso hacia una enfermedad infecciosa es el contagio, es decir, la entrada del microorganismo en el cuerpo.
por ejemplo
por ejemplo
Cuando una persona estornuda, los microorganismos dañinos pueden alcanzar a una persona sana.
Por medio de transfusiones de sangre se pueden contagiar enfermedades como la hepatitis y el sida.
Los insectos, al picar, transmiten enfermedades como la malaria, la fiebre amarilla o el dengue.
Sa
a ¡Conoce más sobre la hepatitis! Ingresa a este enlace y responde: http://kidshealth.org/kid/en_espanol/comunes/hepatitis_esp.html • ¿Cuáles son las consecuencias de la hepatitis? • ¿Cómo se transmite cada tipo de hepatitis? • ¿Cuáles son los síntomas y cómo puede prevenirse?
a
EDITORIAL
Cuando hay un intermediario entre un individuo enfermo y otro sano. Dicho intermediario puede ser un organismo, agua u objetos contaminados.
EDITORIAL
Cuando el microorganismo que causa la enfermedad pasa directamente de un individuo enfermo (persona o animal) a otro sano.
EDITORIAL
Contagio indirecto
EDITORIAL
Contagio directo
Al beber agua contaminada, se producen enfermedades digestivas, como el cólera o la disentería.
e
En el Perú, 20 de cada 1000 niños menores de 5 años mueren, principalmente, por problemas de desnutrición y enfermedades infecciosas. Este indicador se conoce como tasa de mortalidad infantil (TMI) en niños y niñas menores de 5 años.
a
1 ¿De qué manera las bacterias y los virus afectan nuestro organismo? 2 ¿Qué pasaría si las personas estuvieran expuestas a radiaciones?
Conceptos clave Enfermedad infecciosa. Enfermedades producidas por microorganismos como los virus y las bacterias.
3 ¿Cuál es la forma de contagio de la enfermedad más frecuente en tu localidad?
UNIDAD 4 77
Las bacterias, los virus y la salud Cuando te sientes mal físicamente, lo primero que piensas es que estás enfermo. ¿Sabes cómo se producen la enfermedades?
Las bacterias Las bacterias son organismos unicelulares procariotas. Algunas son parásitas, por lo que causan enfermedades. Normalmente, viven como células aisladas, pero en ocasiones se agrupan formando colonias, en las que cada individuo conserva su independencia.
Conceptos clave Bacteria. Microorganismos que vive en todo lugar, incluso en el interior de otros seres vivos.
Tipos de bacterias
Coco. Forma redondeada.
Bacilo. Forma alargada.
Vibrio. Forma de coma.
Espirilo. Forma espiral.
Observa y experimenta
• ¿Qué diferencias encuentran entre las dos placas? • ¿Cuál es la función que cumplen los antibióticos?
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EDITORIAL
1. Prepara gelatina sin color y vierte en dos placas Petri. En la superficie de la primera placa, agrega una crema antibiótica. 2. Frota lentamente dos hisopos por las encías de su boca. 3. Pasa un hisopo por cada una de las placas y tápenlas. Observa los resultados después de una semana.
EDITORIAL
Las bacterias y los antibióticos
Los virus Los virus se encuentran en cualquier parte: en el suelo, en el aire, en el agua, etc. Son seres inertes, es decir sin vida, que necesitan entrar a una célula para reproducirse, por lo que se les considera parásitos obligados. Muchos de ellos ocasionan enfermedades a los seres humanos y animales. Proceso de infección de un virus 2 Reproducción de nuevos virus utilizando las moléculas y organelos de la célula infectada.
1 Entrada del virus en la célula que va a infectar.
3 Una vez formados, los nuevos virus rompen la membrana de la célula infectada y quedan libres.
Las enfermedades con bacterias y virus
VIRUS
BACTERIAS
Enfermedades
Microorganismos causantes
Descripción de las enfermedades
Neumonía
Estreptococos, legionelas, etc.
Inflamación pulmonar en la que el afectado presenta fiebre y síntomas respiratorios variables.
Difteria
Corynebacterium diphtheriae.
Se propaga fácilmente a través de los estornudos y la tos. Puede causar fiebre y dolor de garganta.
Salmonelosis
Salmonella.
Presenta diarrea, vómitos, dolor abdominal, fiebre y dolor de cabeza. Suele originarse por la contaminación de alimentos.
Gripe
Virus de la gripe.
El virus cambia frecuentemente de envoltura y el organismo no lo reconoce. El tratamiento solo alivia los síntomas.
Sarampión
Virus de la familia de Dolencia, generalmente infantil, que se manifiesta por los paramixovirus. erupciones rojas en la piel, fiebre y malestar general.
Rubeola
Virus de la rubeola.
a
Enfermedad leve aunque muy peligrosa cuando es adquirida por mujeres embarazadas, ya que puede causar alteraciones en el feto que podrían ocasionar su muerte.
a
1 ¿Qué enfermedades producidas por virus y bacterias has tenido?
Conceptos clave Virus. Estructuras inertes muy pequeñas, compuestas de proteínas y ácidos nucleicos.
2 ¿Qué enfermedades de este tipo son comunes en tu región?
UNIDAD 4 79
El sida El sida es una enfermedad muy peligrosa. Algunos equivocadamente piensan que se contagia con el sudor de las manos. ¿Qué conoces sobre esta enfermedad?
El VIH y el sida El sida (síndrome de inmunodeficiencia adquirida) es una enfermedad que puede afectar a cualquier persona sin discriminación. Se produce por la infección con el virus de inmunodeficiencia humana (VIH) que ataca al sistema inmunológico. El VIH infecta a unas células llamadas linfocitos T que se encargan de defender el cuerpo de las enfermedades.
Etapas de la reproducción del VIH en los linfocitos T
6 Producción de los nuevos virus.
7 Liberación de los nuevos virus.
2 Fusión de la envoltura viral a la membrana celular y entrada a la célula. 3 Desintegración del virus en el citoplasma.
1 Adhesión del virus a la membrana celular. Receptor viral (proteína).
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4 Entrada del ARN viral al núcleo.
5 ARN viral se integra al cromosoma de la célula.
El sida en el Perú
¿Cómo se previene?
No teniendo relaciones sexuales.
Usando agujas y jeringas descartables.
Usando adecuadamente los preservativos.
No compartiendo navajas de afeitar.
Teniendo relaciones sexuales con una sola persona.
Verificando que la sangre de una transfusión haya sido analizada.
El primer caso de sida en el Perú fue reportado en el año 1983 por el doctor Raúl Patrucco, de la Universidad Nacional Cayetano Heredia. Desde esa fecha, la enfermedad ha avanzado a pasos acelerados, y en la actualidad se reportan más de 60 000 casos entre enfermos y portadores. La edad promedio de los pacientes de sida es de 31 años, es decir, que 50 % de las personas se han infectado entre los 15 y 20 años de edad. Se calcula que hay 70 000 personas infectadas con el VIH que no lo saben. Hombres
Mujeres
De 0 a 4
187
140
De 5 a 9
39
36
De 10 a 14
24
27
De 15 a 19
318
146
De 20 a 24
1746
457
De 25 a 29
3185
832
De 30 a 34
2984
730
¿Cómo no se contagia?
De 35 a 39
2261
564
• Por la saliva. • Por compartir cubiertos. • Por tocar o besar personas infectadas.
De 40 a 44
1481
392
De 45 a 49
944
208
De 50 a 54
594
149
De 55 a 59
393
89
De 60 a 64 De 65
224
50
La infección con el VIH no presenta síntomas, pero la enfermedad del sida sí.
o más
250
37
¿Cómo se transmite? • Teniendo relaciones sexuales con personas infectadas. • Por transfusiones con sangre infectada o por uso de jeringas, agujas o instrumentos cortantes contaminados. • Vía madre-hijo en el embarazo, el parto o la lactancia.
¿Cuáles son los síntomas?
a
a
Edades
Fuente: Dirección General de Epidemiología, Ministerio de Salud.
1 ¿El VIH se puede contagiar con el sudor, la saliva o el apretón de manos? ¿Por qué? 2 ¿Cómo tratarías a las personas que tienen sida? 3 ¿Cómo se puede prevenir el sida?
UNIDAD 4 81
Las enfermedades más frecuentes Te habrá sucedido alguna vez que cuando toses con frecuencia, piensas que tienes alguna enfermedad en los pulmones. ¿Cuáles son los síntomas de la TBC? EDITORIAL
La tuberculosis Conocida también como TBC, la tuberculosis es ocasionada por una bacteria llamada bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosis), que afecta principalmente a los pulmones. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2015), es la segunda causa mundial de mortalidad causada por un agente infeccioso, después del sida.
Los síntomas Algunos síntomas de esta enfermedad son los siguientes: • Cansancio permanente. • Fiebre y sudores nocturnos. • Pérdida de apetito y de peso. • Tos persistente y a veces con sangrado.
El tratamiento La tuberculosis puede curarse, pero necesita de un diagnóstico temprano. El tratamiento comprende el uso de antibióticos durante un intervalo de tiempo de 6 meses a un año. Si no se sigue el tratamiento adecuado, puede provocar la muerte del paciente. La única manera de prevenir la enfermedad en los recién nacidos es aplicar la vacuna BCG. Sin embargo en las personas adultas no hay vacuna para prevenirlas.
La prevención La tuberculosis se descarta con una muestra de esputo que se le toma al paciente en el establecimiento de salud más cercano. Puede prevenirse de la siguiente manera: • A través de la detección, diagnóstico precoz y tratamiento completo de los casos de tuberculosis pulmonar. • Aplicando la vacuna BCG a los recién nacidos, la cual protege contra las formas graves de tuberculosis.
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El estornudo puede transmitir microorganismos a otras personas cercanas.
Sa
e
La vacuna BCG (Bacilo de Calmette-Guérin), utilizada en la prevención de la tuberculosis, fue desarrollada por dos investigadores, Albert Calmette y Camille Guérin. El 21 de junio de 1921, la vacuna BCG se utilizó por primera vez en humanos. Actualmente, esta vacuna es aplicada a los recién nacidos.
Conceptos clave Tuberculosis. Enfermedad infectocontagiosa producida por la bacteria llamada bacilo de Koch. Vacuna. Virus que, convenientemente preparado, se inocula a una persona o a un animal para preservarlos de una enfermedad determinada.
La gripe o influenza EDITORIAL
La gripe es una infección respiratoria aguda de origen viral que se contagia rápidamente. Existen varios tipos de influenza o gripe, una de ellas es originada por el virus de la influenza A (H1N1). Esta enfermedad se transmite de persona a persona, a través de las gotas de saliva que viajan por el aire cuando la persona estornuda o escupe. No se transmite por consumir carne de cerdo o sus derivados, puesto que el virus se destruye a temperaturas de 700 °C, cuando se cocina la carne.
Los síntomas de la gripe estacional son: fiebre mayor a 38 °C, estornudos, tos, dolor de garganta, congestión nasal, dolores musculares y de cabeza.
La gripe se puede prevenir vacunándose antes de que se presente.
EDITORIAL
Los síntomas y la prevención
Para prevenir esta enfermedad se debe considerar: • Lavarse las manos correctamente con abundante agua y jabón de manera frecuente. • Cubrirse con pañuelos, papel higiénico o con el antebrazo al momento de estornudar o toser. • Acudir al médico si se tiene algún malestar.
a ¡Conoce más sobre otras enfermedades infectocontagiosas como el dengue! Ingresa a este enlace y responde: http://www.minsa.gob.pe/portada/especiales/2011/dengue/ archivos/situacion_peru_dengue.pdf
Lavarse las manos con frecuencia, con abundante agua y jabón para prevenir enfermedades.
• ¿Cuáles son los síntomas y cómo se transmite el dengue? • ¿De qué manera se puede prevenir? • Realiza una cartilla para la prevención del dengue. Repártelo en tu comunidad.
a
Utiliza información actual y confiable de internet.
a
1 ¿Cuándo se debe acudir al médico? 2 ¿Por qué es importante conocer los síntomas y la prevención de una enfermedad? 3 ¿Cuál de las enfermedades descritas en la página son más comunes en tu localidad? ¿Por qué?
UNIDAD 4 83
Evento paradigmático
Beneficios y perjuicios de los microorganismos Cada vez que se presenta una enfermedad, siempre se las relaciona con las bacterias o los virus. Pero, ¿los microorganismos solo causan enfermedades?
Desde tiempos muy remotos, el hombre ha enfrentado muchas enfermedades, por esa razón, tuvo que desarrollar diversos métodos para curarse o aliviar los síntomas. Entonces, se creía que la enfermedad era un castigo divino por haber roto alguna regla sagrada de la tribu. Sin embargo, con el avance de la ciencia moderna, se dio paso a la búsqueda de evidencias para aceptar una idea y tener una concepción más acertada de la naturaleza. Es así que la revolución microscópica hizo posible la identificación de muchos virus, bacterias, protozoos y hongos patógenos. Al estudiar las bacterias y los virus, se determinó que estos no solo producían enfermedades, sino que también pueden ser aprovechados en diversos procesos industriales y domésticos.
EDITORIAL
Los microorganismos y las enfermedades
Gracias al microscopio se realizaron muchos avances en la microbiología.
Los beneficios de los microorganismos Algunos microorganismos que nos brindan beneficios en la salud, alimentación e industria son los siguientes:
En la salud Bifidobacterium spp Probiótico es un suplemento alimenticio que contiene microorganismos que restituyen la flora intestinal alterada por diversas causas. En la actualidad, se consumen como productos fermentados (yogur) o como cultivos fríos secos.
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Sachharromyces cerevisae Las levaduras también se utilizan en la elaboración de bebidas alcohólicas, ya que transforman los azúcares de las frutas o de los cereales en alcohol y dióxido de carbono.
Beneficios de los microorganismos
EDITORIAL
En la alimentación
Saccharomyces minor Las bacterias de las levaduras se usan en la fabricación del pan, ya que al desarrollarse en la masa expulsan dióxido de carbono.
Lactobacillus El yogur es el resultado de la transformación de la leche por acción de la bacteria Lactobacillus.
Agaricus bisporus Los champiñones son hongos multicelulares. Su sabor y textura los hace muy agradables al paladar.
Estreptococcus y Penicillium El queso roquefort se produce con la colaboración de los microorganismos Estreptococcus (bacteria) y Penicillium (hongo).
Las enfermedades de los microorganismos
Hongo pie de atleta El mal olor corporal, especialmente de los pies, las axilas y los genitales, es causado por la acción de microorganismos que ahí se desarrollan.
Vibrio cholerae El cólera es una enfermedad infecciosa, aguda, que desarrolla de forma muy brusca una diarrea muy intensa y vómitos ocasionales.
Escherichia Colli La flora intestinal, formada por numerosas especies bacterianas como la Escherichia coli, conserva la salud y equilibra el sistema gastrointestinal.
a 1 ¿Qué beneficios se obtienen de los microorganismos? 2 ¿De qué manera los microorganismos perjudican la salud?
UNIDAD 4 85
La donación de órganos En algunas situaciones, las personas están muy enfermas y necesitan que se les done algún órgano. ¿Cómo se realizan los trasplantes?
Los trasplantes y los donantes El trasplante es un tratamiento médico que permite reemplazar órganos, tejidos o células de una persona enferma. Los donantes son las personas que, en vida o después de haber fallecido, otorgan sus órganos, tejidos o células si se encuentran aptos para ser trasplantados. Los donantes vivos deben ser mayores de edad y gozar de buena salud física y mental. Para el caso de los donantes fallecidos, se debe tener el consentimiento de sus familiares.
Conceptos clave Trasplante. Tratamiento médico que permite reemplazar órganos, tejidos o células de una persona enferma. Donantes. Personas que, en vida o después de haber fallecido, otorgan sus órganos, tejidos o células.
Los órganos y tejidos que se pueden donar para pacientes que lo requieren, son los siguientes: Corazón
Hígado
Riñones
Pulmones
Páncreas
Válvulas cardiacas
Intestinos
Córneas
Piel
Sangre
Huesos
Médula ósea
Las donaciones de órganos La importancia de la donación de órganos radica en que es un tratamiento que puede mejorar, prolongar y salvar la vida de muchas personas con insuficiencia de algún órgano, cuya esperanza de vida está limitada a un trasplante. Esto requiere de la participación de todas las personas en la sociedad, mediante la voluntad de donar los órganos que se requieren para el trasplante.
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Las etapas del trasplante Cuando los pacientes requieren un trasplante, se llevan a cabo los siguientes pasos:
2 Llega al hospital un posible donante. Se evalúa si sus órganos están aptos. 3 Se identifica al posible receptor. Se verifica la compatibilidad del órgano con el paciente.
1 Se anuncia la necesidad del trasplante. El paciente permanece en lista de espera.
4 Se extraen los órganos del donante.
7 Se controla el buen funcionamiento del órgano trasplantado.
6 En una intervención quirúrgica, se coloca el órgano del donante en el paciente.
a
5 Se trasladan los órganos al lugar donde se realizará el trasplante.
a
1 ¿Cuál es el trasplante de órganos más frecuente en el Perú? 2 ¿Estás de acuerdo con la donación y trasplante de órganos? ¿Por qué?
Sa
e
En el Perú, los órganos que se trasplantan son riñón, corazón, hígado y pulmón, y los tejidos, como córneas, médula ósea, piel y hueso.
3 ¿Es importante donar nuestros órganos? ¿Por qué?
UNIDAD 4 87
La ingeniería genética Los genes de todos los seres vivos contienen una gr an cantidad de información acerca del individuo. ¿Se puede crear otro ser vivo utilizando sus genes?
EDITORIAL
La ingeniería genética La ingeniería genética es una técnica que forma parte de la biotecnología. Se basa en la manipulación de genes para introducirlos en el genoma de otros organismos que carece de ellos. La biotecnología es el empleo de organismos vivos para aplicaciones ambientales, farmacéuticas comerciales. Este proceso ayuda al mejoramiento de caracteres genéticos, como por ejemplo, el mejoramiento de la raza en el caso de animales, o plantas resistentes a plagas. También se pueden obtener hormonas o enzimas que sirven como fármacos, como el caso de la insulina.
Pampa Mansa fue la primera vaca transgénica que produjo en su leche la hormona del crecimiento humano (Argentina).
Los individuos resultantes se denominan organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos. El primer animal transgénico fue el ratón.
Aplicaciones de la ingeniería genética
• La fabricación de vacunas recombinantes. Se clonan bacterias o levaduras con el gen que codifica para la proteína antigénica (que estimula la respuesta inmunológica). Luego, se aísla la proteína producida y se inyecta en el organismo como vacuna, lo que desencadena la respuesta inmunológica y permite prevenir enfermedades. • La producción de medicinas. La insulina humana recombinante es una hormona creada por la ingeniería genética y utilizada desde 1982. Al igual que las vacunas, se utilizan bacterias a las que se les incorpora el gen humano de la insulina para su rápida producción. • El control de la maduración de los frutos y mejora de sus características nutricionales. Para controlar alguna característica de la planta se aísla el gen y se controla sus resultados.
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EDITORIAL
Los conocimientos brindados por la ingeniería genética pueden aplicarse al mejoramiento genético de plantas y animales y también al de la salud del ser humano.
Ratón transgénico en el que se ha introducido un gen de luminiscencia.
Producción de una vacuna recombinante Virus
ADN de virus
1
2
1 Se extrae el ADN del virus del cual se quiere la vacuna. ADN recombinante 3
ADN de bacteria
ADN
5 Proteinas se inyectan como vacuna
2 Se integra el ADN viral al ADN de la bacteria o plásmido. 3 Se introduce el plásmido a una bacteria modificándola genéticamente.
Bacteria
4 Las bacterias fabrican las proteínas virales recombinantes con poder inmunológico.
4 5 Las proteínas recombinantes se inyectan, en el cuerpo como vacuna para producir una respuesta inmunológica.
Proteínas recombinantes del virus producidas en la bacteria
• El mejoramiento genético de cultivos. La bacteria Agrobacterium tumefaciens, se usa para mejorar cultivos comerciales, ya que puede entrar a las plantas e introducir su ADN de esas plantas. Por ejemplo, el gen cry, que se obtine de Bacillus thuringiensis, se inserta en Agrobacterium, para meterlo en la planta y, hacerla resistente a insectos. Aislamiento de gen cry de Bacillus thuringiensis.
Conceptos clave Recombinantes. Proteínas formadas a partir de la combinación del ADN de dos organismos diferentes.
Gen cry con resistencia a insectos. Agrobacterium
Transferencia a células vegetales.
Planta transgénica resistente a insectos. Cromosoma con gen cry.
La clonación también permite reproducir otro ser vivo.
Cultivo in vitro.
a
a
1 ¿Qué significa que Agrobacterium tumefaciens esté recombinado? 2 ¿Podrías afirmar que la nueva planta, luego de la transformación es un OGM? ¿Por qué? 3 ¿Estás a favor o en contra de la ingeniería genética? ¿Por qué?
UNIDAD 4 89
Tecnología
La clonación terapéutica Hoy, gracias a la tecnología, se está utilizando la clonación p ara la curación de enfermedades. ¿De qué manera se realiza este procedimiento?
La clonación Gracias a la clonación, se obtienen copias idénticas de un organismo, célula o molécula ya desarrollada, a partir de células no sexuales. Estas células pueden generar órganos y tejidos sanos. 1. Se obtiene una célula somática del individuo que se quiere clonar. Se denomina célula somática a cualquier célula del cuerpo, excepto las sexuales, que son los óvulos y los espermatozoides. Las células somáticas contienen toda la información genética del organismo en el núcleo, pero es una célula especializada que, en condiciones naturales, ha perdido la capacidad de reproducirse.
Óvulo de otra oveja adulta
Oveja que se quiere clonar
Los estadounidenses Robert Briggs y Thomas King logran por primera vez implantar el núcleo de un embrión de rana en un óvulo de la misma especie. Sin embargo, este embrión clonado no se desarrolla.
90
1984 EDITORIAL
1952
2. Se extrae un óvulo de una hembra donante adulta, el cual contiene toda la información genética del organismo.
El danés Steen Willadsen anuncia la primera clonación de una oveja a partir de células embrionarias. Esto luego se repite con cabras, cerdos, conejos y monos.
Los recursos de la localidad y la región
3. Se extrae el núcleo del óvulo.
El interés por la clonación está especialmente dirigido a la producción de clones para la agricultura, la industria y la medicina. Algunos científicos creen posible revivir especies extintas, producir plantas y animales con características especiales y, en el caso del ser humano, clonar tejidos y órganos que puedan ser trasplantados a pacientes enfermos. Sin embargo, la clonación es un tema muy polémico y, en la actualidad, cualquier experimentación relacionada sigue en constantes discusiones éticas.
5. Se cultiva la célula en un medio especial dentro de un laboratorio hasta que empieza a desarrollarse el embrión.
4. Se transfiere el núcleo de la célula somática al óvulo sin núcleo. La fusión es mediada por shock eléctrico.
6. Cuando alcanza un estado más avanzado, el embrión se transfiere al útero de una madre receptora.
Embrión con las características genéticas de la oveja donante.
Formación del embrión 7. Tras el periodo de gestación, nace un nuevo individuo que es un clon de la oveja que aportó el núcleo con la información genética.
Se anuncia el nacimiento del primer clon de un mamífero adulto producido a partir de una célula adulta extraída de la ubre de una oveja. Se le da el nombre de Dolly a esta primera oveja clonada.
Siglo XXI EDITORIAL
1997
Oveja clonada
EDITORIAL
Núcleo donante
Un equipo de investigadores estadounidenses anuncia haber clonado por primera vez un mono, al cual bautizan Tetra. En la actualidad hay más de 300 mamíferos clonados con la misma técnica con la que se clonó a Dolly.
UNIDAD 4 91
Los primeros auxilios En cualquier ocasión pueden suceder accidentes y debes estar preparado o preparada para prestar ayuda. ¿Cómo ayudarías en casos de accidentes?
Los primeros auxilios, emergencias y urgencias Los primeros auxilios son acciones que reducen los efectos de las lesiones y estabilizan el estado de salud de la persona accidentada. Las emergencias requieren intervención médica inmediata, pues existe un riesgo de muerte, como en un paro cardiaco. Las urgencias presentan síntomas alarmantes, pero no tienen riesgo de muerte, como en el caso de un hueso roto.
En caso de asfixia 1 Colocarse detrás del ahogado con las manos cruzadas sobre el diafragma.
2 Con el puño cerrado, realizar presiones consecutivas en el diafragma.
En caso de heridas • Si es leve, se deben lavar con agua y jabón, y asegurarse de que no queden restos de suciedad ni cuerpos extraños. • Si es más grave, cubrirla con gasa y aplicar técnica de control de hemorragia. Llevar al herido al centro de salud.
a
a
1 ¿En qué se diferencia una emergencia de una urgencia? 2 ¿Por qué es importante conocer sobre primeros auxilios?
92
3 Comprobar que la persona ha recuperado la respiración y que mantiene sus signos vitales.
Conceptos clave Emergencia. Situación de salud que se presenta repentinamente, requiere inmediato tratamiento o atención y lleva implícito una alta probabilidad de riesgo de vida. Urgencia. Situación de salud que se presenta repentinamente, pero sin riesgo de vida y puede requerir asistencia médica dentro de un periodo de tiempo razonable.
al Las enfermedades infectocontagiosas son producidas por bacterias o virus. Estos, son de fácil y rápida transmisión; por eso, es importante conocer qué enfermedades son las más comunes en la localidad o región, cuáles son los síntomas y de qué manera se pueden prevenir. Por otro lado, la ciencia y la tecnología, con sus aportes, han ayudado a hacer descubrimientos con respecto a cómo se desarrollan estos microorganismos infecciosos y como pueden prevenirse estas enfermedades.
