Guia Docente Biologia 3 Nuevo Huellas by Macmillan Education

Cód. 778613

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BIOLOGÍA La comunicación y la información en los seres vivos

Marcela Gleiser

Guía docente

HUELLAS

GUÍA DOCENTE NUEVO HUELLAS BIOLOGÍA 3 es un proyecto ideado y realizado por el Departamento Editorial de Editorial Estrada S.A.

Edición: Luz Salatino Corrección: Marina Rouco Diagramación: Marcela Jiménez Ilustración de tapa: Fernando Calvi Fotografías: Archivo de imágenes Grupo Macmillan, 123RF, Wikimedia Common Coordinación de Arte: Natalia Otranto Gerencia Editorial: Judith Rasnosky

Gleiser, Marcela Guía docente Biología 3 ES : la comunicación y la información en los seres vivos / Marcela Gleiser. - 1a ed. - Boulogne : Estrada, 2020. Libro digital, PDF - (Nuevo huellas) Archivo Digital: descarga y online ISBN 978-950-01-2521-5 1. Educación Secundaria. 2. Biología. 3. Guías del Docente. I. Título. CDD 371.1

© Editorial Estrada S.A., 2020. Editorial Estrada S.A. forma parte del Grupo Macmillan. Av. Blanco Encalada 104 – San Isidro, provincia de Buenos Aires, Argentina. Internet: www.editorialestrada.com.ar Obra registrada en la Dirección Nacional del Derecho de Autor. Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Impreso en Argentina. Printed in Argentina. ISBN 978-950-01-2521-5

La presente obra se ha elaborado teniendo en cuenta los aportes surgidos de los encuentros organizados por el Instituto Nacional contra la Discriminación, la Xenofobia y el Racismo (INADI) con los editores de texto.

Las personas que hicimos esta guía docente estamos comprometidas con los valores de la diversidad, la igualdad y la no discriminación. Por eso, buscamos que el lenguaje utilizado en nuestros textos sea inclusivo y esté libre de estereotipos. Solo usamos el masculino genérico para facilitar la lectura en aquellos casos en los que no hemos encontrado una mejor alternativa.

Índice ïndice

Planificaciones

Solucionario del libro

Solucionario del Saber Hacer

• Nuevo Huellas 3 • Biología

La Biología y su enseñanza en el 3.er año del Ciclo Básico de la Escuela Secundaria 4

Planificación • Nuevo Huellas • Biología 3 es

La Biología y su enseñanza en el 3.er año del Ciclo Básico de la Escuela Secundaria El estudio de las Ciencias Naturales en los primeros años de la escuela secundaria se organiza en torno al propósito general de la alfabetización científica de los estudiantes. La enseñanza de la Biología en el nivel medio responde a una serie de motivaciones que buscan construir una mirada crítica de los ciudadanos sobre los procesos y los productos de la ciencia. “La ciencia en la escuela busca formar, no solo ciudadanos competentes en cuestiones científicas o conocedores de ideas de ciencias, sino también sujetos críticos respecto del quehacer científico.” 1 De acuerdo con los lineamientos curriculares, la enseñanza debe estructurarse en torno a situaciones en las cuales los estudiantes puedan desarrollar herramientas que les permitan tomar decisiones responsables sobre cuestiones relacionadas con los fenómenos biológicos y el desarrollo científico y tecnológico. Dos de los campos en los que se ponen en juego estas decisiones son la salud y los temas ambientales, que tienen especial preponderancia en los currículos escolares. Desde el punto de vista conceptual, la enseñanza de la Biología en la escuela secundaria se organiza en torno al desarrollo de tres lógicas de pensamiento biológico que, en conjunto, permiten relacionarlos con el mundo: la del pensamiento ecológico, la del pensamiento evolutivo y la del pensamiento fisiológico. La primera se ocupa de las relaciones entre los organismos, haciendo hincapié en las propiedades emergentes de las poblaciones y en las comunidades biológicas. La lógica de pensamiento evolutivo se propone analizar los sistemas biológicos y su diversidad, a partir de la historia evolutiva, y entender la adaptación como el producto de la interacción de los organismos con un ambiente dinámico. La lógica del pensamiento fisiológico se basa en los mecanismos físicos y químicos que subyacen a un proceso biológico. Busca comprender y describir las relaciones de las partes de un sistema biológico.

Estas tres formas de pensamiento permiten que el sujeto se relacione con los fenómenos de la vida desde una mirada crítica, capaz de comprender las características de un mundo cambiante. Todo fenómeno biológico puede abordarse desde estas tres lógicas. En cada caso, una de las formas de pensamiento podrá prevalecer sobre otras. Sin embargo, el diálogo entre las tres permitirá acceder a una mirada integrada y abarcativa de los fenómenos. En el segundo y tercer año del Ciclo Básico de la Escuela Secundaria, la Biología se plantea como una materia específica que debe constituirse como un puente entre los estudiantes y las principales teorías y modos de pensamiento propios de la disciplina. El conjunto de teorías y modos de conocer de la Biología debe asistir a los jóvenes en la construcción de un criterio que les permita participar activamente en la toma de decisiones sobre temas que vinculan las ciencias de la vida con aspectos éticos, sociales, económicos, culturales y religiosos, entre otros. Esta mirada abierta posibilita la construcción de una actitud crítica y comprometida respecto de los fenómenos biológicos que convocan la atención de la ciudadanía. El mundo cambiante en que vivimos impone la necesidad de tomar partido respecto de un amplio conjunto de temas. El uso de organismos genéticamente modificados (OGM) en la elaboración de productos para consumo humano; la clonación humana; el patentamiento del genoma de diversos seres vivos; el congelamiento de embriones humanos, son algunos de estos temas. La construcción de una ciudadanía plena es uno de los objetivos más importantes de la enseñanza, que implica el desarrollo de herramientas conceptuales que permitan comprender el mundo. El desarrollo del pensamiento ecológico, evolutivo y fisiológico se presenta como un factor decisivo para el alcance de estas metas, puesto que los temas biológicos que nos convocan como ciudadanos responsables no pueden entenderse si no es a partir de un enfoque integrado y abarcador.

1. Diseño Curricular para la Educación Secundaria de la Provincia de Buenos Aires, 2.º año (SB). La Plata, Dirección General de Cultura y Educación, Gobierno de la Provincia de Buenos Aires, (2008).

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BIOLOGร A La comunicaciรณn y la informaciรณn en los seres vivos

Planificaciones

HUELLAS

Planificación • Nuevo Huellas • Biología 3 es

BLOQUE 1: Respuesta al medio Capítulo

Contenidos

Expectativas de logro

Situaciones de enseñanza

• Los sistemas biológicos y los niveles de organización de los seres vivos. • Sistemas involucrados en la función de relación. • Captación de estímulos y procesamiento de respuestas. • Comportamientos y respuestas en plantas y en animales. • Función de control. • Homeostasis. • Modelo estímulo-procesamiento-respuesta.

• Estudiar las características de los seres vivos a partir del enfoque organicista y considerar a los organismos como sistemas biológicos. • Analizar y describir casos de comportamiento animal o de comunicación entre organismos utilizando el modelo señal-procesamiento-respuesta, incluyendo ejemplos de diversidad de estímulos, interacción estímulo-receptor y de receptores para un mismo estímulo. • Comprender la naturaleza de la percepción en los seres vivos y reconocer que la percepción de cada tipo de estímulo es llevada adelante por órganos específicos. • Reconocer que un mismo estímulo puede ser percibido a través de diferentes estructuras en diferentes organismos.

• Análisis de diversos ejemplos que ponen de manifiesto la generación de respuestas de los seres vivos frente a diversos estímulos. • Lectura de situaciones disparadoras relacionadas con la comunicación entre distintas partes de un organismo, como los patrones de desarrollo de las flores de girasol y su relación con situaciones anómalas de crecimiento celular, como el cáncer. • Análisis de experimentos históricos sobre los mecanismos que regulan la comunicación entre distintas partes de un ser vivo, como las experiencias de Charles y Francis Darwin sobre los mecanismos de respuesta de desarrollo de plántulas frente a la luz. • Análisis de ejemplos sobre mecanismos de mantenimiento de la homeostasis en diversos organismos. • Aplicación del modelo estímulo-procesamiento-respuesta para explicar ejemplos. • Ejecutar experimentos sencillos para estudiar los mecanismos de control de la homeostasis en los seres humanos.

• La captación de estímulos en las plantas: variedad de estímulos, receptores y respuestas. • Estímulos lumínicos, mecánicos, químicos, hídricos, térmicos, etcétera. • Respuestas a estímulos lumínicos: fototropismo, heliotropismo, nictinastia, fotoperiodicidad. • Respuestas a estímulos mecánicos: tigmotropismo, tigmonastia. • Respuestas a la temperatura. • Estímulos hídricos: hidrotropismo, hidronastia. • Respuestas a otros estímulos: sustancias químicas, gravedad.

• Reconocer los tipos de respuestas de las plantas frente a estímulos lumínicos, mecánicos, químicos, gravitacionales, hídricos, etcétera. • Identificar estructuras vegetales encargadas de ejecutar respuestas frente a estímulos externos. • Comparar diversidad de respuestas de las plantas frente a un mismo estímulo. • Reconocer el fotoperíodo como mecanismo regulador de las respuestas de las plantas. • Comprender que el ritmo circadiano es un fenómeno que pone de manifiesto la ejecución de respuestas temporales en los seres vivos.

• Lectura de ejemplos disparadores que pongan de manifiesto la capacidad de las plantas de generar respuestas frente a los cambios del medio, como el fenómeno de floración regulada mediante la cantidad de horas-frío estacionales en el arándano. • Relevamiento de diversidad de respuestas en plantas frente a los cambios de luz, temperatura, humedad, etcétera. • Análisis de situaciones experimentales históricas que pongan a prueba hipótesis sobre la influencia del fotoperíodo en la floración, como los experimentos de Garner y Allard en plantas de soja. • Realización de experimentos sencillos para evaluar la influencia del color de la luz en la germinación de plantas. • Análisis de diseño experimental y control de variables.

Los seres vivos y su relación con el medio

Estímulos y respuestas de las plantas

Capítulo

Contenidos

Expectativas de logro

Situaciones de enseñanza

• Percepción y respuesta en los animales. • Estímulos lumínicos, mecánicos, químicos, eléctricos, térmicos, etcétera. • Formas de contaminación ambiental que altera la percepción. • Estímulos químicos: olfato, feromonas, gusto.

• Analizar la relación estímulo-receptor en diversos ejemplos y examinar casos que den cuenta de la variedad de respuestas de los organismos frente a los estímulos. • Considerar ejemplos de la respuesta dispar de distintas especies frente a un mismo estímulo. Por ejemplo, la respuesta positiva de algunas especies a la luz, la humedad, determinados olores, y la respuesta negativa de otras a los mismos factores ambientales.

• Lectura de ejemplos de comunicación hormonal entre distintas especies, como el de las mariposas del género Maculinea y ciertas hormigas, como situación disparadora para adentrarse en los mecanismos de emisión y recepción de señales químicas en el reino animal. • Relevamiento de ejemplos que pongan de manifiesto la diversidad de formas de comunicación establecidas entre animales. • Análisis comparativo de estructuras receptoras de estímulos en diversos grupos animales. • Aplicación del modelo estímulo-procesamiento-respuesta en ejemplos de comunicación animal. • Análisis de experimentos históricos sobre la comunicación en animales, como el de Keeton en la determinación de la influencia del campo magnético en la orientación de las aves. • Ejecución de actividades de investigación para poner a prueba hipótesis sobre los mecanismos de percepción de estímulos en animales.

• Comportamientos y respuestas en los animales. • Comportamientos innatos y adquiridos. • Clasificación de los aprendizajes: habituación, condicionamiento, discernimiento. • Diferentes tipos de comunicación. • Comportamientos de competencia. • Comportamientos de cortejo y apareamiento. • Sociedades en especies animales. • Animales gregarios y sociales. • Altruismo en los animales.

• Reconocer los tipos de respuestas de los animales frente a estímulos lumínicos, mecánicos, químicos, hídricos, etcétera. • Identificar estructuras animales encargadas de ejecutar respuestas frente a estímulos externos. • Comparar diversidad de respuestas de los animales frente a un mismo estímulo. • Reconocer las características innatas o aprendidas de diferentes comportamientos en animales. • Reconocer la influencia de la selección natural en el desarrollo del comportamiento. • Analizar respuestas instintivas e involuntarias en el comportamiento de huida.

• Lectura de ejemplos sobre comunicación animal como situación disparadora para adentrarse en los mecanismos de percepción y respuesta a estímulos. • Aplicación de los conocimientos aprendidos en la unidad para evaluar la existencia de comportamientos innatos o adquiridos en un conjunto de ejemplos. • Análisis de experimentos históricos sobre aprendizaje en animales, como las investigaciones de Tinbergen sobre el patrón de ubicación espacial de avispas. • Investigación de comportamientos de cortejo en el reino animal. • Estudio de comportamientos gregarios y sociales desde la perspectiva evolutiva. • Análisis del valor adaptativo de diferentes comportamientos instintivos a partir de conocimientos previos sobre la selección natural. • Planificación y ejecución de actividades de observación para el estudio de comportamiento en animales.

Estímulos y respuestas de los animales

El comportamiento de los animales

Planificación • Nuevo Huellas • Biología 3 es

Capítulo

Percepción y respuesta a nivel celular

Contenidos • Las respuestas de las células al ambiente. • Los estímulos, la percepción y la respuesta de la célula. • La membrana plasmática: componentes y estructuras. • El modelo de mosaico fluido. • El transporte a través de la membrana. • Los receptores de la membrana y la transducción de señales. • Las uniones celulares y la comunicación. • La comunicación entre las células. • La regulación del ciclo celular.

Expectativas de logro

Situaciones de enseñanza

• Comprender la idea de que las células también son sistemas biológicos capaces de percibir e intercambiar información a través de un modelo análogo al de los organismos macroscópicos. • Explicar sobre la base de ejemplos el papel de las proteínas de la membrana celular en los procesos de percepción y comunicación celular. • Aplicar el modelo llave-cerradura para analizar la especificidad en el transporte de sustancias a través de la membrana celular en diversos ejemplos. • Reconocer similitudes y diferencias en las características de receptores de membrana e intracelulares. • Reconocer distintos tipos de comunicación entre células. • Emplear el modelo estímulo-procesamiento-respuesta para explicar diversos ejemplos de comunicación celular.

• Estudio de variedad de ejemplos de respuestas celulares a estímulos del medio como punto de partida para el examen de mecanismos que tienen las células para percibir su entorno. • Análisis de ejemplos de comunicación celular a partir de analogías en el campo de la comunicación en organismos macroscópicos. • Construcción del concepto de especificidad señal-receptor mediante el estudio del modelo de llave-cerradura, que permite comprender el encaje de dos formas complementarias. • Relevamiento de los componentes de la membrana celular y estudio de las características de aquellos involucrados en el transporte de sustancias. • Análisis de experimentos históricos decisivos en la construcción del modelo de mosaico fluido de la membrana. • Elaboración de modelos sobre diversos fenómenos relacionados con la comunicación a nivel celular.

BLOQUE 2: Regulación e integración de funciones Capítulo

El sistema nervioso

Contenidos • Estímulos y respuestas en los animales. • Receptores y efectores. • Componentes del sistema nervioso humano. Encéfalo y médula espinal. • Las neuronas. • Sinapsis. Potencial de acción. Neurotransmisores. • Propagación del impulso nervioso. • Sistema nervioso central y periférico. • Sistema nervioso voluntario y autónomo (simpático y parasimpático). • Órganos efectores: músculos y gándulas. • Enfermedades del sistema nervioso. • El consumo de drogas y sus efectos en la salud del sistema nervioso.

Expectativas de logro

Situaciones de enseñanza

• Interpretar casos de comportamiento animal tomando como referencia el modelo de estímulo-procesamiento-respuesta en el que intervienen las neuronas, identificando las vías aferentes, centros de procesamiento y vías eferentes y a los músculos y glándulas como los efectores de las respuestas. • Establecer relaciones entre la estructura de la célula nerviosa y su función en tanto percepción, procesamiento y producción de respuesta frente a una señal. • Explicar la función de los neurotransmisores y el papel de las proteínas de membrana en relación con la percepción de una señal específica. • Identificar las partes principales del sistema nervioso (central y periférico, autónomo y somático) distinguiendo entre el carácter estructural y funcional de sus divisiones. • Explicar el funcionamiento de los sistemas simpático y parasimpático utilizando ejemplos concretos que refieran a situaciones de alerta y reposo.

• Reflexión sobre la mecánica de transmisión de señales que desencadenan respuestas inmediatas como punto de partida para el estudio morfológico de las estructuras del sistema nervioso. • Estudio de la neurona retomando el modelo de estímulo-procesamiento-respuesta trabajado la unidad anterior. • Lectura de experimentos históricos de Otto Loewi sobre comunicación entre neuronas y de Iván Pavlov sobre aprendizaje asociativo. • Reconocimiento de respuestas voluntarias e involuntarias en diversos casos e identificación de las estructuras involucradas en la respuesta. • Análisis del comportamiento de huída presentado en la unidad 1 a la luz del estudio del sistema nervioso autónomo, comparándolo con el sistema somático o voluntario y haciendo hincapié en la manera en que las diferentes respuestas involuntarias contribuyen al mantenimiento de la homeostasis del organismo. • Discusión sobre las consecuencias del consumo de drogas en la salud del sistema nervioso. • Planificación y realización de experiencias sencillas para estudiar las características de respuestas en seres humanos, como la medición del tiempo de reacción a estímulos de distinta naturaleza.

Planificación • Nuevo Huellas • Biología 3 es

Capítulo

El sistema endocrino y el control hormonal

Contenidos • El sistema endocrino. Concepto de glándula, hormona y tejido blanco. • Las hormonas y las glándulas en animales y en vegetales. • Las hormonas en los seres humanos. • Clasificación química de las hormonas. • Mecanismos de acción hormonales. • La hipófisis y sus funciones. • El páncreas y sus funciones. • Procesos homeostáticos.

Expectativas de logro

Situaciones de enseñanza

• Comparar el sistema nervioso y el endócrino en relación con el tipo de señal y cómo se produce, cómo se transporta y cuáles son sus efectos. • Interpretar la regulación hormonal del desarrollo sexual secundario en términos del modelo señal-procesamiento-respuesta, identificando las glándulas, las señales, los tejidos blanco y las respuestas provocadas en cada caso. • Explicar la regulación de la glucemia utilizando los conceptos centrales de la endocrinología: producción de señales químicas, transporte de las mismas, células y tejidos blanco, especificidad señal receptor, desencadenamiento de la respuesta, acción antagónica de la insulina y el glucagón.

• Estudio de la regulación de los niveles de glucosa en la sangre por parte del sistema insulina-glucagón como caso paradigmático del control endocrino. • Estudio de la acción de hormonas sexuales como ejemplo de señales que afectan el desarrollo del organismo, con foco en los efectos que estas tienen en la pubertad, profundizando los temas estudiados en segundo año en la unidad de reproducción. • Análisis del rol de la hipófisis en la integración del sistema nervioso y endócrino, a partir de ejemplos que retomen alguno de los casos estudiados anteriormente (como la acción de la hormona de crecimiento sobre la glucemia, o el efecto de la hormona luteinizante o folículo estimulante sobre los órganos sexuales). • Análisis de experimentos históricos de Von Mering y Minkowski sobre la diabetes como ejemplos claros de riguroso pensamiento y procedimiento científico. • Planificación y realización de actividades de indagación para reconocer los mecanismos de mantenimiento de la homeostasis en seres humanos.

BLOQUE 3: Del ADN al organismo

Las proteínas

• Importancia de las proteínas en los seres vivos. • Las proteínas como polímeros con secuencia. • Relación estructura y función en las proteínas. • Funciones de las proteínas. • Las enzimas. • Acción y utilización de las enzimas. • Los aminoácidos. • Estructura y clasificación de las proteínas. • Desnaturalización e hidrólisis de las proteínas. • Síntesis de las proteínas.