1 Observa las imágenes A y B . Luego, responde. a. Según la imagen A , ¿qué tipo de bacteria es?
A
b. ¿Cuál es la diferencia entre una bacteria y un virus? c. ¿El sida se puede prevenir? ¿Cómo? d. ¿Cuál de las dos imágenes pertenece al virus del sida? 2 Analiza el texto y responde. La biotecnología microbiana incluye procesos industriales que utilizan microorganismos como base para obtener muchos productos de utilidad para las personas, como medicina o alimentos. Los microorganismos deben tener un crecimiento rápido, resistir el cultivo a gran escala y una producción en gran cantidad y en el menor tiempo posible. La producción de antibióticos es una de las principales aplicaciones de la biotecnología.
B
a. ¿Cuáles son los principales usos de la biotecnología? b. ¿Cómo se relacionan la biotecnología y la salud? c. ¿Qué requisitos deben cumplir los microorganismos para ser empleados en la biotecnología? 3 Reflexiona y responde.
Una alimentación saludable te ayuda a prevenir las enfermedades.
a. ¿Consideras que las bacterias y los virus solo perjudican la salud del ser humano? ¿Por qué? b. ¿Es posible que, solo con aplicarse la vacuna BCG, se podría evitar el contagio de la TBC? ¿Por qué? c. ¿Qué opinas sobre la introducción de genes en una planta? d. ¿Crees que es necesario conocer las técnicas de primeros auxilios podrías evitar las enfermedades? ¿Por qué? e. ¿Estás de acuerdo en donar alguno de tus órganos? ¿Por qué? UNIDAD 4 93
UNIDAD
5
¿Cómo se origina la Tierra? Carlos, hace demasiado calor.
Tú no habías nacido, pero cuando tu mamá y yo visitamos el Pastoruri, la nieve era abundante.
Mi papá dice que cuando él era niño no hacía tanto calor.
¡Juguemos carnavales!
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Dice mi mamá que debo cuidar el agua y no jugar con ella, pues se está acabando. ¿Por qué estará ocurriendo esto?
y el paisaje era impresionante.
Cada vez que vengo al centro me da tos.
Y yo cada vez veo el cielo más gris.
En las noticias dicen que los Países Bajos se están hundiendo. ¿Irán a desaparecer?
¿Cómo es la Tierra por dentro?
a • ¿Cómo está formada la Tierra? • ¿Por qué crees que el paisaje de la Tierra está cambiando? • ¿Por qué los niños y las niñas sienten demasiado calor o les da mucha tos en ciertos lugares?
UNIDAD 5 95
El universo Cuando observas el cielo, te das cuenta que hay cuerpos que puedes observar a simple vista, pero otros no. ¿Cómo es el universo?
El origen del universo
Sa
Existen diversas teorías que explican el origen del universo. Sin embargo, la más aceptada es la expuesta por el físico ruso George Gamow en 1948, conocida como teoría del Big Bang o de la Gran Explosión. Según esta teoría, hace millones de años solo había en el espacio una bola de materia llamada huevo cósmico, donde toda la materia y la energía estaban muy concentradas y sometidas a altísimas temperaturas. Se presume que hace 14 000 millones de años, esa bola explotó y la materia salió expulsada en forma de gas y polvo, que al enfriarse y condensarse dio origen a las primeras estrellas. Estas, al agruparse, formaron las galaxias. Al condensarse los gases que giraban en torno a las estrellas, originaron los planetas y sus satélites. Desde entonces, el universo continúa en expansión.
e
En 1929, el astrónomo Edwin Hubble demostró que el universo contiene millones de galaxias que se alejan unas de otras a enormes velocidades, como si fueran los fragmentos de una explosión. Esto implica que el universo aumenta de tamaño permanentemente. Algunos científicos piensan que el universo continuará su expansión para siempre, mientras que otros creen que se expandirá hasta cierto punto y luego comenzará a contraerse hasta convertirse en una bola que volverá a explotar, y así se repetirá el ciclo.
INICIO
14 000 millones de años Un segundo después de la gran explosión.
1000 millones de años.
5000 millones de años.
14 000 millones de años.
Formación de los átomos de la materia.
Formación de las primeras galaxias.
Formación de las galaxias actuales.
El universo en la actualidad.
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Los componentes del universo El universo es un espacio inmenso y frío que abarca todo lo que existe, desde un átomo hasta las galaxias. Los astrónomos no saben con certeza cómo es su forma, pero suponen que es esférico y que no tiene final. Gracias a las investigaciones astronómicas, se sabe qué componentes conforman el universo. • El universo está formado por galaxias separadas entre sí por enormes distancias. El espacio entre ellas está vacío. Las galaxias no están repartidas uniformemente, sino que forman grupos llamados cúmulos. Nuestra galaxia es la Vía Láctea y forma parte del cúmulo de Virgo. • Las galaxias están formadas por estrellas. Una galaxia contiene millones de estrellas, cuya explosión origina nubes de polvo y gas sin forma definida llamadas nebulosas. La altísima temperatura del interior de las estrellas las hace brillar, pues emiten luz y calor. Nuestra estrella es el Sol y se encuentra en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea.
Cúmulo de galaxias.
Vía Láctea.
• Muchas estrellas poseen planetas que giran a su alrededor, formando sistemas planetarios. El nuestro es el sistema solar. • Algunos planetas poseen satélites que giran a su alrededor. El satélite de la Tierra es la Luna. Todos los planetas, excepto Mercurio y Venus, tienen un satélite. Sistema solar.
La Vía Láctea Se la considera una galaxia con forma de espiral, compuesta de un núcleo central y dos brazos que parten del mismo. Dentro de la galaxia se encuentran diversos tipos de estrellas y nebulosas.
a
a
1 ¿En qué sistema planetario, galaxia y cumulo se encuentra la Tierra?
Conceptos clave Galaxias. Conjunto de numerosas estrellas, polvo interestelar, gases y partículas. Cúmulos. Agrupación de estrellas de magnitud aparentemente pequeñísima. Nebulosas. Materia cósmica celeste, luminosa, compuesta de polvo y gas.
2 ¿Qué relación existe entre galaxia y Vía Láctea? 3 ¿Cuál es la evidencia científica que demuestra que el universo se originó como producto de una gran explosión?
UNIDAD 5 97
Las estrellas, el sol y las constelaciones El universo está lleno de luces que parpadean y de una gran energía que irradian todo lo que se encuentra en él. ¿Cómo son las estrellas?
Las estrellas Las estrellas son cuerpos celestes luminosos muy grandes que se encuentran en estado plasma. Su temperatura es extremadamente alta y emiten gran cantidad de energía en forma de luz y calor. Todas las estrellas que vemos a simple vista forman parte de la Vía Láctea. Las estrellas van cambiando su aspecto a lo largo de millones de años, debido a que los átomos de hidrógeno reaccionan entre sí formando helio y desprendiendo gran cantidad de energía.
El Sol
Sa
El Sol, como otras estrellas, es una masa gaseosa en cuyo núcleo se funde el hidrógeno para formar helio. El Sol contiene un 92,1 % de hidrógeno y un 7,8 % de helio. El oxígeno, carbono, nitrógeno, neón, hierro, silicio, magnesio, azufre y otros un 0,1%. En su interior se producen reacciones nucleares que liberan gran cantidad de energía, en forma de luz y calor. Núcleo Es la parte central del Fotósfera Sol, su temperatura es Es la capa exterior visible del 15 000 000 ° C. Aquí ocurren Sol y tiene manchas solares, las reacciones nucleares, que que son depresiones con una producen una gran cantidad temperatura promedio de de energía. 4 000 ° C.
Estructura interna del Sol
Zona intermedia Fotósfera
Núcleo
Cromósfera
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En las estrellas se evidencia el cuarto estado, llamado plasma.
Corona solar
e
En el Sol se forma un campo magnético extenso y complejo. Hay zonas activas donde el campo magnético solar es muy intenso y se forman manchas solares.
Cromósfera Es la zona sobre la fotósfera. Corona La energía solar produce Es la zona más de fáculas sobre lasexterna manchas la atmósfera solar. Aquí solares. Las fáculas son aparecen nubes de las gas erupciones hidrógeno que solares, que son inmensas producen brillantes destellos. nubes de gas brillante. La corona se ve solo durante los eclipses totales de Sol.
Las constelaciones A lo largo de la historia, la humanidad ha organizado la bóveda celeste conformando diversos grupos de estrellas, a los que les dio un nombre significativo. Estos agrupamientos (totalmente artificiales, ya que las estrellas que los componen pueden estar muy lejos entre sí) se llaman constelaciones. Las constelaciones son grupos de estrellas con formas y nombres característicos. En la antigüedad las personas creían que todas las estrellas que venían estaban a la misma distancia de la Tierra y formaban con ella la esfera celeste. Para identificar mejor las estrellas las unieron con líneas imaginarias, formando figuras que representaban animales, dioses, alimentos o algún otro elemento. Los nombres de las constelaciones por lo general están en latín. Un ejemplo es la constelación de Taurus (Toro). Las constelaciones están agrupadas de acuerdo con la historia de su origen en ocho grandes familias: la más antigua es la familia del Zodiaco, otras son las familias de la Osa Mayor, de Hércules, de Orión, de Bayer, de las Aguas del Cielo, de la Caille y de Perseo.
a
Constelación Orión.
No copies y pegues información de la internet. Lo mejor es leer, captar la idea y escribirla con tus propias palabras.
¡Conoce más sobre las estrellas! Ingresa a este enlace y responde: http://www.perueduca.pe/recursosedu/objetos-de-aprendizaje/ secundaria/cta/las-estrellas/index.html • ¿Cómo está formada una estrella? • ¿Qué es la fusión nuclear? • ¿Cómo una estrella se puede convertir en un agujero negro?
a
a Conceptos clave
1 ¿Cuáles son las características de las estrellas? 2 ¿Por qué decimos que el Sol es una estrella gigante? 3 ¿Por qué se dice que las constelaciones son agrupaciones artificiales de estrellas?
Constelaciones. Conjunto de estrellas que forman un dibujo que evoca determinada figura, como la de un animal, un personaje mitológico, etc.
UNIDAD 5 99
El sistema solar Gracias a la inmensa gravedad que ejerce el Sol, mantiene a los planetas girando alrededor de él. ¿Cómo está formado el sistema solar?
Los planetas Los planetas son astros que giran alrededor de una estrella. Se clasifican en planetas interiores, se ubican muy cerca del Sol y planetas exteriores, los que se encuentran alejados del Sol.
Los planetas interiores Venus, el caluroso Su tamaño es parecido al de la Tierra. No tiene satélites. Su atmósfera está compuesta principalmente por dióxido de carbono, y la temperatura en su superficie es muy alta: unos 480° C.
Mercurio, el que abraza al Sol Su radio es casi tres veces menor que el de la Tierra. No tiene satélites y no posee atmósfera. Las temperaturas en su superficie son extremas: en la parte iluminada, 425 ° C, mientras que en la zona no iluminada, 170 ° C.
Marte, el rojo Su tamaño es aproximadamente la mitad que el de la Tierra. Tiene dos satélites: Deimos y Fobos. Su atmósfera es muy leve y está compuesta principalmente por dióxido de carbono. En su superficie, las temperaturas son muy bajas: alrededor de –50 ° C.
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Tierra, el planeta azul Tiene un satélite, la Luna. Su atmósfera está compuesta principalmente por nitrógeno y oxígeno. Por lo que sabemos hasta ahora, es el único planeta que alberga vida.
Los planetas exteriores Saturno, el señor de los anillos Es el segundo planeta más grande del sistema solar. Su radio es casi 10 veces mayor que el de la Tierra. Tiene más de 30 satélites, el mayor de los cuales es Titán. Presenta, además, un sistema de anillos muy vistosos, formados por hielo y fragmentos de rocas.
Neptuno, el mellizo de Urano Es de un tamaño algo menor que Urano. Tiene más de 10 pequeños satélites.
Urano, el cansado Es unas cuatro veces mayor que la Tierra. Tiene más de 25 pequeños satélites y también posee un sistema de anillos. Su eje de rotación está casi horizontal respecto de su órbita.
Júpiter, el apurado Es el planeta más grande del sistema solar. Su radio es más de 11 veces mayor que el de la Tierra. Tiene más de 60 satélites. Los cuatro más grandes son Ío, Calisto, Ganímedes y Europa, y los descubrió Galileo Galilei en el año 1610.
a
a
1 ¿Por qué los planetas han sido clasificados de esta manera? 2 ¿Por qué crees que los planetas no chocan unos con otros? 3 ¿Qué sucedería en el universo si no hubiera gravedad?
UNIDAD 5 101
Los asteroides, meteoros, cometas y satélites El sistema solar, además de los planetas, cuenta con otros astros. ¿Qué otros astros hay en el sistema solar?
Los asteroides
Los meteoros Un meteoro es un fenómeno luminoso que sigue a un trozo de materia (partículas de hielo, roca o polvo) que entra en la atmósfera. Es decir, es el destello luminoso que le sigue al trozo de materia, que parece ser una cola de fuego, y reciben el nombre de estrellas fugaces o meteoroides.
Eros
Gaspra
Los asteroides están formados por rocas.
Conceptos clave Asteroides. Pequeños cuerpos rocosos del sistema solar que giran alrededor del Sol, generalmente entre las órbitas de Marte y Júpiter. Meteorito. Cuerpo sólido procedente del espacio que cae a la Tierra atraído por la gravedad.
EDITORIAL
Dentro de la categoría de cuerpos pequeños del sistema solar destacan los asteroides. Estos son cuerpos rocosos de tamaños diversos de forma irregular que giran alrededor del Sol. Forman dos cinturones alrededor del Sol. • Cinturón de Asteroides. Se hallan entre las órbitas de Marte y Júpiter, en los que hay alrededor de unos 50 000. El tamaño de estos asteroides es muy variado, pero la mayoría tiene unos pocos metros de diámetro. • Cinturón de Kuiper. Se encuentra más allá de la órbita de Neptuno. Allí hay asteroides de gran tamaño. El asteroide más grande es Ceres, con casi 1000 km de diámetro. Después, Vesta y Pallas, con 525 km. Eros, el de la foto lateral, no llega a los 35 km de punta a punta, mientras que Gaspra, más abajo, tiene aproximadamente 20 km.
Generalmente, los meteoros son trozos de asteroides o de cometas. Pueden ser tan pequeños como una partícula de polvo o alcanzar decenas de metros. Los meteoros se producen cuando la materia se calienta al entrar a la atmósfera de la Tierra, debido a la fricción, hasta llegar a incendiarse y hacerse visible como un fino trazo brillante. Cuando este trozo de materia no se desintegra en la atmósfera y llegan a caer en la Tierra, se les llama meteoritos. Algunos meteoritos están compuestos mayormente por rocas, otros por metales o minerales.
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Los meteoritos pueden ser tan pequeños como una partícula de polvo o alcanzar decenas de metros.
Los cometas Los cometas son pequeños cuerpos celestes compuestos por hielo mezclado con fragmentos de roca. Sus órbitas son ovaladas y muy alargadas. Viajan tres veces más rápido que los asteroides y solo son visibles cuando se acercan al Sol. Los cometas
El cometa Halley fue visto por última vez en 1986. Su próxima aparición se calcula para el 2061.
son
están compuestos
se originan
Cuerpos celestes
Roca, hielo, polvo y dióxido de carbono
Cinturón de Kuiper
Los satélites Son astros más pequeños que los planetas, se encuentran girando alrededor de ellos. Todos los planetas tienen satélites, excepto Venus y Mercurio.
Calisto es un satélite del planeta Júiter.
Observa y compara
Un sistema solar 1. Consigan bolas de tecnopor de distintos tamaños, alambre, témperas, un pincel y un soporte de madera. 2. Colorea las bolas de tecnopor según el astro que representa. 3. Construyan una maqueta del sistema planetario considerando los tamaños y las distancias aproximados y proporcionales de los astros al Sol. • ¿Existen grandes diferencias entre el tamaño de los diversos planetas que realizaron? • ¿Por qué es importante la elaboración de modelos? • ¿Sería posible construir un modelo del sistema solar de tamaño real? ¿Por qué?
a
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1 ¿Es lo mismo meteoro que meteorito? ¿Por qué? 2 Elabora un cuadro resumen con las características de los asteroides, meteoros, cometas y satélites. 3 ¿Los cometas se pueden observar a simple vista? ¿Por qué?
UNIDAD 5 103
La Luna y los mares El planeta Tierra tiene un satélite que hace posible las condiciones para la vida en ella, la Luna. ¿Cómo influye la Luna en la Tierra?
• Es el único satélite de la Tierra. Está a unos 384 400 km de la Tierra y su volumen es 50 veces menor que el de la Tierra. • Tiene dos movimientos: de rotación, sobre su eje, y de traslación, alrededor de la Tierra. Ambos movimientos son sincrónicos; por eso, la Luna ofrece siempre la cara visible.
Mar de la Tranquilidad
Cráter Tycho Mar de la Humedad
• Su superficie es rocosa y tiene diversos accidentes. Destacan extensiones llanas de materiales oscuros llamadas mares y zonas de tonalidades claras como tierras elevadas, montañas y valles. • Una formación de importancia en la Luna son los cráteres, causados por el impacto de meteoritos que cayeron en su superficie hace millones de años. • No emite luz y no tiene atmósfera, por lo que no hay aire que refleje la luz solar.
Mar de la Serenidad
Mar de las Tormentas Cráter Copérnico
• Las posiciones relativas de la Tierra, el Sol y la Luna cambian constantemente, creando fenómenos como las fases lunares, los eclipses y las mareas.
Las mareas Las aguas de los océanos permanecen “adheridas” a la corteza terrestre debido a la atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre ellas. La Luna también ejerce su atracción sobre las aguas de la Tierra a pesar de la distancia que las separa. Dicha fuerza es mayor de un lado de la Tierra que del otro, por lo que el agua que la rodea no tiene una altura idéntica en todos los puntos, sino que se “estira” en la dirección en que está la Luna. La combinación de la atracción lunar y la atracción gravitatoria del Sol hacen que haya mareas vivas (excepcionalmente altas), correspondientes a Luna llena o Luna nueva. En las posiciones intermedias de la Luna, se darán las mareas muertas (excepcionalmente bajas).
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Marea viva
Marea muerta
EDITORIAL
Las características de la Luna
Los eclipses
Es importante tener en cuenta que es peligroso para la vista humana fotografiar u observar sin filtros, en forma directa o mediante algún instrumento telescópico, al Sol en las etapas de eclipse parcial o anular.
Conceptos clave Eclipse. Ocultamiento transitorio total o parcial de un astro por interposición de otro cuerpo celeste.
EDITORIAL
Un eclipse es el ocultamiento transitorio, total o parcial de un astro por la interposición de otro cuerpo celeste. Esto ocurre cuando la Tierra, el Sol y la Luna están alineados.
Eclipse de Sol
Luna Tierra
EDITORIAL
Sol
Ocurre cuando la Luna se interpone entre la Tierra y el Sol y proyecta su sombra sobre una zona terrestre ocultando total o parcialmente al Sol. Sucede cada dos o tres años, siempre en Luna nueva. En pleno día, todo se oscurece durante no más de siete minutos.
Eclipse de Luna
Luna Sol Tierra
Ocurre cuando la Tierra se interpone entre la Luna y el Sol, y con la sombra que proyecta, oculta total o parcialmente al satélite. Ocurre en Luna llena, más o menos cada seis meses. Se puede ver de noche y puede durar hasta una hora y media.
a ¡Conoce más sobre los eclipses! Ingresa a este enlace y responde: http://www.elpais.com/elpaismedia/ultimahora/media/200603/ 28/sociedad/20060328elpepusoc_1_Ges_SWF.swf
Cuando uses información de internet, no te olvides de escribir su referencia bibliográfica.
• ¿Qué diferencia existe entre los distintos eclipses de Sol? • ¿Por qué no se mira directamente al Sol durante un eclipse?
a
a
1 ¿Qué relación existe entre la Luna y las mareas? 2 ¿Por qué crees que en la antigüedad el ser humano sentía temor cuando se producía un eclipse? 3 ¿Por qué siempre se ve la cara iluminada de la Luna?
UNIDAD 5 105
La estructura de la Tierra Desde hace mucho tiempo atrás, el hombre siempre ha sentido curiosidad por saber cómo es el planeta Tierra. ¿Cómo está formado nuestro planeta?
La geósfera La geósfera es la parte rocosa de la Tierra. Tiene un radio de 6 370 kilómetros y está formada por tres capas. • Corteza. Es la capa más externa y también la más delgada de la Tierra. Está constituida por rocas sólidas compuestas fundamentalmente por silicio, hierro y aluminio. Su temperatura asciende a medida que aumenta la profundidad. Es de dos tipos: – Corteza continental. Su espesor es de unos 70 kilómetros. Forma los continentes y en ella la roca más abundante es el granito.
70 km
La Tierra está formada por la geósfera, la hidrósfera y la atmósfera.
Corteza continental
– Corteza oceánica. Su espesor es de unos 10 kilómetros. Forma los fondos oceánicos. La roca más abundante en ella es el basalto, de tipo volcánico. • Manto. Es la capa intermedia y abarca desde la corteza hasta los 2 900 kilómetros de profundidad. Su temperatura está entre 1 000 ºC y 3 700 º C. Se divide en dos partes: – Manto superior. Está formado por rocas en estado sólido. – Manto inferior. Está compuesto en gran parte por rocas semifundidas. Este material recibe el nombre de magma. • Núcleo. Es la capa más interna y ocupa más de la mitad de la esfera terrestre. Está formado por rocas compuestas de hierro y níquel sometidas a temperaturas altísimas: aproximadamente 4 000 °C. Tiene dos partes: – Núcleo externo. Es líquido y está agitado por violentas corrientes en su interior. – Núcleo interno. Es sólido.
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Corteza oceánica
Manto superior Manto inferior Núcleo externo Núcleo 0 interno 1 220 km 3 470 km 6 370 km
La litósfera La litósfera es la capa exterior (corteza y manto superior) de la esfera terrestre, donde las rocas son rígidas y sólidas. Se compone por fragmentos que encajan entre sí, llamados placas tectónicas o litosféricas. Estas flotan sobre el magma y en ellas están los continentes y los océanos. Según su corteza, oceánica o continental, se distinguen tres tipos de placas: oceánicas (formadas solo por litósfera oceánica), continentales (formadas solo por la litósfera continental) y mixtas (contienen litósfera continental y oceánica).
Representación de la litósfera terrestre.
La hidrósfera La hidrósfera es la parte formada por agua líquida, agua congelada de los casquetes polares y los nevados y nubes. El agua en estado líquido se clasifica, según su posición en el planeta, en agua oceánica y agua continental. El agua continental
Las aguas lóticas
Las aguas lénticas
Aguas que fluyen constantemente desde lo alto de las montañas hasta el mar, como los ríos y los arroyos.
Aguas estancadas estancadas, como los lagos, las lagunas, los mares internos, etc.
Las aguas subterráneas El agua oceánica Son aguas saladas, es la más abundante, casi el 97% del agua del planeta es agua oceánica.
a
Son aguas superficiales que se infiltran en el subsuelo y se acumulan formando lagos y ríos subterráneos. Pueden brotar naturalmente a través de los manantiales y artificialmente, mediante la construcción de pozos.
a
1 ¿Cómo se distribuye el agua en la Tierra? 2 ¿Cuál es la diferencia entre corteza oceánica y corteza continental?
Sa
e
La principal dinámica de la hidrósfera es el ciclo de agua, en el cual esta sustancia cambia de estado y de lugar a lo largo del tiempo, conectando entre sí los cuerpos de agua.
UNIDAD 5 107
La eras geológicas La vida en la Tierra se inicia millones de años atrás y se dan distintas etapas, las cuales evolucionan según el pasar del tiempo. ¿Cómo evolucionó la Tierra?
Historia de la Tierra y de la vida Según los científicos, la Tierra comenzó a formarse hace 4 500 millones de años. Al principio, nuestro planeta era una esfera incandescente que poco a poco fue enfriándose. Hace 3 500 millones de años, su temperatura había descendido lo suficiente como para que aparecieran los seres vivos.
Los tiempos precámbricos Este periodo abarca más de 3 000 millones de años. En este tiempo se formó la Tierra. Fue una época de mucha actividad volcánica y con intensas tormentas eléctricas. Debido a las lluvias que se produjeron al disminuir la temperatura del planeta, se formaron los mares primitivos y allí aparecieron los primeros seres vivos: bacterias y algas microscópicas.
Algas microscópicas.
La era paleozoica Comenzó hace unos 570 millones de años. En esta época, se formó la Pangea, continente rodeado por el mar. Al inicio de esta época, la vida se desarrolló principalmente en el mar. Aparecieron los invertebrados marinos, como esponjas, gusanos, estrellas de mar y crustáceos. También aparecieron los primeros peces. Luego, surgieron los organismos que conquistaron el medio terrestre, primero con la llegada de los helechos (plantas terrestres), los insectos cucarachas y libélulas gigantes, los anfibios y más tarde los reptiles.