• Explicar, basándose en ejemplos, el rol de las proteínas en la determinación del fenotipo de los organismos. • Relacionar la diversidad de estructuras de las proteínas con la diversidad de funciones que cumplen en el organismo, dando ejemplos de proteínas de diferentes tipos (globulares, fibrosas, etcétera) y sus funciones. • Explicar la acción de las enzimas utilizando la analogía señal-receptor para dar cuenta de su especificidad. • Relacionar la estructura de las proteínas con la información genética apelando al concepto de código genético y traducción.

• Estudio de casos de afecciones humanas debidas a problemas en la síntesis de proteínas como disparador sobre el rol de las proteínas en diversos procesos vitales. • Relevamiento del rol de las proteínas como responsables fundamentales de los procesos que ocurren en la célula en una diversidad de casos. • Estudio del caso de las enzimas y su papel clave en el metabolismo celular. • Análisis comparado de la especificidad de enzima y sustrato con el modelo señal-receptor, estudiado en la unidad previa.

Capítulo

El ADN

Contenidos • El modelo de Watson y Crick. • Estructura y replicación del ADN. • Estructura y funciones del ARN. • El código genético. • La síntesis de proteínas. • El concepto de gen. • Genotipo y fenotipo. • Las mutaciones. • Los genomas y su lectura. • El genoma humano. • El ADN y sus aplicaciones forenses. • ADN e identidad: el caso de las Abuelas de Plaza de Mayo. • La biotecnología. • La ingeniería genética.

Expectativas de logro

Situaciones de enseñanza

• Analizar el rol del ADN como “banco” de información que debe ser conservada por medio de divisiones celulares y transmitida de generación en generación. • Considerar el modelo de doble hélice para analizar las características de los procesos celulares en los que interviene el ADN. • Describir las mutaciones como fallas en el copiado del ADN y ejemplificarlas tomando secuencias hipotéticas de ADN y su correspondiente secuencia de aminoácidos en una proteína también hipotética. • Comprender los principios básicos de técnicas de biotecnología que implican la manipulación de ADN. • Reconocer la universalidad del código genético, común a todos los seres vivos, que constituye una evidencia clave de la existencia de un ancestro común a todos los organismos.

• La historia de las investigaciones que condujeron a la construcción del modelo de doble hélice del ADN. • Análisis de las consecuencias de distintas situaciones anómalas involucradas en diversas etapas del proceso de traducción. • Aplicación del código genético para determinar las secuencias de aminoácidos que se obtendrán a partir de una secuencia de ADN. • Enumeración de ejemplos de afecciones ocasionadas por mutaciones del material hereditario. • Análisis histórico de casos en los que la aplicación forense del estudio del ADN haya resultado fundamental para la resolución de estos.

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BIOLOGร A La comunicaciรณn y la informaciรณn en los seres vivos

Solucionario

HUELLAS

Solucionario • Nuevo Huellas • Biología 3 es

Capítulo 1. La respuesta a los estímulos Página 11. Estudio de caso Observen el tuit en la página anterior y resuelvan las actividades.

1. Júntense en grupos y piensen qué responderían a esa pregunta. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se recomienda hacer un intercambio oral general de lo que conversaron en los grupos. 2. Expliquen cómo fue su razonamiento hasta llegar a la respuesta. Tanto a favor de una u otra postura, pueden haber encontrado argumentos. Quizás les pareció más fácil imaginar la resistencia a las altas temperaturas (siempre y cuando las personas dispongan de agua) que a las bajas temperaturas en ausencia de abrigo. Se espera que desde este intercambio se converse acerca de los mecanismos compensadores para regular la temperatura corporal interna e, implícitamente, el concepto de homeostasis. 3. ¿Qué es la fiebre? ¿En qué condiciones aparece? Seguramente, digan que es el aumento de temperatura corporal interna por encima de los valores normales, y que aparece cuando hay una infección y/o un proceso inflamatorio.

De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Aquí se enuncian algunas propuestas: • Un lavarropas. La capacidad de lavar la ropa es una propiedad emergente. • Un club deportivo. La realización de un campeonato interclubes. • Un esqueleto. El movimiento y el sostén.

Página 15. Actividades 1. A partir del ejemplo de soltar una olla caliente, resuelvan en grupo las siguientes actividades. a. Determinen de qué clase de estímulo se trata. ¿Dónde piensan que se ubica el receptor que lo capta? Justifiquen su respuesta. Estímulo físico/energía térmica (calor). Se capta en receptores presentes en la mano. b. Expliquen en qué consiste la información de ese estímulo y mencionen dónde se procesa. La información viaja como un impulso nervioso y se procesa en el sistema nervioso central. c. Determinen cuál es el efector. ¿En qué nivel de organización se encuentra? El efector son los músculos de la mano y el brazo, que producen el movimiento de toda la extremidad. Los músculos pertenecen al nivel de órganos. d. ¿Consideran que esta respuesta es una taxia? ¿Por qué? Puede que las alumnas y los alumnos digan que se parece a una taxia, porque no es una respuesta compleja, e incluso es involuntaria (en verdad se trata de un acto reflejo).

Página 13. Actividades

Página 17. Actividades

1. Observen la imagen de la planta. a. ¿Cómo definirían al sistema y al ambiente

1. Si pudieran observar durante varios días las raíces de una planta que crece al lado de un estanque, ¿qué piensan que ocurriría? Elaboren un esquema en el que indiquen el estímulo, el tipo de respuesta y el efector. Las raíces de la planta seguramente crecerían en dirección al estanque, donde hay más agua.

en este caso? El sistema es la planta, y el ambiente es lo que interactúa con la planta, pero no es la planta (aire, agua, tierra). b. ¿Qué elementos reconocen en este sistema? ¿Cómo interactúan entre sí? La planta como sistema está formada por tejidos que se organizan en órganos, y órganos que funcionan en conjunto y establecen el funcionamiento de la planta como unidad.

2. Mencionen algunas de las propiedades

emergentes de estos sistemas:

Estímulo

Respuesta

Efector

Cercanía → Crecimiento → Raíz al agua direccionado

2. Expliquen dos diferencias entre plantas y animales en las respuestas relacionadas con el movimiento.

En los animales, las respuestas motoras pueden implicar desplazamiento, y son generadas por el sistema muscular que, a su vez, está controlado por el sistema nervioso. Estas respuestas pueden ser muy veloces. En las plantas, las respuestas motoras no implican desplazamiento, y pueden ser relativamente veloces (nastias), o lentas (tropismos). Los tropismos son provocados por hormonas vegetales.

3. ¿Con qué función vital están relacionados el sistema nervioso y el endocrino? Justifiquen su respuesta. Son los que cumplen la función de regulación y control del funcionamiento de todo el cuerpo. Intervienen, por ejemplo, en la respuesta frente a una situación de peligro. 4. ¿Qué caracteriza a las respuestas secretoras? Busquen y mencionen dos ejemplos de este tipo de respuesta que no se hayan mencionado. Implican la secreción de sustancias desde un órgano llamado glándula hacia el exterior o hacia la sangre. Como ejemplos puede que mencionen las glándulas salivales (exocrinas) y la tiroides. Página 19. Actividades Hagan un cuadro para comparar los tipos de respuesta que presentan los animales. Incluyan los siguientes elementos: velocidad de la respuesta, tiempo de la respuesta, sistema del organismo involucrado, efectores. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. A continuación, se propone una respuesta posible. Se puede orientar a las alumnas y los alumnos para que propongan más categorías de comparación.

Velocidad de la respuesta Tiempo de la respuesta Sistema involucrado Efectores Forma en la que viaja la información

Respuesta nerviosa

Respuesta endocrina

Veloz.

Lenta.

Breve.

Largo.

Sistema nervioso. Músculos y glándulas.

Sistema endocrino. Distintos órganos del cuerpo.

Como impulso nervioso, a través de nervios.

En forma de hormonas, por la sangre.

Página 20. Actividades 1. ¿Con qué función (relación o control) se vincula la giberelina? La giberelina cumple una función de control en la germinación, la floración, el crecimiento de frutos y el crecimiento del tallo. 2. Comparen las fitohormonas con las hor-

monas animales en los siguientes aspectos: dónde se producen, cómo se distribuyen, qué efecto tienen sobre el organismo (cantidad de componentes y niveles de organización que afecta cada una). Fitohormonas: se producen en ciertas células o tejidos de la planta, se distribuyen por toda la planta a través de los vasos conductores, y tienen efecto sobre varios órganos (tienen varios efectos). Hormonas animales: se producen en las glándulas, se distribuyen por la sangre, por lo general tienen un efecto específico.

3. ¿Qué otros factores, internos o externos a la planta, piensan que pueden afectar el crecimiento? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Algunos ejemplos pueden ser: la disponibilidad de nutrientes (externo), la competencia por los recursos con otras especies (externo), las condiciones de luz, variación de la temperatura, cantidad de precipitaciones (externo). Página 21. Estudio de caso Vuelvan a leer la pregunta del tuit de la página 10. ¿La temperatura normal del cuerpo humano es exactamente de 37 °C? ¿De qué depende este valor? No es exactamente de 37 °C (es un valor cercano), y ese valor es el resultado de mecanismos que ocurren en el organismo, que regulan el intercambio de calor con el ambiente y/o la propia actividad, y permiten mantener la temperatura relativamente constante. Teniendo ese dato en cuenta, ¿qué responderían a la pregunta sobre si las personas soportamos más el frío o el calor? ¿Qué sería frío y calor para nosotros?

Solucionario • Nuevo Huellas • Biología 3 es

Con la información disponible en esta página, aún no es posible contestar si soportamos más el frío o el calor. Se menciona que una diferencia de 5 °C respecto de los 37 °C puede conducir a la muerte. No obstante, dadas las temperaturas asociadas a un clima cálido y a un clima frío, es posible inferir que la variación de temperatura entre el medio externo e interno es mayor con el frío que con el calor, y que el organismo deberá “trabajar” más para sostener la temperatura corporal interna. El frío y el calor son sensaciones que provienen del intercambio de calor con el ambiente (sentimos frío cuando perdemos calor, tenemos calor cuando el calor ingresa a nuestro cuerpo). ¿Cambia la temperatura interna de nuestro cuerpo cuando estamos en ambientes levemente más cálidos o más fríos? ¿Cómo es posible? La temperatura interna no cambia debido a los mecanismos que regulan la homeostasis, como la transpiración o la sudoración.

Página 22. Actividades 1. Expliquen de qué manera la transpiración se

relaciona tanto con la osmorregulación como con la termorregulación. Se relaciona con la termorregulación, puesto que cuando el agua se evapora, causa descenso de temperatura. Se relaciona con la osmorregulación, puesto que la eliminación de agua genera un cambio en la concentración de los fluidos.

2. ¿Qué piensan que ocurre con los estomas de las plantas del desierto a lo largo de un día? Seguramente, están mayormente cerrados, para evitar la pérdida de agua y la consiguiente deshidratación. Página 24. Conocimientos en práctica

En un laboratorio se plantan semillas de avena y una vez que crecen lo suficiente se realiza la siguiente experiencia: se colocan láminas de un material no permeable en forma perpendicular al tallo en tres plantas, de forma que en una se atraviesa el tallo por completo, en otra se atraviesa solo la mitad izquierda del tallo, y en la última se atraviesa solo la mitad derecha. Luego, las tres se iluminan con luz proveniente de arriba y hacia la izquierda de las plantas.

1. Expliquen qué es lo que ocurrirá en cada uno de los tallitos. Se espera que las plantas a las que se colocó la lámina que solo atraviesa por la mitad puedan seguir creciendo, puesto que el agua y las sustancias pueden seguir subiendo por los vasos de conducción, así como las hormonas que se producen en el ápice pueden seguir desplazándose hacia abajo. En la planta en la que la lámina la atraviesa por completo, se espera que la parte superior del tallo muera, por no tener acceso al agua y a otras sustancias. También se espera que no pueda seguir creciendo la parte inferior. 2. ¿Pasaría lo mismo si en lugar de usar una lámina como la que se usó en el experimento se utilizara una permeable? Expliquen sus razonamientos. Si fuera totalmente permeable (es decir, al agua y a cualquier sustancia), las tres plantas crecerían normalmente. No obstante, si fuera semipermeable (por ejemplo, permeable al agua, pero no a algunas sustancias), puede que la planta con la lámina que la atraviesa por completo también tuviera problemas en el crecimiento (si no pueden pasar los minerales a la zona superior, y/o no pueden pasar algunas hormonas desde la parte apical al resto del tallo). Página 24. Actividades 1. En el modelo estímulo-procesamiento respuesta, ¿se describe la forma de los componentes que transmiten e integran información, o su función? Justifiquen su respuesta con ejemplos. Todos los seres vivos responden al modelo estímulo-procesamiento-respuesta, pero no ocurre en todos de la misma forma. En los animales, depende de la acción coordinada del sistema nervioso y el endocrino. En las plantas y en los hongos, en cambio, no hay un sistema centralizado de transmisión y procesamiento

de información; cada célula recibe señales de otras partes del cuerpo debido a la circulación de hormonas que provocan cambios en su actividad, y estos cambios llevan a la célula a producir y liberar sus propias hormonas.

2. Elaboren un modelo similar al de esta página para la función de regulación. Aplíquenlo a un ejemplo de mecanismo de homeostasis estudiado. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Por ejemplo, en el caso de la termorregulación, hay una percepción en receptores de la piel. Esa información es recibida e interpretada por el sistema nervioso, que elabora una respuesta y manda la señal a los órganos efectores, por ejemplo, a los músculos, para que se muevan, y nuestro cuerpo tirite. Página 25. Ciencia en acción 1. ¿En qué consistió la revolución del Neolítico? ¿Qué importancia tuvo para la especie humana? La “revolución del Neolítico” se desarrolló en torno al descubrimiento y desarrollo de cultivo de plantas. Esto permitió un gran aumento de la población debido a la mayor disponibilidad de alimentos y a la formación de aldeas en torno a los sitios de cultivo, lo que llevó al surgimiento de las primeras civilizaciones. 2. ¿Qué tipos de estímulos son percibidos por las plantas? ¿Cómo responden? ¿Qué receptores están involucrados en los procesos que se mencionan en el texto? Perciben las variaciones en la luz y la temperatura. En el texto se menciona el caso de la temperatura, y cómo esta influye en la floración o no. Los receptores involucrados son los fitocromos. Páginas 26 y 27. Taller de ciencias Actividades 1. ¿Qué sistemas del cuerpo intervienen en la respuesta de la primera experiencia? ¿Cómo es que funcionan de manera coordinada? Interviene el sistema nervioso y el sistema circulatorio. El estímulo sonoro es percibido por los receptores en el oído, transformado en una señal nerviosa que es interpretada por el cerebro, quien envía una señal a los órganos efectores (por ejemplo, el músculo cardíaco), y aumenta la frecuencia cardíaca.

2. ¿Qué clase de estímulo recibieron en la segunda experiencia? ¿Qué pueden deducir sobre la distribución de receptores de presión en el cuerpo? ¿A qué creen que pueden deberse las diferencias entre alumnos, si es que se observaron? Se trata de un estímulo mecánico. Se espera que los resultados muestren que la distribución de receptores de presión no es la misma (por ejemplo, hay gran cantidad de receptores de presión en la mano). La variación entre alumnos se debe a que no todos los organismos son idénticos (siempre hay variación entre un individuo y otro). Páginas 28 y 29. Actividades de repaso 1. Averigüen las temperaturas promedio del invierno en Rusia. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Seguramente, encontrarán que el promedio oscila entre -6 °C y -10 °C. 2. Investiguen qué es la hipotermia. Es la temperatura corporal baja (por debajo de los 35 °C). 3. ¿La homeostasis es posible en cualquier condición del ambiente? ¿Qué consecuencias tiene la falta de homeostasis en este caso? La homeostasis se logra en condiciones no extremas. En condiciones extremas, como muy bajas temperaturas, las personas pueden sufrir hipotermia, y llegar a la muerte (como sucede con una persona que cae a un curso de agua muy fría, sin un traje adecuado). En las condiciones de Rusia, la homeostasis se logra gracias a distintas medidas que preservan al cuerpo del intercambio de calor con el ambiente como, por ejemplo, el uso de vestimenta adecuada. 4. Señalen si las siguientes afirmaciones son correctas o incorrectas. Justifiquen su respuesta en cada caso, y corrijan las falsas en sus carpetas. a. El enfoque sistémico permite entender el funcionamiento de los seres vivos a partir del análisis de sus células. Verdadera. b. Las propiedades emergentes son consecuencia de la organización de células, tejidos y órganos en el individuo complejo. Verdadera. c. La función de relación permite que los seres vivos se relacionen entre sí. Verdadera.

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d. Los organismos unicelulares no presentan

función de control porque carecen de sistema nervioso. Falsa. Los organismos unicelulares presentan función de control, que se realiza en estructuras dentro de la célula. e. La homeostasis es el modo en que los sistemas vivos regulan el intercambio de materia y energía con el medio. Falsa. La homeostasis es el modo en el que los sistemas vivos mantienen sus condiciones internas estables. f. Se llama “sistemas abiertos” a aquellos que presentan un límite definido con su ambiente. Falsa. Se llama “sistemas abiertos” a aquellos que intercambian materia y energía con el ambiente.

5. Completen el siguiente cuadro para comparar las respuestas en animales. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. A continuación, se presenta una posible respuesta:

Estímulo

Sistema nervioso.

INMUNOLÓGICA Presencia de microorganismos patógenos. Glóbulos blancos especiales. Sistema inmunitario.

Glándula sudorípara.

Otros glóbulos blancos.

MOTORA

SECRETORA

Pinchazo (mecánico).

Calor (energía térmica).

Receptor de Receptor/ presión en la es piel. ProcesaSistema miento nervioso. Músculos de Efector la planta del pie.

Receptores de la piel.

6. Escriban un párrafo acerca de las respuestas en las plantas en el que incluyan los siguientes términos: movimiento nastias permanente tropismos negativo De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que hablen de las nastias y los tropismos como movimientos de las plantas, que los diferencien y que ejemplifiquen con un tropismo negativo. 7. A principios del siglo pasado, se descubrió por casualidad que las frutas expuestas al gas etileno maduraban más rápidamente, ya que el etileno provoca, entre otras cosas, que las células vegetales produzcan más azúcares. Esto lleva a que las frutas se vuelvan más dulces y a que su pulpa se ablande.

a. ¿El etileno es una fitohormona? Justifiquen su respuesta. Es una fitohormona, ya que es una sustancia química que regula procesos en la planta. b. Propongan una explicación de por qué ciertas frutas, como la banana y la palta, pueden madurar más rápido si se envuelven en bolsas o papeles. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Puede que digan que de este modo queda retenido el etileno (que es un gas), y su acción es mayor. 8. Respondan las siguientes preguntas. a. ¿Cuál es la importancia de la osmorregula-

ción? La osmorregulación permite mantener los niveles de concentración de agua y sales. b. ¿Con qué función vital está relacionada? Con la necesidad de homeostasis, es decir, la necesidad de tener un medio interno estable.

9. Elaboren un cuadro en el que comparen el intercambio de agua con el ambiente en plantas y animales. Incluyan los siguientes elementos: ingreso de agua al sistema, salida de agua al sistema y órganos involucrados. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Aquí se presenta una respuesta posible. PLANTAS Ingreso del agua Salida del agua

Órganos involucrados

ANIMALES

El agua ingresa en las El agua infusiones y también en ingresa junto los alimentos que tienen con las sales. agua en su composición. El agua sale El agua sale en distinen forma de tos fluidos, junto con vapor. desechos. Ingreso: boca (sistema digestivo). Ingreso: raíz. Salida: órganos excretoSalida: estores (sistema urinario), mas de las glándulas sudoríparas hojas. (sudor), glándulas lacrimales (lágrimas).