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Trilobite Pez acorazado Helecho
Cucaracha
Lagarto primitivo
La era mesozoica Comenzó hace 240 millones de años. Durante esa era, la Pangea comenzó a fragmentarse en diferentes continentes. El clima cálido favoreció el desarrollo de plantas y animales terrestres. La vegetación era abundante: extensos bosques de plantas gimnospermas se distribuían por toda la Tierra. Los reptiles evolucionaron hasta alcanzar formas gigantescas, como los dinosaurios. Hacia el final de esta etapa aparecieron las primeras aves y los mamíferos, y las primeras plantas angiospermas.
Reptil volador Conífera Dinosaurio carnívoro Dinosaurio herbívoro Mamífero
Las aves tenían p lumas, pero conservaban algunas características de los reptiles, como los dientes en el pico.
Era terciaria o cenozoica Comenzó hace 65 millones de años y continúa hasta hoy. Durante esta era, la Tierra tomó su forma actual. Se extinguieron los dinosaurios y reptiles marinos y se expandieron los mamíferos, como el mamut y el tigre dientes de sable. Las aves se vieron beneficiadas por la desaparición de los reptiles voladores. Las plantas con flores dominaron el paisaje y aparecieron los antecesores del hombre.
Ave carnívora
Cocodrilo Tigre diente de sable
Megaterio (“perezoso gigante”)
La era cuaternaria o antropozoica Se divide en dos épocas geológicas: el pleistoceno, que se caracterizó por los ciclos de glaciaciones, y el holoceno, se caracterizó por las retiradas de los hielos, el poblamiento y transformación de la Tierra por grupos humanos. Apareció el Homo sapiens. Las aves y mamíferos dominaron la Tierra.
a
a
1 ¿En qué condiciones aparecieron los primeros seres vivos en el planeta? 2 ¿Qué características tenía la era cuaternaria?
El Homo Sapiens fue la única especie humana que vivió durante el holoceno.
UNIDAD 5 109
La meteorización, la erosión y la sedimentación La superficie sólida de la Tierra está cubierta de rocas, pero esta no siempre se mantiene igual. ¿Cómo se forma la superficie de la Tierra?
La meteorización Conceptos clave
Lentamente pero sin descanso, la meteorización es la alteración de los materiales de la superficie terrestre por la acción del aire, el agua, los cambios de temperatura y los seres vivos que va destruyendo las rocas, ya sea fragmentándolas o descomponiéndolas, y alterando los conjuntos rocosos y originando paisajes característicos.Es un proceso estático, ya que los materiales que resultan de la descomposición de las rocas no sufren desplazamientos.
Meteorización. Descomposición de una roca por acción de los agentes atmosféricos.
Tipos de meteorización según el agente que actúe
Meteorización mecánica
Meteorización química
Rotura de la roca en bloques o partículas por la acción de procesos físicos.
Alteración de las rocas por reacciones químicas, cambiando sus propiedades. Siempre tienen lugar en presencia de agua.
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EDITORIAL
EDITORIAL
Las diferencias de temperatura entre el día y la noche. Por ejemplo, en los desiertos y en las cumbres de las montañas, las rocas se dilatan y contraen.
Por presencia de dióxido de carbono, vapor de agua, etc.
La rotura de las rocas se da por la acción de animales y plantas. Por ejemplo, las raíces de las plantas rompen las rocas.
EDITORIAL
Por acción mecánica de los seres vivos
Por cambio de temperatura
Siempre tienen lugar en presencia de agua. Por ejemplo, la oxidación de las hematites.
La erosión
Los efectos de la erosión dependen de la intensidad con que actúan los agentes erosivos y de la resistencia del material que recibe el impacto. Cada agente de erosión produce un conjunto de formas del relieve distinto y característico; por ejemplo, la erosión que producen las olas en el mar o en los grandes lagos; la erosión eólica, debido al viento; la erosión fluvial, producida por los ríos; la erosión glaciar, causada por el lento movimiento del hielo de los glaciares, etc.
EDITORIAL
La erosión es el desgaste de la roca por acción de agentes externos, como el agua, el viento, el hielo o de las partículas que arrastran estos agentes.
Erosión que producen las olas de mar.
El transporte El transporte es el desplazamiento de los fragmentos erosionados a otras zonas, se realizan por medio de corrientes de agua, viento, etc. Durante el transporte, estos fragmentos se siguen erosionando. Si el recorrido es corto, los fragmentos transportados serán angulosos. Por el contrario, si el recorrido es corto, los fragmentos aparecerán redondeados por los distintos efectos erosivos, que han actuado durante más tiempo.
Conceptos clave Erosión. Desgaste de la superficie terrestre por agentes externos, como el agua o el viento. Sedimento. Materia que después de haber estado en suspensión en un líquido, termina en el fondo.
La sedimentación
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a
1 ¿De qué manera se produce la meteorización?
EDITORIAL
La sedimentación es la acumulación de los materiales o sedimentos procedentes de la erosión, en zonas bajas de la corteza terrestre, en las que los agentes externos pierden su capacidad de transporte debido a la pérdida de energía. En muchos casos aparecen unas formas de sedimentación características de cada agente externo. Por ejemplo, las dunas son formas de sedimentación propias del viento, mientras que las playas lo son del mar. Las dunas son acumulaciones de arena originadas por el viento.
2 ¿Crees que los agentes atmosféricos alteran o descomponen los conjuntos rocosos? ¿Por qué? 3 ¿El paisaje de un lugar puede cambiar por acción de la meteorización o erosión? ¿De qué manera?
UNIDAD 5 111
Los volcanes y los terremotos Se encuentran en lo profundo de la corteza terrestre y emergen hacia la superficie. ¿Qué características presentan los volcanes?
Los volcanes y sus partes
Conceptos clave
Son aberturas de la corteza terrestre por donde el magma del interior de la Tierra sale hacia la superficie, convirtiéndose en lava. En una erupción volcánica se expulsan materiales en tres estados:
Magma. Material rocoso fundido que se encuentra en el interior de la Tierra. Lava. Conjunto de materiales fundidos e incandescentes que arrojan los volcanes.
• Gases. Los más abundantes son el dióxido de carbono y el vapor de agua. Se expulsan también azufre y monóxido de carbono. • Líquidos. La lava es más fluida cuanto más alta es su temperatura. • Sólidos. Corresponden a fragmentos de rocas lanzados al aire. Algunos salen del volcán en estado líquido y se solidifican por el contacto con el aire.
El cráter comunica la chimenea con el exterior. El cono volcánico está formado por capas de piroclastos y coladas de lava.
e
Sa
Un volcán puede o no estar en actividad natural. Es el único fenómeno natural que comunica directamente la superficie terrestre con los niveles profundos de la corteza.
Los gases pueden escapar violentamente produciendo explosiones.
Piroclastos
Coladas de lava
La cámara magmática, allí se acumula el magma.
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La chimenea volcánica, conducto por el que sale el magma.
Los terremotos Los terremotos son las vibraciones producidas por movimientos bruscos o roturas de las placas tectónicas. El lugar donde se produce la rotura recibe el nombre de hipocentro o foco sísmico. El punto de la superficie terrestre situado justo sobre el hipocentro es el epicentro, y es el lugar donde el terremoto se percibe en primer lugar y con mayor intensidad. En un terremoto se producen vibraciones intensas que se prolongan durante varios segundos o incluso minutos. Cuanto más frías y rígidas son las rocas que se desplazan o se fracturan, más intensas son las vibraciones que se originan.
Sa
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La magnitud de un terremoto se mide con la escala de Richter, que indica la cantidad de energía liberada en el hipocentro. Cada grado de esta escala indica 10 veces más energía que el grado anterior.
Las ondas sísmicas se producen en el hipocentro. En el epicentro se forman ondas sísmicas superficiales, que se propagan y son las que ocasionan los daños materiales. Las ondas sísmicas superficiales producen graves daños.
Tsunamis
Daños en edificios
Corrimientos de tierra
La vibración producida en el hipocentro es similar a la que puedes percibir en las manos al romper un palo.
Las vibraciones se transmiten en forma de ondas por el interior de la Tierra en todas las direcciones a partir del hipocentro.
a
Desde el epicentro, las vibraciones se transmiten en forma de ondas sísmicas superficiales.
a
1 ¿Crees que los volcanes pueden originar los terremotos? ¿Por qué? 2 ¿De qué manera se producen los terremotos? 3 Si las placas tectónicas se mueven, ¿pueden originar la actividad en un volcán? ¿Por qué?
UNIDAD 5 113
Cuestión sociocientífica
El empleo del combustible fósil en la industria Los derivados del petróleo se usan en las actividades diarias. ¿De qué manera benefician o perjudican los combustibles derivados del petróleo?
Extracción
Separador de gas y petróleo
Los combustibles derivados del petróleo La combustión es la reacción química que ocurre cuando algunas sustancias, denominadas combustibles, arden. Se produce agua, dióxido de carbono y se libera mucha energía. En la actualidad, el petróleo es el combustible más explotado. Permite producir energía eléctrica. De él también se obtiene combustible para automóviles, aviones y grandes máquinas. Además, sus derivados son la base de solventes, pinturas, jabones, detergentes, ceras, explosivos, fertilizantes, asfaltos y lubricantes. Para que el petróleo sea utilizado eficientemente, debe someterse al proceso de refinación.
Estación de bombeo
Depósito
Gas natural
Petróleo crudo
Agua
Horno
La refinación del petróleo El petróleo crudo se extrae del interior de la tierra mediante la excavación de grandes pozos. Luego, se almacena y se lleva a la torre de destilación. Cuando el crudo llega a la refinería es sometido a un proceso denominado “destilación fraccionada”. El objetivo de la torre de destilación es separar, mediante calor, los diversos componentes del crudo. El petróleo crudo calentado se separa físicamente en distintas fracciones, diferenciadas porque se evaporan a temperaturas específicas. Así, de acuerdo con la temperatura se obtienen gases, destilados ligeros, destilados intermedios, gasóleos y residuos.
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El empleo del combustible fósil en la industria
Gases ligeros para uso doméstico
Torre de destilación
Gasolina y sus derivados
Hasta 150 °C Querosene
150280 °C
Gasóleo
Petróleo diésel
Más de 380 °C
Brea y alquitrán
a 1 ¿Cómo beneficia la explotación petrolera a los seres humanos? 2 El petróleo, en su estado natural, se encuentra a grandes profundidades de la superficie terrestre. ¿Crees que al explotarlo se generan consecuencias en el ambiente? 3 ¿Es posible que la tecnología puede ayudar a remediar esta situación? ¿Cómo?
La explotación intensiva de petróleo ha generado que se cuente con pocas reservas de combustible. Su combustión produce dióxido de carbono, lo que ha contribuido significativamente con la contaminación del aire, y los derrames de crudo en el océano, que han afectado a muchos seres vivos.
UNIDAD 5 115
Las rocas y los minerales Se encuentran en todos los lugares, como en lo cerros, en las playas o en los ríos. ¿Qué propiedades tienen las rocas y cómo se utilizan?
Las propiedades de las rocas
Algunas de las propiedades de las rocas son la porosidad, que es la medida del espacio vacío de la roca; la densidad, que es la relación entre la masa y el volumen de la sustancia; la alteración, las rocas al estar expuestas al medio natural sufren modificaciones en su estructura y composición minerológica; la permeabilidad, que es la medida de la capacidad de dejar pasar a los fluidos de una roca.
EDITORIAL
Las rocas son materiales sólidos naturales formados por un solo mineral, como la caliza, formada únicamente por calcita; o varios minerales, como el granito que está formado al menos por cuarzo, feldespato y mica. Granito
Minerales que forman el granito.
Las clases de rocas Según su formación, las rocas se clasifican en tres tipos:
Se forman por enfriamiento y solidificación del magma. Según su formación se clasifican de la siguiente manera: • Plutónicas. Se forman debajo de la superficie terrestre por el enfriamiento lento del magma. Por ejemplo, el granito. • Volcánicas. Se forman en la superficie terrestre por el enfriamiento rápido del magma. Por ejemplo, el sillar.
Rocas sedimentarias Se forman por la acumulación de fragmentos de otras rocas, a las que se les denomina sedimentos. Por ejemplo, el carbón y el petróleo son rocas sedimentarias orgánicas originadas a partir de la acumulación de restos de materia orgánica. Por ejemplo, la arenisca y la caliza.
Rocas metamórficas Son formadas a partir de otras rocas que, sin llegar a fundirse, han estado sometidas a grandes presiones y temperaturas y se han transformado. Por ejemplo, la pizarra y el mármol.
EDITORIAL
Rocas ígneas
Los usos de las rocas Las rocas se usan en la construcción o en la fabricación de productos relacionados con esta actividad, como el cemento, el yeso o la cal. También presentan un uso ornamental, como el mármol, el granito, el basalto, calizas, para revestir edificios, hacer esculturas, etc. Para uso energético, se emplea el carbón y el petróleo.
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La caliza se emplea para la producción de cemento.
El ciclo de las rocas Proceso por el que las rocas se transforman en otras distintas. Es decir, las rocas ígneas se forman al enfriarse el magma. Al llegar a la superficie terrestre sufren erosión, transporte y sedimentación y sus fragmentos pueden convertirse en rocas sedimentarias. Un aumento de la presión y la temperatura a las que pueda verse sometida cualquier roca superficial pueden transformarlas en metamórficas e incluso puede convertirla de nuevo en magma con lo que puede volver a iniciarse el ciclo.
Conceptos clave Minerales. Sustancias inorgánicas, sólidas y homogéneas, de composición química y estructura generalmente cristalina.
Los minerales: propiedades y clases
EDITORIAL
Los minerales son materia terrestre sólida que forma rocas. Todo mineral tiene propiedades que permiten diferenciarlo de los demás: la dureza, que es la resistencia a ser rayado, por ejemplo, el diamante; el color, cada mineral tiene uno o varios colores característicos, por ejemplo, el azufre es amarillo; el brillo, que es el aspecto de la luz reflejada por un mineral, por ejemplo, el cuarzo tiene un brillo cristalino. Clasificación de minerales según su uso y aplicación Metálicos
No metálicos
Calcopirita. Es amarilla y con brillo metálico. De ella se extrae el cobre.
Cinabrio. De color rojizo, es el sulfuro de mercurio. De él se extrae el mercurio.
Yeso. Es muy blando. Cuando se calienta se transforma en yeso de construcción.
Pirita. Tiene brillo metálico. De ella se extrae el hierro. Le dicen “oro de los tontos”.
Cuarzo. Tiene aspecto vítreo (como vidrio) y diversos colores. Es componente del granito.
Azufre. Es amarillo. Tiene muchos usos: para hacer medicamentos, insecticidas y ácido sulfúrico.
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1 ¿Qué rocas para la construcción se usan en tu localidad? 2 ¿Por qué las rocas son importantes? 3 ¿Qué minerales se explotan en tu región y en qué se usan?
UNIDAD 5 117
Tecnología
La plataforma petrolífera Para hacer funcionar un automóvil, aviones y grandes máquinas, se hace uso del petróleo y sus derivados. ¿Cómo ayuda la tecnología en la extracción del petróleo?
¿Cómo funciona una plataforma petrolífera? Aunque el petróleo es conocido por el ser humano desde tiempos muy remotos, su explotación industrial comenzó a mediados del siglo xix. El petróleo es una mezcla natural de hidrocarburos y otras sustancias en pequeñas proporciones. Un hidrocarburo es un compuesto de hidrógeno y carbono, producto de la transformación de restos fósiles, que se encuentra en las formaciones rocosas del suelo y del lecho marino. Para extraer petróleo, se instalan torres de perforación en el suelo y plataformas petrolíferas en el lecho marino.
La plataforma tiene un equipo de telecomunicaciones, radios y un radar computarizado para el control del tráfico marítimo.
La parte inferior de la plataforma es un muelle. En la parte superior se encuentran todas las instalaciones y un helipuerto.
Torre de perforación de petróleo Torre de perforación Motores
Cilindro motor
Colector de barro
Seguro antiexplosión
Arena Pizarra Gas Caliza
Corriente de barro Cabeza perforadora
Petróleo Agua Caliza
Alternativa para el cuidado del medioambiente La combustión de los derivados del petróleo produce residuos, como el monóxido de carbono, muy perjudiciales para el medioambiente. Por esta razón, en los últimos años ha surgido la propuesta de sustituir ciertos combustibles derivados del petróleo por el biodiésel, el cual se obtiene a partir de aceites vegetales o grasas animales.
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Las patas de la plataforma se llenan de agua de mar y se posan en el lecho marino para realizar la excavación. Una vez finalizado el trabajo, se extrae el agua de las patas; la plataforma queda flotando y es trasladada por remolcadores hacia otro lugar.
Tecnología de construcción Norteamérica: 13 % Europa y Eurasia: 8 %
Africa: 8 % Asia Pacífico: 3%
Distribución mundial de las reservas de petróleo (2007) El petróleo es un recurso natural no renovable. Esto significa que si se continúa extrayendo petróleo al mismo ritmo que en la actualidad, se estima que las reservas durarán unos cuarenta años más.
Oriente Medio: 48 % Sur y Centroamérica: 20%
El tubo taladrador desciende y asciende a través del fondo del mar.
El inicio de la explotación industrial del petróleo fue en Pensilvania, en 1859, cuando se instaló el primer pozo petrolífero. Sin embargo, tanto en el Neolítico como en el Paleolítico, el ser humano empleó betún de petróleo, proveniente de la superficie terrestre. Durante la explotación, a través del tubo taladrador, se extrae petróleo crudo y gas natural. En algunos sitios predomina el petróleo con algún porcentaje de gas.
El petróleo crudo se transporta mediante oleoductos hacia las refinerías.
UNIDAD 5 119
La atmósfera y su estructura La Tierra está protegida por una capa que la cubre y es uno de los componentes más importantes del clima terrestre. ¿Cómo está formada la atmósfera?
La atmósfera
Nitrógeno: 78 %
La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve a un planeta. En la Tierra está compuesta por una mezcla de gases llamada aire. Este es una mezcla de varios gases; es decir, es materia flotante, invisible y sin forma. Componentes del aire y concentración aproximada Nitrógeno (N2) 78,03 %
Oxígeno (O2) 20,99 %
Dióxido de carbono (CO2) 0,03 %
Argón (Ar) 0,94 %
Neón (Ne) 0,00123 %
Helio (He) 0,0004 %
Kriptón (Kr) 0,00005 %
Xenón (Xe) 0,000006 %
Hidrógeno (H) 0,01 %
Metano (CH4) 0,0002 %
Óxido nitroso (N2O) 0,00005 %
Vapor de agua, ozono y otros. Concentración variable
• El nitrógeno (N2 ) es un gas incoloro e inodoro. Es el gas más abundante del aire. Es esencial para la vida, pues forma parte de las proteínas, compuestos básicos para los seres vivos. • El oxígeno (O2 ) también es incoloro. Lo producen las plantas y las algas durante la fotosíntesis. Oxida con facilidad muchas sustancias y es imprescindible para la respiración de todos los seres vivos. • El argón (Ar) es un gas inerte que forma el 0,9 % del aire. • El ozono (O3 ) es un derivado del oxígeno. Es venenoso, por lo que resulta un peligroso contaminante. Sin embargo, en las capas altas de la atmósfera, filtra las radiaciones ultravioleta del Sol, que resultan dañinas para los seres vivos. • El dióxido de carbono (CO ) es incoloro e inerte. Se produ2 ce por la respiración de los seres vivos y como resultado de la combustión. Es importante porque produce materia orgánica mediante la fotosíntesis y es responsable del efecto invernadero.
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Oxígeno: 21%
Otros gases: 1 %
El nitrógeno y el oxígeno forman el 99 % de la atmósfera.
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La atmósfera cumple tres funciones que son fundamentales para la vida: • Permite el metabolismo de los seres vivos. Contiene oxígeno y dióxido de carbono, gases fundamentales para la respiración y la fotosíntesis. • Impide que lleguen a la Tierra las radiaciones solares peligrosas. La capa de ozono, ubicada a 50 kilómetros sobre la superficie, absorbe los rayos ultravioleta, que causan daños genéticos y cáncer a la piel. • Favorece el calentamiento de la superficie terrestre. Absorbe la radiación y, al mismo tiempo, impide el efecto invernadero.
La estructura de la atmósfera Las condiciones de la atmósfera varían en función de la altitud. Partiendo desde la superficie terrestre se pueden diferenciar cuatro capas: tropósfera, estratósfera, mesósfera e ionósfera. En la estratósfera destaca la ozonósfera, la cual contiene a la capa de ozono. 500 km
400 km
300 km
200 km
100 km 80 km 40 km 10 km 0 km
Ionósfera. Es la capa más externa sin límite superior definido. En ella se producen las estrellas fugaces y las auroras boreales. Las radiaciones solares calientan la exósfera. A 500 kilómetros sobre el suelo, se encuentra el vacío del espacio y allí se desplazan los satélites artificiales. 80 km Mesósfera. Presenta un espesor de 40 kilómetros. Desde la zona más baja hacia su límite superior, que es la mesopausa, la temperatura va descendiendo hasta los -100 °C. 40 km Estratósfera. Tiene un espesor de 30 kilómetros. Su límite superior es la estratopausa. En la parte alta, los rayos ultravioleta del Sol chocan con las moléculas de oxígeno (O2) y originan el gas ozono (O3). En esta capa se encuentra una zona rica en ozono: la ozonósfera. 10 km Tropósfera. Es la capa en contacto con el suelo con un espesor de 10 kilómetros. Su límite superior se llama tropopausa. En esta capa está aproximadamente el 90 % del aire de la atmósfera.
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Mesopausa
Estratopausa
Ozonósfera
Tropopausa
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1 ¿Qué sucedería si la Tierra no tuviera atmósfera? 2 ¿El ozono es perjudicial o beneficioso para la Tierra? ¿Por qué? 3 ¿Cuál crees que es la función principal de la atmósfera?
UNIDAD 5 121
Las nubes Al mirar hacia el firmamento un día despejado, podrás observar muchas nubes que parecen volar. ¿Sabes cómo se forman?
La formación de las nubes Las nubes son masas de gotas o cristales de agua suspendidas en el aire de la atmósfera. Se encuentran en la tropósfera y se forman de la siguiente manera: 3 El aire se condensa en pequeños pedazos de polvo que flotan en el aire y forman una gotita. Cuando se juntan miles de estas gotitas de agua, se convierten en una nube.
2 El aire se expande por disminución de la temperatura y se enfría.
1 El agua almacenada en océanos, mares y ríos se calienta por la radiación solar. Luego, el aire se eleva.
a ¡Conoce más sobre la formación de las nubes! Ingresa a este enlace y responde. http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/3ESO/energia_ externa/nubes.htm • ¿Cómo se forman las nubes por ascenso orográfico, por convección térmica y por convección de un frente? • ¿Qué tipos de nubes se forman en cada caso?
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4 Los cambios de temperatura, los vientos o el choque con obstáculos naturales, como una cordillera, hacen que las pequeñas partículas de las nubes se unan formando gotas más grandes y, por ende, más pesadas. Al pesar más, el aire ya no puede sostenerlas y se precipitan hacia la Tierra en forma de lluvia.
5 La concentración máxima de vapor de agua que contiene el aire aumenta. Este deja de estar saturado, las gotitas de agua se evaporan y la nubosidad desaparece.
Utiliza información actual y confiable de internet.
Tipos de nubes
Los estratos. Normalmente cubren todo el cielo en los días nublados y suelen estar a baja altitud.
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Los nimbos. Son grises, a veces muy bajas, y originan precipitaciones como las lluvias y la nieve. EDITORIAL
Los cúmulos. Parecen de algodón y son características del verano.
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Las nubes se forman por el enfriamiento del aire. Esto provoca la condensación del vapor de agua en gotitas o partículas de hielo visibles muy pequeñas, suspendidas en el aire de la atmósfera. Las diferencias entre formaciones nubosas se deben, en parte, a las diferentes temperaturas de condensación. Presentan diversas formas y tamaños.
Los cirros. Debido a los vientos, lucen un aspecto deshilachado. Suelen estar formadas por cristales de hielo. Se hallan a grandes alturas.
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1 ¿Existe relación entre la formación de las nubes y el ciclo del agua? ¿Cuál? 2 ¿La formación de las nubes beneficia a los seres vivos? ¿Por qué? 3 ¿Qué tipo de nubes se observan mucho más en tu localidad?
UNIDAD 5 123
El clima Al trasladarte de una región a otra, puedes notar que sientes frío o mucho calor dependiendo del lugar a donde vayas. ¿Por qué sucede este cambio de temperatura?
Los elementos del clima El clima es el conjunto de condiciones atmosféricas características de un lugar. Sus elementos principales son: • La temperatura. Es la medida del calor que hay en un lugar determinado de la atmosfera. • Los vientos. Son el aire en movimiento. Se originan por el desigual calentamiento de la atmósfera. • La humedad. Es la cantidad de vapor de agua que contiene la atmósfera. • Las precipitaciones. Es cualquiera de las formas en que el agua de la atmósfera cae hacia la Tierra.
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El contenido de agua en la atmósfera depende, principalmente, de la temperatura. Cuanto más caliente está una masa de aire, mayor es la cantidad de vapor de agua que puede retener. Cuando una masa de aire caliente se enfría, se desprende del vapor que le sobra en forma de precipitación.
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El pronóstico del tiempo El pronóstico del tiempo es aquel en que se trata de predecir las condiciones atmosféricas en el futuro: las precipitaciones, las nubes, el viento y la temperatura. El objetivo principal de un pronóstico es proporcionar información para planificarse y prepararse de manera activa para los eventos meteorológicos. Para recoger la información acerca del tiempo atmosférico y el clima, los meteorólogos recurren a herramientas como los satélites meteorológicos.
En los lugares fríos, como la sierra, el clima es seco.
Los satélites meteorológicos
Actualmente, existen dos grupos de satélites meteorológicos: los de órbita polar, que giran alrededor de la Tierra de polo a polo, y los geoestacionarios, que giran a mayor altura y se encuentran sobre la línea ecuatorial.
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Los satélites meteorológicos son un tipo de satélite artificial que gira constantemente sobre la Tierra y está equipado con instrumentos para supervisar el tiempo atmosférico y el clima. Toman fotografías cada treinta minutos, las que se envían a una estación de control ubicada en la Tierra.
Satélite metereológico.
Patrones climáticos
La estación meteorológica es una instalación destinada a medir y registrar diversas variables meteorológicas. Estos datos se utilizan tanto para la elaboración de pronósticos meteorológicos a partir de modelos numéricos como para estudios climáticos. Hay estaciones climatológicas en diferentes lugares, como en algunos distritos de Lima y en Candarave, Tacna.
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En el Perú, el senamhi (Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología) cuenta con estaciones meteorológicas, hidrológicas, agrometeorológicas y ambientales.
Estación climatológica ordinaria, Candarave, en Tacna.
A través de instrumentos adecuados, se miden y determinan todos los elementos, que en su conjunto representan las condiciones del estado de la atmósfera en un momento dado y en un determinado lugar.
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Pluviómetro Se emplea para recoger y medir la lluvia.
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Piranómetro Utilizado para medir de manera muy precisa la radiación solar que llega a la superficie de la Tierra.
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Heliógrafo Mide la cantidad de horas diarias del Sol, en un lugar determinado.
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Algunos de estos instrumentos son el heliógrafo, el pluviómetro, el piranómetro y el anemómetro eléctrico.
Anemómetro eléctrico Mide la velocidad del viento en metros por segundo y la dirección (norte, sur, este y oeste).
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1 ¿Qué patrones climáticos se registran en tu localidad? 2 ¿Por qué es importante estudiar el clima?
Conceptos clave Estación meteorológica. Instalación que mide y registra diversas variables meteorológicas.
3 ¿Cuál es la relación entre el clima y las estaciones meteorológicas?
UNIDAD 5 125
La exploración del espacio El ser humano siempre ha sentido curiosidad por la observación y estudio de los astros. ¿Cómo se ha explorado el espacio?
Muchas civilizaciones antiguas, como los griegos y los aztecas, realizaron importantes registros sobre fenómenos celestes. Actualmente, gracias a la astronáutica, la ciencia encargada de estudiar la exploración espacial y la tecnología relacionada con esta, se han hecho avances en este campo, los que han permitido progresar notablemente en la exploración científica del universo.
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En 1608, Hans Lippershey inventó el telescopio. Un año después, Galileo Galilei presentó el primer telescopio.
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Los telescopios y los observatorios
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Algunas de las tecnologías más utilizadas en la exploración del espacio son:
Telescopios
Observatorio astronómico
Dispositivo que gira alrededor de la Tierra y permite ver objetos lejanos con mucho detalle. El telescopio Hubble obtiene fotografías espaciales de alta resolución gracias a que se disminuye el efecto de la atmósfera sobre las imágenes que se captan.
Es un lugar ubicado en la Tierra desde el cual se realizan diferentes observaciones astronómicas. Generalmente, son construidos en sitios que poseen condiciones adecuadas para la observación, como los desiertos.
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1 ¿Crees que la tecnología ayuda a la ciencia en sus investigaciones? ¿Cómo? 2 ¿De qué manera los telescopios y los observatorios astronómicos ayudan a conocer el universo? 3 ¿Crees que es importante conocer lo que existe en el universo? ¿Por qué?
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al El planeta Tierra es parte del sistema solar. Es un planeta interior porque se encuentra más cerca al Sol. Está compuesta por una masa rocosa y dentro de su estructura presenta capas, tanto en su interior como en el exterior, las que la protegen de la radiación ultravioleta. La superficie de la Tierra ha ido cambiando a través del tiempo por los diversos fenómenos naturales y la actividad humana. Las condiciones atmosféricas de la Tierra permiten los diferentes climas. La medida de calor o frío en la atmósfera forma parte del clima de un lugar.
1 Analiza la imagen y responde. a. ¿Por qué se dice que las constelaciones son agrupaciones artificiales de estrellas? b. ¿Cómo se vería una constelación desde un planeta situado muy lejos del sistema solar? c. ¿Las constelaciones influyen en la vida cotidiana de las personas? ¿Como? 2 Lee el texto y responde. En 1920, Alfred Wegener propuso la teoría de la deriva continental, según la cual los continentes se mueven lentamente. Se cree que 200 millones de años atrás había un solo supercontinente, Pangea, que se dividió. A este proceso se llama deriva continental. a. Tomando como referencia un mapa actual de los continentes, ¿cómo demostrarías que estuvieron unidos?
Mapa actual de los continentes.
b. Según Wegener, ¿qué pasaría en el futuro? c. ¿Por qué las placas tectónicas se deslizan constantemente?
¡Cuidemos la Tierra y los recursos que nos brinda!
3 Reflexiona y responde. a. ¿La desaparición de la capa de ozono puede generar consecuencias en los seres vivos? ¿Por qué? b. ¿Consideras que es importante conocer previamente el comportamiento del clima de un lugar? ¿Por qué? c. ¿Qué sucedería con los animales y las plantas de la selva peruana si el clima cambiara de manera repentina: cae nieve y la temperatura desciende?
UNIDAD 5 127
UNIDAD
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¿Cómo son los ecosistemas de la Tierra?
Gonzalo, Ricardo y Pablo han ido de vacaciones a Madre de Dios. Ellos piensan pasar unos días muy divertidos y emocionantes, pues además de conocer nuevos lugares les van a enseñar a cazar. Bienvenidos al albergue matsiguenka. Mi nombre es Maká. Soy matsiguenka y seré su guía durante estos cinco días.
¿Qué vamos a hacer? ¿Iremos a cazar?
¿Vamos a llevar escopetas?
En la noche están invitados a cenar y compartir con mi pueblo. Después deben descansar, porque mañana muy temprano comenzaremos la gran aventura.
Luego...
Durante la cena... Sírvanse, es carne asada y plátano frito.
Hay que dormir. Maká dijo que su Mañana se abuelo iba a contar tiene que historias del bosque. madrugar. ¿Por qué no se quedan?
Yo también me voy, tengo sueño. También tenemos refresco de cocona.
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Solo se quedó Gonzalo.
No, yo estoy muy cansado.
Reunidos cerca a la fogata, Gonzalo escuchaba las historias. “El gran otorongo negro es uno de los animales más temidos del bosque”, decían los otros animales.
“Se mueve por entre las ramas sin hacer ruido y ataca sin piedad. Tengan cuidado, no se le acerquen, pues mata a todo aquel que se cruza en su camino”.
El otorongo siempre andaba solo, no tenía amigos. Un día se encontró con una nutria y le dijo: No te asustes, no te haré daño. ¿Por qué huyen de mí? Yo solo cazo cuando tengo hambre, no lo hago para divertirme, como hacen los hombres. Ustedes también cazan... … pero es para vivir. Además, cazando ayudamos a cuidar el bosque, porque si no habrían demasiados animales y los alimentos no serían suficientes para todos. Al día siguiente, muy temprano. Apúrate, Gonzalo. Vamos a decirle a Maká que nos lleve a cazar.
El abuelo finalizó su historia diciendo: “Esta es la gran enseñanza de la naturaleza: todos somos importantes y cumplimos una función en la Tierra. Incluso nosotros los hombres debemos cazar solo por necesidad”.
Gonzalo no sabía qué hacer. Sí, hemos visto muchos animales en el río. Busquemos más en el bosque.
No quiero ir, pero ¿y si se ríen de mí porque creen que tengo miedo?
Para que me entiendan, mejor les cuento la historia del abuelo. Además, debe haber otras maneras de divertirnos.
a • ¿Cómo se relacionan los componentes en este ecosistema? • ¿Cuál es la diferencia entre la caza que realizan los animales y la caza del hombre? • ¿Cómo convencerías a tus compañeros y compañeras de no ir a cazar si fueras Gonzalo?
UNIDAD 6 129
Los ecosistemas Dentro de una determinada zona, podrás observar que los seres vivos se relacionan entre sí. ¿Cómo funciona un ecosistema?
Los componentes de un ecosistema Los científicos aún no han probado la existencia de vida fuera de la tierra. Sin embargo, en nuestro planeta los ecosistemas son extremadamente diversos y albergan miles de especies. Un ecosistema es el conjunto de seres vivos que habitan en un medio físico y tiempo determinado, y las relaciones que se establecen entre ellos y estos elementos. Por ejemplo, un bosque, una selva, una laguna o un desierto. En un ecosistema se identifican dos componentes: • Componentes bióticos. Es el conjunto de los seres vivos del ecosistema: animales, plantas, hongos y todo tipo de microorganismos. También recibe el nombre de biocenosis. • Componentes abióticos. Es la parte inorgánica del ecosistema: rocas, aire, agua, sales disueltas, arena, etc. Se conoce como biotopo. Ecosistema
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Biocenosis
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La ciencia que estudia la composición y el funcionamiento de los ecosistemas es la ecología, que es una rama de la biología.
Biotopo
La gran diversidad de seres vivos de la Tierra está formada por millones de especies que se organizan en niveles cada vez más complejos: individuo, población, comunidad, ecosistema y biósfera. La ecosfera es el conjunto de todos los ecosistemas de nuestro planeta. La biosfera constituye la parte viva de la ecosfera.
Ecosistema
Comunidad
Población
Individuo
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Los niveles de organización
Un conjunto de lobos marinos forma una población.
Individuo. Es cada uno de los organismos que forman parte de un ecosistema. Se relaciona con su ambiente físico y con los de su misma especie, así como con otras especies. Por ejemplo, una vicuña. Población. Es un conjunto de individuos de la misma especie que vive en un lugar y tiempo determinados. Por ejemplo, un conjunto de vicuñas. Comunidad. Es el conjunto de poblaciones de diferentes especies que habita en cierto lugar en un tiempo determinado y que interactúa en un mismo ecosistema. Por ejemplo, la comunidad de la puna puede estar formada por poblaciones de vicuñas, zorros, conejos, etc. Ecosistema. Es el conjunto formado por la varias comunidades, el medio físico donde habitan y las relaciones que se establecen entre estos elementos.
Biósfera
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Biósfera. Es el conjunto de todos los seres vivos del planeta Tierra.
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1 ¿Como está formado un ecosistema? 2 ¿Qué sucedería si a una población de conejos se le introdujera un grupo de zorros andinos? 3 Elije un ecosistema de tu localidad e identifica sus componentes bióticos y abióticos.
UNIDAD 6 131
Los ciclos de la materia Para que haya vida en los ecosistemas, la materia debe renovarse. ¿Sabes cómo funcionan los ciclos de la materia?
El ciclo del carbono Los seres vivos están formados por algunas moléculas muy especiales, llamadas moléculas orgánicas, que presentan en su composición átomos de carbono. El carbono es un componente esencial para los vegetales y animales. Forma parte de compuestos como la glucosa, carbonato importante para la realización de procesos como la respiración celular; también interviene en la fotosíntesis bajo la forma de dióxido de carbono (CO2) tal como se encuentra en la atmosfera y disuelto en el agua. Este gas está en la atmósfera en una concentración mayor al 0,03 %. Cada año, el 5 % de esta reserva se consume en el proceso de fotosíntesis, y cada 20 años se renueva en la atmósfera.
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El agua, el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el fosforo y el azufre, son algunas sustancias necesarias para los seres vivos. Estos se encuentran en el ambiente y circulan a través de los organismos, describiendo ciclos que comienzan y terminan en el ambiente. Esta circulación de materiales, se denomina ciclos de la materia.
El ciclo del carbono es fundamental porque de él depende la producción de materia orgánica, que es el alimento básico de todos los seres vivos.
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1 El carbono que usamos los seres vivos está en el aire en forma de dióxido de carbono (CO2) y disuelto en el agua.
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2 Durante el proceso de fotosíntesis, las algas y las plantas toman el dióxido de carbono y lo transforman en moléculas orgánicas con carbono (glucosa). 3 Al respirar, los seres vivos expulsan dióxido de carbono al ambiente, con lo que se reinicia el ciclo.
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El ciclo del nitrógeno El nitrógeno (N2) es un elemento esencial para formar las proteínas que componen el cuerpo de los seres vivos. Es el más abundante en la atmósfera, pero no el más aprovechado.
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1 El nitrógeno del aire es atrapado por las bacterias fijadoras de nitrógeno que viven en las raíces de las plantas leguminosas. Estas bacterias transforman el nitrógeno en sales minerales que son aprovechadas por las plantas. 2 2 Las plantas transforman el nitrógeno (nitritos y nitratos) en proteínas, las cuales pasan a los animales a través de las cadenas tróficas. 3 Los restos de los animales y plantas son descompuestos por las bacterias descomponedoras, que devuelven los nitratos al suelo, para que las bacterias desnitrificantes los conviertan en nitrógeno y lo devuelvan a la atmósfera para que se reinicie el ciclo.
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El ciclo del oxígeno Este ciclo está compuesto por dos funciones biológicas: la fotosíntesis y la respiración. 1 En la fotosíntesis, las plantas y algas absorben el dióxido de carbono (CO2) del ambiente y liberan oxígeno (O2) al aire y al agua. 2
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2 El oxígeno es usado por todos los organismos en la respiración. Se absorbe el oxígeno y se libera dióxido de carbono, que será nuevamente tomado por las plantas, reiniciando el ciclo.
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1 ¿Cómo se aprovechan el carbono y el nitrógeno? 2 ¿Por qué es importante el ciclo del oxígeno?
UNIDAD 6 133
Los ecosistemas del Perú Cada localidad o región presenta ecosistemas característicos. ¿Cual es el tipo de ecosistema de tu región?
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Las ecorregiones
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1 Corriente peruana
1. Mar frío. Desde Tacna hasta Lambayeque. Es frío debido a la corriente peruana o de Humboldt. Presenta una alta diversidad de peces, aves y mamíferos marinos.
del Perú. El clima es cálido y seco. Se encuentran algarrobos, ceibos, sapotes, osos hormigueros, zorros, ratones de Sechura, vizcachas, ardillas, cóndores e iguanas.
2. Mar tropical. Entre Piura y Tumbes. Es cálido debido a la corriente de El Niño. Destacan bosques de manglares, ballenas, tortugas, cocodrilos, peces y moluscos.
5. Bosque tropical del Pacífico. Pequeña área en Tumbes, de clima cálido y húmedo. Bosque tupido con árboles como el palo borracho. Muchas variedades de aves, jaguares, ocelotes, monos, venados, lagartijas y serpientes.
3. Desierto del Pacífico. Desde el norte del Perú hasta el norte de Chile. Las lluvias son escasas. Presenta lomas cubiertas de vegetación en invierno, habitadas por pumas, zorros, murciélagos, ratones, cernícalos y lagartijas. 4. Bosque seco ecuatorial. Sur de Ecuador y norte
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6. Serranía esteparia. Desde La Libertad hasta el norte de Chile, entre 1000 y 3800 metros de altitud. Su clima es templado y frío. La vegetación es escasa: cactus, gramíneas y huarangos. Habitada por guanacos, pumas, osos de anteojos, zorros, pájaros carpinteros y perdices.
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Corriente de El Niño
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Una ecorregión es un área geográfica que se caracteriza porque presenta el mismo clima, relieve, hidrología, flora y fauna, en estrecha interdependencia.
7. Puna. Sobre los 3800 metros de altitud. Su clima es frío y seco. Destacan los pajonales de ichu, plantas almohadilladas, bosques de queñual, vicuñas, vizcachas, tarucas, pumas y lechuzas. 8. Páramo. En las alturas de Piura y Cajamarca. Presenta el clima frío de la puna y la humedad de la selva. Predominan pastos y bosques en miniatura. Habitan el tapir de altura, el venado colorado y la musaraña.
10. Selva baja. Bosques debajo de los 800 metros de altitud. Presenta lluvias abundantes y ríos caudalosos. Su clima es cálido. Posee gran diversidad de especies, especialmente aves, insectos y árboles para la extracción de madera, como la caoba y el cedro.
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Cordillera de los Andes
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Vientos del Atlántico
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6 Cordillera de los Andes
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9. Selva alta. Bosques de la parte alta de las montañas, llamada ceja de selva. Es un bosque lluvioso siempre verde con orquídeas, begonias y helechos. Allí habitan el mono choro de cola amarilla, el oso de anteojos y el gallito de las rocas.
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11. Sabana de palmeras. Entre Madre de Dios y Puno, en las pampas del río Heath. Su clima es cálido y húmedo, con lluvias estacionales. Abundan las palmeras, el tucán gigante, el oso hormiguero gigante, el ciervo de los pantanos y el lobo de crin.
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1 ¿En qué ecorregión se localiza tu localidad o región? 2 ¿Cuál es la fauna y flora que la caracteriza? 3 ¿De qué manera la población cuida los ecosistemas de tu región?
UNIDAD 6 135
Los grandes ecosistemas Así como cada país tiene sus ecosistemas característicos, en el mundo también existe diversidad de ellos. ¿Cuáles son los grandes ecosistemas?
Los biomas del mundo
Flora. Musgos, líquenes y algunas hierbas con raíces poco profundas.
Fauna. Alces, liebres, peces, renos, osos polares, focas, pingüinos y morsas.
Situación y clima. Se encuentra en Siberia y en el norte del Canadá. Inviernos fríos y veranos templados y húmedos.
Flora. Coníferas (pinos, abetos, cedros), árboles con hojas en forma de aguja, adaptadas a las bajas temperaturas invernales.
Fauna. Conejos, ciervos, alces, lobos, zorros, ardillas, linces, osos pardos, pájaros.
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Fauna. Ardillas, lirones, jabalíes, ciervos, osos, patos, cuervos.
TAIGA (bosque de coníferas)
BOSQUE TEMPLADO (bosque caducifolio)
ZONAS TEMPLADAS
ZONAS FRÍAS
TUNDRA
Situación y clima. Zonas cercanas a los polos, donde los inviernos son largos y muy fríos.
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Los biomas son áreas geográficas definidas por condiciones climáticas y geográficas. Se encuentran distribuidos según la zona sea fría, templada o cálida.
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Situación y clima. Ocupa gran parte de América del Norte y Europa. Veranos cálidos e inviernos fríos.
Flora. Predominan árboles caducifolios, como arces, robles, álamos y castaños. Entre ellos, crecen arbustos como la zarza.
Fauna. Cebras, gacelas, elefantes, jirafas, leones, guepardos, hienas, garzas, pájaros.
Situación y clima. Zonas tropicales. Lluvias muy escasas. Las temperaturas varían entre el día y la noche.
Flora. Cactos, arbustos espinosos, pequeñas plantas y, en algunos lugares, palmeras.
Fauna. Escorpiones, serpientes de cascabel, ratas del desierto, camellos.
Situación y clima. Zonas de Sudamérica, África y Asia. Lluvias escasas y estaciones secas.
Flora. Depende del lugar; en el Perú, algarrobos, zapotes, ceibos, cañas.
Fauna. Iguanas, pacazos, venados, sajinos, culebras, aves de rapiña, picaflores.
Situación y clima. Zonas próximas al Ecuador. Lluvias muy abundantes y temperaturas cálidas.
Flora. Muy densa y rica en especies. Destacan los árboles de gran tamaño.
Fauna. Insectos, pájaros, águilas, loros, tucanes, serpientes, monos, perezosos, tigres.
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1 Según las características de los biomas, ¿qué tipos le corresponderían al Perú? 2 ¿Por qué el Perú tiene esta diversidad de biomas?
UNIDAD 6 137
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Flora. Predominan las hierbas de gran altura y árboles dispersos (acacias).
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Situación y clima. Clima cálido durante todo el año. Las épocas de lluvia se alternan con periodos de sequía. Se ubican en el África.
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Fauna. Depende del lugar; por ejemplo, en Norteamérica hay manadas de bisontes y caballos.
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Flora. Las plantas predominantes son las hierbas, aunque existen algunos árboles y arbustos dispersos.
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PRADERA Y ESTEPA BOSQUE TROPICAL (selva)
BOSQUE SECO ECUATORIAL
DESIERTO
SABANA
ZONAS TEMPLADAS ZONAS CÁLIDAS
Situación y clima. Se ubican, con algunas variantes, en todo el mundo. Veranos cálidos e inviernos fríos. Lluvias menos abundantes que en los bosques.
Cuestión sociocientífica
Los ecosistemas, la biotecnología y cultivos transgénicos
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El hombre para mejorar el cultivo de sus alimentos emplea la biotecnología, de esta manera obtiene alimentos transgénicos. ¿El cultivo de alimentos transgénicos es beneficioso o perjudicial para el consumo humano?
Los alimentos transgénicos Los alimentos transgénicos tienen características diferentes a los alimentos de origen natural. Por ejemplo, son más nutritivos, tienen de vida más prologando y son más grandes y coloridos.
EDITORIAL
Los riesgos de los cultivos transgénicos
La soya: tolerancia al herbicida glifosato de amonio.
La presencia de organismos genéticamente manipulados (OGM) en la naturaleza puede causar alteraciones en ella. Existe la posibilidad de que el polen de las plantas transgénicas fecunde a las silvestres, modificando su diversidad y provocando cambios en los ecosistemas. Los cultivos transgénicos podrían incluir también efectos indirectos positivos o negativos en el medioambiente, causados por los cambios en las prácticas agrícolas, especialmente las relativas al empleo de plaguicidas y herbicidas o en los sistemas de cultivo.
Las plantas transgénicas pueden modificar la diversidad de especies de una región.
EDITORIAL
En Europa, estos productos necesitan un etiquetado obligatorio que especifique su modificación genética. En algunos países de ese continente, incluso está prohibida la comercialización de ciertos alimentos transgénicos.
Los países productores de alimentos transgénicos China fue el primero en utilizar alimentos transgénicos. Luego, le siguieron EE. UU., Argentina, Canadá, Brasil y Sudáfrica. Estados Unidos lidera la producción de alimentos transgénicos con la canola, remolacha azucarada, etc.
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Se debe advertir en las etiquetas de los envases si el producto que contiene es un transgénico.
Los efectos de la biotecnología en los ecosistemas
EDITORIAL
El impacto de la biotecnología en el ecosistema: uso de cultivo transgenicos La utilización de organismos genéticamente manipulados (OGM) tiene grandes repercusiones en la agricultura, la salud, la producción de alimentos y produce impactos en el ambiente. Existe la posibilidad de que el polen de las plantas transgénicas fecunde a las plantas silvestres, modificando la biodiversidad. En Europa, estos productos necesitan una etiqueta obligatoria que especifica su modificación genética, para que puedan ser comercializados. Incluso en algunos países de este continente, está prohibida la comercialización de ciertos alimentos transgénicos. Entre los posibles efectos de los organismos genéticamente manipulados (OGM) en los ecosistemas, se encuentran los siguientes: • El incremento del uso de agroquímicos. La resistencia de las plantas OGM a los agroquímicos permite que los agricultores los usen en grandes cantidades. Lo que aumenta la contaminación del ambiente. • La resistencia a las plagas. El uso incrementado de un solo método de control de plagas, enfermedades y malezas, ha generado cultivos tolerando a herbicida. Por ejemplo, Se ha detectado malezas tolerantes al herbicida glifosato.
El uso de los herbicidas en las plantas contamina el suelo.
Conceptos clave Bioinvasión. Especie ajena a un nicho ecológico, en áreas geográficas donde radica otro grupo endógeno de especies conformando un nicho o hábitat de relaciones ecológicas estable. Bacteria Bacillus thuringiensis. Bacteria plaguicida presenta naturalmente en los suelos que produce una proteína toxica para algunos tipos de insectos.
• La desaparición de la biodiversidad. Las plantas transgénicas podrían propagarse, generando contaminación genética en las plantas silvestres del lugar, ya que pasan sus genes introducidos al ADN de las plantas silvestres. • La contaminación del suelo. Se produce por el aumento del uso de productos químicos y la acumulación de la bacteria plaguicida Bacillus thuringiensis, que afecta tanto a insectos perjudiciales para los cultivos, como a los insectos beneficiosos para el suelo.
¿Que alimentos transgénicos consumo?
a 1 ¿Cuáles son los aspectos negativos de usar transgénicos? 2 ¿Por qué se modifican genéticamente los organismos si se sabe que conllevan efectos en el ecosistemas?
UNIDAD 6 139
Las adaptaciones de los seres vivos Para que los seres vivos se habitúen a un lugar, deben desarrollar ciertas partes de su cuerpo. ¿Cómo se adaptan los seres vivos? Las adaptaciones son cambios morfológicos, fisiológicos y de comportamiento que los seres vivos adquieren y desarrollan para adecuarse a las condiciones del ambiente.