10. La medicina y la veterinaria evalúan la salud de humanos y otros animales, respectivamente, por medio de exámenes que brindan información sobre el funcionamiento de ciertos componentes del organismo. Busquen información para explicar qué se analiza con las siguientes pruebas: • Hematocrito. • Fórmula leucocitaria. • Presión sanguínea.

• Radiografía de tórax. • Glucemia.

De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación docente en la búsqueda de fuentes confiables. A continuación, se presentan algunos sitios confiables: https://medlineplus.gov/spanish/pruebas-de-laboratorio/hematocrito/ https://medlineplus.gov/spanish/pruebas-de-laboratorio/formula-leucocitaria/ https://medlineplus.gov/spanish/ency/esp_ imagepages/19255.htm https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/003804.htm https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/003482.htm b. ¿Sobre qué nivel de organización se relaciona cada una de las pruebas anteriores? El hematocrito, la fórmula leucocitaria y la glucemia se miden/controlan en la sangre, que es un tejido. La presión sanguínea refiere a un sistema (el sistema circulatorio). La radiografía de tórax revela el estado de algunos órganos. c. Expliquen con qué función vital y clase de respuesta está vinculada cada una de las pruebas. Hematocrito: se relaciona con la nutrición (buen funcionamiento del sistema circulatorio en relación con la cantidad y calidad de glóbulos rojos, y el transporte de oxígeno). Fórmula leucocitaria: se relaciona con la regulación y control (la defensa que, a su vez, está vinculada con la homeostasis). Presión sanguínea: se relaciona con la nutrición (el aumento de presión puede deberse al aumento de frecuencia cardíaca, relacionado con una distribución más veloz de los nutrientes, necesaria, por ejemplo, en caso de actividad física). Radiografía de tórax: se relaciona con la nutrición (se chequea el estado de órganos fundamentales que participan en la nutrición, como los pulmones y el corazón). Glucemia: se relaciona con la nutrición (la glucosa es un nutriente imprescindible; también está ligada con la homeostasis, ya que niveles elevados o deficientes de glucosa pueden ser nocivos). d. ¿Las ciencias de la salud tienen un enfoque sistémico o reduccionista? Justifiquen su respuesta. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que digan que el enfoque

es sistémico, porque se tiende a estudiar al cuerpo y sus sistemas relacionados (no lo que pasa puntualmente con algunas células o tejidos). Por eso es que se hacen varias pruebas, y las pruebas dan información sobre el funcionamiento y/o estado de varios órganos y/o sistemas. Se sugiere gran orientación docente en el desarrollo de esta actividad, sobre todo para interpretar la información que resulta de la búsqueda, y relacionarla con los contenidos del capítulo.

11. En los animales vertebrados, existen varios

mecanismos para aumentar la temperatura corporal. Uno de ellos es el aumento de la actividad celular: el cerebro estimula la liberación de una hormona llamada “tiroxina”, que hace que las células gasten más energía y, por lo tanto, produzcan calor. Esta respuesta está poco desarrollada en nuestra especie, pero es importante para otros animales. Otro mecanismo es la llamada “piel de gallina”, que consiste en erizar los pelos de la piel mediante la contracción de los pequeños músculos que los rodean. Esta respuesta genera que una capa de aire caliente quede atrapada entre los pelos y ayuda a aislar el cuerpo del ambiente. a. ¿De qué clase de respuesta se trata en cada caso? En el primer caso, es una respuesta secretora, y en el segundo caso se trata de una respuesta motora. b. ¿La “piel de gallina” es efectiva para la termorregulación en humanos? Justifiquen. Es una de las respuestas que nuestro cuerpo lleva a cabo frente a la sensación de frío, aunque su efectividad depende de cuánto sea la diferencia de temperatura con el ambiente y, por ende, de cuál sea la necesidad de compensación. La producción de calor por parte de las células seguramente es más eficiente que la “piel de gallina”. c. Sobre la base de sus respuestas y lo estudiado anteriormente, ¿consideran que nuestra especie es más tolerante al frío o al calor? ¿Qué relevancia puede tener esto para personas en situación de calle? Nuestra especie parece ser más tolerante al calor que al frío. Las personas en situación de calle están más expuestas y/o son más propensas a morir en sitios de bajas temperaturas y/o en invierno. Las preguntas de la 12 a la 14 son de elaboración personal de las alumnas y los alumnos.

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Red conceptual

2. ¿Por qué no todas las especies de plantas responden del mismo modo a los estímulos? Porque depende del ambiente para el cual están adaptadas; como señala el ejemplo que se menciona en el texto, la cantidad de horas de luz y oscuridad y la temperatura afectan de forma diferente a las plantas adaptadas a climas cálidos o a climas fríos. Página 34. Actividades

Capítulo 2. estímulos y respuestas en las plantas Página 31.

1. Elaboren un cuadro en el que comparen los tropismos y las nastias. Tengan en cuenta los siguientes aspectos: cómo se produce la respuesta, qué velocidad tiene, de qué modo se relaciona con el estímulo. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. A continuación, se presenta una propuesta.

Estudio de caso

TROPISMOS

Lean la publicación de la página de Facebook “Alternativa Natural”, y respondan:

1. ¿De qué tipo de organismos se extrae el aceite de citronella? Se extrae de plantas. 2. ¿Qué función consideran que tiene en la planta de la que se extrae? Puede que las alumnas y los alumnos mencionen que esa sustancia a la planta también le es útil para alejar insectos que la consuman y/o dañen. 3. ¿Qué significa que un compuesto es volátil?

¿Qué ventajas tiene esta propiedad en este caso? Significa que fácilmente pasa al estado gaseoso. La ventaja en este caso radica en el hecho de que la sustancia se esparce por el ambiente, y cumplir su función de repeler a los mosquitos.

Página 33. Actividades 1. ¿Cómo es la respuesta del ápice a la gravedad: positiva o negativa? ¿Y la de las raíces? Justifiquen sus respuestas. El ápice tiene una respuesta negativa a la gravedad, porque crece en dirección contraria, mientras que las raíces tienen una respuesta positiva, puesto que crecen a favor de la gravedad.

Cómo se produce la respuesta

Qué velocidad tiene De qué modo se relaciona con el estímulo

NASTIAS

Un órgano capta el estímulo, y a veces es este mismo órgano el que realiza Cambios en la respuesta, y otras se produce la forma o el funcionamiento de una hormona ciertas células vegetal, que especiales. lleva la información hacia otro órgano, que será el encargado de ejecutar la respuesta.

Ocurren lentamente. Suele depender de la dirección del estímulo.

Son veloces, y por lo general reversibles. Depende de la intensidad del estímulo.

2. ¿Qué tipo de respuesta creen que es la floración: un tropismo o una nastia? Justifiquen su respuesta. La floración en sí no implica ningún movimiento. No obstante, quizás es probable que lo asocien con un tropismo, puesto que se trata de un cambio que ocurre lentamente, en el que intervienen fitohormonas. No obstante, la floración depende de la intensidad de ciertos estímulos (como la intensidad de la radiación).

Página 35. Actividades

Página 38. Conocimientos en práctica

1. ¿En qué se parecen y en qué se diferencian el fototropismo, el heliotropismo y la nictinastia? Que todas son respuestas frente al estímulo lumínico. 2. ¿Consideran que estas respuestas constituyen adaptaciones de las plantas? ¿Por qué? Es probable que contesten que sí, puesto que en los tres casos ofrece una ventaja frente a determinadas condiciones. Cabe aclarar que el fototropismo está presente en todas las plantas, mientras que la nictinastia y el heliotropismo son respuestas propias de ciertas especies.

En algunas especies trepadoras, como el zapallo y el poroto, todo el tallo presenta tigmotropismo positivo. El contacto de los zarcillos con un objeto estimula la producción de fitohormonas que favorecen el crecimiento del tallo en forma de espiral. Realicen una serie de dibujos en la que muestren cuáles son las células que se alargan en el tallo para que se convierta en un zarcillo. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que propongan que las células del lado contrario del contacto son las que se alargan.

Página 37. Actividades

Página 40. Actividades

1. Supongan que estudian una planta que florece cuando está expuesta a 8, 10 u 11 horas diarias de luz, pero no cuando el fotoperíodo es de 12, 13 o 14 horas. Determinen el valor crítico de la especie y si es una planta de día largo, corto o neutro. El valor crítico es de 12, y es una planta de día corto (crece cuando la cantidad de horas de luz no supera el valor crítico).

1. ¿Qué desventaja le traería a la Venus atrapamoscas que sus hojas se cerraran por el estímulo de la lluvia? Gastarían energía en el movimiento, sin obtener lo que necesitan para su nutrición (puesto que no habría ningún insecto atrapado).

2. ¿Qué ventajas puede tener una planta en la que respuestas como la floración, la germinación y el letargo de las yemas estén controladas por el fotoperíodo? Que los procesos (floración, germinación y crecimiento) ocurran en momentos en los que las condiciones ambientales son las óptimas (de luz y temperatura). Página 38. Actividades 1. Expliquen la siguiente afirmación con sus palabras: “Las semillas de algunas especies entran en letargo”. Son semillas que solo germinan cuando experimentan ciertos cambios de temperatura como, por ejemplo, haber pasado muchas horas de temperaturas bajas, y luego experimentar temperaturas más elevadas. 2. ¿Qué es la vernalización? Es el efecto favorable que tiene la baja temperatura en la germinación, floración y formación de tubérculos.

2. ¿Cómo piensan que se produce la respuesta de las trampas de Utricularia: debido a fitohormonas o por cambios en células especiales? Justifiquen su respuesta. Debido a cambios de células especiales, ya que se trata de un cambio muy veloz. Página 42. Actividades Indiquen si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Justifiquen sus respuestas en la carpeta. a. En las plantas, el ápice de la raíz solo detecta la humedad. Falsa. También tienen gravitropismo. b. Las raíces de las plantas presentan hidrotropismo negativo. Falsa. Tienen hidrotropismo positivo. c. La hidronastia en helechos y musgos está relacionada con la reproducción. Verdadera. Los sacos de los helechos se abren y liberan las esporas por una respuesta hidronástica. d. Los movimientos hidronásticos se producen a partir de la división celular. Falsa. Ocurren por cambios en la cantidad de agua de ciertas células especiales.

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2. ¿En qué función vital interviene el agua? ¿Por qué es importante para la planta regular su entrada y salida del organismo? El agua interviene en la fotosíntesis. Además, el agua forma parte de los fluidos dentro de los tejidos de conducción, y del citoplasma de todas las células. Por último, el agua también es responsable del sostén de las plantas, ya que la turgencia se mantiene gracias a las vacuolas grandes llenas de agua, que contienen todas las células. Página 43. Actividades ¿Qué significa que las plantas pueden comunicarse entre sí mediante sustancias químicas? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que las alumnas y los alumnos mencionen que, frente a alguna circunstancia, las plantas liberan alguna sustancia química al exterior, que es percibida por otra planta de su misma especie o de otra especie, y produce un efecto.

Página 43. Estudio de caso Lean nuevamente la publicación de Facebook al comienzo de este capítulo, y respondan.

1. ¿Todos los compuestos producidos por las plantas sirven para comunicarse con su misma especie? No. Los aleloquímicos suelen afectar a otros organismos, como sucede con el pineno y el alcanfor, que impiden el crecimiento de otras plantas y de hongos. 2. De acuerdo con lo que leyeron hasta ahora, ¿qué denominación reciben los compuestos producidos por las plantas para comunicarse? Aleloquímicos. 3. Busquen otros ejemplos de compuestos secretados por las plantas que cumplan funciones similares a la citronella. ¿Los conocían? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se recomienda orientación en la búsqueda de fuentes confiables. Página 44. Actividades 1. Se ha descubierto que hay algunas plantas que, debido a una mutación, carecen de ami-

loplastos. ¿Qué consecuencias creen que tiene esto en su desarrollo? Tendrían mala respuesta frente a la gravedad, lo que vería afectada la dirección del crecimiento de las distintas partes.

2. Escriban un párrafo en el que expliquen cómo piensan que el clinostato afecta la percepción de la gravedad en las plantas. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que indiquen que seguramente este dispositivo cambia la percepción de la gravedad (que las plantas no la sientan hacia abajo), y de este modo se puede estudiar cuál es el efecto en otras direcciones. Si lo consideran necesario, pueden complementar con búsqueda en fuentes. Página 45. Ciencia en acción 1. Expliquen el título de esta nota. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que relacionen la intercomunicación que existe entre las redes de raíces y micorrizas y la interconexión entre las distintas personas conectadas a internet (que se comunican aun estando lejos una de la otra). 2. Realicen un dibujo del experimento que llevaron a cabo los científicos y las científicas del Reino Unido. ¿Para qué colocan las bolsas en las partes aéreas de las plantas? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que dibujen cinco plantas, a todas les dibujen bolsas de plástico, y en dos de ellas de algún modo señalen que impidieron el desarrollo de micorrizas. Las bolsas permiten descartar que la comunicación ocurra a través de sustancias volátiles, liberadas por las partes aéreas de las plantas. 3. ¿Qué beneficios para la agricultura tiene el haber descubierto este tipo de comunicación? ¿Cómo podría aplicarse este conocimiento? Los cultivos con micorrizas pueden funcionar, en algún punto, como un único gran cultivo intercomunicado, que responda de forma conjunta frente a un estímulo. Páginas 46 y 47. Taller de ciencias 1. ¿Por qué se deja una mitad de cada placa sin bacterias? Para que sirva como “control” de no crecimiento.

2. Busquen información sobre a qué se llama “réplicas” en un experimento. ¿Cuál es su utilidad? ¿Cómo podrían hacerse réplicas en esta experiencia? Una réplica es una repetición con el mismo tratamiento. En este caso, si se quisiera trabajar con una réplica por tratamiento, habría que trabajar con diez placas, y cada dos se repetiría la especia utilizada. 3. Averigüen qué significa que un compuesto sea volátil. ¿Piensan que hubiera cambiado algo en esta experiencia si hubieran utilizado especias en polvo? Justifiquen la respuesta. Un compuesto volátil es una sustancia que pasa al estado gaseoso fácilmente. Las especias en polvo quizás tienen más volatilidad que las utilizadas en la experiencia, aunque también habría sustancias que difundirían en el ágar (las especias en polvo también pueden ingresar a los alimentos cuando se las utilizan en la cocción). 4. Busquen información sobre remedios caseros o tradicionales que usen estas especias. Además de bacterias, ¿afectan a otros organismos? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación docente en la búsqueda de fuentes confiables. Páginas 48 y 49. Actividades de repaso 1. ¿Los aromas que libera la planta de tomate

son compuestos que atraen o repelen a insectos? ¿Cómo benefician a la planta? Son compuestos que atraen a insectos que benefician a la planta porque la protegen del ataque de herbívoros.

2. ¿Qué tipos de receptores usan las plantas para colectar esta información de la escasez de luz? Fotorreceptores (fitocromos).

3. De acuerdo con la lectura de este resumen,

¿qué ocurre primero: el cambio en la cantidad de luz que perciben las plantas de tomate o el cambio en el perfil de sustancias volátiles que producen? Primero ocurre el cambio en la cantidad de luz.

4. Lean el siguiente fragmento de la Guía práctica para el cultivo de arándanos en la zona norte de la provincia de Buenos Aires,

publicada por el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), y resuelvan las actividades. Al evaluar el predio donde se realizará el cultivo, hay que tener en cuenta que el arándano requiere suelos sueltos, ácidos y con buen contenido de materia orgánica. [...] Otro factor para considerar es el viento, sobre todo en los primeros años de la plantación. [...] Por último, habría que conocer las “horas de frío”, que representan la cantidad de horas con temperaturas inferiores a 7 °C acumuladas durante el año. Interesan particularmente las horas de frío efectivas, registradas durante el período de reposo invernal (mayo a septiembre). En aquellas áreas en que esta exigencia no es satisfecha adecuadamente, la floración se prolonga, y la brotación se atrasa. Si, por el contrario, las plantas cumplen anticipadamente en el año sus exigencias de frío, quedan expuestas a las heladas que acontecen durante el último tramo del período invernal, ya que se encuentran en condiciones de florecer una vez que la temperatura promedio diaria supera los 10 °C. [...] El arándano debería ser podado en el invierno, mientras las yemas florales están en dormición y son fácilmente visibles. No se recomienda una poda en otoño debido a que puede estimular la brotación de nuevos tallos que luego, con las bajas temperaturas del invierno, morirán.

a. Hagan un listado de los estímulos que se mencionan en el texto, y señalen a qué tipo (químico, mecánico, lumínico, etc.) corresponden y qué parte (o partes) del cuerpo de la planta los perciben. Suelos ácidos, materia orgánica: son estímulos químicos, captados por quimiorreceptores de la raíz. Viento: estímulo mecánico, captado por mecanorreceptores, sobre todo de las partes aéreas de la planta. Temperaturas: estímulo físico, captado por termorreceptores. b. Expliquen qué importancia tiene para el ser humano saber acerca de los mecanismos de respuesta de las plantas. Como muestra este caso de los arándanos, el conocimiento acerca de los mecanismos de respuesta de las plantas permite regular y controlar el cultivo. c. ¿Qué factores del ambiente intervienen en la floración del arándano? ¿Qué ocurre cuando no se presentan en la cantidad adecuada para la planta?

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b. ¿Cómo se llama la respuesta que se estudió

Sobre todo, interviene la temperatura (la cantidad de horas que la planta pasa a temperaturas menores a 7 °C). Puede suceder que la brotación y la floración se demoren, o bien que ocurran con antelación, y sean afectadas por las últimas heladas del invierno. d. ¿Qué piensan que significa “dormición”? ¿Con qué fenómeno de los vistos en el capítulo se relaciona? Justifiquen la respuesta. Es un estado de latencia. Se relaciona con la vernalización. e. ¿Qué clase de respuesta es la brotación de nuevos tallos luego de la poda? Se acerca más a un tropismo, puesto que es una respuesta que se desarrolla en un determinado tiempo (no es una respuesta veloz).

en esta experiencia? Justifiquen la respuesta. Es una nastia, ya que es un movimiento bastante veloz que no depende de la dirección del estímulo ni requiere la fabricación de fitohormonas. c. ¿A qué conclusiones les parece que llegó Mairan con este experimento? Justifiquen. Llegó a la conclusión de que las plantas tienen un “reloj biológico” interno que responde a las horas de luz y de oscuridad a las que estarían sometidas en condiciones naturales (ya que las hojas se mueven hacia arriba y abajo como si tuvieran ciclos de luz y oscuridad, pese a estar recibiendo luz siempre).

5. Unan los estímulos de la columna de la izquierda con la clase de receptores que los detectan en la columna de la derecha. Justifiquen sus respuestas de forma oral.

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Las preguntas de la 9 a la 12 son de elaboración personal de las alumnas y los alumnos.

Capítulo 3. Estímulos y respuestas en animales Página 51. 7. Escriban un párrafo en el que incluyan los siguientes conceptos: competencia entre plantas, respuesta secretora, aceites esenciales, especies alelopáticas. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que vinculen la secreción con las especies alelopáticas. 8. Las siguientes imágenes muestran el dispositivo usado en una experiencia del francés Jean-Jacques de Mairan, en 1729, y el registro de las observaciones. Analicen las imágenes y respondan las preguntas. a. ¿A qué estímulo se expuso la planta? ¿Cómo se dan cuenta? A luz débil continua (según la información del gráfico inferior).