Muchas plantas de climas fríos, como la yareta y el ichu, crecen pegadas al suelo. Mientras más cerca esté del suelo la planta, más cerca está de la fuente de calor. Esto explica por qué no crecen en altura y tienen forma de almohadilla.
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Las adaptaciones de las plantas a la temperatura
La adaptación a climas cálidos o con fuertes radiaciones solares permite que las plantas presenten hojas pequeñas para ahorrar el agua que utilizarán en sus funciones vitales. Así, la planta se protege de la deshidratación.
Las adaptaciones de las plantas a la humedad
Las plantas de lugares secos, como los algarrobos, tienen raíces profundas y muy ramificadas para buscar y absorber la mayor cantidad posible de agua. Otras, como los cactos, tienen tallos carnosos para almacenar agua y las hojas pequeñas transformadas en espinas para evitar la evaporación.
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Las plantas de lugares húmedos, como las que crecen en la selva, tienen raíces cortas y poco profundas. Sus hojas son grandes para eliminar el exceso de agua que absorben. Por ejemplo, las palmeras, las epifitas, las orquídeas, los ficus y las bombacáceas, cuyas raíces pueden ser aéreas o no tan profundas.
Las adaptaciones de los animales al clima
Los animales de climas fríos tienen el pelo largo y abundante y las orejas pequeñas.
EDITORIAL
Los animales han desarrollado muchas estrategias para adaptarse al clima del lugar donde viven.
Los animales de climas cálidos tienen el pelo más corto y escaso y grandes orejas que ayudan a refrescar su cuerpo.
Las adaptaciones de los animales al suelo
Las grandes orejas del elefante son una adaptación al clima cálido.
Para un animal terrestre es muy importante tener las patas adecuadas para desplazarse bien por el suelo del lugar donde habitan.
a
Los animales que viven en suelos poco consistentes tienen generalmente una mayor superficie de contacto con el suelo. De esta forma, el peso del animal se distribuye y no se hunde.
EDITORIAL
Los animales que viven en suelos duros y compactos tienen cascos, pezuñas o garras duras que facilitan el agarre. El tamaño de estos órganos depende de que tan grande o pequeño sea el animal.
a
1 Si quisieras trasplantar una planta de la costa a la selva, ¿Esta sobreviviría? ¿Por qué? 2 ¿Por qué es importante que los animales se adapten a los ecosistemas donde viven? 3 ¿Que sucedería si los seres vivos no pudieran adaptarse a los ecosistemas donde viven?
Los búhos están adaptados para ver en la oscuridad.
UNIDAD 6 141
La biodiversidad: un recurso vivo En cada localidad o región, hay especies de seres vivos que son exclusivos de la zona. ¿Qué especies de flora y fauna pertenecen a tu región?
La biodiversidad Conceptos clave
Se denomina diversidad biológica o biodiversidad a la variedad de formas de vida que existen o han existido sobre la Tierra. La biodiversidad actual es el resultado de un lento proceso denominado evolución, que comenzó cuando aparecieron las primeras formas de vida y que continúa en la actualidad.
Los campos de cultivo son ecosistemas de baja biodiversidad.
Observa y experimenta
La diversidad de árboles 1. Recoge hojas de distintos tipos de árboles. 2. Coloca cada una en una hoja plástica con una ficha que indica los datos y las características de cada planta. 3. Pon el material recolectado entre hojas de papel periódico, presiona y coloca libros pesados encima. 4. Cambia de papel periódico cada vez que este se humedezca.
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La selva presenta una alta biodiversidad. Tan alta, que aún no ha sido posible conocer todas las especies que alberga.
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Los bosques tropicales presentan una alta biodiversidad.
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Los hábitats con mayor diversidad son los bosques tropicales y los arrecifes de coral, donde se calcula que viven más de la mitad de las especies de la Tierra.
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Biodiversidad. Variedad de formas de vida que existen o han existido en la Tierra. Evolución. Cambio o transformación gradual de algo.
5. Cuando la hoja esté seca, pega en una cartulina junto con su ficha. Luego, junta todas las cartulinas y armen un álbum con ellas. • ¿Cúantas hojas diferentes han recolectado? • ¿Cómo se relaciona esta experiencia con la biodiversidad?
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Las causas de la extinción de plantas y animales
La introducción de especies exóticas fuera de su área de distribución, que pone en peligro a las especies autóctonas.
La contaminación del ambiente por el uso de pesticidas que se dispersa por el viento y el agua a los ecosistemas aledaños.
a ¡Conoce más sobre la conservación de árboles! Ingresa a este enlace y responde. http://www.minam.gob.pe/programa-bosques/2015/03/20/ conservemos-nuestros-frondosos-arboles-en-el-diainternacional-de-los-bosques/
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Humedales de San Andrés en Ica.
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El ser humano es la causa principal de casi todas las amenazas de extinción de animales y plantas. • El crecimiento de la población demanda la sustitución de ecosistemas naturales por áreas urbanas, agrícolas y ganaderas. • La deforestación anual de cerca de 17 millones de hectáreas de bosques húmedos, proceso que amenaza con destruir millones de años de evolución sobre la Tierra. • El tráfico ilegal de especies. • La desecación de los humedales, hábitat de muchísimos seres vivos.
La tala o incendios causados por el ser humano causan la deforestación, es decir la desaparición de los árboles de los bosques.
No copies y pegues información de la internet. Lo mejor es leer, captar la idea y escribirla con tus propias palabras.
• ¿Qué beneficios brindan los árboles a los seres vivos y al ambiente? • ¿Qué amenazas enfrentan los bosques peruanos? • ¿Cuál es el fin del “Programa de Conservación de Bosques”?
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1 ¿Qué especies hay en los ecosistemas de tu región? 2 ¿Qué causa la extinción de especies en tu región? 3 ¿Cómo afecta la deforestación a la biodiversidad?
UNIDAD 6 143
Las especies de plantas y animales en peligro de extinción Tenemos una gran diversidad biológica, pero también hay especies en peligro de desaparecer. ¿Qué especies están en esa condición?
La biodiversidad en peligro Durante los últimos años, la población humana ha realizado actividades que han puesto en peligro de extinción a muchas especies de plantas y animales. El cóndor andino es una de las aves más grandes de los Andes. Está en peligro por la caza ilegal y la destrucción de su hábitat.
El mono choro cola amarilla solo habita en los bosques de neblina de la selva alta, que han sido invadidos por agricultores y taladores ilegales.
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La taricaya habita en la selva. La recolección de sus huevos para el consumo humano y la cacería son sus principales amenazas.
El colibrí cola de espátula es una de las aves más bellas del mundo y habita en los bosques de la región Amazonas. Está en peligro por la destrucción de su hábitat.
El suche está desapareciendo del lago Titicaca. Compite por el alimento con la trucha, un pez introducido que, además, es carnívoro y se come al suche.
La caoba se encuentra en situación vulnerable debido a la tala. Por su valiosa madera, se le conoce como el oro rojo de los bosques.
La puya Raimondi está en peligro de extinción debido a la tala y la quema. Se usa como alimento para el ganado y material de construcción y combustible.
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Nuestra fauna en peligro de extinción En el mundo y en nuestro país hay muchas especies que corren el riesgo de desaparecer. En algunos casos quedan tan pocos ejemplares que es prácticamente imposible que su población se recupere. En el Perú hay 19 especies en vías de extinción y otras 34 más están en situación vulnerable, es decir, corren el riesgo de convertirse rápidamente en especies en peligro de extinción.
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El gato andino.
El oso de anteojos.
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• El gato andino. Vive en la cordillera de los Andes, a una altitud de 4000 metros sobre el nivel del mar. Se alimenta principalmente de chinchillas y vizcachas. La extinción de estos roedores ha tenido efectos desastrosos para su especie. • El oso de anteojos. En el mundo solo existen ocho especies de osos. De ellos solo uno habita en nuestro país: el oso de anteojos, llamado también oso andino. Actualmente, enfrenta un sombrío futuro, pues su hábitat (los bosques de neblina de la selva alta) se ve afectado por el avance urbano, la agricultura y la ganadería. • El zambullidor de Junín. Esta rara ave vive en las aguas del lago Junín y no existe en ningún otro lugar del mundo. Actualmente, se calcula que quedan menos de 50 ejemplares. La contaminación del lago y la incapacidad que el ave tiene para buscar otro lugar para vivir son las principales causas de su casi extinción. • La chinchilla. Habita en la cordillera de los Andes del sur de Perú, Bolivia y Chile. Tiene un pelaje fino y sedoso, muy cotizado para hacer abrigos de piel. Por esta razón, el hombre la ha cazado hasta casi exterminarla. Prácticamente, ya desapareció, pues los investigadores no aseguran su existencia ni su extinción.
La pava aliblanca.
1 ¿Por qué existen especies de plantas y animales en peligro de extinción? 2 ¿Qué especies de plantas y animales están en peligro de extinción en tu localidad o región? 3 ¿Qué alternativas de solución propondrías para disminuir este problema?
UNIDAD 6 145
La tecnología y los agentes contaminantes de los ecosistemas Para satisfacer sus necesidades, el ser humano hace uso de los recursos naturales y los transforma. ¿La tecnología beneficia o perjudica los ecosistemas?
La influencia de la tecnología en los ecosistemas La tecnología es la aplicación de conocimientos científicos con el fin de crear un producto para solucionar algún problema o para satisfacer las necesidades del ser humano.
Con la Revolución Industrial (1733-1878), se inventó la máquina de vapor y se utilizó el carbón en las fábricas como combustible. También se crearon el ferrocarril, el telégrafo y el teléfono. ¿Crees que desde esta época ya se contaminaba el ambiente? ¿Por qué?
EDITORIAL
Tecnología. Aplicación de conocimientos científicos con el fin de crear un producto para solucionar algún problema.
EDITORIAL
A través del tiempo, el descubrimiento de nuevos conocimientos ha permitido crear nuevos objetos y, recíprocamente, se han podido realizar más descubrimientos científicos, gracias al desarrollo de la tecnología. Así, por ejemplo:
Conceptos clave
Se utilizó la electricidad (1879-1946) como forma de energía y se desarrollaron las máquinas eléctricas. Se inventó la radio y se perfeccionaron los medios de transporte. Aparecieron los aeroplanos, los buques y los primeros automóviles. ¿Qué contaminantes emanan a la atmósfera?
El mundo actual se caracteriza por la presencia de abundante tecnología a nuestro alrededor, la cual se ve reflejada en el uso de objetos tecnológicos en todas las actividades de la vida diaria. Por ejemplo, mediante el uso de satélites artificiales, se han precedido incendios forestales y otros efectos del cambio climático.
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El ser humano al querer satisfacer sus necesidades, hace un uso desmedido de los recursos naturales y, al transformarlos, contamina el ambiente: el uso de plaguicidas, los derrames de petróleo en el mar, los peligros de la radiación nuclear y la deforestación amenazan a los ecosistemas de la Tierra. Toda actividad humana afecta los ecosistemas por la acción de agentes contaminantes, como el monóxido y dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros.
Sa
e
La tecnología existe desde la aparicicón del ser humano. Los primeros hombres no vivían en un lugar fijo, pues fueron recolectores de raíces, semillas y frutos, y desarrollaron técnicas de caza usando hachas y cuchillos de piedra.
Los tipos de agentes contaminantes Contaminantes
Monóxido de carbono (CO)
Dióxido de carbono (CO2)
Óxidos de azufre (SO2 y SO3)
Origen
Efectos
Combustión incompleta del petróleo y Es muy tóxico y puede ocasionar la muerte, la gasolina que realizan los motores de ya que se une a la hemoglobina de la sanlos vehículos. gre, reemplazando al oxígeno que transporta normalmente. Las personas podrían morir por asfixia al no recibir oxígeno. Combustión de sustancias: gasolina, petróleo, gas, madera. Cuanto más combustiones se realicen, mayor será la cantidad de gas carbónico.
No es tóxico y, además, es absorbido por las plantas. Sin embargo, en exceso contribuye a aumentar el efecto invernadero y, por lo tanto, acelera el cambio climático.
Quema de azufre y fundición de mine- Ambos son gases irritantes y afectan el sisrales o de combustibles que lo contie- tema respiratorio. Son causantes de la lluvia nen, como el petróleo y el carbón. ácida.
Combustión de gasolina, generación Irritan fuertemente el sistema respiratorio. Óxidos de nitrógeno de energía eléctrica, fabricación de También son responsables de la lluvia ácida. (NO y NO 2) explosivos y fertilizantes.
Partículas sólidas
Quema de desechos, construcciones, Causan enfermedades pulmonares y diverproducción de cemento y minería. sos trastornos respiratorios.
Fabricación de sistemas de aire acon- Destruyen la capa de ozono que nos protege Clorofluorocarbonos dicionado, de refrigeración y de aero- de la acción de los rayos ultravioleta. (CFC) soles.
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1 ¿Qué consecuencias tiene el uso de la tecnología en los ecosistemas? 2 ¿De dónde provienen los agentes contaminantes y cómo se relacionan con la tecnología? 3 ¿De qué manera se podría utilizar la tecnología para minimizar la contaminación en los ecosistemas?
UNIDAD 6 147
Tecnología
Vigilancia espacial del ambiente Para cuidar las especies existentes en los diver sos ecosistemas del mundo, se hace uso de la tecnología. ¿De qué manera se emplea la tecnología para proteger a las especies en peligro de extinción? El gorila de montaña es propio y exclusivo del continente africano. Se alimenta de hojas, tallos, cortezas, raíces, flores y frutos. También come larvas, caracoles y hormigas. Actualmente, existen dos poblaciones naturales de gorilas: • Una de ellas se encuentra en los parques de las montañas Virunga Mgahinga, en Uganda; en el parque nacional de los Volcanes, en Ruanda; y en el parque nacional Virunga, en la República Democrática del Congo. • La otra población se encuentra en la selva de Bwindi, en Uganda. Organización de las Naciones Unidad para la Educación, la Ciencia y la Cultura.
Los gorilas de las montañas corren peligro de extinción como consecuencia de la caza ilegal y la destrucción de los bosques. En la actualidad, pocos centenares sobreviven en África Central a pesar de que los bosques donde habitan se encuentran legalmente protegidos. La Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco) participa en un proyecto internacional llamado “Construir un Hábitat para el Gorila”. Satélites como el ERS-2 y Envisat envían imágenes y otros datos a las autoridades locales y los grupos dedicados a la conservación de animales. Esas imágenes resaltan los cambios en la explotación de los suelos en las áreas donde viven los gorilas.
EDITORIAL
Mediante las observaciones desde el espacio, se están elaborando los primeros mapas detallados sobre la ubicación de diferentes tipos de árboles. Esos mapas permitirán a los investigadores comprender cómo los gorilas utilizan el bosque para protegerlos.
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EDITORIAL
Tecnología de control y automatización
EDITORIAL
¿Se puede vigilar más al ser humano? Los sistemas de navegación por satélite (GPS) pueden utilizarse para seguir el movimiento de vehículos e impedir, así, la descarga ilegal de residuos contaminantes. En Europa, los camiones que transportan los residuos suelen atravesar varios países. Muchos conductores y empresas sienten la tentación de dejar su carga en el borde de la carretera contaminando el suelo y el agua, y provocando riesgos para la salud. Para garantizar la llegada segura de los residuos a su punto de destino, una empresa italiana ha desarrollado un sistema que utiliza datos de satélites para el seguimiento preciso de camiones y contenedores; es conocido como el sistema ATS (Advanced Tracking System).
Satélite fotografiando el continente africano.
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1 ¿Por qué se deben proteger las especies en peligro de extinción como el gorila? 2 ¿Qué podrían hacer tú y tu familia para contribuir a la supervivencia de especies en peligro? 3 Si tuvieras un cargo importante en el gobierno, ¿qué acciones de protección tomarías?
UNIDAD 6 149
La conservación de los ecosistemas Los ecosistemas peligran como consecuencia de las actividades humanas. ¿De qué manera puedes cuidar los ecosistemas?
El manejo sostenible de la biodiversidad EDITORIAL
El manejo sostenible es la administración y uso racional de los ecosistemas y sus recursos naturales sobre la base de pautas que permitan su conservación y rendimiento sostenible en el tiempo. La conservación de la biodiversidad debe ser una labor eficaz que comienza en los campos, los bosques, las cuencas hidrográficas, las zonas costeras y en nuestra localidad. La conservación de la biodiversidad implica tres acciones: • Utilizar la biodiversidad en forma sostenible. Manejar los recursos naturales responsablemente, pensando que es herencia para las generaciones futuras. • Salvar la biodiversidad. Tomar medidas de protección de los genes y las especies, impedir la degradación de sus hábitats y de los ecosistemas naturales, manejarlos y protegerlos eficazmente. Incluye también el redescubrimiento, la crianza en cautiverio y la reintroducción en sus hábitats naturales a las especies en vías de extinción. • Estudiar y entender la biodiversidad. Crear conciencia sobre la importancia de la biodiversidad, brindar posibilidades para que las personas aprecien la diversidad biológica y hacer que la población tenga acceso a información sobre biodiversidad, especialmente de su localidad.
a Para ampliar la información, consulta el libro Perú: biodiversidad, pobreza y bionegocios, escrito por Antonio Brack Egg.
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1 ¿Qué acciones de conservación realizan en tu localidad? 2 ¿Qué personas tienen a cargo el manejo sustentable de los ecosistemas en tu localidad?
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En el zoocriadero de Olmos se logró salvar de la extinción a la pava aliblanca.
Conceptos clave Manejo sustentable. Uso racional de los ecosistemas y sus recursos naturales. Conservación de la biodiversidad. Manejo de las interacciones humanas con los genes, las especies y los ecosistemas, de manera que se promueva el beneficio máximo a la generación presente, pero preservándola para las generaciones futuras.
al Un ecosistema está formado por los componentes bióticos y abióticos, los cuales se relacionan entre sí y entre el medio que los rodea. El Perú tiene una gran biodiversidad, la cual es amenazada por la acción de las actividades humanas como la caza indiscriminada. La caza indiscriminada la ejerce el hombre cuando mata a un animal por diversión, mientras la caza que realizan los animales se da por satisfacer una necesidad vital: la alimentación. Para conservar los ecosistemas debemos reflexionar y aprender a convivir con nuestro entorno.
N.° de individuos (%)
1 Analiza el siguiente gráfico sobre la biodiversidad y responde. 70 60 50 40 30 20 10 0
53,14 %
19,8 %
17,5 % 0,75 %
Resto de animales
2,17 %
Bacterias Protozoos
1,84 %
4,8 %
Algas
Hongos
Plantas
Insectos Seres vivos
a. ¿Cuál es el porcentaje de algas y hongos según el gráfico? b. ¿Cuál es la diferencia entre el porcentaje de insectos el de algas? c. En el gráfico, ¿cuál es el ser vivo que tiene mayor porcentaje?
¡Cuidemos nuestra biodiversidad con responsabilidad!
2 Lee y reflexiona. Los ecosistemas acuáticos nos brindan alimento. Actualmente, la pesca excesiva y la contaminación los dañan. En algunas zonas costeras, las poblaciones de ciertas especies acuáticas han quedado reducidas o han sido eliminadas por la degradación de sus hábitats, y otras no pueden ser consumidas debido a la concentración de contaminantes en su organismo. Todo esto perjudica el bienestar de las personas y su economía. a. ¿Cómo afecta la pesca excesiva a los ecosistemas marinos? b. ¿Qué relación existe entre la contaminación de los ecosistemas marinos y el nivel de pobreza de los pueblos?
UNIDAD 6 151
UNIDAD
7
¿Cómo está formada la materia?
Todo lo que existe en el universo está constituido por materia. Todo lo que se encuentra a tu alrededor y lo que no puedes ver están hechos de materia. Esta puede cambiar física o químicamente. Asimismo, la materia se puede degradar; cuando no lo hace, causa problemas en el ambiente.
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a • ¿Qué observas en la imagen? • ¿De qué crees que están formados los objetos que aparecen en la imagen?
UNIDAD 7 153
La materia El aire, el agua, los alimentos, los objetos y todo lo que está a nuestro alrededor están formados por materia. Pero ¿sabes cómo está constituida?
La materia está formada por átomos Se denomina materia a todo lo que te rodea; aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio; por ejemplo, el agua, el aire, los seres vivos y los planetas. La ciencia que se encarga de estudiar la materia, sus propiedades y transformaciones es la química. Las unidades elementales que constituyen la materia son conocidas como átomos. Aunque en la actualidad, a pesar del avance tecnológico, no puedan observarse, se sabe que forman parte de nuestro entorno. El aire, las plantas, los animales, los seres humanos y toda la materia están conformados por átomos. Hoy en día se conocen alrededor de 118 átomos de diferentes elementos químicos, algunos de los cuales se encuentran en la naturaleza, y otros se obtienen por manipulación del ser humano, en el laboratorio. Algunos de los elementos químicos más conocidos son los de carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, hierro, aluminio, oro, plata y mercurio.
Conceptos clave Materia. Aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Átomos. Unidades más pequeñas que la materia. Partícula. Porción más pequeña de la materia. Moléculas. Mínimas porciones formada por átomos.
EDITORIAL
De partículas a átomos Cualquier material puede ser dividido en partes cada vez más pequeñas hasta llegar a los átomos. • Al moler o pulverizar cristales de azúcar, se obtiene un polvo blanco. Cada uno de estos granos constituye una partícula, la cual es la porción más pequeña de la materia que se obtiene por métodos mecánicos, como la pulverización. • Cuando el polvo fino de azúcar se disuelve en agua, continúa dividiéndose en partículas más pequeñas que no se pueden ver ni con un microscopio. Estas son las moléculas, que son la mínima porción de una sustancia que puede separarse sin perder las propiedades de la sustancia original. Se obtiene por métodos físicos, como la disolución.
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Agua
Azúcar (partícula)
Azúcar (molécula)
La estructura del átomo
Conceptos clave
El átomo es la unidad más pequeña de la materia y está formado por un núcleo y una corteza o periferia, en los que se encuentran estructuras más pequeñas denominadas partículas subatómicas: protón, electrón y neutrón.
Partículas subatómicas. Estructuras más pequeñas que el átomo.
En el núcleo se encuentran los neutrones y los protones; en la corteza, los electrones.
Electrones
Nube electrónica
La nube electrónica es la parte externa del átomo donde se encuentran los electrones (e–), que son partículas con carga eléctrica negativa. Estos se mueven tanto que pueden pasar de un átomo a otro.
Neutrón
Los neutrones (n°) son partículas sin carga eléctrica.
Los protones (p+) son partículas con carga eléctrica positiva.
Protón Núcleo
El núcleo es la parte central del átomo, donde se encuentran los protones y neutrones.
Dado que los electrones están moviéndose rápidamente alrededor del núcleo, a la corteza se la llama también nube electrónica. Cuando la cantidad de electrones es igual a la de protones, se dice que el átomo es neutro o eléctricamente neutro. El tamaño del núcleo es tan diminuto que si el átomo tuviera las dimensiones de un estadio, el núcleo sería como una canica colocada en el medio.
a
a
1 ¿Todo lo que te rodea es materia? ¿Por qué? 2 ¿Qué sucede cuando la cantidad de electrones es igual a la de los protones?
Sa
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La masa del electrón es de 9,1 × 10−31 kg; y la del protón, de 1,6726 × 10−27 kg.
3 ¿Tu cuerpo está formado por átomos? ¿Por qué?
UNIDAD 7 155
Tecnología
La tecnología de lo pequeño Actualmente, la tecnología ha evolucionado mucho. Lo puedes observar en los celulares, los MP4, los televisores, etc. ¿Por qué los aparatos electrónicos son cada vez más pequeños?
EDITORIAL
Los consumidores desean lo último en tecnología, de ser posible, reducido a una mínima expresión. Por ello, los científicos buscan integrar distintos artefactos en uno solo cada vez más eficiente. Por ejemplo, cámara de fotos y filmadora o celulares con cámara, reproductor MP3, radio, internet, calculadora, juegos, etc. Todo esto ha sido conseguido gracias a la microtecnología. La microtecnología es la tecnología que nos permite fabricar aparatos en la escala de la millonésima de un metro o, para darse una idea más clara, la milésima parte de un milímetro. Esta es la escala en la que se trabaja cuando se construyen dispositivos, como memorias, circuitos lógicos y de computación.
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Existen microrrobots que navegan dentro del cuerpo humano para detectar y curar enfermedades.
Tecnología de control y de automatización
Un microchip es un pequeñísimo circu ito que, gracias a su sofisticado diseño, ha logrado reducirse hasta el tamaño de un grano de arroz. Actualmente, existen microchips capaces de identificar en una gota de sangre, y en solo ocho minutos, las enfermedades que padeció la familia del paciente y a cuál es puede ser propenso.
En 1958, Jack Kilby presentó al mundo el primer microchip.
EDITORIAL
Microchips médicos
El padre de la nanociencia
EDITORIAL
Richard Feynman es considerado el padre de la nanociencia. En 1959, propuso fabricar materiales a partir de la reorganización de átomos y moléculas. La nanotecnología explora las propiedades de la materia en escalas diminutas, de átomos y moléculas, descubriendo fenómenos y propiedades que no se conocían. Así, se puede construir dispositivos muy pequeños o crear materiales y estructuras con nuevas propiedades.
Richard Feynman
a
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1 ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del desarrollo de la tecnología en miniatura? 2 ¿Cuál sería el primer problema que resolverías con ayuda de la nanotecnología? ¿Por qué? 3 ¿Crees que la calidad se ve afectada al reducir el tamaño de los productos? ¿Por qué?