Estudio de caso Lean la publicación de la página de Instagram “Neurona inquieta”, y respondan:

1. ¿Dónde piensan que está la foseta loreal en esta serpiente? ¿Qué entienden por cavidad? ¿Y por radiación infrarroja? ¿Cuál sería el estímulo en este caso para la serpiente? ¿Y la respuesta? Se espera que digan que la foseta loreal está en la zona oscura cerca de los ojos de la serpiente, que una cavidad es un hueco que tiene conexión con el exterior, que la radiación infrarroja es un tipo de rayo (pero probablemente no sepan que es el calor). Puede que

digan que el estímulo sería la radiación infrarroja que emiten las presas, y la respuesta es el movimiento para cazarla. 2. Cuando las serpientes son privadas de sus sentidos de vista y olfato, aún pueden atacar con precisión objetos en movimiento si estos están por lo menos a 0,2 °C más de temperatura que el ambiente. ¿Qué tendrá que ver la temperatura de las posibles presas con la foseta loreal y su rol? Es probable que digan que la foseta loreal les permite detectar a las presas por el calor que estas emiten (y por eso están a mayor temperatura que el ambiente), y de este modo logran atraparlas aun estando privadas de su olfato y de su vista.

Página 53. Actividades 1. ¿Cómo se relacionan la irritabilidad, la función de relación y los sentidos? La irritablidad es la capacidad de los animales de percibir estímulos, tanto del ambiente como del medio interno, y elaborar respuestas, que determinan la función de relación. Los órganos de los sentidos son las estructuras que permiten que los individuos obtengan información del medio.

2. Las serpientes poseen en su cuerpo muchos receptores táctiles que les permiten sentir cambios mínimos en su entorno y reaccionar adecuadamente. ¿En qué categoría ubicarían a estos receptores? ¿Les parece que son útiles para detectar la cercanía de predadores o presas? ¿Por qué? Externorreceptores (porque detectan estímulos externos). Pueden ser útiles, por ejemplo, para detectar a las presas a través del movimiento de hojas y/o ramas. Página 54. Conocimientos en práctica Se ha documentado que la iluminación artificial en las playas afecta la anidación de tortugas marinas. Ciertas fuentes de iluminación artificial alteran el comportamiento de nidificación de las tortugas adultas, lo cual produce que las hembras eviten poner huevos. Además, las crías recién nacidas se desorientan al seguir la luz artificial. Un grupo de investigadores evalúa la eficacia de tres tipos de iluminación. En tres playas iluminadas con diferentes sistemas de lámparas, estudiaron la cantidad de nidos y contaron la cantidad de crías que deambulaban en dirección opuesta al mar. Los resultados se muestran en el siguiente gráfico.

2. Escriban una definición de “órgano sensorial” con sus propias palabras. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que digan que son estructuras que tienen receptores. 3. Nuestro organismo posee receptores que detectan la temperatura interna del cuerpo. ¿De qué tipo serán? Justifiquen su respuesta. Es un internorreceptor, ya que se encuentran en órganos internos, y detectan estímulos que tienen que ver con el funcionamiento del cuerpo. Página 53. Estudio de caso Lean nuevamente la publicación en Instagram que se encuentra en la página 50 y resuelvan las actividades.

1. ¿Qué tipo de receptor sería la foseta loreal? ¿Qué es lo que percibe como estímulo? Es un externorreceptor que percibe la radiación infrarroja (es un estímulo físico).

1. ¿Cuál sería el sistema de iluminación más adecuado para prevenir la muerte de las crías? ¿Y para que no se altere la anidación? El sistema más adecuado para que no se altere la anidación parecería ser el de la playa 1, puesto que es la playa en la que se han puesto más nidos. Probablemente, este mismo sistema sea el más adecuado también para prevenir la muerte de las crías, ya que, si bien en números totales la cantidad de crías desorientadas fue mayor que en la playa 3, puede que si se expresara en porcentaje fuera menor (si se tuviera el dato de la cantidad total de crías, seguramente la proporción entre las crías desorientadas y el total de crías nacidas sería menor).

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2. Si tuvieran que recomendar un tipo de iluminación a partir de los resultados de la investigación, ¿cuál elegirían? Justifiquen su decisión. Se elegiría entonces la iluminación de la playa 1. Página 55. Actividades 1. Hagan un esquema en la carpeta en el que re-

presenten la relación entre una onda de luz, los fotorreceptores y las neuronas asociadas a ellos. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Pueden utilizar distintos recursos en la elaboración del esquema, como flechas y dibujos sencillos. La idea es que organicen los conceptos de forma causa-efecto: las ondas inciden sobre los fotorreceptores presentes en determinadas estructuras. Estos receptores están asociados a neuronas que responden al estímulo y transmiten la información a los órganos donde se procesará e interpretará.

2. Supongan que los ojos de un vertebrado poseen únicamente conos. ¿Dirían que se trata de una especie diurna o nocturna? Justifiquen su respuesta. Seguramente, se trate de una especie diurna, puesto que los bastones requieren mayor intensidad lumínica para ser estimulados. Página 57. Actividades 1. ¿Con qué dos sentidos se relacionan los mecanorreceptores? Con el tacto y el oído. 2. ¿Con qué función vital se relacionan los mecanorreceptores internos? Están relacionados con la capacidad de realizar movimientos de forma coordinada (a través de los propiorreceptores que detectan los movimientos de los músculos y articulaciones). También están ligados a la nutrición; por ejemplo, ciertas percepciones del sistema digestivo dependen de los mecanorreceptores, en relación con la sensación de saciedad o la necesidad de evacuar. 3. Elaboren una tabla en la que comparen las dos estructuras que presentan los receptores táctiles. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Si bien la consigna habla de “tabla”, se puede proponer la elaboración de un cuadro comparativo, con categorías de comparación. A continuación, se presenta una respuesta posible.

Estructura Cómo se percibe el estímulo y qué sucede

Terminaciones nerviosas libres Neuronas individuales.

Dónde se ubican Cuando la piel se comprime o estira por el contacto con un objeto, estas neuronas producen un impulso nervioso que es interpretado por el cerebro como peso o dolor. Cada terminación nerviosa está asociada a una sola clase de estímulo, según el área del cerebro a la que llegue la información. Células que componen la estructura

Corpúsculos Numerosas células. El estímulo mecánico deforma algún punto de la cápsula, la neurona se activa y envía una señal.

A mayor profunCerca de la superficie del didad en la piel. cuerpo. Algunas terminaciones nerviosas están enrolladas alrededor de un pelo (en el caso de un mamífero) o seta (como se denominan los pelos de los artrópodos).

Página 59. Actividades En grupos, confeccionen un modelo del oído humano usando diferentes materiales. Luego, expliquen la percepción del sonido a sus compañeros. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación docente en la selección de materiales adecuados/apropiados para representar cada parte (por ejemplo, para representar el tímpano se podría usar un pedazo de globo estirado y sujetado a un alambre).

Página 62. Actividades 1. ¿Cuál es la diferencia entre gusto y olfato? El sentido del gusto depende de quimiorrecep-

tores que solo captan cuatro o cinco estímulos, y que son sustancias que se disuelven. El sentido del olfato, en cambio, depende de muchos quimiorreceptores (la cantidad varía de acuerdo con la especie), cada uno de los cuales detecta un estímulo distinto, y las sustancias se encuentran en estado gaseoso.

2. De acuerdo con la clasificación de la página 53, mencionen qué tipos de receptores pueden ser los quimiorreceptores. Den un ejemplo de cada uno. Los quimiorreceptores del olfato y del gusto son externorreceptores, ya que se encuentran en la superficie del organismo y captan señales del ambiente externo. Los quimiorreceptores que detectan los niveles de ciertas sustancias en sangre, en cambio, son internorreceptores, ya que están en órganos internos y perciben señales que provienen del medio interior. Página 64. Actividades 1. Los nocioceptores (receptores del dolor) responden al calor, a la presión y a algunas sustancias químicas. ¿Por qué es importante que los individuos tengan nocioceptores? Porque permiten procesar respuestas que los protegen de situaciones peligrosas (por ejemplo, alejar la mano de un sitio caliente, un pie de un objeto punzante, etcétera). 2. Hagan un cuadro para comparar los estímulos de gravedad, electricidad, temperatura y campo magnético. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación docente en la selección de categorías de comparación. A continuación, se propone una repuesta posible. Campo magnético Gravirre- ElectroTermoMagneceptores. rrecepto- rrecepto- torrecepres. res. tores.

Gravedad Tipo de receptores

Electrici- Temperadad tura

Respues- Permiten Permiten Sensan la Permiten orientadetectar tempetas orienratura ción respresas o tación miem- externa e pecto del “arriinterna. campo bros de ba-abamagla propia jo”. nético especie. terrestre.

Página 65. Ciencia en acción 1. ¿Cómo hacen los científicos para intentar reconstruir los sentidos de animales extintos? -La disposición de los ojos da idea de la agudeza y/o del campo visual. -Las tomografías de cráneo pueden brindar información sobre el tamaño del bulbo olfatorio. -La cercanía evolutiva con ciertos grupos, como las aves, da también la idea de probables similitudes, como el oído interno y las aves. 2. ¿Por qué se supone que esta especie de dinosaurios tenía el bulbo olfatorio desarrollado? ¿Qué implica esto? Por los resultados obtenidos a partir la tomografía de cráneo. El bulbo olfatorio bien desarrollado implica que pueda haber tenido un buen olfato (y, por lo tanto, habría percibido a los personajes de la película). 3. ¿Cómo se cree que era el sentido de la visión en estos animales? ¿Por qué? Dada la ubicación de los ojos, tenían un rango de visión binocular mayor todavía que el de los halcones modernos, por lo que probablemente su vista fuera muy aguda. Páginas 66 y 67. Taller de ciencias Actividades 1. Clasifiquen los estímulos evaluados según el tipo. Luz: estímulo físico (radiación y calor). Escarbadiente: estímulo mecánico. Hisopo con sustancias: estímulo químico.

2. ¿Qué clase de receptores actúan en cada una de las experiencias? ¿Con qué sentido están asociados? Luz. Fotorreceptores. Visión. Escarbadiente. Mecanorreceptores. Tacto. Hisopo con sustancias. Quimiorreceptores. Gusto y/u olfato. 3. ¿Hubo diferencias en lo observado por los distintos grupos? ¿Cómo lo explicarían? Si surgieron diferencias pueden tener causas intrínsecas de los individuos (no todas las lombrices son iguales en su percepción y en su respuesta) y/o en la realización de la actividad. No obstante, las diferencias no pueden ser resultados contradictorios sino, por ejemplo, respuestas más o menos veloces.

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4. ¿Se comprobó la hipótesis de trabajo? ¿Por qué sí o por qué no? Se espera que la hipótesis se haya comprobado. 5. ¿Qué otros experimentos o estudios les

parece que se podrían hacer para evaluar la respuesta a estímulos en las lombrices? Describan al menos uno por escrito. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Quizás podrían proponer estímulos sonoros (y se espera que no respondan a ellos).

Páginas 68 y 69. Actividades de repaso Científicos han descubierto receptores que permiten que las serpientes encuentren a su presa en la oscuridad. Las serpientes pueden “ver” en la oscuridad gracias a unas proteínas (TRPA1) que forman canales que son activados por el calor de los cuerpos de sus presas. Estos canales se encuentran dentro de una cavidad llamada “foseta loreal”. La foseta loreal es parte del sistema somatosensorial de la serpiente, que detecta el tacto, la temperatura y el dolor, pero no recibe las señales de los ojos, sino de este órgano, lo que confirma que las serpientes “ven” el infrarrojo al detectar calor. La radiación infrarroja de la posible presa calienta el tejido de la membrana de la foseta loreal, y los canales TRPA1 se abren cuando se alcanza un umbral de temperatura, lo que permite que los iones fluyan hacia las células nerviosas y provoquen una señal eléctrica. De acuerdo a estas investigaciones publicadas en la revista Nature, los canales TRPA1 se activan con temperaturas superiores a 28 °C. Por eso, por la noche, las serpientes pueden “ver” una imagen de su depredador o presa, como lo hace una cámara de infrarrojo, lo que les da un “sexto sentido” muy valioso. Fuente: www.nature.com/articles/nature08943

a. ¿Cuál es la respuesta que resulta de la per-

cepción del estímulo por parte de TRPA1? El movimiento que lleva a capturar a la presa. b. ¿Qué tipo de receptor sería TRPA1? Es un termorreceptor. c. ¿Dónde se procesa esta señal que se activa luego de la percepción del estímulo? En el sistema nervioso central. d. Sobre la base de todo lo leído, ¿cuántos sentidos consideran que existen en el reino animal? ¿Cuántos poseemos los humanos? Los seres humanos tenemos cinco, pero se podrían considerar otros como, por ejemplo, la electrorrecepción de ciertos peces eléctri-

cos, la magnetorrecepción de ciertas aves y la termorrecepción de las serpientes.

3. Hagan un cuadro para comparar los tres tipos de receptores mencionados en este capítulo. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. A continuación, se propone una respuesta posible.

Ubicación

EXTERNORRECEPTORES Se encuentran en la superficie del organismo.

Tipo de estímulo que perciben

Captan señales del ambiente externo.

Ejemplo

Papilas gustativas de la lengua.

INTERNORRECEPTORES Órganos internos del cuerpo.

PROPIORRECEPTORES Órganos internos del cuerpo.

Captan inforPerciben mación sobre estímulos relacionados la posición y con el funcio- orientación namiento del del cuerpo. organismo. Receptores en los vasos sanguíneos que miden el pH.

Receptores en los músculos que perciben su estiramiento.

4. Expliquen una similitud y una diferencia en la estructura o funcionamiento de los fotorreceptores animales y vegetales. En los animales, los receptores lumínicos son células llamadas “fotorreceptores”. Estos receptores están conectados a neuronas y contienen proteínas, denominadas “fotopigmentos”, que cambian de forma cuando absorben la luz. En las plantas, los fotorreceptores son moléculas llamadas fitocromos, que cambian de forma cuando perciben la luz, y producen cambios en el funcionamiento de las células. 5. Hagan un listado de todos los estímulos mecánicos estudiados a lo largo del capítulo y los tipos de mecanorreceptores que los perciben, y escriban un texto breve en el que expliquen cómo funcionan y cuáles son los sentidos relacionados con ellos. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que mencionen los mecanorreceptores vinculados con el tacto, con el oído y con la percepción de la gravedad. También se espera que comparen los mecanorreceptores de distintos grupos (por ejemplo, de vertebrados versus invertebrados).

6. ¿El sonido se propaga mejor por el aire o por el agua? ¿Por qué? Hagan la prueba de poner dos globos, uno con aire y otro con agua, sobre una mesa. Luego, den golpes suaves en la mesa y coloquen los oídos sobre los globos. ¿Se comprobó su idea original sobre la propagación del sonido? El sonido se propaga mejor por el agua que por el aire. Es probable que las alumnas y los alumnos piensen que la propagación es mejor por el aire. En la experiencia obtendrán que el sonido se escucha más rápida e intensamente en globo con agua que con aire. 7. ¿En qué se diferencian las feromonas de las hormonas? Busquen información sobre la producción de feromonas en humanos y su posible papel en nuestra especie. Las feromonas son sustancias volátiles que son liberadas por un organismo y actúan sobre otro, mientras que las hormonas son sustancias producidas por un organismo, y viajan dentro de algún fluido (por ejemplo, la sangre en el caso de los animales vertebrados), y producen una respuesta en el mismo organismo. En relación con la búsqueda de información sobre feromonas humanas, se sugiere orientación docente en el uso de fuentes confiables (sobre todo en este tema encontrarán gran diversidad de artículos con poco sustento científico). 8. Indiquen si las siguientes afirmaciones son V (verdaderas) o F (falsas). Corrijan las falsas en sus carpetas. a. El tímpano transmite los sonidos a la clóquea. Falsa. El tímpano le transmite los sonidos a los huesecillos del oído medio. b. El estatocisto es parte del oído interno de los vertebrados. Falsa. Está relacionado con la gravirrecepción de los inverterbrados. c. Todos los animales ven de la misma manera. Falsa. Todos los animales que perciben la luz tienen fotorreceptores, pero no ven de la misma manera. d. La percepción del campo magnético está relacionada con los gravirreceptores. Falsa. La percepción del campo magnético está relacionada con la magnetorrecepción. e. Los pelos sensoriales de los insectos les permiten captar estímulos químicos. Verdadera. f. Las serpientes pueden detectar animales muertos en la oscuridad gracias a su visión infrarroja.

Falsa. Las serpientes detectan animales vivos en la oscuridad gracias a su visión infrarroja (son los que liberan calor debido a su metabolismo). g. Las papilas gustativas poseen quimiorreceptores que actúan por contacto. Verdadera.

9. Reúnanse en grupos e investiguen acerca de los factores que pueden afectar la vista y la audición en humanos, tales como la alimentación, las enfermedades o el modo de vida. Investiguen acerca de los cuidados necesarios para proteger los órganos de los sentidos. Confeccionen afiches con sus resultados. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación docente en la búsqueda de fuentes confiables. 10. De a dos, hagan la siguiente experiencia: usen una servilleta de papel para secar su propia lengua. Luego, coloquen un pequeño trozo de chocolate sobre la lengua seca. a. ¿Percibieron el sabor del chocolate de manera rápida o lenta? ¿A qué piensan que se debe este fenómeno? Con la boca seca, se espera que sientan el sabor más lentamente. Esto se debe a que los receptores del gusto perciben las sustancias que están disueltas. b. ¿Qué receptores intervienen en la captación de este estímulo? ¿Cómo intervienen? Son quimiorreceptores de las papilas gustativas. Actúan percibiendo sustancias químicas que se disuelven en la lengua. c. ¿A cuál de los cinco sabores básicos corresponde el chocolate? ¿En qué parte de la lengua se percibe más? ¿Cómo podrían saber qué parte de la lengua capta el sabor del chocolate sin mirar el diagrama? Corresponde al sabor dulce. De acuerdo con el diagrama, se percibe más en la parte de adelante. A partir de la propia experiencia, pueden determinar en qué zona “sienten” el sabor del chocolate (o bien proponer una nueva experiencia que apunte a comparar zonas). 11. En la navegación, se utiliza un aparato,

denominado “sonar”, que detecta la presencia de objetos que están sumergidos a partir de ondas que emite el propio barco. ¿Cómo piensan que las vibraciones del sonar afectan a los animales acuáticos que migran, como las ballenas? ¿Por qué? Probablemente, afecten a las ballenas y otros animales que migran y se comunican entre sí a

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través de ondas sonoras. Las ondas del sonar pueden confundir y provocar desorientación. a. ¿Cómo afectarán a los animales que viven cerca de la costa? Afectarán a todos los animales que se comunican a través de ondas sonoras, y pueden provocar, por ejemplo, que las ballenas queden varadas en la costa. b. ¿Qué otras formas de contaminación sonora pueden perturbar a los animales acuáticos? Los ruidos de las ciudades costeñas pueden provocar contaminación sonora que sobre todo afecta a los animales acuáticos de las costas. Las preguntas de la 12 a las 14 son de elaboración personal de las alumnas y los alumnos.

Red conceptual

mésticos en contraste con los gatos de arena (y otros felinos salvajes).

2. ¿Cómo hacen los machos para atraer a las hembras? Emiten un ladrido. 3. Hoy se sabe que los gatos de arena, Felis margarita, tienen un comportamiento mayormente solitario y no muy territorial. De hecho, es común que varios de estos gatos frecuenten el mismo refugio. ¿Qué entienden por “comportamiento territorial”? Es probable que las alumnas y los alumnos digan que son conductas ligadas a delimitar y cuidar un espacio específico en el que viven y se desarrollan. Página 72. Actividades 1. Busquen en el texto dos ejemplos de comportamiento y expliquen cuáles son los estímulos que los generan. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Una respuesta posible es la siguiente: -Los perros ladran ruidosamente luego del sonido de un timbre. -Los cangrejos huyen cuando perciben una sombra sobre ellos.

Capítulo 4. El comportamiento de los animales Página 71. Estudio de caso Luego de leer el tuit de “cienciaenlascosas” en la página anterior, resuelvan las actividades.

1. ¿En qué se diferencian estos gatos de arena,

Felis margarita, de los gatos que podemos tener en casa? Es probable que las alumnas y los alumnos señalen las características particulares que se mencionan en el texto (pelos en las plantas de las patas, emisión del ladrido por parte del macho). No obstante, con guía docente puede que mencionen alguna característica relacionada con el comportamiento de los gatos do-

2. Sobre la base de lo leído, ¿piensan que todos los individuos de una especie presentan iguales comportamientos ante los mismos estímulos? ¿Por qué? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Puede que concluyan que, como en el comportamiento contribuyen el instinto y el aprendizaje (y el aprendizaje puede ser diferente para cada individuo), pueden existir ciertas variaciones frente al mismo estímulo. Página 74. Actividades 1. ¿Cómo se diferencian el comportamiento innato del comportamiento adquirido? El comportamiento innato es un conjunto de respuestas instintivas (aquellas que el individuo realiza de forma espontánea). Los animales realizan estas acciones desde la primera vez que se encuentran con el estímulo, y siempre se repiten de igual modo. El comportamiento adquirido, en cambio, es el conjunto de acciones que los animales realizan que surgen de su experiencia previa o han sido

modificadas por ella. Estas respuestas que no están predeterminadas, sino que son moldeadas por la interacción con el ambiente.

2. Escriban un párrafo en el que expliquen la importancia entre el instinto y el aprendizaje en el comportamiento. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que mencionen que ambos están involucrados en el comportamiento animal, y que el aprendizaje genera la adquisición de comportamientos previos y/o la flexibilización de comportamientos instintivos, lo que permite que los individuos se adapten a distintas circunstancias durante la vida. 3. Expliquen de qué modo estos tipos de comportamientos contribuyen a la supervivencia. Es probable que mencionen los casos que señala el texto como, por ejemplo, el de los herbívoros jóvenes y el consumo de plantas venenosas, los carnívoros jóvenes y el consumo de alimentos con mal sabor, y el impacto del aprendizaje en la selección de alimentos más fáciles de obtener y/o manipular.

Página 77. Actividades 1. Elaboren un cuadro en el que comparen la habituación, el condicionamiento y el discernimiento respecto de los siguientes aspectos: a. Cantidad de estímulos involucrados (uno o varios). b. Cantidad de repeticiones hasta que se produce el nuevo comportamiento (una o varias). c. Características de la respuesta que se produce como resultado del aprendizaje. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. A continuación, se presenta una respuesta posible. Cabe destacar que, a diferencia del cuadro que realizaron en la actividad de la página 77, aquí se aportan las categorías de comparación.

Cantidad de estímulos involucrados

HABITUACIÓN

CONDICIONAMIENTO

DISCERNIMIENTO

Uno.

Dos.

Uno o varios.

Varias.

El animal asocia una respuesta instintiva a un estímulo nuevo, no relacionado.

El animal aplica conocimientos adquiridos anteriormente en situaciones nuevas.

Página 76. Actividades Elaboren un cuadro en el que comparen las características de los tres tipos de aprendizaje. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación en la selección de categorías de comparación. A continuación, se presenta una respuesta posible.

Cómo ocurre el aprendizaje

HABITUACIÓN Se produce cuando la respuesta a un estímulo se reduce o desaparece ante la repetición.

Tipo de aprendizaje

Simple.

Animales en las que está presente

Todas las especies.

CONDICIODISCERNINAMIENTO MIENTO Se produce Ocurre cuando el animal cuando se asocia una aplica conocimientos respuesta adquiridos instintiva a anteriorun estímulo mente en nuevo, no relacionado. situaciones nuevas. Un poco más complejo.

Complejo.

En algunos animales.

Primates, cetáceos, pulpos y las familias de cuervos y loros.

Cantidad de repeticiones hasta que se produce el nuevo comportamiento

CaracteLa resrísticas puesta del de la animal respuesta frente a que se produce un estímulo se reduce o como resultado desaparedel apren- ce ante la repetición. dizaje

2. ¿Consideran que los comportamientos instintivos pueden desaparecer completamente en un individuo? Busquen información adicional en internet para justificar su respuesta. Se espera que las alumnas y los alumnos digan que los comportamientos instintivos no desaparecen completamente, pero sí que pueden ser moldeados por la experiencia.

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Página 79. Actividades

Página 79.

1. Hagan un cuadro comparativo con las ventajas y desventajas de las formas de comunicación estudiadas hasta ahora. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. A continuación, se presenta una respuesta posible.

Estudio de caso

COMUNICACIÓN VISUAL

Ventajas

Desventajas

Puede involucrar ambas señales al mismo tiempo..

COMUNICACIÓN SONORA

COMUNICACIÓN QUÍMICA

Gastan muy poca energía. En la mayoría de los casos, las feromonas solo son Permiten una detectadas por otros comunicación individuos rápida y la de la misma codificación especie, de distintos por lo que no mensajes. atraen deSe transmiten predadores. lejos. Las sustancias químicas pueden viajar largas distancias y son duraderas.

Solo son efectivas a corta Los depredadistancia. dores Pueden pueden usar llamar la estas mismas atención señales para de localizar ciertos a sus presas. depredadores si se encuentran cerca.

Solo permiten una comunicación sencilla.

2. ¿Por qué las señales defensivas son de tipo sonoro o de tipo visual? Justifiquen su respuesta. Probablemente, mencionen que son formas de comunicación que permiten emitir señales más complejas y/o muchas señales a la vez, de forma rápida y con codificación de mensajes.

Lean nuevamente el tuit de la página 70.

1. ¿Qué tipo de comunicación establecen los Felis margarita y en qué situación? ¿Quién sería el emisor y el receptor en ese mensaje? Establecen una comunicación sonora, cuando el macho quiere llamar la atención de la hembra. El emisor es el macho, y el receptor es la hembra. 2. ¿De qué tipo son las señales emitidas por los machos de esta especie de gatos cuando intentan atraer a una hembra? Son señales sonoras. Página 81. Actividades 1. Respondan las preguntas. a. ¿Cuál es el papel de la comunicación en la

competencia? Los individuos de la misma o de distintas especies que tengan necesidades similares deben competir por alimentos, parejas y sitios adecuados donde descansar o cuidar a sus crías. Los comportamientos ligados a la competencia se desarrollan a través de distintas formas de comunicación como, por ejemplo, la emisión de sonidos que ahuyentan o asustan. b. ¿Cuáles son las características del comportamiento antagónico? El comportamiento antagónico está constituido por las amenazas y ataques entre los animales de una misma especie, y las luchas ocurren hasta que los más fuertes son reconocidos como tales. En las peleas, los vencedores pueden terminar heridos, y los perdedores mueren o no logran dejar descendencia. c. ¿Qué diferencia hay entre las exhibiciones y los rituales? Las exhibiciones y los rituales consisten en acciones que permiten mostrar superioridad sin llegar a agresiones físicas, como la adopción de posturas que hacen parecer más grande al animal, la exhibición de colmillos o garras, o ciertas señales sonoras.

2. Escriban un texto breve en el que expliquen qué relación existe entre jerarquía y vida en grupo en los animales.

De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que expliquen que se trata de una forma de organización en la cual algunos individuos son dominantes y se quedan con la mayoría de los recursos, y que se establece mediante rituales y exhibiciones.

Página 83. Actividades Expliquen si las siguientes especies mencionadas como ejemplo en estas páginas son gregarias o sociales. En cada caso, mencionen una ventaja y una desventaja que los animales obtienen del grupo. Justifiquen sus respuestas. Será necesario complementar la información del texto con una búsqueda en otras fuentes, sobre todo para los casos de las cebras y los elefantes marinos.

a. Cebras. La mayoría de las especies son sociales, ya que su organización se basa en grupos familiares con vínculos permanentes, y hay jerarquía. Ventaja: las rayas aportan camuflaje grupal, ya que cuando el rebaño huye, el efecto del movimiento y la coloración confunde a los depredadores. Desventaja: los machos no dominantes viven solos o con otros machos no dominantes. b. Elefantes marinos. Son gregarios. No tienen jerarquía definida ni división de tareas. Ventaja: más chances de aparearse (se juntan para la reproducción). Desventaja: se aparean mientras las hembras están amamantando a sus crías de ese año, y a veces los cachorros son aplastados por los machos dominantes en sus furiosas peleas territoriales, o son atacados por jóvenes adultos que no han conseguido aparearse. c. Suricatas. Son sociales. Su organización se basa en grupos familiares. Los grupos son muy estables con jerarquías y división de tareas para la supervivencia y la reproducción (la pareja dominante es la que se reproduce, y los otros ayudan con el cuidado, y no se reproducen). Ventaja: mejor protección contra la depredación. Desventaja: no todos se reproducen. Página 84. Actividades Confeccionen un listado de los tipos de señales que se utilizan para atraer a las parejas duran-

te el cortejo. Luego, busquen ejemplos adicionales a los mencionados en estas páginas. Escriban un breve texto con los tipos de señales y los nuevos ejemplos, y consignen las fuentes que usaron para su búsqueda. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que mencionen las señales sonoras, las señales visuales pasivas y activas, y las señales químicas (feromonas). Se recomienda orientación docente en la búsqueda de fuentes confiables.

Página 85. Conocimientos en práctica Los leones se distinguen de los demás felinos, entre otros aspectos, por su vida social y la presencia de melena en los machos. Esta cabellera varía en largo y color: en algunos leones es una simple “cresta” mientras que en otros cubre el pecho, y las tonalidades van del rubio casi blanco al negro. Recientemente, un grupo de biólogos decidió investigar si las características de la melena influyen en las relaciones sociales entre leones. En distintos experimentos, colocaron dos muñecos, uno con melena oscura y otro con melena clara, cerca de grupos de leones de un mismo sexo (todos machos o todas hembras) y observaron a qué muñeco se acercaban primero. Esta experiencia se repitió luego con muñecos con melenas de distinto largo pero igual color. Se obtuvieron los siguientes resultados:

1. De acuerdo a los datos obtenidos ¿influyen las características de la melena en el comportamiento? ¿De qué manera? De acuerdo con los resultados, las hembras eligieron primero los muñecos con melena larga y oscura, mientras que con los machos ocurrió lo contrario (los machos aparentemente tienden a “repeler” lo que a las hembras más les atrae).

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2. Teniendo en cuenta lo leído y su respuesta a la pregunta anterior, expliquen la función de la melena en los leones. La melena es una señal pasiva vinculada con el cortejo sexual (es una de las formas en las que los machos atraen a las hembras). 3. ¿Qué clase de mecanismo evolutivo (selección natural o selección sexual) pudo haber determinado la aparición de la melena? La selección sexual; los machos cuya melena resulta más atractiva para las hembras son los que han tenido mayor probabilidad de ser elegidos y dejar descendencia. Página 86. Actividades 1. Expliquen la relación entre comportamiento, genes y evolución. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que mencionen la selección sexual, en la que se seleccionan los genes ligados a los cortejos y/o estrategias de reproducción más exitosas, y a los genes ligados al altruismo. 2. ¿En qué se diferencia la selección por parentesco de la selección natural? En la selección natural, las características que se “seleccionan” son las que les aportan a los individuos alguna ventaja adaptativa que les brinda más chances de sobrevivir y dejar descendientes. La selección por parentesco ocurre cuando se seleccionan los genes ligados al altruismo, que implica más chances de que los genes persistan, aunque no sea a través de los propios descendientes, sino de los descendientes de individuos emparentados. 3. ¿Por qué es improbable que los animales de especies solitarias presenten comportamientos altruistas? Porque los comportamientos altruistas siempre implican un impacto sobre otros individuos a través de los cuales contribuye a que sus genes persistan. Página 87. Ciencia en acción 1. Busquen información en internet o en otras fuentes sobre uno de los casos de comunicación animal mencionados en esta página. En grupos, escriban un texto con el resultado de su investigación en el que incluyan los siguientes aspectos.

• De qué forma se comunican esos animales. • Con qué fin lo hacen. • Cómo creen que podrían analizar los científi-

cos esos “lenguajes”. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se recomienda orientación en la búsqueda de fuentes confiables. En cuanto a cómo los científicos podrían analizar esos “lenguajes”, es probable que en las fuentes ya encuentren algo de cómo fue o fueron las investigaciones (y sus respectivos desarrollos experimentales), pero se les puede sugerir que piensen alguna actividad más.

2. Hagan un afiche para ilustrar lo que expusieron en el texto y explíquenlo a sus compañeros en una puesta en común. Incluyan en el afiche algunas imágenes que pueden encontrar en internet o en otras fuentes. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se recomienda orientación en la búsqueda de fuentes confiables. 3. ¿Qué importancia tiene para las personas la capacidad de comunicarnos mediante un lenguaje? ¿Cómo se relaciona el lenguaje con la cultura? El lenguaje es vital para los procesos cognitivos que asociamos con algunos aspectos de la inteligencia. Gracias al lenguaje tenemos una compleja serie de ideas y conocimientos transmitidos entre personas y en el tiempo. Páginas 88 y 89. Taller de ciencias Hagan una puesta en común de los datos obtenidos por todos los grupos. Calculen la frecuencia de las actividades de vigilancia de los individuos observados en los puntos 6 y 9, dividiendo la cantidad de veces que levantaron el cuerpo por la cantidad de segundos (60 o menos) que duró la observación. ¿Se cumple la hipótesis? En caso de que no, ¿cómo pueden explicar los resultados obtenidos? Se espera que la hipótesis se cumpla, y que obtengan que: -Los gorriones tienden a formar grupos más grandes cuando se paran a 10 pasos que cuando se paran a 15 pasos. -Un gorrión en el medio de un grupo pasa más tiempo comiendo y menos levantando el cuerpo para vigilar que un gorrión solo. -Si la comida es abundante, los gorriones tienden a llamar a otros para que acudan a comer y compartir la vigilancia.

Se recomienda trabajar con filmaciones y realizar la medición a partir de los videos, para reducir el error (el video se puede reproducir varias veces).

Páginas 90 y 91. Actividades de repaso 1. Lean el siguiente texto y respondan las

preguntas que están a continuación. ¿Cómo aprenden los gatos? El gato hace uso de diversas formas de aprendizaje desde muy pequeño, incluso durante la fase de socialización, aunque las dos más destacadas son la observacional y la asociativa. Aprendizaje observacional: los gatos son animales con una capacidad de discriminación visual muy importante debido a las características propias de la especie. Es así como el aprendizaje observacional o por imitación supone una forma mayor de adquirir habilidades en comparación con otras especies animales. Aprendizaje asociativo: los gatos son capaces de asociar un comportamiento o una situación con algo beneficioso para ellos (premio) o con algo desagradable (castigo), de modo que así serán más proclives a repetir más o menos ese comportamiento o a favorecer o evitar determinadas situaciones. Adaptado de www.royalcanin.es

a. ¿Podrían dar ejemplos de comportamientos que reflejen el tipo de aprendizaje observacional y el asociativo? ¿Cuál de los dos aprendizajes se relaciona con el experimento que realizó el científico ruso Pavlov? Los ejemplos serán de elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que digan que el aprendizaje asociativo es el que está ligado con el experimento que realizó Pavlov. b. Teniendo en cuenta que los gatos que conviven con nosotros son domésticos, ¿qué diferencias piensan que habrá entre estos gatos y los gatos como Felis margarita que se encuentra en la publicación de Facebook del inicio del capítulo? Los gatos domésticos están sometidos a otro tipo de estímulos que surgen de la convivencia y contacto con los seres humanos, y por lo tanto se presentan muchos más comportamientos adquiridos, asociados al aprendizaje (y probablemente evidencian menos comportamientos innatos y/o estos se modifican por la interacción con los seres humanos).

c. Es común ver que los gatos, ni bien llegan a un

nuevo hogar, ocultan sus excrementos en unas piedras sanitarias (o en la arena) para esconder el olor y alejar a los posibles depredadores. ¿Este comportamiento es aprendido o innato? Es un comportamiento innato.

2. Indiquen si las siguientes afirmaciones son V (verdaderas) o F (falsas). Justifiquen su elección en la carpeta. a. Los comportamientos instintivos solo se manifiestan durante períodos específicos de la vida del animal. Falsa. Los comportamientos instintivos se manifiestan durante toda la vida. No obstante, los comportamientos instintivos son los primeros que tienen los animales ni bien nacen (ya que no han tenido oportunidad de aprender, como la succión del pezón en los bebés), y además pueden ser moldeados por el aprendizaje durante la vida. b. En las sociedades animales, los individuos se reparten los recursos de forma equitativa entre sí. Falsa. Las sociedades animales suelen tener jerarquías, y presentar una distribución desigual de los recursos. c. Las señales sonoras permiten transmitir información a mayor distancia que las señales visuales. Verdadera. Los sonidos mediante los cuales se comunican los elefantes y las ballenas pueden viajar cientos de kilómetros. d. La comunicación animal es una interacción que solo modifica el comportamiento del emisor. Falsa. También modifica el comportamiento del receptor. e. El altruismo es una interacción animal en que todos los ejemplares involucrados se benefician. Falsa. El individuo que se “sacrifica” no se beneficia directamente, pero sí asegura la transmisión de sus genes (por el parentesco) a las próximas generaciones. f. El cortejo es un comportamiento relacionado con la elección de pareja que se observa en muchas especies. Verdadera. En muchos casos son los machos los que producen alguna señal. 3. Expliquen de qué modo la habituación puede modificar las respuestas de un animal a su ambiente. ¿Qué ventajas tiene este efecto? La habituación se produce cuando la respuesta a un estímulo se reduce o desaparece ante la repetición. Entre otras cosas, la habituación

Solucionario • Nuevo Huellas • Biología 3 es

permite al animal filtrar parte de la gran cantidad de información que recibe del medio para dedicar su atención a estímulos menos comunes y de mayor importancia, y favorece otros aprendizajes más complejos.

4. El psicólogo estadounidense Frederik Skinner diseñó un dispositivo llamado “caja de Skinner”. Cuando un animal es colocado allí, al explorar la caja en algún momento aprieta un botón o empuja una palanca, lo que hace que caiga una bola de alimento. Después de que esto ocurre varias veces por accidente, el individuo comienza a accionar el botón o palanca intencionalmente para comer. a. ¿De qué clase de aprendizaje se trata? ¿Por qué? Se trata de condicionamiento, ya que implica la asociación de una respuesta instintiva a un estímulo nuevo, no relacionado (botón o palanca). b. Escriban un texto breve en el que expliquen este aprendizaje aplicando los conceptos relevantes a este ejemplo. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos.

Los comportamientos altruistas por lo general están dirigidos a parientes: un animal que ayuda a la crianza de varios hermanos y primos, con los que comparte la mitad o la cuarta parte de su información genética, y de ese modo contribuye a que sus genes persistan tanto o más como si tuviera sus propios hijos.

7. Escriban un párrafo en el que expliquen dos mecanismos mediante los cuales los individuos disminuyen la probabilidad de pelearse con otros de su especie. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que mencionen a las exhibiciones y los rituales como estrategias para comunicar superioridad sin necesidad de pelea y/o agresión física. Las preguntas 8 y 9 son de elaboración personal de las alumnas y los alumnos

Red conceptual

5. Completar el siguiente párrafo: La transmisión de mensajes entre los animales constituye la comunicación. Esta se realiza mediante el intercambio de señales de distinto tipo, incluyendo las sonoras, visuales y las químicas. Los rituales son ejemplos de comunicación donde el emisor representa una situación de forma simbólica. Junto con el comportamiento antagónico, forma parte de una interacción entre individuos por el uso de recursos llamada competencia.

6. Respondan las preguntas. a. ¿Qué diferencia hay entre una señal visual activa y una pasiva? Den dos ejemplos de cada una. Las señales visuales activas son aquellas que implican una acción del emisor (por ejemplo, mover la cabeza o erizar el pelo). Las señales visuales pasivas son parte del animal (como el color). b. ¿Por qué en algunas especies los machos son mucho más coloridos y llamativos que las hembras? Forma parte del cortejo. Son señales visuales pasivas que influyen en la selección que realizan las hembras antes de aparearse con ellos. c. ¿Cómo se relacionan el altruismo y la selección de parentesco?