UNIDAD 7 157
Clases de sustancias puras Todo lo que te rodea es materia porque ocupa un lugar en el espacio. ¿Sabes cómo se presenta esta materia?
Las sustancias puras Las sustancias puras son aquellas formadas por un solo tipo de materia o una clase particular de la misma que presentan una composición fija y tienen propiedades diferentes de otras, como el color y el olor. Algunos ejemplos son el agua, el alcohol, la plata y el azúcar. Se clasifican en sustancias simples y sustancias compuestas.
Sa
El elemento químico más abundante en la corteza terrestre es el oxígeno (O2); y el que se encuentra en menor cantidad, el níquel (Ni).
Las sustancias Las sustancias simples están formadas por moléculas de un mismo elemento químico. Es decir, no se puede separar en otros elementos. Por ejemplo, el oxígeno que se respira y el oro con el que se elaboran las joyas son sustancias simples.
El oro es una sustancia simple.
Nombres
EDITORIAL
Las sustancias compuestas están formadas por moléculas de dos o más elementos químicos diferentes; es decir, se podrían separar en los elementos que las constituyen mediante ciertos métodos. Por ejemplo, el agua es una sustancia compuesta porque está formada por la unión de oxígeno e hidrógeno, que son dos sustancias simples. Tipos de sustancias
e
Dónde se encuentra
Carbono En la mina de lápices. Simples Hierro
En las rejas y carrocerías de los automóviles.
Agua
En el mar, los nevados, etc.
Sal
En el mar y en las minas.
Los elementos químicos Los elementos químicos son sustancias puras que no se pueden descomponer en otras más sencillas. Están formados por átomos iguales y se representan con letras llamadas símbolos químicos. Por ejemplo, hidrógeno (H), oxígeno (O), magnesio (Mg), etc. Se clasifican en metales y no metales.
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EDITORIAL
Compuestas
Es agua es una sustancia compuesta porque está constituida por dos elementos: el oxígeno y el hidrógeno.
EDITORIAL
• Los metales son sólidos en su mayoría, resistentes, brillantes y conductores de la electricidad y del calor. El hierro, el aluminio, el cobre y el oro son ejemplos de metales. • Los no metales son opacos, frágiles y no conducen la electricidad ni el calor. El carbono, el nitrógeno, el oxígeno y el flúor son ejemplos de no metales.
Los compuestos químicos Los compuestos químicos están formados por dos o más átomos de diferentes elementos. El agua, por ejemplo, está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. La representación de los compuestos químicos se hace mediante fórmulas químicas que indican los elementos y el número de átomos de cada elemento presentes en el compuesto. Por ejemplo:
Los elementos metálicos son buenos conductores de la electricidad y el calor.
Fórmula química del dióxido de carbono
CO2 Indica que el compuesto está formado por dos átomos de oxígeno y uno de carbono.
Las moléculas
EDITORIAL
El átomo es muy inestable y difícilmente se encuentra solo, pues para ser estable necesita unirse con otros átomos. Una molécula está conformada por átomos de uno o más elementos. Se clasifican según el tipo de átomos que las forman: • Las moléculas simples son las que están formadas por átomos del mismo elemento químico. Por ejemplo, la molécula de hidrógeno (H2) presente en el agua que bebemos. • Las moléculas compuestas son las que están formadas por átomos de diferentes elementos químicos. Por ejemplo, una molécula de agua (H2O) está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno.
a
a
1 ¿Qué sustancias simples y compuestas hay en tu casa? 2 ¿Qué diferencias encuentras entre elementos, moléculas y compuestos?
El azufre (S) es un elemento no metálico y está presente en los materiales resultantes de las erupciones volcánicas.
UNIDAD 7 159
Los fenómenos moleculares Alguna vez te habrás preguntado cómo se mueven las moléculas de agua en las células y cómo encuentran su equilibrio. ¿Sabes cómo se realiza este proceso?
La difusión y ósmosis
Conceptos clave
La difusión es un proceso por el cual las moléculas se movilizan desde zonas de alta concentración hacia zonas de baja concentración, hasta alcanzar un equilibrio. Puede darse entre líquidos, como la tinta en agua, de sólidos en líquidos, de gases en gases o de gases en líquidos. Por ejemplo, si agregas sal al agua, obtienes la difusión de un sólido en un líquido.
Difusión. Movimiento de moléculas a través de una sustancia. Ósmosis. Difusión del agua entre los diferentes tipos de concentración de sustancias que pueden ser disueltas.
Moléculas de tinta.
Las moléculas caen al líquido.
Las moléculas se esparcen en todo el líquido.
La ósmosis es la difusión del agua. Las moléculas de agua se mueven hacia donde hay menor concentración de estas, es decir, donde se encuentre la mayor cantidad de soluto. La ósmosis es muy importante para los procesos biológicos en los que el agua es el solvente. Baja concentración de soluto (azúcar).
Alta concentración de soluto.
H2O (solvente)
Azúcar
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Misma concentración de soluto
El transporte de agua a través de membranas biológicas es esencial en los organismos.
La adhesión
Conceptos clave
La adhesión es la propiedad que tienen las superficies de dos sustancias en contacto para mantenerse unidas. Existen varias formas de adhesión, las más comunes son:
Adhesión. Propiedad que tienen las superficies de dos sustancias en contacto para mantenerse unidas. Cohesión. Propiedad que tienen las moléculas para mantenerse unidas. Capilaridad. Propiedad de las moléculas para ascender por finísimos tubos capilares.
• Adhesión mecánica. Cuando los materiales adhesivos rellenan los huecos o poros de las superficies. Por ejemplo, la unión del ladrillo con la mezcla de cemento. • Adhesión química. Cuando dos materiales forman un compuesto químico al unirse. Por ejemplo, la resina dental sirve para cubrir las curaciones.
La cohesión La cohesión es la propiedad que tienen las moléculas de una misma sustancia para mantenerse unidas. Por ejemplo, la cohesión en las moléculas de los sólidos es mayor que en las moléculas de los gases.
La capilaridad
EDITORIAL
La capilaridad es la propiedad de los líquidos de ascender por finísimos tubos llamados capilares. Cuanto más delgado es el tubo, el líquido asciende a mayor altura. Por ejemplo, el agua que absorben las raíces de las plantas puede subir hasta las hojas gracias a que los vasos conductores son finos.
El agua sube a mayor altura en los tubos más finos.
a
Sa
e
Cuando se moja una servilleta o un papel toalla en agua, esta sube a través de la servilleta, en contra de la gravedad. Esto sucede por el fenómeno de la capilaridad: cuanto más estrecho es el capilar, más sube el agua.
La capilaridad del agua permite la alimentación de las plantas.
a
1 ¿Es lo mismo difusión que ósmosis? ¿Por qué? 2 ¿Cuándo se produce la adhesión y la cohesión? 3 ¿Por qué se produce la capilaridad?
UNIDAD 7 161
Las soluciones
Generalmente utilizas o estás en contacto con las soluciones, como jugos, refrescos, café, río, mar, entre otras. En una solución, los componentes de la mezcla se distribuyen de forma pareja y no se pueden distinguir unos de otros. Es decir, es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.
Los componentes de una solución Las soluciones pueden tener muchos componentes. Pueden ser gaseosos, como el dióxido de carbono de la gaseosa; sólidos, como la sal que se agrega al agua; o líquidos, como cuando se mezcla un poco de alcohol con agua. Los componentes de una solución son los siguientes: • El soluto es el componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se disuelve. • El solvente es el componente que está en mayor proporción y es el medio que disuelve al soluto. En muchas soluciones, el solvente es agua, por eso, también se les denomina soluciones acuosas.
El agua mineral tiene varios sólidos disueltos, como la sal de mesa o el cloruro de sodio.
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Una mezcla homogénea: la solución
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Cuando te preparas una taza de té y le agregas una cucharadita de azúcar para endulzarlo, observas que el azúcar desaparece. ¿Por qué sucede esto?
La gaseosa tiene un gas disuelto, el dióxido de carbono.
El solvente y el soluto 1. Agrega en un vaso con agua, una cuchara de azúcar. 2. Revuelve con la cuchara por un minuto. 3. Agrega en otro vaso con agua, una cuchara de gelatina. Luego, revuelve bien durante un minuto. • ¿Cuál de los dos casos es una solución? ¿Por qué? • En la solución, ¿cuál es el solvente y cuál es el soluto? • ¿Qué sucedería si le agregaras más cantidad de azúcar al agua?
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Observa y experimenta
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Las disoluciones El proceso de formación de una solución se conoce como disolución y dura un tiempo que puede variar según las condiciones del procedimiento. Los factores que aceleran el proceso de disolución son la agitación, que se realiza al revolver el solvente; además, el tamaño de las partículas y la cantidad del soluto.
La concentración de soluciones Cuando se prepara una solución, como la de agua y sal, es necesario encontrar alguna forma de expresar las proporciones utilizadas. La concentración permite expresar la cantidad de soluto que se utiliza para preparar determinada cantidad de solución. Por ejemplo, si colocas 5 g de sal en un vaso y completas con agua hasta 100 mL, la concentración es de 5 g/100 mL.
En las etiquetas de muchos productos que son soluciones, suele aparecer la concentración de solutos.
La forma de expresar la concentración Para determinar la cantidad de soluto se han establecido diferentes unidades: • Una de ellas es expresar los gramos de soluto contenidos en 100 g de solución. • Otra mucho más utilizada es el tanto por ciento en masa (%), que indica los gramos de soluto que hay contenidos en 100 g de solución. En el Sistema Internacional de unidades (SI), la unidad adecuada para expresar la concentración de una disolución es el kg/m3, pero la más utilizada es el g/L: 1
kg
=
1000 L
m3
a
1000 g
=1
Conceptos clave Concentración. Cantidad de soluto que hay en cantidad de solución.
¿Cuánto soluto hay en 200 cm3 de una disolución cuya concentración es de 60 g/L?
g L
a
1 Si mezclas un poco de sal en un vaso de vinagre, ¿cuál es el solvente? Y ¿el soluto? 2 ¿Todos los solutos se disuelven en cualquier componente? ¿Por qué? 3 ¿Qué cantidad de soluto puede disolverse en un componente?
UNIDAD 7 163
La inmersión y la flotación de materiales Si en un recipiente lleno de agua pones una piedra, un trozo de papel, una pluma y una cuchara de metal. ¿Por qué algunos cuerpos flotan y otros se hunden?
La flotación de los barcos El principio de Arquímedes afirma que los líquidos ejercen una fuerza hacia arriba y actúa sobre los cuerpos que se sumergen total o parcialmente. Esta fuerza genera un empuje vertical desde abajo que se equilibra con la fuerza de gravedad y contrarresta el peso de la embarcación manteniéndola a flote. • La flotación está relacionada con la densidad (d = m/V), que es la propiedad que permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado parecerá. • Cuando un objeto está parcial o completamente sumergido en un líquido, este hará que el agua a su alrededor se desplace según la forma y volumen del objeto sumergido.
A la hora de diseñar un barco, se debe tener en cuenta que el peso del mismo sea igual al volumen de agua desplazado.
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Fuerzas en pugna Aunque son naves de hierro muy pesadas, en su interior hay gran cantidad de compartimientos. Todos ellos tienen aire que ayuda a dar flotabilidad a la nave.
El barco empuja con todo su peso hacia abajo, en línea vertical sobre su centro de gravedad, y desplaza una gran cantidad de agua.
El agua ejerce un sistema de fuerzas desde distintas direcciones que convergen en el centro de gravedad de la nave en una misma vertical. Esta combinación de fuerzas (el peso de la nave más el empuje del agua) hace que el barco se mantenga a flote y estable.
Una parte del casco se sumerge en el agua. En este sector se ubican la quilla, que es la columna vertebral y mantiene el equilibrio de la nave, y la hélice, cuyas palas propulsan la embarcación.
Todos los barcos tienen una línea de flotabilidad que no debe superarse. Esta línea separa lo que se llama la obra viva (sector sumergido) de la obra muerta (la parte del casco que llega a la borda). Cuanto más alta sea la obra muerta, mejor flotabilidad tendrá la nave.
a ¡Conoce más sobre la flotabilidad! Ingresa a este enlace y responde. http://www.areaciencias.com/Flotabilidad.htm
Utiliza información actual y confiable de internet.
a
a
1 ¿Qué dice el principio de Arquímedes?
• ¿Qué es la flotabilidad?
2 ¿Todos los objetos pueden flotar?
• ¿Qué es lo que permite que un objeto flote?
3 ¿De qué depende que los barcos floten?
UNIDAD 7 165
Los cambios físicos y químicos de la materia Imagina que cambias de posición un objeto o quemas un papel. ¿Estos sufren algún cambio o se mantienen igual?
Los cambios físicos
El movimiento. Cambio de lugar o de posición de un cuerpo. Aunque un cuerpo se mueva, la sustancia que lo forma no cambia.
La fragmentación. División de un cuerpo en trozos o pedazos. Por ejemplo, si se rompe una copa de vidrio, cada trozo sigue siendo vidrio.
Los cambios químicos
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Los cambios físicos son aquellos cambios que alteran algunas propiedades de un objeto o material, pero las sustancias que lo forman siguen siendo las mismas. Es decir, su composición se mantiene. Algunos ejemplos de cambios físicos son:
Los cambios de estado. La materia se calienta o se enfría. La materia cambia de estado por acción del calor. Por ejemplo, cuando se derrite vidrio para hacer jarras, el vidrio caliente se moldea, se enfría y se vuelve sólido otra vez.
La combustión. Transformación de un material en cenizas con contenido de carbono y diferentes gases. Para que se produzca la combustión se necesita oxígeno y una fuente de calor, como el fuego. Los materiales que se queman fácilmente se conocen como combustibles; entre ellos está la madera, el carbón y la gasolina.
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Los cambios químicos son aquellos cambios que modifican las sustancias que forman un cuerpo; es decir, las sustancias pierden sus propiedades y se forman otras sustancias con propiedades diferentes. Algunos tipos de cambios químicos son:
La oxidación. Transformación de la materia al entrar en contacto con el oxígeno. Los materiales duros como los que conforman las herramientas, se vuelven blandos y quebradizos cuando se oxidan, y algunas frutas cambian de color y sabor cuando se dejan al aire por algún tiempo.
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La descomposición de sustancias Cuando se produce un cambio químico, se produce la transformación de sustancias, a partir de una sustancia compuesta, se originan dos o más sustancias. La reacción de descomposición de sustancias puede darse de modo espontáneo o provocado por algún cambio externo, como el calor, la electricidad, las radiaciones, la humedad, los ácidos y algunas otras sustancias.
El agua oxigenada es un ejemplo de descomposición espontánea. Esta se descompone en agua y oxígeno.
Los procesos de descomposición y sus tipos Los procesos de descomposición en la naturaleza son bastantes complejos. Un proceso de descomposición se da en los suelos. A partir de la roca madre se originan rocas más pequeñas hasta formar los que se observan en la superficie.
La descomposición por aumento de temperatura con el carbonato de calcio origina óxido de calcio y dióxido de carbono.
a
La electrólisis es un proceso de descomposición por corriente eléctrica. En este se separan los elementos.
a
1 ¿Qué diferencia hay entre cambio físico y cambio quimico? 2 ¿Qué es la combustión? 3 ¿Por qué es importante la combustión para el desarrollo de un ser vivo?
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La descomposición de sustancias se puede producir por las siguientes causas: • Cambio de temperatura. • Cambio producido por corriente eléctrica. • Intervención de un catalizador o sustancia que acelera la reacción de las sustancias.
La pirolisis es un proceso de descomposición química de la materia orgánica.
Conceptos clave Descomposición de sustancias. Proceso donde una sustancia compuesta se transforma en otras más sencillas. Catalizador. Sustancia que acelera algunas reacciones químicas.
UNIDAD 7 167
Cuestión sociocientífica
La fabricación del plástico La materia presenta cambios que pueden ser físicos o químicos. ¿Sabes qué tipos de cambios sufre el plástico?
Los plásticos Los plásticos semisintéticos son derivados de materiales naturales, como el caucho y la celulosa, que se someten a tratamientos químicos y físicos. Los plásticos sintéticos, en cambio, están formados por grandes moléculas de carbono junto con otros elementos, como el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno. La denominación plástico alude a una de sus características, ya que en condiciones de presión o de temperatura elevadas, este material tiene la posibilidad de ser moldeado. La silicona La silicona tiene la propiedad de resistir temperaturas altas sin sufrir alteraciones químicas, por lo que se utiliza como aislante térmico. Además, como posee la propiedad de ser resistente al agua, se aplica en la impermeabilización de superficies. En medicina, por ejemplo, se utiliza silicona para fabricar prótesis para el corazón y para guardar muestras de tejido orgánico o de sangre.
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2. La materia prima es sometida a la polimerización, una reacción química en la que se combinan moléculas más pequeñas, llamadas monómeros. Como resultado de este proceso, y según el método empleado, se obtiene una emulsión o un líquido.
3. La mayoría de los plásticos sintéticos se elaboran con derivados del petróleo, como el metano, el etileno y el benceno, entre otros. Como el petróleo es un recurso natural no renovable, se estima que debido a su intenso consumo comenzará a agotarse.
1. En la fabricación del plástico es necesario que las sustancias sean lo más puras posible. Por eso, el primer paso consiste en someter las materias primas a procesos de separación de las impurezas.
Las máquinas y su papel en los procesos productivos
El PVC El policloruro de vinilo, generalmente llamado PVC, es un plástico sintético muy duro y de gran resistencia. Se suele utilizar en la construcción como caño o como cobertura de cables eléctricos, en acaba dos textiles, en las suelas de los zapatos, en impermeables, etc. En general, las organizaciones ambientales desaconsejan el uso de PVC en caños para agua, puesto que ocasiona problemas de contaminación.
4. Según el tipo de plástico que se desea fabricar, se utilizan distintos aditivos químicos. Por ejemplo, algunas sustancias agregadas producen un polímero más flexible, otras reducen la fricción y otras colorean los plásticos.
6. Una vez que el material plástico se enfría, se desmoldan las piezas. Si el producto que se debe fabricar consta de varias piezas, es necesario ensamblarlas. Generalmente, este proceso se lleva a cabo en otra fábrica. 5. El material plástico ya mezclado y aún caliente, en estado líquido, se vierte en un molde para que tome la forma deseada.
a
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1 ¿Qué tipos de cambios tiene el plástico durante su fabricación? 2 ¿Qué ventajas y desventajas tiene la fabricación del plástico? 3 ¿El uso de combustibles fósiles en la fabricación de plásticos contamina el ambiente?
UNIDAD 7 169
Las sustancias degradables y no degradables A tu alrededor puedes encontrar sustancias que se descomponen muy fácilmente, pero también otras que no. ¿Cuáles son esas sustancias?
Las sustancias degradables se descomponen con facilidad en el tiempo. Por lo general, son de origen vegetal o animal, como las frutas, el pan, el azúcar, la madera, el algodón, la lana y el cuero. También se les denomina sustancias biodegradables porque se descomponen por acción de las bacterias y hongos que viven en el suelo, el aire y el agua, y sus componentes son reincorporados al ambiente.
EDITORIAL
Las sustancias degradables
Las frutas y verduras son sustancias que se degradan con gran facilidad.
Toda sustancia orgánica natural es degradable. Por ejemplo, cuando dejas un pedazo de carne al aire, con el correr de los días empieza a oler mal y cambia de color, por lo que está empezando a degradarse y a transformarse en otra sustancia.
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Las sustancias no degradables Las sustancias no degradables no se descomponen o lo hacen muy lentamente. La mayoría de estas sustancias son productos artificiales creados por el ser humano, pero que causan serios problemas al ambiente. Por ejemplo, el vidrio, el plástico, el petróleo, los detergentes, los metales, etc. La tecnología produce gran cantidad de materiales no biodegradables. Por ejemplo, muchos plásticos como las bolsas, al botarlas permanecen sin degradarse por muchos años.
a
a
1 Si dejaras un vaso de yogur en tu mesa durante dos días, ¿qué sucedería? ¿Por qué? 2 ¿Por qué las sustancias no degradables causan un gran daño al ambiente? 3 ¿Qué harías con las sustancias no degradables para que no contaminen el ambiente?
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Los plásticos son sustancias no degradables, pues se demoran 100 años en descomponerse.
al Todo lo que está en el entorno y lo percibimos a través de los sentidos es materia. Las artesanías, los alimentos y nosotros mismos somos materia. Toda materia está formada por diversos átomos. Se puede presentar en la naturaleza como sustancias puras, las cuales pueden ser elementos o compuestos; además, puede sufrir cambios, tanto físicos como químicos como sucede con los alimentos.
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1 Observa las siguientes imágenes y responde.
a. ¿Qué imagen no representa una solución? ¿Por qué? b. ¿Cuáles representan una solución? ¿Por qué? c. ¿Cuál es el soluto y cuál es el solvente en dichas soluciones? d. ¿Qué sucedería si agregas más cantidad de aceite al agua? 2 Lee los casos y responde. 1. Tu mamá dejó un jugo fuera de la refrigeradora. Después de unas horas, el jugo cambia de sabor.
2. Tu hermano mordió una manzana y la dejó sobre la mesa. Después de un rato, la pulpa de la manzana se volvió de color café.
3. Tu tía dice que cuando viaja a alguna ciudad muy calurosa, el anillo que usa no le cabe en su dedo.
a. ¿En qué casos se presentaron cambios físicos y cambios químicos? ¿Por qué? b. ¿Qué componente del ambiente participa en cada cambio de la materia? 3 Reflexiona y responde. a. ¿Qué soluciones preparas en tu vida diaria? b. Si dejaras una ensalada de frutas por dos días en tu mesa, ¿qué tipo de cambio se produciría? c. ¿Qué se debe hacer con las sustancias no degradables? UNIDAD 7 171
UNIDAD
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¿Cómo nos beneficia la energía?
Desde tiempos antiguos, el ser humano ha utilizado la energía para satisfacer sus necesidades. La energía solar es una de las energías que más se utiliza, porque se encuentra en la naturaleza y es la que menos contamina el ambiente. También se utilizan las energías no renovables, pero con consecuencias en el ambiente.
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a • ¿Qué energía del ambiente reciben? • ¿Qué otras manifestaciones de energía existen?
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• ¿Qué energía utilizan los niños?
UNIDAD 8 173
La energía y sus fuentes Gran parte de la energía que utilizas todos los días proviene de la naturaleza. ¿Conoces cuáles son esas fuentes de energía?
Tipos de fuentes de energía EDITORIAL
La energía que utilizas cada día proviene de diversas fuentes de energía, estas pueden ser renovables y no renovables.
Las fuentes de energía renovables
• La energía solar. Es el recurso energético más abundante del planeta. Las plantas la transforman en energía química durante la fotosíntesis y también se aprovecha mediante paneles solares, que la transforman en energía eléctrica. • La energía hidráulica. Se obtiene a partir del agua almacenada en los embalses de los ríos. • La energía eólica. Es la energía producida por el viento. El viento se origina por efecto de la radiación solar y las diferencias en la insolación de distintas zonas de la superficie de la Tierra. Esta energía ha sido utilizada a lo largo de la historia para diferentes actividades: trasladar embarcaciones, mover molinos para bombear agua o moler grano, etc. Actualmente, los aparatos empleados para aprovechar la energía cinética del viento se llaman aerogeneradores. • Los biocombustibles. Son combustibles que se obtienen de plantas como el maíz, la caña de azúcar o la palma. La quema de biocombustibles contamina el aire.
Con suficientes paneles solares, es posible obtener la energía que se consume en una casa.
EDITORIAL
Las fuentes de energías renovables no se agotan porque existe una reserva prácticamente ilimitada de ellos, o porque se regeneran de manera natural. Algunas de las más importantes son:
Los biocombustibles activan los motores de los vehículos, al igual que los derivados del petróleo.
Las fuentes de energía no renovables Son aquellas que, tarde o temprano, se agotan y que existen en cantidades limitadas y tardan mucho tiempo en formarse. En este grupo se encuentran los recursos naturales como el carbón y el petróleo. Todos ellos se pueden quemar para calentar agua, y el movimiento del vapor de agua activa máquinas que producen electricidad.
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Conceptos clave Fuentes de energía. Recursos existentes en la naturaleza de los que el ser humano puede obtener energía utilizable en sus actividades.
Gran parte de las reservas de carbón se encuentran en zonas muy profundas, lo que hace que su extracción sea peligrosa y poco rentable. EDITORIAL
Los combustibles fósiles son sustancias cuya combustión producen una gran cantidad de gases contaminantes que se acumulan en la atmósfera. Se formaron hace millones de años a partir de la descomposición y transformación de restos de animales y plantas. • El carbón. Su explotación se realiza mediante minas subterráneas. Se usa como combustible en las centrales térmicas, cocinas; como materia prima de plásticos, fibras sintéticas y productos farmacéuticos. • El petróleo. Es el combustible fósil más utilizado en el mundo. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre, se emplea como combustible y materia prima. • El gas natural. Es una mezcla de gases, metano en mayor proporción. Se origina de la misma forma que el petróleo, por lo que se encuentra junto a él. Su combustión no produce partículas sólidas contaminantes. Se usa de preferencia en las cocinas, en ciertos vehículos, en las centrales térmicas para producir energía eléctrica y como sustituto del carbón.