Capítulo 5. Las células y la relación con el medio Página 93. Estudio de caso Lean la publicación de Facebook de la página anterior. Allí se comparte el artículo acerca de la membrana celular que fue publicado en un diario español.

1. Observen el título del artículo. ¿Qué responderían ustedes a esa pregunta? Es probable que las alumnas y los alumnos digan que la membrana celular es fundamental para la vida, en principio, porque establece un límite para la célula y, por otro lado, es la que regula la entrada y la salida de sustancias.

2. En el texto que acompaña la noticia compartida, se compara la piel de una persona con la membrana de una célula. ¿Están de acuerdo con esta comparación? ¿Qué tienen en común? ¿En qué se diferencian? ¿Corresponden al mismo nivel de organización? Ambas son estructuras que ofrecen un límite. La piel permite salida de algunas sustancias, como por ejemplo a través del sudor, pero es poco lo que puede ingresar; la membrana celular, en cambio, también permite el ingreso de sustancias a la célula. Ambas estructuras permiten percibir estímulos del exterior (la piel, desde el exterior del cuerpo, y la membrana, desde el exterior celular). En cuanto al nivel de organización, la membrana celular es una estructura subcelular que pertenece al nivel de conjunto de macromoléculas, mientras que la piel es un órgano formado por varios tejidos. Seguramente, las alumnas y los alumnos puedan mencionar sin dificultades algunas similitudes y diferencias. También quizás sea necesario revisar los niveles de organización. 3. Las personas sentimos estímulos a través de la piel, ¿consideran que sucede lo mismo con la célula y su membrana? ¿Cómo les parece que ocurre esto? En cuanto a la piel, seguramente mencionen que hay receptores (ya que lo vieron en capítulos anteriores). En cuanto a la membrana, es menos probable que hablen de las proteínas que tienen función de receptores (quizás digan que la membrana también debe tener estructuras que actúan como receptores).

Página 95. Actividades 1. ¿Cuál es la “ruta” que sigue la información en la relación de las células con el ambiente? ¿Por qué se parece a lo que ocurre en los organismos pluricelulares, como las plantas o animales? En primer lugar, se perciben los estímulos y se desencadena una señal interna; luego, la información se interpreta e integra, y finalmente se elabora una respuesta. Estos mismos “pasos” ocurren en las plantas y en los animales, pero la diferencia está en que las estructuras que participan a nivel celular no son órganos, sino biomoléculas. 2. ¿Por qué la percepción de los estímulos por parte de las células es específica?

Porque depende de receptores proteicos que son propios para el estímulo que detectan.

3. ¿Creen que las células del hígado pueden detectar los mismos estímulos que las células de la piel? ¿Por qué? Seguramente, hay diferencia en los estímulos que detectan, porque deben tener diferentes receptores, lo que se relaciona con el hecho de que las células tienen funciones y características diferentes. Página 97. Actividades 1. ¿Qué componentes de la membrana se podrían comparar con las puertas, las ventanas y el timbre de la casa? ¿Cuáles se podrían comparar con las paredes? Las puertas, las ventanas y el timbre de la casa serían las proteínas (que son las responsables fundamentales del ingreso y salida de sustancias y la comunicación), mientras que las paredes se pueden comparar con los fosfolípidos. 2. ¿Por qué los fosfolípidos se organizan como una bicapa? Porque tienen una zona hidrofílica y una zona hidrofóbica; las “cabezas” hidrofílicas se orientan hacia el exterior y el interior celular, formados por soluciones acuosas, mientras que las “colas” hidrofóbicas se atraen entre sí, y constituyen el interior de la membrana. 3. ¿Qué quiere decir que la membrana sea comparable a un “mosaico” y “fluido”? Las proteínas se distribuyen como “témpanos” que flotan en un “mar” de fosfolípidos; constituyen un mosaico que se desplaza, como si se movieran en un fluido. Página 97. Estudio de caso Vuelvan a leer el texto de la tablet del comienzo del capítulo. De acuerdo con lo que han estudiado hasta ahora, respondan. a. ¿Cómo se relaciona la membrana celular con la capacidad de una célula de llevar a cabo sus funciones? La membrana es fundamental para que las células cumplan sus funciones, puesto que establece un límite y habilita un intercambio selectivo de sustancias entre el exterior y el interior celular. También es la encargada de

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percibir los estímulos del entorno y transmitir las señales al interior. b. ¿Existen estructuras en la membrana celular que puedan compararse con los receptores que tenemos en la piel? ¿Cuáles? Las proteínas receptoras se pueden comparar con los receptores de la piel, ya que cumplen la función de percibir los estímulos provenientes del exterior celular.

Página 98. Actividades ¿Por qué piensan que las proteínas transportadoras son específicas de la sustancia que transportan? Porque tienen un sitio al que se une únicamente la sustancia que transportan.

Página 99. Conocimientos en práctica La bomba de sodio y potasio se encuentra en la membrana de la mayoría de las células eucariotas. Transporta tres iones de sodio (Na+) hacia el exterior, y dos iones de potasio (K+) al interior. De este modo se sostiene la diferencia entre el interior y el exterior celular, que es fundamental para varias funciones; entre ellas, la transmisión del impulso nervioso. Observen la figura y respondan.

1. Indiquen si las sustancias se transportan a favor o en contra de gradiente. Se transportan en contra de gradiente, ya que hay mayor concentración de Na+ en el exterior celular (hacia donde es transportado), y mayor

concentración de K+ en el interior celular (hacia donde es transportado este ion).

2. ¿Se requiere energía para este tipo de transporte? Sí, es un transporte con gasto de energía. Página 101. Actividades 1. ¿Los ligandos de los receptores de membrana serán de naturaleza hidrofílica o hidrofóbica? Elaboren una explicación. Seguramente, son de naturaleza hidrofílica, ya que se unen a su receptor en el dominio extracelular, que está en contacto con el exterior celular, que es hidrofílico. 2. Los ligandos de los receptores intracelulares son de naturaleza hidrofóbica. ¿Cómo creen que pasan a través de la membrana plasmática? Seguramente, pasan por difusión simple. 3. Elaboren un cuadro comparativo entre los receptores de membrana y los receptores intracelulares. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación para la elección de categorías de comparación. A continuación, se presenta una posible respuesta: RECEPTOR DE MEMBRANA

RECEPTOR INTRACELULAR

Ubicación

Membrana plasmática.

Citoplasma o núcleo.

Tipo de ligando

Sustancia hidrofílica.

Mecanismo de acción

La unión con el ligando promueve un cambio de conformación del receptor, y se transmite la información al interior de la célula (pero el receptor no efectúa la acción).

La unión con el ligando produce un cambio en la forma del receptor, que adquiere la capacidad de unirse al ADN, y ejerce directamente la acción.

Velocidad de la respuesta

Rápida.

Lenta.

Duración de la acción

Breve.

Larga.

Sustancia hidrofóbica pequeña.

Página 103. Actividades

Páginas 106 y 107. Taller de ciencias

1. Ciertas células del páncreas fabrican una

Actividades

hormona llamada “insulina” que viaja por los vasos sanguíneos y actúa sobre las células del hígado. ¿De qué tipo de comunicación se trata y por qué? Se trata de comunicación endocrina, ya que se da entre células que están alejadas entre sí, y la sustancia que lleva la señal (la insulina) viaja a través de la sangre, y es reconocida por receptores de membrana de las células del hígado, donde ejercen su acción.

2. Ciertas células del sistema inmunológico liberan sustancias que promueven la división de células que se encuentran cerca. ¿De qué tipo de comunicación se trata y por qué? Se trata de comunicación paracrina, ya que la acción es sobre células vecinas. 3. ¿Cómo se relaciona el tipo de unión con la comunicación entre las células? Las uniones comunicantes, por ejemplo, permiten que exista comunicación yuxtacrina entre las células. Página 105. Ciencia en acción

1. ¿En qué se parecen los anticuerpos a los receptores? En que los anticuerpos son específicos para la sustancia que reconocen y a la que se unen. 2. ¿Por qué la terapia contra el cáncer con anticuerpos monoclonales es “dirigida” exclusivamente a las células tumorales? Porque los anticuerpos monoclonales reconocen proteínas que están presentes solamente en la membrana de las células tumorales. 3. ¿Se les ocurre que puede existir alguna relación entre los factores de crecimiento y el cáncer? ¿Y entre la acción de los anticuerpos monoclonales y los factores de crecimiento? Expliquen. Los factores de crecimiento pueden favorecer el desarrollo de un tumor, ya que promueven la división celular. Los anticuerpos monoclonales, por ejemplo, podrían actuar sobre los receptores de dichos factores, e impedir su acción.

1. En el modelo de la membrana plasmática, ¿pudieron representar todos sus componentes? ¿Cómo harían para representar el modelo del mosaico fluido? ¿Cómo harían para representar el transporte a favor y en contra de gradiente? Probablemente hayan podido representar a los fosfolípidos y las proteínas, pero quizás no hayan considerado los fragmentos de hidratos de carbono de las glicoproteínas. Lo del transporte a favor y en contra de gradiente se puede representar con las esferas de telgopor ubicadas a un lado y al otro de la representación de la membrana. 2. En el modelo de la formación del complejo señal-receptor y la transducción de señales, ¿quedó alguna característica o propiedad de los receptores sin representar? ¿Cómo podrían representar las diferencias entre los receptores de membrana y los intracelulares? Por ejemplo, no se puede representar el cambio de conformación de los receptores (cuando el tornillo se enrosca a la tuerca, no cambia la forma de la tuerca). En cuanto a la diferencia entre los receptores de membrana y los intracelulares, deberían representarse otras partes de la célula (el núcleo con el ADN), y luego de la unión deberían desplazar el tornillo y la tuerca unidos hacia el interior del núcleo, para unirse a lo que se represente como ADN. 3. La cantidad total de receptores para un determinado ligando en una célula es limitada. Cuando todos los receptores están unidos a un ligando, se dice que se “saturaron”. ¿Con qué parte de la modelización se relaciona esta situación? ¿Qué pueden concluir en relación con cómo se establece la cantidad máxima de señales que puede recibir una célula, a partir de un determinado ligando? La cantidad de tuercas es menor que la cantidad de tornillos. La cantidad máxima de señales que puede recibir una célula a partir de un determinado ligando ocurre cuando todos los receptores están saturados (unidos al ligando).

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Páginas 108 y 109. Actividades de repaso

Al comienzo de este capítulo, se muestra una publicación en la que se comparte una nota del diario español El País. Esa nota se encuentra en una sección llamada “Nosotras respondemos”, en la cual un grupo de científicas responde preguntas de los lectores. Este es un fragmento de la respuesta a la pregunta “¿Es necesaria la membrana celular para que haya vida?”. “La membrana celular, que también se llama membrana plasmática, es una estructura que rodea toda la célula, encierra a sus componentes y permite el mantenimiento de una composición diferente entre el interior y el exterior de la célula. Está formada por una fina capa de lípidos donde se insertan proteínas. Estas proteínas pueden crear poros o canales que permiten la entrada y salida selectiva y controlada de sustancias que la célula necesita para seguir funcionando”.

1. ¿Qué importancia tiene el transporte de sustancias para la relación de la célula con su entorno? Permite que ingresen sustancias necesarias para el metabolismo, y que salgan los desechos celulares. 2. Expliquen con sus palabras los siguientes

enunciados: De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. A continuación, se sugieren algunas respuestas. a. Los fosfolípidos de la membrana plasmática se organizan en forma de bicapa. Las “colas” hidrofóbicas de los fosfolípidos se enfrentan entre sí, y las “cabezas” de una de las capas quedan orientadas hacia el exterior celular, y las “cabezas” de la otra capa están en contacto con el citoplasma. b. No todos los receptores de membrana transmiten del mismo modo la señal. Algunos receptores de membrana son, a su vez, proteínas canales que transportan iones, y se abren cuando se unen a su ligando. Otros se transforman en enzimas, estimulan reacciones en el lado intracelular, y transmiten la señal al interior celular. Algunos receptores están asociados a una proteína llamada “proteína G” en el interior celular, y la unión con el ligando produce un cambio en su conformación, que genera la separación y activación de la proteína G, y de este modo comienza la transducción de la señal. Otros receptores

están unidos a proteínas que constituyen el citoesqueleto. c. Solo las pequeñas moléculas hidrofóbicas pueden atravesar la membrana plasmática por difusión simple. Las moléculas hidrofóbicas pequeñas pueden pasar por el interior de la membrana, que es hidrofóbico. d. No todas las células pueden reconocer cualquier sustancia. Los distintos tipos de células tienen distintos tipos de receptores. e. Los receptores son específicos para los ligandos. Los receptores tienen un sitio que se une específicamente a su ligando, como si fuera una llave con una cerradura. f. Las proteínas de membrana no se encuentran ubicadas en un lugar fijo. Las proteínas de membrana pueden desplazarse, debido a que la membrana es fluida. g. Se requiere energía para que una sustancia sea transportada en contra de su gradiente. El pasaje sin gasto de energía es el que ocurre a favor de gradiente, ya que las sustancias tienden a desplazarse desde donde están más concentradas hacia donde están menos concentradas.

3. Respondan las siguientes preguntas: a. Los receptores de membrana se unen a su

ligando en la región extracelular. ¿Qué naturaleza deben tener los ligandos: hidrofóbica o hidrofílica? ¿Por qué? Deben ser de naturaleza hidrofílica, puesto que el exterior celular es hidrofílico. b. Las hormonas sexuales (estrógeno, progesterona y testosterona) atraviesan la membrana por difusión simple y son reconocidas dentro de las células. ¿De qué naturaleza química serán: hidrofóbicas o hidrofílicas? ¿Qué tipo de receptores las reconocen? Para poder atravesar la membrana y pasar a través de los fosfolípidos, deben ser de naturaleza hidrofóbica, y se unen a receptores intracelulares. c. El estrógeno es una hormona fabricada por los ovarios. Ejerce acciones en estructuras que se hallan alejadas, como las glándulas mamarias. ¿De qué tipo de comunicación se trata? ¿Por qué no todas las células del cuerpo pueden detectar el estrógeno? Se trata de comunicación endocrina, y solo es reconocido en las células que poseen receptores a estrógeno.

4. Expliquen cuál es la relación entre los elementos en cada caso. a. El tipo de ligando y el tipo de receptor. Si el ligando es una sustancia hidrofóbica pequeña, el receptor es intracelular, mientras que si el ligando es una sustancia hidrofílica y/o grande, el receptor es de membrana. b. La presencia de uniones comunicantes, el pasaje de sustancias y la transmisión de señales. Las uniones comunicantes permiten el pasaje libre de sustancias entre una célula y otra, y comunicación de tipo yuxtacrina. c. El tipo de receptor y el tipo de respuesta. Los receptores de membrana transmiten la respuesta al interior celular, mientras que los receptores intracelulares producen ellos mismos la acción, luego de unirse al ligando. d. Las proteínas de membrana y el reconocimiento celular. Algunas glicoproteínas de la membrana plasmática son las responsables del reconocimiento y la comunicación entre las células, como sucede con las proteínas del complejo mayor de histocompatibilidad que reconocen las células del sistema inmune. e. El tipo de sustancia y su forma de transporte a través de la membrana. Las sustancias hidrofóbicas pequeñas pueden pasar a través de la membrana por difusión simple, mientras que las sustancias hidrofílicas pequeñas deben pasar por difusión facilitada (en ambos casos a favor de gradiente). f. Las características del gradiente y el tipo de transporte a través de la membrana. Si el transporte es a favor de gradiente, no hay gasto de energía (transporte pasivo), mientras que si es en contra de gradiente sí hay gasto de energía (transporte activo). 5. ¿Estas características corresponden a recep-

tores de membrana, intracelulares o ambos? a. Son de naturaleza proteica. Ambos. b. Cuando se unen al ligando, cambia su estructura. Ambos. c. Cuando se unen al ligando, ejercen ellos mismos una acción. Intracelulares. d. La respuesta que generan es veloz y poco duradera. De membrana. e. Requieren de la participación de otras proteínas para ejercer su señal. De membrana.

6. ¿De qué forma atravesarán la membrana? a. Un ion, a favor de gradiente.

Difusión facilitada (por proteínas canales). b. Un ion, en contra de su gradiente. Transporte activo (bomba). c. Una sustancia hidrofílica, a favor de gradiente. Difusión facilitada. d. Una sustancia hidrofóbica pequeña, a favor de gradiente. Difusión simple. e. El agua. Ósmosis.

7. Completen los cuadros comparativos.

Componentes de la membrana que participan en el transporte Tipo de sustancias que pueden pasar de este modo

Qué ocurre con el gradiente Qué ocurre con la energía

DIFUSIÓN SIMPLE

DIFUSIÓN FACILITADA

Fosfolípidos.

Proteínas.

Sustancias hidrofóbicas pequeñas.

Sustancias hidrofílicas pequeñas.

TRANSPORTE PASIVO

TRANSPORTE ACTIVO

A favor de gradiente.

En contra de gradiente.

No hay gasto de energía.

Hay gasto de energía.

8. Lean el siguiente texto y respondan. “Los antagonistas hormonales son sustancias que se unen de forma específica al receptor de una hormona, pero no generan una respuesta o desencadenan la respuesta contraria. Si su concentración es alta, estas moléculas compiten por la unión con el receptor, desplazan a la hormona e impiden que se envíe la señal”.

a. ¿Por qué la concentración de los antagonistas debe ser alta para impedir que la hormona transmita su señal? Relacionen con lo que se vio en el Taller de ciencias. Para que los receptores tengan sus sitios ocupados por los antagonistas y se saturen. b. El estrógeno es una hormona femenina que promueve la división celular en las células mamarias. En general, los tumores mamarios

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responden al estrógeno. ¿Por qué creen que uno de los tratamientos que se realiza es la administración de antagonistas? Relacionen su respuesta con el contenido de la sección de “Ciencia en acción”. Cuando los antagonistas se unen a los receptores, impiden la unión del estrógeno y, por ende, la señal de proliferación. Las preguntas de la 9 a la 11 son de elaboración personal de las alumnas y los alumnos.

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nes motoras. ¿Qué diferencias encuentran en la presencia de dopamina en personas sanas y en personas con la enfermedad de Parkinson? ¿Qué síntomas esperarían encontrar en las personas que padecen esta enfermedad? Probablemente, contesten que los síntomas que encontrarían serían los que menciona el tuit. Es poco probable que conozcan los efectos de la dopamina en personas sanas. Si el o la docente lo consideran necesario, pueden sugerir una búsqueda de información.

Página 115. Actividades

1. ¿Cuáles son las funciones del sistema nervioso? El sistema nervioso es el encargado de percibir los estímulos (tanto externos como internos), procesar la información y elaborar respuestas y, junto con el sistema endocrino, regula y controla todas las funciones de nuestro organismo.

2. ¿Cómo se relaciona la estructura del sistema

Capítulo 6. El sistema nervioso Página 113. Estudio de caso Lean el tuit que aparece en la página anterior y resuelvan las actividades:

1. ¿Qué relación piensan que hay entre el sistema nervioso y la enfermedad de Parkinson? ¿Qué es una neurona? ¿A qué nivel de organización pertenece? ¿Dónde piensan que se encuentran? Es probable que las alumnas y los alumnos señalen que la enfermedad de Parkinson es causada por un desorden en el sistema nervioso (y a partir de la lectura de la imagen propongan que hay una reducción en la cantidad de dopamina). También seguramente puedan decir que la neurona es una célula, que pertenece al nivel celular, y que se encuentran en algunos órganos del sistema nervioso, como por ejemplo el cerebro. 2. La dopamina es una sustancia que interviene en la expresión de emociones y en las funcio-

nervioso con la simetría de los animales? Los animales de simetría radial tienen un sistema que consiste en una red difusa sin ningún centro especializado para cumplir funciones determinadas, que se distribuye de forma pareja por todo el cuerpo, y pueden percibir estímulos en todas las direcciones. La información se propaga a través de la red, y se transmite una respuesta que suele ser general. Los animales con simetría “bilateral” tienen el sistema nervioso dividido en dos grandes partes: el sistema nervioso central (donde se integran y elaboran las respuestas) y un sistema nervioso periférico (formado por una red que se extiende a lo largo del cuerpo y que lleva y trae la información).