EDITORIAL
Los combustibles fósiles
Plataforma y pozos petroleros.
a EDITORIAL
¡Conoce más sobre los combustibles fósiles! Ingresa este enlace y responde. http://www.perueduca.pe/recursosedu/objetos-de-aprendizaje/ primaria/ca/combustibles-fosiles/index.html • ¿Cómo se formaron los combustibles fósiles? • ¿Cómo se formaron el carbón y el petróleo?
a
a
1 ¿Puede suceder que las fuentes de energía renovable se puedan convertir en no renovables? ¿Por qué?
Actualmente, algunos vehículos funcionan con gas natural, que es menos contaminante que la gasolina.
2 ¿Cuáles son las consecuencias de utilizar combustibles fósiles? 3 ¿Qué tipo de energías se debe utilizar para no contaminar el ambiente?
UNIDAD 8 175
Tecnología
El vuelo de los aviones Se usan las fuentes de energía para hacer funcionar diversos aparatos, vehículos, etc. ¿Cómo funcionan los aviones?
La energía de los aviones Los aviones tienen dos elementos fundamentales para poder volar: las alas y uno o varios motores. Además, el piloto controla la parte trasera de las alas y la cola para cambiar la dirección y la altura del avión. Para despegar y aterrizar, cuentan con otros elementos que aumentan la fuerza de elevación o frenan el aparato.
En el avión ocurre una conversión de energía, de energía química a energía mecánica.
La energía que propulsa a un avión se obtiene a partir de la conversión de la energía química contenida en el combustible a energía mecánica, es decir, quemado de combustible.
El combustible del avión Los aviones usan diferentes tipos de combustible: • Los aviones con motores de pistón usan gasolina de aviación. • Los aviones propulsados por turbina (turborreactor, turbopropulsor o turbohélice) utilizan querosene.
Las fuerzas en un avión La forma de las alas genera una fuerza de sustentación, porque por encima de ellas el aire fluye más rápido. Sustentación Es la fuerza que permite al avión mantenerse en el aire. Se produce en las alas y la cola. Para mantenerse en el aire, el levantamiento debe ser igual al peso.
Empuje Es la fuerza que permite al avión moverse a través de las masas de aire. Es opuesta a la resistencia.
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Peso Es la fuerza de atracción ejercida por la gravedad.
Resistencia Es la fuerza que se opone al movimiento de los objetos en un fluido (el agua y el aire son fluidos).
Tecnología de energía y potencia
Las velocidades de los aviones EDITORIAL
EDITORIAL
Las velocidades de los aviones varían según su tipo:
Aviones comerciales. Pueden alcanzar velocidades de 900 km/h.
Aviones militares. Pueden alcanzar velocidades de 2000 km/h.
Las partes de un avión Timón de dirección Mantiene el avión en la trayectoria deseada.
Cabina de pilotaje Lugar donde los pilotos dirigen los movimientos del avión.
Aerofrenos Controlan la velocidad del avión. Estabilizador Corrige la tendencia del avión a girar de arriba abajo. Deflectores Modifican la dirección del aire detrás de un ala.
Tren de aterrizaje Mecanismo al cual se fijan las ruedas del avión.
Reactor Motor que genera un empuje hacia adelante.
Alerón Permite la inclinación o el enderezamiento lateral.
UNIDAD 8 177
Las energías hidráulica y eólica El agua es también una fuente de energía que el ser humano aprovecha. ¿Cómo funciona la energía hidráulica?
La energía hidráulica La energía hidráulica se obtiene a partir del agua almacenada en los embalses de los ríos. El agua almacenada se deja caer. Luego, pasa a través de una turbina que gira y que se encuentra acoplada a un generador eléctrico. De esta forma, la energía potencial del agua almacenada se transforma en energía cinética y, finalmente, en energía eléctrica.
Conceptos clave Energía hidráulica. Energía que se obtiene del agua.
Las instalaciones que transforman la energía del agua en energía eléctrica se llaman centrales hidroeléctricas. • Ventajas – Las centrales hidroeléctricas tienen un mantenimiento mínimo y un costo de explotación bajo. – No genera residuos ni contaminantes. – La construcción de embalses ayuda a controlar las inundaciones y el suministro de agua para la agricultura.
Centros de consumo
EC mínima EP máxima
• Desventajas – La energía eléctrica generada es transportada a través de una costosa red, debido a que las centrales hidroeléctricas suelen estar lejos de las poblaciones. – La cantidad de agua disponible depende del tiempo meteorológico. Compuerta Cuando las lluvias son escasas, la producción eléctrica es menor. – La construcción de embalses implica inundación de grandes extensiones, lo que produce graves alteraciones en el entorno: erosión, pérdida de suelos fértiles, reducción de la biodiversidad, etc. – Existen riesgos de rotura de la presa, lo que puede provocar graves inundaciones en las poblaciones cercanas.
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Transformador Turbina
EC mínima EP máxima Central hidroeléctrica Ec: energía cinética Ep: energía potencial
La energía eólica La energía eólica es una forma de energía producida por el viento, de distintas zonas de la superficie de la Tierra. Esta energía puede ser usada directamente o transformada en otras formas de energía. La energía eólica se utilizaba para mover embarcaciones y molinos, bombear agua, etc. Actualmente, se utilizan los aerogeneradores que disponen de unas palas que giran gracias al viento. Este movimiento es transmitido por un eje a un generador interior que transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Por último, la energía eléctrica generada es transferida a la red eléctrica para el consumo. • Ventajas – El viento no se agota y es gratuito. – Los aerogeneradores tienen bajo costo de instalación y mantenimiento. – Se consigue un alto rendimiento. – El uso de la energía eólica reduce la dependencia energética de los combustibles fósiles. • Desventajas – Es intermitente y aleatoria, pues el viento puede cambiar de dirección e intensidad en pocas horas. – Es de difícil almacenamiento. – Produce mucho ruido, debido al giro de las palas. – Los aerogeneradores son un peligro para los animales voladores y causan alteraciones visuales en el paisaje. – Los parques eólicos utilizan grandes terrenos. – Genera interferencias en los radares, la televisión, la radio, etc.
a
a
Anemómetro y veleta Eje
Generador
Palas
Torre
Los aerogeneradores son una fuente limpia de energía renovable, ya que no produce residuos contaminantes o gases que incrementan el efecto invernadero.
1 ¿Cómo se aprovecha la energía hidráulica y la eólica? 2 ¿Qué sucedería si el agua y el viento se agotaran?
Conceptos clave
3 ¿Cómo se aprovecha y se cuidan estas fuentes de energía en tu localidad o región?
Energía eólica. Energía cinética producida por el viento.
UNIDAD 8 179
La luz Todos los objetos que te rodean y los que están en la naturaleza, se pueden ver gracias a la luz. ¿Cómo se manifiesta este tipo de energía?
La velocidad de la luz La luz es una manifestación de un tipo de energía que puede ser percibida por nuestros ojos y nos permite ver todo lo que hay a nuestro alrededor, por ejemplo, este libro, tus compañeros y compañeras, y tú mismo. La luz se desplaza, es decir, se propaga en todas las direcciones en línea recta y a una velocidad altísima: 300 000 kilómetros en un segundo. Por ello, al encender un foco, toda la habitación se ilumina a la vez.
Sa
e
En la reflexión de la luz, el rayo incidente es el que llega, es decir, incide a la superficie, que es la reflectora; y el que sale “rebotado”, el rayo reflejado.
La reflexión de la luz
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Cuando lanzas una pelota contra una pared, la pelota rebota y regresa hacia ti. Algo parecido sucede con la luz. Cuando esta llega a la superficie de un cuerpo: parte de la luz se refleja y cambia de dirección. Este fenómeno se llama reflexión de la luz. • Los cuerpos lisos y claros, como los espejos, reflejan la mayor cantidad de luz. La superficie pulida les permite reflejar los rayos de luz ordenadamente y formar la imagen de los objetos. • Los cuerpos opacos no dejan pasar toda la luz: reflejan solo una parte de ella. • Los objetos rugosos y oscuros son los que reflejan menor cantidad de luz.
1
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Conceptos clave Luz. Manifestación de un tipo de energía que puede ser percibida por los ojos. Reflexión de la luz. Parte de la luz que se refleja y cambia de dirección.
¿Cómo se forman las imágenes en los espejos? 1. La luz ilumina a Rodrigo y se refleja (“rebota”). 2. La luz reflejada por Rodrigo choca contra el espejo y vuelve a reflejarse (cambia de dirección). 3. La luz reflejada por el espejo llega hasta los ojos de Rodrigo y así puede verse.
La refracción de la luz El agua y el aire son medios transparentes, por eso, la luz puede pasar a través de ellos. Pero como son medios diferentes, la luz no se propaga de la misma manera. En el agua, la propagación es más lenta que en el aire.
Conceptos clave Refracción de la luz. Fenómeno por el que la luz cambia de velocidad y de dirección al pasar de un medio a otro.
Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro, cambia de velocidad y de dirección. Este fenómeno se llama refracción de la luz. ¿Por qué las letras se ven más grandes?
EDITORIAL
EDITORIAL
¿Por qué el lápiz se ve quebrado en el agua?
Vaso sin agua. La luz ilumina el lápiz y nos permite verlo. En este caso, la luz no cambia de medio, siempre está atravesando el aire. Por eso, el lápiz en la misma dirección.
Vaso con agua. La luz ilumina el lápiz, pero atraviesa dos medios distintos: el aire y el agua. Cuando ingresa al agua cambia de velocidad y dirección, por eso, el lápiz en otra dirección.
Cuando la luz atraviesa la lente, cambia de medio: pasa del aire al vidrio, que es sólido. Por esta razón, la luz se refracta y los objetos se ven más grandes. Las lentes se usan en microscopios, telescopios y anteojos.
La luz es una forma de
proviene de
Energía
Fuentes luminosas
se propaga En línea recta
Fenómenos luminosos
tales como
llamada Energía luminosa
Sol Estrellas
En todas las direcciones
como Reflexión
En el vacío con 300 000 km/s
Velas
a
origina
y la Refracción
a
1 ¿Por qué la luz se puede reflejar en medios transparentes? 2 ¿Cómo se forman las imágenes en los espejos esféricos?
UNIDAD 8 181
El calor Se sabe que todos los cuerpos poseen una temperatura, y este puede pasar de un cuerpo a otro en forma de calor. ¿Cómo se propaga el calor?
La propagación del calor El calor siempre pasa de un cuerpo más caliente a uno más frío. Este fenómeno se llama propagación del calor. Los cuerpos están absorbiendo o desprendiendo calor constantemente.
Sa
e
El calor solo se transfiere entre dos o más sólidos y es el resultado de la energía cinética molecular. Los metales son muy buenos conductores de calor.
• Absorben calor cuando están a menor temperatura que lo rodean. Así, al calentar agua en una olla, el calor de la cocina pasa a la olla y de esta, al agua. • Desprenden calor cuando están a mayor temperatura que lo rodean. Así, la comida caliente se enfría poco a poco porque su calor pasa al aire.
Las formas de la propagación del calor Al poner en contacto dos cuerpos con distinta temperatura, el flujo de calor va del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. El calor puede transmitirse de un cuerpo a otro en tres diferentes formas: • La conducción. Es la transferencia de calor en los objetos sólidos por contacto directo. La conducción se produce porque las partículas que se encuentran más cerca a la fuente de calor absorben energía y comienzan a moverse y vibrar transfiriendo la energía a las partículas vecinas y así sucesivamente. Entre mayor es la temperatura de la fuente de calor, mayor es la transferencia. Por ejemplo, en la varilla el calor se propaga por conducción desde un extremo a otro, sin que haya movimiento de materia.
Conceptos clave
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Propagación. Extensión de algo para llegar a sitios distintos de donde se produce. Conducción. Forma en que se transmite el calor en los objetos sólidos.
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• La convección. Ocurre en líquidos y gases, donde las moléculas están más separadas entre sí y pueden trasladarse de un lugar a otro. Así, cuando calientas un líquido o un gas, sus partículas se alejan unas de otras, disminuyendo su densidad. Al ser menos denso, el líquido o el gas, tiende a subir, y el de menor temperatura baja; ese movimiento forma corrientes de convección. Este efecto se da en los vientos y en las corrientes marinas.
Conceptos clave Convección. Ocurre entre dos sustancias líquidas, entre dos sustancias gaseosas o un gas y un liquido. Radiación. Propagación de energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas.
Corrientes de convección
• La radiación. Ocurre a través del agua, el aire e incluso el vacío. La radiación solo necesita ondas, que se producen en cuerpos con temperatura muy altas. Es la manera más rápida de transmitir calor. De esta forma, nos llega la energía del Sol, la de una fogata, etc.
El calor produce distintos efectos sobre los cuerpos; por ejemplo, puede producir dilatación y cambios de estado. • La dilatación. Muchos materiales aumentan de tamaño cuando se calientan; es decir, se dilatan. Por el contrario, algunos materiales se enfrían y disminuyen de tamaño; es decir, se contraen. La dilatación ocurre en sólidos, líquidos y gases. • Los cambios de estado. Los cuerpos que nos rodean pasan de un estado a otro por acción del calor. Por ejemplo, si sacas un helado de la refrigeradora, se derretirá, pues la temperatura del ambiente es mayor que en la refrigeradora.
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EDITORIAL
Efectos del calor
Los rieles del tren tienen una separación porque cuando pasa el tren, se calientan y se dilatan, aumentando su tamaño.
1 ¿Cómo observas la conducción del calor en tu vida diaria? 2 ¿Cuál es la diferencia entre convección y radiación? 3 ¿Por qué se dice que la radiación es la manera más rápida de producir calor?
UNIDAD 8 183
El sonido En todo lugar a donde vayas, siempre vas a escuchar diferentes sonidos. Pero ¿sabes cómo se producen?
El sonido El sonido es una forma de energía producida por la vibración de la molécula de un cuerpo cuando vibra. Si hacemos vibrar una regla sosteniéndola sobre una mesa, comprobaremos que junto con la vibración se produce un sonido. A medida que la vibración va cesando, cesa también el sonido, el cual se produce por la vibración de ondas sonoras. Las ondas sonoras presentan longitud, amplitud y frecuencia. cm
Longitud de onda
Sa
e
Si gritas durante 8 años, 7 meses y 6 días, puedes producir suficiente energía sonora para calentar una taza de café.
Amplitud
0 s
Amplitud. Es la máxima altura que alcanza una onda. De ella depende que un sonido sea fuerte o débil. Un sonido es fuerte cuando sus ondas tienen mayor amplitud.
Un sonido es débil cuando sus ondas tienen menor amplitud.
cm
cm
0
0 s
s
Frecuencia. Es el número de ondas por segundo. Esta determina que un sonido sea agudo o grave. Un sonido agudo tiene una mayor frecuencia y una menor longitud de onda.
cm
cm
0
0 s
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Un sonido grave tiene una menor frecuencia y una mayor longitud de onda.
s
Si las vibraciones causadas por un cuerpo son captadas por tu oído, se dice que son ondas sonoras o, simplemente, sonidos.
La forma de onda y los sonidos musicales La forma de la onda es la característica que permite diferenciar una nota de la misma frecuencia e intensidad producida por diferentes instrumentos, la precisan los armónicos.Los armónicos se refieren al sonido compuesto de sonidos de diferentes frecuencias. Estos contribuyen a la percepción auditiva de la calidad de sonido o timbre.
Instrumentos de percusión
Instrumentos de viento
En una orquesta, los instrumentos muInstrumentos sicales se ubican según su tipo, los de cuerda cuales se clasifican por la forma en que producen el sonido. • De cuerda. El sonido se produce al rozar unas cuerdas. • De viento. El sonido se produce al soplar. El aire golpea el interior del instrumento. • De percusión. El sonido se produce al golpear el instrumento.
El sonido 1. Consigue una lata de conserva, abrela por ambos lados, cubrela con cartulina y protége los bordes cortantes con cinta adhesiva o esparadrapo. 2. Corta el globo por la mitad y sujeta a la lata con una liga. Pega el espejo sobre el centro del globo. 3. Ponte frente a un foco de luz o una ventana y refleja la luz hacia la pared. Luego, habla dentro de la lata y observa el reflejo de la pared.
EDITORIAL
Observa y experimenta
• ¿Qué sucede con el reflejo cuando hablas dentro de la lata? ¿Por qué? • Si al hablar no estás en contacto con la lata, ¿qué causa el movimiento del globo?
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1 ¿Puede existir una onda sin la producción de un sonido? ¿Por qué? 2 ¿Cómo se determina la frecuencia de un sonido? 3 ¿Cuál será la frecuencia en la voz de uno de tus compañeros y en el grito de una de tus compañeras?
Sa
e
El osciloscopio es un instrumento de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. Este permite visualizar el sonido de nuestra voz mientras hablamos y en tiempo real en una pantalla.
UNIDAD 8 185
La energía eléctrica Usas la energía eléctrica todos los días, cuando enciendes un televisor, un foco, la licuadora, etc. ¿Cómo llega la electricidad a tu casa?
La energía eléctrica La energía eléctrica es una de las formas de energía más utilizadas en la vida cotidiana. Por ejemplo, sirve para encender las luces de tu casa y los equipos eléctricos. Es generada por el movimiento de cargas eléctricas en el interior de un material conductor y puede transformarse fácilmente en luz y calor. La electricidad es un fenómeno natural producido por la presencia de cargas eléctricas en los cuerpos. La corriente eléctrica es el movimiento ordenado, continuo y en la misma dirección de los electrones a través de los materiales, desde el polo negativo hacia el polo positivo.
Sa
e
Las hidroeléctricas no contaminan la atmósfera, pero su construcción modifica el paisaje y altera la flora y la fauna del lugar.
La transmisión y transferencia de la energía Al poner en contacto dos cuerpos una caliente y uno frío, el primero se enfría y el segundo se calienta. A este proceso se le denomina transferencia de energía. La electricidad se produce en centrales hidroeléctricas, que usan la energía de la caída del agua. El agua del río se retiene en un embalse o lago artificial, situado a gran altura para que el agua baje con fuerza.
El generador transforma el movimiento en energía eléctrica.
La electricidad pasa a los transformadores.
Al abrir la represa, el agua entra con fuerza haciendo girar las paletas de la turbina.
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La turbina en movimiento hace girar al generador.
El tendido eléctrico distribuye la energía eléctrica a los usuarios.
La electricidad puede manifestarse en movimiento, como electricidad dinámica, o en reposo, como electricidad estática. • La corriente eléctrica. Se produce cuando las cargas eléctricas son transmitidas por conductores en forma de corriente eléctrica. En la corriente eléctrica los portadores de las cargas, por lo general, son los electrones, que son los que tienen carga negativa. El flujo se inicia cuando el electrón es atraído por el polo positivo y el átomo que ha perdido el electrón queda cargado positivamente y por ello captura más fácilmente un electrón de un átomo cercano. Así se desencadena una reacción y se genera el flujo continuo de electrones. • La electricidad estática. Es la acumulación de cargas eléctricas en la superficie de un objeto. Por ejemplo, cuando recién te cepillas el cabello, este se pega al cepillo. Ocurre lo mismo cuando frotas un lapicero con una chompa y pedacitos de papel se pegan a él. Estos fenómenos son la evidencia de la acumulación de cargas eléctricas en los cuerpos. Normalmente, los objetos que nos rodean tienen el mismo número de cargas positivas y negativas, es decir, son eléctricamente neutros. Sin embargo, las cargas negativas pueden pasar fácilmente de un cuerpo a otro. Cuando un cuerpo pierde cargas negativas, queda cargado positivamente. Si recibe cargas negativas, queda cargado negativamente. Las cargas negativas pasan de un objeto a otro de la siguiente forma: – Por frotamiento, al rozar un cuerpo con otro. – Por inducción, al acercar un cuerpo cargado a otro, sin tocarlo. – Por contacto, al tocar un cuerpo cargado a otro, tocándolo.
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EDITORIAL
Los tipos de electricidad
Una corriente eléctrica se genera cunado una cantidad determinada de partículas cargadas, se desplaza cierta a lo largo de un cable, en un tiempo dado.
Conceptos clave Electricidad dinámica. Se produce cuando las cargas eléctricas son transmitidas por conductores en forma de corriente eléctrica. Electricidad estática. Acumulación de cargas eléctricas en la superficie de un objeto.
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1 ¿Qué es la electricidad? 2 ¿Cuál es la diferencia entre corriente eléctrica y electricidad estática? 3 ¿Qué relación hay entre la energía y la corriente eléctrica?
UNIDAD 8 187
Los circuitos y la energía eléctrica Para que los artefactos eléctricos funcionen, debe pasar a través de ellos la energía eléctrica. ¿Cómo funcionan los circuitos eléctricos?
Los circuitos eléctricos Cuando se genera una corriente eléctrica, los electrones fluyen del polo negativo al polo positivo del sistema. Un circuito eléctrico es una red interconectada de elementos que aprovechan, transmiten o regulan el paso de esta corriente eléctrica. Los elementos que componen un circuito eléctrico básico son:
Hilo conductor
Fuente o generador. Proporciona la energía, con la que funciona el circuito, como pilas o baterías. Hilos conductores. Medios por los que circulan los electrones. Generalmente, están hechos de materiales que presentan poca resistencia al paso de la electricidad.
Fuente o generador
Dispositivos. Transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, como luz, calor, movimiento o sonido. Interruptor
Dispositivo
Interruptor. Abre o cierra el circuito, lo que impide o permite el paso de los electrones y, por lo tanto, enciende o apaga los dispositivos.
Los tipos de circuitos eléctricos Existen dos tipos de circuitos eléctricos: Conceptos clave Circuito eléctrico. Recorrido por el que se desplazan las cargas eléctricas.
Circuito en serie. Cada elemento se conecta al generador de corriente en forma secuencial. Por ejemplo, las luces de navidad.
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Circuito en paralelo. Cada elemento se conecta al generador de corriente formando fuentes. Por ejemplo, los circuitos en la casa.
Tipos de circuitos eléctricos Las casas tienen circuitos eléctricos muy complicados. Hay cables por los que puede circular la corriente eléctrica por toda la casa, interruptores con los que se puede abrir y cerrar los circuitos y tomacorrientes donde se puede conectar los artefactos a la red eléctrica. El circuito en serie se usa muy poco en las casas, porque si un solo foco fallara, se apagarían todos los focos. El circuito en paralelo es el más usado en las casas, ya que cuando falla un elemento, la corriente continúa circulando en los otros tramos del circuito.
Conceptos clave Circuito en serie. Aquel en el que los distintos componentes se unen sucesivamente. Circuito en paralelo. Aquel en el que cada componente está conectado al generador por separado.
De energía química a energía eléctrica La energía química es la que poseen los compuestos químicos. Se manifiesta en todas las reacciones químicas. Los alimentos, las pilas y los explosivos contienen este tipo de energía. Los organismos almacenan energía química en compuestos orgánicos, principalmente en glúcidos y lípidos, a partir de los cuales las células la obtienen mediante reacciones de oxidación. La energía eléctrica se obtiene mediante la transformación de sustancias que contienen los compuestos químicos y permite la transformación hacia otro tipo de energía, por ejemplo, la eléctrica.
La energía eléctrica y los artefactos eléctricos La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica. Un artefacto eléctrico es un aparato que necesita de corriente eléctrica para funcionar. Estos pueden ser fijos o portátiles en una instalación que consume energía eléctrica.
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1 ¿Qué diferencia encuentras entre circuito en serie y circuito en paralelo? 2 ¿Cuál es la relación entre energía química y electricidad? 3 ¿Un circuito eléctrico puede funcionar sin uno de sus componentes? ¿Por qué?
Sa
e
En las pilas eléctricas se convierte energía química en energía eléctrica. Una pila consiste básicamente en dos electrodos de metales distintos sumergidos en una solución conductora llamada electrolito. Cuando comienza la reacción en uno de los electrodos, llamado ánodo, se produce un exceso de electrones, mientras que en el otro electrodo, llamado cátodo, se reduce el número de electrones disponibles. Cuando los electrones sobrantes del ánodo son atraídos hacia el cátodo a través del electrolito, se produce una corriente eléctrica.
UNIDAD 8 189
Los costos del consumo de energía Diariamente, se utilizan artefactos que consumen energía eléctrica. ¿Sabes cuánta energía consumen los artefactos eléctricos que utilizas en tu casa?
EDITORIAL
El costo de la electricidad La cantidad de energía eléctrica consumida (E) por un artefacto depende de su potencia (P) y del tiempo (t) que sea utilizado. La energía se mide en kilovatios hora (kW/h) y se calcula así:
Los televisores modernos tienen bajo consumo de electricidad.
Artefactos
Potencia eléctrica en kW
Equivalencia en focos de 0,1 kW
Ducha eléctrica
3,5
35
Terma eléctrica
2,0
20
Hervidor de agua
1,5
15
Secadora de cabello
1,2
12
Plancha
1,0
10
Refrigeradora
0,35
3 1/2
Licuadora
0,30
3
Televisor
0,15
1/5
Equipo de sonido
0,12
1/2
Foco ahorrador de 20 W
0,02
1/7
EDITORIAL
Muchos artefactos de uso cotidiano tienen un alto consumo de energía. Por eso, hay que utilizarlos cuando sea necesario. La tabla muestra el consumo de algunos artefactos:
Una olla arrocera tiene una potencia de 1 kW y se usa diariamente por 15 minutos. Si cada kWh cuesta ap roximadamente S/. 0,35. ¿Cuál es el costo en kilowatts de usar una olla arrocera por 15 minutos diarios?