3. ¿A qué se llama “cefalización”? La cefalización es el proceso de acumulación progresiva de órganos de los sentidos y estructuras relacionadas con la captación de los alimentos en la zona anterior a lo largo de la evolución, que dio origen a la cabeza. Página 116. Actividades Elaboren un cuadro para comparar el sistema nervioso de los vertebrados y el de los invertebrados. Se sugiere orientación en la selección de categorías de comparación. A continuación, se presenta una propuesta:

Partes del sistema nervioso

Ubicación del cordón nervioso Protección de las zonas de integración y acumulación

INVERTEBRADOS

VERTEBRADOS

Central y periférico (salvo los de simetría radial).

Central y periférico.

Ventral.

Dorsal.

No.

Sí, por estructuras óseas.

Página 117. Actividades 1. ¿Cuál es la parte del sistema nervioso que está más desarrollada en los seres humanos en comparación con el resto? ¿Con qué funciones se asocia (que son propias del ser humano)? El cerebro es la parte del sistema nervioso que está más desarrollada en los seres humanos. Es el responsable de las funciones que suelen denominarse propias de la “mente”: las emociones, los sentimientos, los pensamientos, la consciencia, la imaginación, el aprendizaje y la memoria, entre otras. 2. De a dos, debatan a partir de la pregunta. ¿Por qué las divisiones del sistema nervioso en verdad son una herramienta generada para el estudio? Escriban las conclusiones en la carpeta. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que mencionen que todas las estructuras están conectadas entre sí y funcionan de forma coordinada, y que las divisiones se establecen a través de un criterio (estructural, funcional, etc).

Página 119. Actividades 1. ¿Qué diferencias hay entre las dendritas y los axones? Las dendritas son extensiones que nacen del cuerpo de la neurona; suelen ser cortas, ramificadas y numerosas, y fundamentalmente están implicadas en la recepción de los estímulos. El axón, en cambio, suele ser una única prolongación muy larga que transmite los impulsos desde la región del soma hasta otras neuronas u otras células del cuerpo, que se pueden encontrar a grandes distancias.

2. ¿Qué tipo de neurona transmite la señal a una glándula para que libere una sustancia? ¿Cuál será la que participa de elaborar un pensamiento? Justifiquen. La señal a una glándula la transmiten las neuronas motoras, ya que son las que llevan los impulsos eléctricos hacia los órganos efectores. La neurona que participa de elaborar un pensamiento es una interneurona, ya que estas son las neuronas encargadas de procesar, interpretar e integrar la información, y de elaborar respuestas. Página 121. Actividades 1. ¿Por qué la transmisión del impulso nervioso se puede comparar con lo que sucede con una mecha encendida? Porque una vez que se inicia la despolarización y se desencadena el primer potencial de acción, el efecto no se puede parar: hasta que no llega al final del axón, el impulso no se detiene. 2. El axón gigante de un calamar tiene un diámetro de 0,5 mm, y su velocidad de conducción es de 25 m/seg, mientras que una fibra nerviosa humana de menor diámetro (0,01 mm) tiene una velocidad de propagación de 50 m/seg. ¿Cómo podrían explicar esta diferencia? La velocidad de propagación de la fibra nerviosa humana es mayor debido a que están cubiertas por una vaina de mielina, lo que permite que el avance sea mucho más veloz. El axón gigante del calamar es amielínico, y pese a que tiene gran diámetro, tiene una velocidad de conducción menor. Página 121 Conocimientos en práctica El gráfico muestra los cambios experimentados en el potencial de membrana de una neurona al ser estimulada.

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1. ¿Qué valor tiene el potencial de membrana cuando la neurona está en reposo? ¿A qué se debe? En reposo tiene un potencial de -70 milivoltios (negativo). Esto se debe a que la membrana de las células está normalmente polarizada debido a un reparto desigual de cargas eléctricas entre el interior y el exterior. 2. ¿Qué es, por qué se produce y cuál es el valor máximo del potencial de acción? Cuando la neurona recibe un estímulo, se genera la apertura de canales de sodio. Debido a la diferencia de concentración que existe a ambos lados de la membrana, el sodio ingresa a la célula y se invierte la polaridad eléctrica: el interior queda más positivo que el exterior (despolarización). El nuevo valor de potencial eléctrico se conoce como “potencial de acción”, y tiene un valor que supera los 30 milivoltios. 3. ¿Cuándo se inicia la despolarización? ¿A qué

se debe? Comienza cuando se abren los canales de sodio, y este empieza a ingresar al interior de la célula. Se debe a que recibe el estímulo nervioso.

4. ¿Cuánto tarda la neurona en volver al estado de reposo? De acuerdo con lo que muestra el gráfico, tarda 3 milisegundos. Página 123. Actividades 1. ¿Por qué piensan que las sinapsis químicas son más lentas que las eléctricas? Porque requieren liberación de una sustancia a un espacio, que esas sustancias difundan y lleguen y se unan a los receptores en la membrana postsináptica, y que se desencadene la señal en esa nueva célula. 2. Las sinapsis químicas, a diferencia de las eléctricas, se pueden regular (es decir, favorecer o impedir). ¿Se les ocurre de qué modo? Compartan sus ideas en grupos. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. La idea es que propongan acciones que actúen a nivel de los neurotransmisores, por ejemplo, impidiendo que se liberen en la membrana presináptica o provocando un exceso de liberación, impidiendo que se detecten en la membrana postsináptica, destruyéndolos cuando se encuentran en el espacio sináptico o impidiendo que se degraden o recapten, para que su acción siga activa.

Página 123. Estudio de caso Lean nuevamente el tuit de la página 112 al comienzo del capítulo, y respondan las preguntas. 1. ¿Qué tipo de comunicación se produce entre neuronas tal como muestra la figura en el tuit? ¿Cómo sucede la transmisión de esa señal? Es una sinapsis química, y ocurre a través de neurotransmisores.

2. ¿Cómo se llama la célula que envía la señal y la que recibe? La terminación de la célula que envía la señal se llama membrana presináptica, y actúa sobre la membrana postsináptica, presente en la otra célula. 3. ¿Qué nombre recibe la dopamina técnicamente? Es un neurotransmisor. 4. ¿Qué otros compuestos señal existen o conocen? Otros ejemplos de neurotransmisores son la acetilcolina, la noradrenalina y la serotonina. Página 125. Actividades 1. ¿Qué funciones tiene la corteza cerebral? La corteza cerebral recibe y procesa la información proveniente de los distintos órganos sensoriales, y también allí se realizan las funciones que tienen que ver con la percepción consciente, el aprendizaje, la memoria, el razonamiento lógico, el pensamiento y otras características que determinan quiénes somos, cómo somos y cómo nos sentimos. 2. ¿Cuáles son las partes que forman el diencéfalo? ¿Qué función tiene cada una? Está formado por el tálamo y el hipotálamo. El tálamo se encarga de enviar los mensajes sensoriales que vienen desde las vías procedentes de la médula espinal o el tronco encefálico hacia el cerebro. También participa en la consciencia, la memoria y el aprendizaje. El hipotálamo se ocupa de las funciones que tienen que ver con la homeostasis. También regula el funcionamiento de la glándula hipófisis o pituitaria.

Página 127. Actividades 1. Propongan otros ejemplos de actos reflejo además de los citados en el texto. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Podría mencionarse: -Retirar la mano frente a un pinchazo, que implica la flexión del brazo. -Retirar el pie al pisar algo punzante, que implica la flexión de la pierna. 2. ¿Cuál es la diferencia entre acto reflejo y arco reflejo? El acto reflejo es la acción como, por ejemplo, cerrar los párpados frente a un estímulo cercano al ojo, mientras que el arco reflejo es el recorrido de la información en las estructuras del sistema nervioso. 3. Si bien la respuesta inicial que resulta del arco reflejo no es consciente (la hacemos de forma involuntaria), luego de realizar la acción somos conscientes de lo que hicimos. ¿Cómo podrían explicarlo? Porque la médula espinal está conectada con el encéfalo, y cuando llega la información a través de la vía aferente, no solo se procesa en la médula y se envía una señal por la vía eferente, sino que también esa información proveniente de los órganos sensoriales viaja al encéfalo, donde se procesa y nos permite tener consciencia del acto. Página 129. Actividades 1. ¿Qué similitudes y diferencias hay entre el sistema simpático y el parasimpático? Ambos forman parte del sistema nervioso periférico autónomo y, por ende, regulan acciones de forma involuntaria. El sistema simpático participa en lo que se conoce como “reacción de lucha o huida” que se genera frente a una condición de estrés, y provoca aumento de frecuencia cardíaca y respiratoria, dilatación de las pupilas e inhibición de las funciones digestivas, entre otras cosas. El sistema parasimpático, en cambio, actúa en condiciones de reposo, y tiene mayormente acciones contrarias al simpático. 2. ¿De qué órgano que forma parte del sistema nervioso depende la capacidad de aprendizaje y memoria? Del cerebro.

3. El accidente cerebro vascular (ACV) puede dejar sin flujo sanguíneo a una parte del cerebro. Expliquen por qué las consecuencias no son siempre las mismas. Porque no todas las partes del cerebro cumplen la misma función. De acuerdo con el lugar del cerebro que se vea afectado, serán las consecuencias que sufrirá la persona. Página 130. Actividades Describan con sus palabras la forma en la que actúan las drogas sobre el sistema nervioso. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que mencionen que la acción es, fundamentalmente, a nivel de las sinapsis químicas, y que los efectos varían según el tipo de sustancia (hay drogas depresoras, drogas estimulantes y drogas alucinógenas).

Página 131. Ciencia en acción 1. ¿Qué enfermedades del sistema nervioso piensan que se podrían tratar con estas tecnologías? ¿Por qué? Por Se podría tratar, por ejemplo, alguna lesión provocada por accidente, o por un ACV. 2. El emprendedor Steve Hoffman afirmó que estas tecnologías no solo nos permitirán comunicarnos mente a mente, sino también conectarnos a internet a través del cerebro. ¿Qué opinan ustedes acerca de este tipo de uso? ¿Piensan que conlleva riesgos? ¿Cuáles? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Probablemente, refuercen lo que dice el texto (que pueden ser condiciones que pongan en riesgo la intimidad de las personas). 3. ¿Por qué piensan que es necesaria una reflexión ética en la investigación y desarrollo de estas tecnologías? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Es probable que mencionen que estas tecnologías tienen gran diversidad de posibles usos u aplicaciones poco adecuadas y peligrosas, que se deben prever y reglamentar. Páginas 132 y 133. Taller de ciencias 1. Durante la experiencia, ¿qué otras respuestas, además de atrapar la regla, aparecieron? ¿Se pusieron en alerta, se emocionaron, latió más rápido el corazón, etcétera? ¿Qué parte

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del sistema nervioso actuó en ese caso? Se espera que, producto de haberse puesto en alerta, la frecuencia cardíaca y respiratoria haya aumentado un poco (eso estaría mediado por el sistema simpático). También es probable que hayan tenido alguna o algunas emociones particulares, lo que depende de interneuronas del sistema nervioso central, más especialmente, del cerebro.

2. ¿Hubo diferencias entre los dos integrantes? En caso favorable, expliquen por qué. Es probable que los tiempos no hayan sido iguales para cada integrante. Esto se debe a que no todas las personas tienen exactamente las mismas características. 3. Comparen los datos obtenidos con el tiempo promedio de reacción de un humano: 0,25 segundos frente a un estímulo visual; 0,17 segundos para un estímulo auditivo y 0,15 segundos frente a un estímulo táctil. ¿Por qué creen que los estímulos táctiles y auditivos tienen un tiempo de reacción promedio más rápido? Puede que contesten que los estímulos visuales requieren más tiempo de procesamiento de la información que los auditivos o táctiles. Páginas 134 y 135. Actividades de repaso Un medicamento para el asma podría ser la llave para tratar la enfermedad de Parkinson. Investigaciones recientes han mostrado que la acumulación de versiones anómalas (por causa de mutaciones) de la proteína α-sinucleína, o sencillamente por exceso en su concentración en el cerebro, está vinculada a la baja en la producción de dopamina en la región de la sustancia gris. Una investigación estadounidense de la Escuela de Medicina de Harvard ha demostrado que un fármaco ampliamente utilizado para el tratamiento del asma, el popular salbutamol, puede ser utilizado en el tratamiento del Parkinson. Este fármaco lograría contrarrestar la acumulación y síntesis de la proteína α-sinucleína que está considerada como la principal sospechosa de causar y hacer progresar la enfermedad.

1. Investiguen qué función cumple la proteína α-sinucleína en condiciones normales. ¿Dónde se aloja? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación docente en la búsqueda de fuentes confiables. Se puede

consultar el artículo publicado en: https://www.conicet.gov.ar/un-nuevo-mecanismo-para-entender-mejor-al-parkinson/

2. Luego de la lectura de la noticia, ¿cuál sería la causa de la enfermedad de Parkinson? ¿Y cuál la consecuencia? La causa sería la acumulación de versiones anómalas de la proteína α-sinucleína, o por exceso en su concentración. La consecuencia serían los síntomas asociados a la enfermedad (que se mencionaron el tuit de la apertura). 3. ¿Qué rol cumpliría el salbutamol en el tratamiento del Parkinson? El fármaco lograría contrarrestar la acumulación y síntesis de la proteína α-sinucleína. 4. Elaboren una explicación para los siguientes enunciados: a. El sistema nervioso de los animales con simetría radial es distinto del sistema nervioso de los animales con simetría bilateral. El sistema nervioso de los animales con simetría radial es una red difusa, sin centros especializados, mientras que los de simetría bilateral tienen un sistema nervioso central, acumulado en la cabeza, que se ocupa de la integración de la información, y un sistema nervioso periférico. b. El sistema nervioso de los invertebrados es diferente al sistema nervioso que poseen los vertebrados. Los invertebrados de simetría radial tienen una red difusa sin ningún centro de acumulación. Los invertebrados de simetría bilateral y los vertebrados comparten la división en sistema nervioso central y periférico, pero los invertebrados tienen el cordón nervioso ventral, mientras que los vertebrados tienen el cordón nervioso dorsal. Además, los vertebrados tienen los sitios de procesamiento protegidos por huesos, y los nervios tienen vaina de mielina. c. Las células gliales no son células nerviosas. Las células nerviosas son las neuronas; no obstante, las células gliales son fundamentales para el funcionamiento de las neuronas. d. El impulso nervioso se mueve por el axón, desde el soma hasta la terminal sináptica. La información que sale del soma viaja por el axón hasta su terminación, que constituye la membrana presináptica, desde la cual se liberarán los neurotransmisores. 5. Decidan si los enunciados son V (verdaderos) o F (falsos). Justifiquen de forma oral.

a. La membrana del axón se polariza cuando llega el impulso nervioso. Falso. Cuando llega el impulso nervioso, la membrana se despolariza (se invierte la polarización). b. La vaina de mielina impide la conducción del impulso. Falso. Hace que la transmisión sea más veloz. c. No todos los neurotransmisores transmiten la misma señal o generan la misma respuesta. Verdadero. Dos neurotransmisores distintos pueden tener diferente acción sobre el órgano efector. d. El parpadeo de los ojos frente a la presencia de alguna basura no depende de la integración encefálica. Verdadero. Es un acto reflejo, y se procesa en la médula espinal. 6. Escriban los rótulos correspondientes en la siguiente imagen, y expliquen de qué tipo de sinapsis se trata y por qué.

Se trata de una sinapsis química ya que el mensaje se transmite gracias a neurotransmisores.

7. ¿Qué sucedería con la transmisión del impulso nervioso si... a. ... se impidiera la liberación de los neurotransmisores desde la membrana presináptica? No se podría transmitir el impulso hacia la otra membrana. b. ... se impidiera la unión de los neurotransmisores con los receptores de la membrana postsináptica? No se podría transmitir el impulso hacia la otra membrana. c. ... se aumentara la cantidad de neurotransmisores liberados? Habría mayor estímulo y/o duración del estímulo.

8. Expliquen, de la forma más completa posible, cuál es la diferencia entre: a. Axón y dendrita. El axón es una única prolongación, muy larga, que lleva la información desde la neurona hacia otras neuronas o a un órgano efector. Las dendritas son cortas, hay varias dendritas por neurona y, por lo general, reciben la información. b. Cerebro y encéfalo. El cerebro es una de las partes que conforma el encéfalo. c. Sistema nervioso simpático y parasimpático. El sistema nervioso simpático es la parte del sistema nervioso periférico autónomo que prepara al cuerpo para una respuesta ante una situación de estrés y, entre otras cosas, aumenta la frecuencia cardíaca, provoca la dilatación de las pupilas e inhibe las funciones digestivas. El sistema nervioso parasimpático, por el contrario, es el responsable del control de funciones internas en condiciones de reposo y normalidad; por ejemplo, baja la frecuencia cardíaca y aumenta las funciones digestivas. d. Sistema nervioso somático y autónomo. El sistema nervioso somático es la parte del sistema nervioso periférico encargada de interactuar con el ambiente externo y ejercer un control voluntario sobre los músculos esqueléticos. El sistema nervioso autónomo es la parte del sistema nervioso periférico implicada en la regulación de los procesos internos del cuerpo, y controla en forma involuntaria el músculo liso de los órganos, el músculo cardíaco y las glándulas. e. Vía aferente y vía eferente. La vía aferente lleva a la información desde los sitios que perciben los estímulos hacia el sistema nervioso central, y la vía eferente es la que lleva la respuesta desde el sistema nervioso central hasta los órganos efectores. f. Acto reflejo y arco reflejo. El acto reflejo es la acción involuntaria, y el arco reflejo es el recorrido de la información en el sistema nervioso (receptor-neurona sensorial /vía aferente/interneurona/vía eferente-neurona motora/órgano efector). g. Sinapsis eléctrica y sinapsis química. En las sinapsis eléctricas, las membranas están conectadas a través de uniones comunicantes, y el impulso se transmite de forma directa. En las sinapsis químicas, cuando el impulso llega a la membrana presináptica, esta libera neurotransmisores que actúan sobre receptores de las membranas postsinápticas, y desencadenan el impulso y/o producen la respuesta.

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h. Neurona motora y neurona sensorial.

La neurona motora lleva a la información hacia los órganos efectores, mientras que la neurona sensorial lleva el impulso desde los receptores al sistema nervioso central.

9. Redacten un párrafo para explicar cuál es el recorrido de la información nerviosa en las siguientes situaciones. Piensen en todas las instancias y estructuras involucradas. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Aquí se presenta una posible respuesta. a. Un jugador de fútbol patea un penal. Antes de patear siente que su corazón late velozmente. Detecta la pelota, el arquero y sus compañeros, a partir de los órganos de los sentidos. Esta información viaja al cerebro, allí se procesa la información y se genera la respuesta que lo llevará a mover su cuerpo y patear la pelota. Por otro lado, la situación estresante activa al sistema simpático, que es el responsable de que su corazón lata velozmente. b. Dos bailarines de tango escuchan que empieza la música y salen a la pista a bailar. A partir de la expresión de sus rostros, se nota que están disfrutando. La música es detectada por el oído, la información procesada en el cerebro, y enviada a los órganos efectores, responsables de la danza. También la información generará pensamientos y emociones a nivel del cerebro, y enviará información a los músculos de la cara, responsables de los gestos y la expresión de satisfacción. 10. En la actualidad es posible realizar un

trasplante de corazón. La persona a la que se le coloca el corazón “nuevo” sigue siendo la misma persona. Si se pudiera realizar un trasplante de cerebro, ¿qué ocurriría? ¿Qué aspectos de la persona se conservarían y cuáles no? ¿Seguiría siendo “la misma persona”? ¿Por qué? No seguiría siendo la misma persona, puesto que allí radican todas las características que se asocian con los procesos mentales y emocionales. Las preguntas de la 12 a la 14 son de elaboración personal de las alumnas y los alumnos.