EDITORIAL
E=P·t
E: energía en kilovatios/hora (kW/h) P: potencia en kilovatios (kW) t: tiempo en horas (h)
Ministerio de Energía y Minas, 2012.
Por ejemplo, conoce cuánto consume un equipo de sonido: ¿Cuál es el costo mensual de la energía eléctrica que consume un equipo de sonido de 1,20 kW que se usa 10 horas diarias? Cada kW/h cuesta S/. 0,35. Solución:
E diaria: (1,20 kW) x (10 h) = 12,0 kW/h E mensual: (12,0 kW/h) x (30 días) = 360,0 kW/h
Costo del consumo mensual: (360,0 kW/h) x (0,35) = S/. 126
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La refrigeradora tiene una potencia de 350 watts.
Las estrategias de ahorro de energía
Usa focos ahorradores en vez de focos incandescentes, estos pierden mucha energía eléctrica en forma de calor.
Desconecta los artefactos eléctricos cuando no se usen, ya que siguen consumiendo energía eléctrica.
Usa los artefactos que consumen más energía eléctrica en el día y solo el tiempo necesario. Luego, desconéctalos.
Es necesario reducir el consumo de energía para aminorar no solo los costos energéticos, sino también económicos y ambientales. Esta preocupación surge de los efectos negativos de la producción de energía eléctrica a nivel mundial.
EDITORIAL
EDITORIAL
EDITORIAL
EDITORIAL
Cuando utilizas energía eléctrica, pocas veces te pones a pensar en cómo la desperdicias. Un uso adecuado de la energía eléctrica te permitirá preservar y cuidar el ambiente y también conseguir un ahorro en las facturas de la casa.
Usa un solo televisor por las noches en toda la casa. Esto favorece las actividades en familia.
Utiliza información actual y confiable de internet.
a ¡Conoce más sobre cómo calcular el consumo de energía! Ingresa a este enlace y responde. http://www.osinerg.gob.pe/newweb/uploads/GFE/GuiaCalcular Consumo1.pdf • ¿Qué deficiencias tienen las instalaciones eléctricas en tu vivienda? • ¿Qué tipo de vivienda tienes? Compara tu consumo con el que se indica en esta guía.
a
a
1 ¿Qué artefactos eléctricos usas en casa y qué potencia tienen? 2 ¿Por qué se debe ahorrar energía eléctrica? 3 ¿Qué es lo que haces o podrías hacer tú para ahorrar energía?
Sa
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El 21 de octubre es el Día Mundial del Ahorro de Energía. La electricidad, el gas y los combustibles que se utilizan en la vida cotidiana se originan por procesos que producen contaminación al ambiente y consumo de recursos naturales. Por estos motivos, es importante que reflexiones sobre tus hábitos y lo que puedes hacer para un mejor uso de esta.
UNIDAD 8 191
El electromagnetismo EDITORIAL
El electromagnetismo es utilizado para hacer funcionar diversos objetos como: el timbre, la radio, el televisor, etc. ¿Cuáles son sus aplicaciones?
La relación entre electricidad y magnetismo En 1819, el físico danés Hans Christian Oersted descubrió que una aguja magnética podía ser desviada por una corriente eléctrica. Este descubrimiento mostró la conexión entre la electricidad y el magnetismo, y fue desarrollado por el científico francés André Ampére, quien estudió las fuerzas entre cables por los que circulan las corrientes eléctricas, y por el físico francés François Arago, que magnetizó un pedazo de hierro colocándolo cerca de un cable recorrido por una corriente. Posteriormente, en 1831, Michael Faraday descubrió que el movimiento de un imán en las proximidades de un cable induce en este una corriente eléctrica; este es un efecto inverso al hallado por Oersted. Así, con este descubrimiento, Oersted demostró que una corriente eléctrica crea un campo magnético, mientras que Faraday demostró que un campo magnético crea un campo eléctrico.
Los imanes son los encargados de hacer vibrar a los celulares.
Maxwell predijo la existencia de ondas electromagnéticas e identificó la luz como un fenómeno electromagnético. Con este se da la unificación plena de las teorías de la electricidad y del magnetismo.
Todas las manifestaciones de fenómenos magnéticos se explican mediante la fuerza magnética existente entre cargas eléctricas en movimiento. Entre las aplicaciones del electromagnetismo tenemos el electroimán.
Alambre de cobre
Pila
El electroimán Un electroimán es un aparato que funciona como un imán cuando se conecta a la corriente eléctrica y deja de hacerlo cuando se desconecta. Se fabrica enrollando un cable de cobre alrededor de una barra de hierro. Para que funcione, hay que conectar el cable de cobre a un circuito eléctrico.
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Bobina Los electroimanes.
EDITORIAL
Las aplicaciones del electromagnetismo
EDITORIAL
Se emplea en los timbres o en máquinas que sirven para separar objetos metálicos de otros residuos. También, en los soportes magnéticos como las cintas de filmadoras, los discos duros de las computadoras y las tarjetas de memoria de los teléfonos celulares y las cámaras digitales que se emplean para almacenar información. Asimismo, en las bandas magnéticas que se usan en las tarjetas de crédito, carné, entradas de espectáculos, precintos de seguridad, etc.; en las que se almacena información, por ejemplo, el nombre del propietario del carné. Las grúas electromagnéticas son muy usadas en la industria.
El motor eléctrico Es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Funciona cuando un conductor, por el que circula una corriente eléctrica, se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, y tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción de dicho campo magnético. En el hogar, muchos de los artefactos eléctricos que se usan funcionan con motores eléctricos. Por ejemplo, licuadoras, aspiradoras, refrigeradoras, lavadoras, secadoras, etc.
Un motor eléctrico 1. Une un imán cilíndrico y un tornillo y colócalo junto al polo positivo de una pila AA. 2. Junta el polo negativo y el imán con un cable eléctrico de 10 cm y cinta aislante. ¿Qué ocurre?
EDITORIAL
Observa y experimenta
• ¿Qué pasaría si unieran el cable al imán por la parte inferior del imán? • ¿Qué ocurriría si colocaran el tornillo con el imán hacia el otro polo de pila?
a
a
1 ¿Qué es el electromagnetismo? 2 ¿Cuál es la utilidad del electromagnetismo? 3 Investiga ¿Cómo funciona el timbre eléctrico?
UNIDAD 8 193
La fuerza y su medición Cuando levantas un objeto o pateas la pelota, dices que utilizas una fuerza para hacerlo. ¿Qué es la fuerza?
La fuerza Una fuerza es cualquier causa capaz de deformar un objeto o cambiar su estado de movimiento. Es decir, una fuerza hace que un objeto se mueva, se deforme, se detenga, acelere, etc. Las fuerzas aparecen en infinidad de casos, todas producen algún efecto. Estos pueden ser: Deformar o romper un cuerpo
El vidrio de la ventana se rompe cuando la pelota ejerce fuerza sobre él.
La bandera ondea cuando el viento ejerce fuerza sobre ella.
Cambiar el movimiento de un cuerpo
Para frenar un auto, se traban las llantas que se deslizaban por la pista. De esta manera, la fuerza de rozamiento entre las llantas y el piso reduce la rapidez del auto.
Limitar el movimiento de un cuerpo
El carrito no se separa de los rieles porque ellos ejercen fuerza sobre las ruedas, obligándolas a moverse sobre ellos.
La medición de la fuerza Las fuerzas se miden en la unidad llamada newton (N). Un Newton se define como la fuerza que se aplica durante un segundo a una masa de un kilogramo incrementa la velocidad en 1 m/s2. Una fuerza es un vector que se representa mediante flecha. Un vector se caracteriza por tener un origen, dirección, sentido y la magnitud. Magnitud
Dirección
Origen
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Sentido
Origen. Es el punto donde se aplica la fuerza. Dirección. Es la orientación vertical, horizontal u oblicua del vector. También especifica el sentido, es decir, hacia qué lado apunta. Magnitud. Es el tamaño o intensidad de la fuerza. Mientras más largo, mayor intensidad o magnitud tendrá. Sentido. Indica hacia que lado se aplica la fuerza.
Las leyes de Newton En 1665, cuando Isaac Newton tenía 23 años, comenzó a desarrollar los principios de la mecánica, que es la ciencia que estudia el movimiento de los cuerpos. Primera ley: principio de inercia Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o movimiento rectilineo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él.
Segunda ley: principio de la masa La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración.
Tercera ley: principio de acción y reacción Esta ley indica que las fuerzas no pueden existir en la naturaleza de manera aislada. Cada vez que un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, este último ejerce una fuerza de igual magnitud (reacción) sobre el primero, pero en sentido contrario. Es decir: • La acción y la reacción actúan simultáneamente. • Presentan siempre la misma magnitud y dirección, pero con sentidos contrarios. • La acción y la reacción actúan sobre cuerpos diferentes.
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a
1 ¿En qué estado de movimiento se encuentran los objetos si no se les aplica una fuerza? ¿Por qué? 2 Cuando intentas levantar un saco de arroz y no logras hacerlo fácilmente, ¿qué tipo de ley de Newton explica este hecho?
Fuerzas de acción (sobre el elefante) y reacción (sobre el niño).
Conceptos clave Inercia. Propiedad de los cuerpos de permanecer en su mismo estado. Aceleración. Cambio de la velocidad de un cuerpo en el tiempo.
3 ¿En qué caso aplicarías la tercera ley de Newton?
UNIDAD 8 195
Las máquinas simples Muchas de las actividades que realizas, puedes efectuarlas con la ayuda de las máquinas. ¿Qué tipos de máquinas usas?
Las máquinas EDITORIAL
Las máquinas son herramientas que permiten realizar un trabajo específico con menor energía, esfuerzo o tiempo. Todas las máquinas necesitan una fuente de energía sea mecánica, química, eléctrica o solar para su funcionamiento. Parte de esta energía se pierde en forma de calor debido a la fuerza de rozamiento que actúa en dirección contraria a la del desplazamiento de los cuerpos. Dependiendo de sus componentes, su composición y funcionalidad las máquinas se clasifican en simples y compuestas.
Las máquinas simples El destapador funciona como una palanca, lo que facilita abrir la botella.
Se valen de pocos componentes y de procesos sencillos para ejercer un cambio en un cuerpo. Tras aplicar una fuerza, la máquina simple transmite otra fuerza de magnitud o de dirección diferente.
Al combinar varias poleas se puede reducir la fuerza necesaria para levantar un objeto.
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Los engranajes de las bicicletas mueven la cadena y luego la rueda trasera. Para desplazarse, se necesita menos energía.
EDITORIAL
El plano inclinado Consta de una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo. Sirve para reducir la fuerza al levantar un cuerpo del suelo a cierta altura, aunque aumenta la distancia que se debe recorrer y genera rozamiento. EDITORIAL
La rueda Es una pieza circular que gira alrededor de un eje ubicado en la parte central. Sirve para reducir la fuerza de fricción producida al arrastrar un objeto. Su invención cambió la forma en la que los humanos nos desplazamos. EDITORIAL
La polea Funciona al cambiar la dirección en la que se aplica la fuerza. Consta de una rueda fija, con un surco en el borde por el cual pasa una cuerda. En un extremo de la cuerda se pone la carga y en el otro se ejerce la fuerza.
Una rampa hace que sea más fácil subir la caja pesada al camión que al levantarla verticalmente desde el suelo.
Tuerca
Cabeza
EDITORIAL
Cuello
EDITORIAL
El tornillo Es un plano inclinado enrollado alrededor de un cilindro. Sirve para penetrar un objeto o para asegurarlo con otro. Está formado por varias partes: la cabeza, el cuello, la rosca y la tuerca.
La cuña Está constituida por dos planos inclinados que forman un borde filoso. Se emplea para dividir cuerpos sólidos o para apretar dos cuerpos entre sí. En este caso, al mover la cuña hacia el interior, se generan fuerzas perpendiculares a la dirección del movimiento. EDITORIAL
La palanca La función de la palanca es amplificar la fuerza que se aplica sobre un objeto. Se compone de un punto de apoyo llamado fulcro y una barra rígida a la cual se aplica la fuerza en un punto llamado potencia. La fuerza es transmitida a otro punto conocido como resistencia.
Rosca
El balancín es un ejemplo claro de palanca. Cuando el punto de apoyo se encuentra en la mitad de la barra es muy poca la fuerza que se necesita en los bordes extremos para levantar un niño o niña.
Cuando se aplica una fuerza en la cabeza del tornillo, este se incrusta o sale del objeto, dependiendo de la dirección del movimiento. El tornillo se asegura al objeto mediante la tuerca.
El hacha es una cuña que facilita el trabajo de cortar madera, pues transmite la fuerza desde el borde filoso y ayuda a separar las dos piezas.
Componentes de las máquinas simples EDITORIAL
Todas las máquinas poseen los siguientes componentes: Punto de apoyo. Lugar fijo sobre el que se apoya la máquina. Resistencia. Punto de la máquina que recibe la fuerza del objeto que se va a mover. Potencia. Fuerza que se aplica para hacer funcionar las máquinas.
a
a
1 ¿Qué componentes tienen las máquinas simples? 2 ¿Qué máquinas simples utilizas en tus actividades diarias? 3 ¿De qué manera ayudan las máquinas en las actividades económicas que realiza el ser humano?
UNIDAD 8 197
UNIDAD
Las primeras máquinas simples Para realizar las tareas en menos tiempo y de manera más fácil, el ser humano creó las máquinas. ¿Cuáles fueron las primeras máquinas?
El torno Esta máquina simple está compuesta por un cilindro con una manivela que lo hace girar. El torno permite levantar pesos con menor esfuerzo físico. Para esto, el diámetro de la manivela debe ser mayor que el cilindro. Así se realiza menos fuerza, pero la desventaja es que se tarda más.
El plano inclinado Esta máquina simple es, sencillamente, una superficie inclinada que se utiliza para elevar pesas realizando menos fuerza que si se ejerciera de manera vertical, pero la desventaja es que el trayecto que se debe recorrer es mayor. Un ejemplo de plano inclinado es la plataforma que poseen los camiones para que suban las cargas que serán transportados, o las que presentan los buses para permitir el ascenso de personas en sillas de ruedas.
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Uno de los elementos de la palanca es de material rígido, como la barra, y tiene una forma relativamente alargada. Esta barra se mueve en torno al punto de apoyo.
La fuerza que se aplica sobre la barra se denomina potencia.
La polea fija Este tipo de polea es una máquina constituida por una rueda con una hendidura en la llanta, por donde se introduce una cuerda. Sirve para elevar cargas con comodidad, puesto que permite levantar un objeto aprovechando el peso de la propia persona.
El otro elemento de la palanca es el punto de apoyo, y puede estar situado en cualquier punto de la barra, en el centro o hacia uno de sus extremos.
La fuerza que se debe vencer se denomina resistencia.
Las distancias que van desde el punto de apoyo hasta las direcciones de la potencia y de la resistencia se denominan brazos de la palanca.
Existen tres tipos de palancas: Palancas de primer grado El sube y baja, al igual que la tijera y la balanza, es una palanca de primer grado, porque su punto de apoyo está situado justo entre la potencia y la resistencia. Palancas de segundo grado La carretilla, así como los remos y el cascanueces, es una palanca de segundo grado, porque la resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza. 1 Potencia
Resistencia Punto de apoyo
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1 ¿Por qué la palanca es una máquina simple? 2 ¿Cuál es la diferencia entre la palanca de primer y segundo grado? 3 ¿Por qué el ser humano creó las máquinas?
Palancas de tercer grado La pinza, como el antebrazo del cuerpo humano, es una palanca de tercer grado, porque la potencia se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia. Punto de apoyo Potencia
Resistencia
UNIDAD 8 199
Las máquinas en las actividades humanas Las máquinas simples que hoy se utilizan, usan principios conocidos desde hace mucho tiempo. ¿Qué máquinas se emplean en las actividades humanas?
Las máquinas simples en la antigüedad En la antigüedad, el ser humano buscó la manera de realizar un trabajo con menos esfuerzo. Para ello, utilizó diversos utensilios en sus actividades diarias. Así, para la caza emplearon lanzas, arcos, flechas, hachas, cuchillos, etc. Luego, descubrieron que el arco, la rueda y la palanca les ayudaba a mover más fácilmente los objetos. Las primeras máquinas que inventaron fueron la palanca, la polea y el tornillo.
Sa
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El nombre máquina simple procede de los filósofos griegos. El matemático e inventor Arquímedes de Siracusa estudió la ventajas mecánicas de la palanca, la polea y el tornillo.
Las máquinas simples en la actualidad
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La llave inglesa se usa para apretar o aflojar un objeto metálico que se puede girar, como una tuerca o un perno.
EDITORIAL
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La rampa se utiliza para subir o bajar objetos a un nivel superior, como a un camión, un muelle de carga, un montículo, etc.
El engrapador sirve para unir hojas de papel, plástico o cartón colocando grapas. EDITORIAL
La carretilla se usa para transportar carga o diversos materiales. Se usan en actividades de construcción.
La balanza se usa para pesar objetos, alimentos, etc. Se emplean en supermercados, laboratorios, entre otros.
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Algunos ejemplos de máquinas simples tenemos:
Las grúas se utilizan para levantar mecánicamente algunos materiales o cargas. Se emplean en las obras de construcción.
Las máquinas en los procesos productivos Los procesos industriales son una secuencia de actividades que se ejecutan para elaborar un producto; es decir, que para transformar el producto, requieren de materia prima. Para obtener este bien o producto, se hace uso de la tecnología y, por consiguiente, de las máquinas.
Conceptos clave Procesos productivos. Secuencias de actividades que se llevan a cabo para la elaboración de un bien o de un servicio.
El algodón recién cosechado se envía a las desmotadoras, donde se separan las fibras de las semillas.
Finalmente, estos productos manufacturados son comprados por los consumidores.
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De la fibra de algodón se obtienen prendas de vestir, sábanas, manteles, toallas, gasa, entre otros.
EDITORIAL EDITORIAL
En las hilanderías se transforman las fibras en hilo, con máquinas especializadas que agilizan el trabajo. EDITORIAL
EDITORIAL
Cuando aparecen las primeras cápsulas abiertas, se realiza la recolección del algodón, que puede ser manual o mecánica.
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Las máquinas son importantes en el proceso productivo porque aumentan y aceleran los procedimientos, perfeccionan los trabajos, abaratan los costos, ahorran esfuerzos, extienden el consumo y satisfacen muchas necesidades. Por ejemplo, este es un esquema del proceso productivo con algodón.
En las textilerías, fabrican telas con la ayuda de telares, que pueden ser manuales o mecánicos.
a
1 ¿De qué manera ayudan las máquinas en las actividades humanas? 2 ¿Crees que con el uso de las máquinas en la industria el ser humano pierde su trabajo? ¿Por qué? 3 ¿Por qué las máquinas son importantes en el proceso productivo?
UNIDAD 8 201
Cuestión sociocientífica
Las máquinas en la industria A medida que las necesidades del ser humanio iban incrementándose, se vio en la necesidad de inventar máquinas que lo ayudaran a realizar sus actividades. ¿Qué máquinas utilizó?
La máquina de vapor en la industria
1. En la máquina de vapor, la energía se encuentra expuesta a sucesivas transformaciones. Al comienzo del proceso, en el horno se coloca el carbón, el cual entra en combustión y libera calor. La energía química del carbón se transforma así en energía térmica.
3. El vapor circula por unas tuberías hasta que llega al cilindro, en cuyo interior se encuentra una pieza móvil, llamada émbolo. Este se pone en movimiento por acción del vapor que actúa sobre él. Un mecanismo adecuado transforma el desplazamiento alternado del émbolo en un movimiento rotatorio de la rueda, que así adquiere energía cinética (de movimiento).
2. En la caldera, el agua recibe calor y cambia de estado: se convierte en vapor de agua.
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Las máquinas y su papel en los procesos productivos
La máquina de vapor empleada como bomba extractora A principios del siglo xviii, el mecánico británico Thomas Newcomen y su colaborador Thomas Savery, quien en 1698 ya había desarrollado la primera máquina de vapor, diseñaron una bomba para extraer el agua que inundaba las galerías de las minas de carbón. Esta máquina constaba de una caldera, un cilindro y una válvula. Dentro del cilindro se hallaba un pistón que, al bajar, abría la válvula y dejaba pasar el vapor de la caldera.
4. Aunque en un principio la máquina de vapor solo se usaba para extraer agua, más tarde fue utilizada para hacer funcionar otras máquinas, como las de hilar, que se emplearon en el siglo xix en la industria textil.
La máquina de vapor a través del tiempo Ya desde la antigüedad, el ser humano conocía el principio de funcionamiento en el que se basa la máquina de vapor: cuando el agua pasa del estado líquido al de vapor, este último tiende a ocupar un volumen mayor y, en consecuencia, puede ejercer presión. Sin embargo, ese conocimiento solo fue utilizado para construir máquinas sin ninguna aplicación práctica. En la actualidad, si bien la máquina de vapor ha sido desplazada por los motores eléctricos y los de combustión interna, el vapor se sigue usando como generador de movimiento en las centrales térmicas y nucleares.
5. Gracias a la máquina de vapor, la industria textil pasó de la etapa de manufactura a la de mecanización. Así fue perdiendo vigencia la rueca, que era la máquina de hilar a mano utilizada tradicionalmente.
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1 ¿Por qué las máquinas son importantes para la industrialización de un país? 2 ¿Las máquinas a vapor pueden tener efectos negativos en el ambiente? ¿Por qué? 3 ¿Estás de acuerdo con el uso de combustibles fósiles en la industria? ¿Por qué?
UNIDAD 8 203
El movimiento Cuando caminas o trasladas un objeto de un lugar a otro, realizas un movimiento. ¿Qué entiendes por movimiento? EDITORIAL
El movimiento, la trayectoria y el desplazamiento El movimiento es el cambio de lugar o de posición de un móvil en un determinado tiempo, así, cuando caminas por una calle, tú eres el móvil y las casas frente a las que pasas son los puntos de referencia.
Movimiento rectilíneo. EDITORIAL
La trayectoria y el desplazamiento son dos formas de describir la distancia que recorre un móvil. El desplazamiento mide la distancia más corta entre el punto de partida y el punto de llegada. La trayectoria suma las distancias entre todos los puntos por los que pasó el móvil, es decir, es la longitud del camino completo que recorrió el móvil.
El movimiento y sus tipos Los movimientos pueden clasificarse de la siguiente manera: Según su trayectoria Movimiento curvilíneo.
Punto de partida
Según su velocidad Uniforme La velocidad se mantiene constante, como cuando un satélite se desplaza a velocidad constante. La aceleración es cero.
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Acelerado La velocidad cambia durante el recorrido, su aceleración es diferente de cero como el vuelo de las aves, cuya velocidad varía, cuando se elevan o descienden.
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Punto de llegada Los cuerpos recorren trayectorias de distintas formas. ¿Cuál camino es la trayectoria y cuál el desplazamiento?
1 ¿Cuál es la diferencia entre trayectoria y desplazamiento? 2 ¿Qué sucedería si a un móvil le aumentaras la velocidad? ¿Por qué? 3 ¿Qué tipo de movimiento realizas cuando te desplazas de tu casa a la escuela?
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Conceptos clave Movimiento. Cambio de lugar o de posición de un objeto en un determinado tiempo.
EDITORIAL
Rectilíneo Curvilíneo La trayectoria es una recta, como La trayectoria es una curva, como el movimiento de un automóvil que el movimiento de las sillas de un va por una carretera recta. juego mecánico.
al Cuando practicamos algún deporte como el atletismo hacemos uso de la energía que obtiene nuestro cuerpo a través de los alimentos. También existe energía en el ambiente como la que nos proporciona el Sol, el agua y el viento. Asímismo como la luz y el calor existen otras manifestaciones de energía como el sonido, la energía eléctrica y el electromagnetismo.
EDITORIAL
1 Observa la imagen y responde. a. ¿Qué efecto tiene la aplicación de una fuerza sobre la carretilla? b. ¿En qué dirección se debe aplicar la fuerza para que la carretilla funcione? c. ¿Qué máquinas simples identificas en la carretilla? d. ¿Cómo te ayudan las máquinas en tus actividades? 2 Analiza el texto y responde. Entender cómo el funcionamiento de la electricidad ha permitido crear máquinas y dispositivos que diariamente hacen la vida más fácil y cómoda. Sin embargo, el uso desmedido de las distintas fuentes energéticas presentes en la Tierra ha traído graves problemas ambientales. Las pilas alcalinas son muy usadas en distintos aparatos que consumen grandes cantidades de energía. La disposición inadecuada de los residuos generados por el uso de estas pilas puede causar la contaminación de las fuentes hídricas. a. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del uso de la electricidad? b. ¿Qué opinas del uso desmedido de la electricidad? c. ¿Por qué las pilas alcalinas son tan perjudiciales?
Cuida las fuentes de energía y aprovecha el uso de las máquinas en tus actividades diarias.
d. ¿Qué medidas aplicarías para cuidar la electricidad? 3 Reflexiona y responde. a. ¿Cuál contamina menos: un barco de vela o uno de motor? ¿Por qué? b. Si las fuentes de energía renovables se agotaran, ¿qué fuentes podrían reemplazarlas? UNIDAD 8 205
f Libros
Sitios web
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