Red conceptual

Capítulo 7. El sistema endocrino Página 137. Estudio de caso Observen el tuit de la página anterior y respondan las preguntas.

1. ¿Qué efecto piensan que puede tener la hormona de crecimiento en nuestro cuerpo? Es probable que las alumnas y los alumnos mencionen que se encarga de mandar la señal para que las estructuras de nuestro cuerpo crezcan, como, por ejemplo, los huesos y los músculos. 2. ¿Por qué su uso puede considerarse antideportivo? Puede que digan que se trata de una forma “artificial” o forzada de generar cuerpos más grandes y/o más fuertes, que tengan más capacidad para el deporte. Página 139. Actividades FE DE ERRATAS: en la primera impresión de este libro, el epígrafe de la imagen de la muda de insectos de la página 138 dice “hormona tiroidea” pero debe decir “hormona ecdisoma (u hormona de la muda)”.

1. ¿Encuentran alguna diferencia entre las hormonas vegetales y las hormonas humanas? A diferencia de las hormonas humanas, las hormonas vegetales no viajan por la sangre, no son producidas por glándulas, y pueden transmitir más de una señal.

2. ¿Por qué las hormonas solo actúan sobre ciertas estructuras, tejidos u órganos si al viajar por la sangre pueden llegar a todo el cuerpo? Porque solamente actúan donde hay receptores que las reconocen de forma específica. Página 141. Actividades 1. Elaboren un cuadro para comparar la regulación nerviosa y la endocrina. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación docente para elegir categorías de comparación. Aquí se presenta una posible propuesta. SISTEMA NERVIOSO

SISTEMA ENDOCRINO

Velocidad de acción

Rápida.

Lenta.

Duración de la acción

Breve.

Duradera.

Eléctrica.

Química.

Nervios.

Sangre.

Tipo de señal Sitio por el que viaja la información

Tipos de procesos que regula

Situaciones que requieren accionar rápido.

Procesos de larga duración, como el crecimiento y la madurez sexual.

Que los órganos que lo constituyen (las glándulas) no están unidos entre sí.

2. ¿Por qué creen que se habla de “equilibrio dinámico” en relación con la homeostasis? Porque todo el tiempo se están llevando a cabo procesos frente a los cambios que permiten mantener las condiciones internas en un determinado rango de valores (por eso lo “dinámico”). 3. ¿Qué quiere decir que las hormonas insulina y glucagón sean antagónicas? Que responden a estímulos contrarios, y cumplen funciones opuestas. 4. Las hormonas insulina y glucagón no solo son antagónicas en sus acciones, sino también en la forma en la que se estimula su liberación. Expliquen por qué. La liberación de glucagón es estimulada por una condición de baja glucosa en sangre, mientras que la liberación de insulina es provocada por una condición de glucosa elevada en sangre. Página 145. Conocimientos en práctica El valor de glucemia promedio de una persona en ayunas es de 1 g/L, y sus valores normales oscilan entre 0,8 g/L y 1,2 g/L. El gráfico muestra la variación de la glucemia de una persona tras haber ingerido alimentos con glucosa.

2. ¿Qué tienen en común los dos tipos de hor-

monas mencionados? ¿En qué se diferencian? Todas son producidas por glándulas, viajan por la sangre y se unen a receptores en la célula blanco. Las hormonas peptídicas se unen a receptores de membrana, las esteroideas se unen a receptores intracelulares, y de las derivadas de aminoácidos, algunas se unen a receptores de membrana y otras a receptores intracelulares.

3. ¿Por qué las glándulas exocrinas no pertenecen al sistema endocrino? Porque no fabrican hormonas, y sus secreciones las liberan al exterior. Página 143. Actividades 1. ¿Qué particularidad tiene el sistema endo-

crino en comparación con otros sistemas del cuerpo como el digestivo o el nervioso?

1. ¿Qué prueban los datos del gráfico? Que cuando una persona ingiere alimentos, la glucosa se absorbe y pasa a la sangre. 2. ¿Cuál puede haber sido el destino de la glucosa que “desapareció” de la sangre? La glucosa habrá pasado al interior de las células, por acción de la insulina. Página 146. Actividades 1. Si le hicieran un análisis de sangre a una persona que lleva varios días sin comer, ¿qué

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hormona estaría elevada en la sangre: la insulina o el glucagón? ¿Por qué? El glucagón, dado que debido a la no ingesta seguramente tenga bajo nivel de glucosa en la sangre.

2. La orina de una persona sana no tiene glucosa, ya que, en el proceso de formación de la orina, la glucosa es recuperada desde la orina en formación hacia la sangre a través de ciertas proteínas transportadoras. ¿Por qué piensan que la orina de una persona diabética sí tiene glucosa? Porque la cantidad de glucosa es tan elevada que parte de esta se va con la orina. Página 147. Actividades

1. ¿Creen que los hábitos alimenticios pueden tener alguna relación con el desarrollo de la diabetes? ¿Con qué tipo de diabetes? La diabetes tipo II puede estar relacionada a los hábitos alimenticios, ya que la obesidad es un factor que aumenta la proporción de desarrollar la enfermedad. 2. Expliquen con sus palabras la acción conjunta de la hipófisis y el hipotálamo. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que digan que el funcionamiento de la hipófisis depende del hipotálamo; en el caso de la adenohipófisis, responde a factores hormonales que libera el hipotálamo y llegan vía sanguínea, y en el caso de la neurohipófisis, está formada por las terminales axónicas de neuronas hipotalámicas, que vuelcan allí dos hormonas hacia la sangre. Página 149. Actividades 1. ¿En qué se diferencian la prolactina y la hormona de crecimiento de la hormona estimulante de la tiroides (TSH)? La prolactina y la hormona de crecimiento pueden transmitir la señal por sí mismas directamente sobre el o los órganos blanco; la TSH, en cambio, actúa sobre otra glándula (la tiroides), quien fabrica la tiroxina u hormona tiroidea, y esta última es la que ejerce su acción sobre los tejidos blanco. 2. ¿Qué implicancias tiene para la lactancia que una mujer que tuvo un bebé recientemente deba trabajar muchas horas al día lejos de su hijo o hija? La producción de prolactina se estimula con la succión. Cuanto menos succiona el bebé, me-

nos prolactina se libera y, por lo tanto, menos leche se produce.

3. ¿Por qué la hormona de crecimiento y la hormona tiroidea son muy importantes en la infancia? Porque intervienen en el desarrollo y el crecimiento. Página 149. Estudio de caso 1. ¿Por qué algunos deportistas se administran GH o factores que la estimulan? Para que fomente el crecimiento de ciertas estructuras, sobre todo de los músculos. 2. ¿Por qué creen que es contra las reglas? Porque es una condición forzada. Además, puede traer consecuencias negativas si una persona con valores normales se adiciona GH exógena. Página 151. Actividades 1. ¿Sobre qué órganos blanco piensan que actúan las hormonas sexuales? Sobre los órganos y tejidos involucrados en las características sexuales, primarias y secundarias. 2. Bernardo Houssay realizó otros experimentos, en los que extirpó el lóbulo anterior de la hipófisis. Con lo que ya conocen acerca de la función de las hormonas adenohipofisarias, ¿qué otros síntomas creen que pueden haber desarrollado los perros? Al extirpar la adenohipófisis, los perros pueden haber desarrollado otros síntomas además de diabetes, debido a la ausencia de todas las hormonas adenohipofisarias (por ejemplo, disminución de la hormona tiroidea y el cansancio y aumento de peso). 3. Es frecuente escuchar que cuando uno está estresado le “bajan las defensas”, y se vuelve más propenso a desarrollar enfermedades. ¿Cómo podrían explicarlo en función de la acción de los glucocorticoides? Los glucocorticoides se liberan en situaciones de estrés, y tienen efecto antiinflamatorio, es decir, disminuyen la respuesta inmunológica, y el organismo tiene menos capacidad de “defenderse”.

Página 153. Ciencia en acción

1. ¿Por qué era importante para los diabéticos controlar la dieta antes de la existencia del tratamiento con insulina? ¿De qué manera una dieta controlada contribuía a su bienestar? Tenían que consumir una dieta baja en hidratos de carbono, para evitar que subieran demasiado los niveles de glucosa en la sangre. 2. ¿Qué cambió en el tratamiento de la diabetes la posibilidad de fabricar la hormona insulina de forma artificial? Antes de fabricar la hormona insulina de forma artificial, se extraía de vacas y cerdos, pero su uso traía aparejados efectos secundarios de tipo alérgico, debido a las impurezas que traían. 3. Debatan. ¿Es importante que en un país haya una planta de producción de insulina recombinante? ¿Por qué? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Seguramente, dirán que es muy importante que el país cuente con su propia planta de fabricación, ya que es más fácil que haya políticas estatales si se dispone del recurso y/o es más barato para los enfermos acceder a la hormona. Páginas 154 y 155. Taller de ciencias

1. ¿Comprobaron la hipótesis y la predicción? Se espera que tanto la hipótesis como la predicción se comprueben. 2. ¿Qué diferencias encontraron inmediatamente después de hacer el ejercicio interno? Se espera que aumenten todos los parámetros, en mayor o en menor medida. 3. ¿Se recuperaron los valores iniciales luego del descanso de diez minutos? Se espera que se recuperen bastante los valores iniciales (quizás algún parámetro se demore más que otro en bajar). 4. ¿Fueron iguales los valores iniciales para los dos integrantes del equipo? ¿Cómo podrían explicarlo? Es probable que haya diversidad de condiciones iniciales. Esto se debe a que cada organismo es diferente. 5. ¿Por qué las glándulas sudoríparas son glándulas exocrinas? El sudor contiene agua y sales; cuando el sudor se evapora, se favorece

la pérdida de calor. ¿Con qué proceso homeostático está relacionado dicho fenómeno? Son exocrinas, porque liberan su secreción al exterior. Está relacionado con la regulación de la temperatura corporal.

6. Si se pierden sales y líquido a través del sudor, ¿qué mecanismos del sistema endocrino se activarán frente a esos cambios? Mecanismos ligados con la regulación de la concentración de sales y líquido en la sangre, por ejemplo, a través del favorecimiento o inhibición de la antidiurética. 7. Elaboren un texto, lo más completo posible, en el que expliquen los efectos del ejercicio y de la vuelta al reposo en relación con la integración de la respuesta nerviosa y endocrina. Mencionen la mayor cantidad de procesos que creen que están involucrados. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Páginas 156 y 157. Actividades de repaso 1. En esta imagen se ve un tubo etiquetado de acuerdo con lo que se quiere analizar en esa muestra. a. ¿Cuál es el contenido de ese tubo? ¿De dónde piensan que proviene? El tubo contiene una muestra de sangre. Puede provenir de una persona que realiza deporte de alto rendimiento. b. ¿Qué puede encontrar la prueba que le van a realizar a esa muestra? Pueden encontrar IGF-1 (inductor de la hormona de crecimiento). c. ¿Qué efectos produce en el cuerpo? ¿Cómo? Induce la producción de la GH (hormona de crecimiento), la cual puede generar, entre otras cosas, aumento de la masa muscular. “[...]El objetivo de la investigación era conseguir regenerar hueso para hacer viable la colocación de implantes dentales en las operaciones de reconstrucción de boca, pero con el tiempo la técnica se extendió al campo de la traumatología con un resultado “espectacular”, según el traumatólogo Mikel Sánchez, pionero en la utilización de este sistema y que admite que su utilización ha cambiado la mentalidad de los profesionales a la hora de operar. [...] La técnica consiste en la utilización de sangre del propio paciente para procesarla y obtener un plasma rico en determinadas proteínas que se coloca en la zona que se va a

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tratar. A partir de ahí, la zona dañada empieza a cicatrizar y, al cabo de siete días, hay un número de células cuatro veces superior que si se hubiera seguido el procedimiento normal trabajando en la herida”. https://elpais.com/diario/2004/04/06/salud/1081202405_850215.html ¿De qué proteínas habla el texto? Justifiquen su respuesta. Se puede presumir que las proteínas de las que habla el texto son factores de crecimiento, debido a que su efecto favorece el crecimiento rápido de un tejido (óseo).

3. Respondan las siguientes preguntas: a. ¿Qué tienen los órganos o tejidos blanco

que pueden recibir la señal de una determinada hormona? Tienen receptores específicos para las hormonas. b. ¿De qué forma las hormonas llevan una señal a lugares alejados del cuerpo? Llevan la señal viajando por la sangre. c. ¿Por qué no todas las glándulas pertenecen al sistema endocrino? Porque hay glándulas que no producen hormonas, sino secreciones que liberan al exterior (son glándulas endocrinas).

4. Indiquen qué glándula o glándulas endocrinas están involucradas en los siguientes procesos, y a través de qué hormonas. a. Mantenimiento de la concentración de sales y líquidos. Neurohipófisis. Hormona antidiurética. Glándula adrenal. Mineralocorticoides. b. Regulación de la glucemia. Páncreas. Insulina y glucagón. Glándula adrenal. Glucocorticoides. c. Mantenimiento de los niveles de calcio. Glándula paratiroides. Hormona paratiroidea. Glándula tiroides. Calcitonina. d. Maduración sexual. Ovarios. Estrógeno y progesterona. Testículos. Testosterona. e. Desarrollo y crecimiento en la infancia. Adenohipófisis. Hormona de crecimiento. Glándula tiroides. Hormona tiroidea. 5. Decidan si los siguientes efectos corresponden a la insulina o al glucagón. a. Disminuye el nivel de glucosa en la sangre. Insulina. b. Se fabrica en condiciones hipoglucemiantes. Glucagón.

c. Tiene efecto hipoglucemiante. Glucagón. d. Promueve la fabricación de reservas energéticas en el hígado en forma de glucógeno. Insulina. e. Promueve la ruptura de las reservas de lípidos. Glucagón. 6. Indiquen si los siguientes enunciados son verdaderos (V) o falsos (F), y en todos los casos justifiquen su elección. a. La regulación de la calcemia no depende del eje hipotálamo-hipófisis. Verdadero. Tanto la liberación de hormona paratiroidea como la calcitonina no dependen de factores hipofisarios, y responden al nivel de calcio en sangre. b. Una persona con diabetes tipo II no fabrica insulina. Falso. Fabrica insulina, pero sus células poseen menos receptores que la detectan. c. Los glucocorticoides tienen los mismos efectos que el glucagón. Falso. Si bien son hiperglucemiantes, no tienen exactamente los mismos efectos. d. La producción y liberación de leche dependen de la succión del bebé. Verdadero. 7. Expliquen la diferencia entre: a. Adenohipófisis y neurohipófisis.

La adenohipófisis o lóbulo anterior representa la mayor parte del órgano, está formada por tejido glandular, que fabrica y libera gran cantidad de hormonas en respuesta a factores hormonales que envía el hipotálamo. La neurohipófisis o lóbulo posterior contiene las terminaciones de los axones de ciertas neuronas hipotalámicas, en las que se liberan dos hormonas (la oxitocina y la vasopresina). b. Retroalimentación positiva y retroalimentación negativa. Retroalimentación positiva: la sustancia final de una vía estimula el funcionamiento de esa vía, y trae como consecuencia que se fabrique cada vez más cantidad de esa sustancia. Retroalimentación negativa: la sustancia final tiene un efecto inhibitorio, que trae como consecuencia que la vía se detenga y, por ende, que se deje de fabricar dicha sustancia. c. Regulación nerviosa y regulación hormonal. Regulación nerviosa: ejercida por el sistema nervioso. La información es interpretada por el sistema nervioso central, viaja por nervios. Acción veloz y poco duradera.

Regulación hormonal: las sustancias con acción reguladora son las hormonas, producidas por las glándulas, que viajan por la sangre hasta llegar al sitio donde ejercen su acción. El efecto es más lento, pero más duradero que el de la regulación nerviosa. d. Glándula endocrina y hormona. Glándula endocrina: órgano que produce hormonas. Hormona: sustancia química fabricada y liberada por las glándulas, que viaja por la sangre y ejerce su efecto en un tejido blanco. e. Glándula endocrina y glándula exocrina. Glándula endocrina: libera sustancias a la sangre. Glándula exocrina: libera sustancias al exterior.

8. Lean el caso y respondan las preguntas. Una persona consulta a una médica endocrinóloga, porque lleva meses con un estado de mucho cansancio, y aumentó de peso de forma considerable. La profesional le pidió un análisis de sangre para determinar los valores de la hormona tiroidea y TSH. Los resultados fueron los siguientes. • Los valores de hormona tiroidea estaban muy por debajo de los valores normales. • Los valores de TSH estaban muy por encima de los valores normales. La médica le indicó que tenía un cuadro de hipotiroidismo, y que se solucionaría tomando un medicamento todos los días (ni más ni menos que la hormona tiroidea). •¿Cómo se relacionan los síntomas con el hecho de que la hormona tiroidea estaba disminuida? La hormona tiroidea se ocupa de la regulación del metabolismo basal, es decir, el uso de la energía, la frecuencia cardíaca y respiratoria en situación de reposo. También participa en la regulación de la temperatura corporal. Con los niveles de hormona tiroidea disminuidos, la persona usaba poca energía, y por eso se sentía cansada y engordó. b. Teniendo en cuenta los mecanismos de autorregulación, ¿cómo podrían explicar que la TSH esté aumentada? La hormona tiroidea tiene un efecto de retroalimentación negativa. Al estar disminuida, la vía hipotálamo-hipófisis (TRH-TSH) está menos inhibida que cuando los niveles de tiroxina son normales y, por eso, el nivel de TSH está elevado.

c. ¿Qué efecto producirá la ingesta de la hormona tiroidea? La ingesta de hormona tiroidea recuperará los síntomas (aumentará el metabolismo basal, la frecuencia cardíaca y respiratoria, etc.), y disminuirán los niveles de TSH. 9. Si a una persona le deben extirpar la adenohipófisis debido a la presencia de un tumor, ¿qué mecanismos se verían afectados? Imaginen algunos síntomas que podría desarrollar esa persona y escríbanlos en un texto breve. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Seguramente, mencionarían algunas de las vías hormonales que dependen de la adenohipófisis: ausencia de TSH, y por ende ausencia de hormona tiroidea, disminución del metabolismo basal; ausencia de gonadotrofinas, y por lo tanto no fabricación de hormonas sexuales y no maduración de gametos; ausencia de prolactina, con la consecuente no fabricación de leche; ausencia de hormona de crecimiento y, en consecuencia, ausencia de factor de crecimiento IGF-1, y problemas en el crecimiento (si se trata de una persona en desarrollo); ausencia de hormona adenocorticotropa y, en consecuencia, no fabricación de glucocorticoides. 10. En la segunda etapa del ciclo menstrual, el estrógeno y la progesterona juntos tienen un efecto de retroalimentación negativa sobre la vía. ¿Qué sucederá entonces con los niveles de las gonadotrofinas (LH y FSH) en la sangre? Los niveles de gonadotrofina bajan, debido a que el estrógeno y la progesterona juntos tienen un efecto inhibitorio.

11. Las gonadotrofinas son hormonas que esti-

mulan la maduración del óvulo y la ovulación. Las pastillas anticonceptivas tienen una mezcla de estrógeno y progesterona. ¿Qué efecto tendrán sobre la maduración de los óvulos? Tienen efecto inhibitorio sobre la liberación de gonadotrofinas, y de este modo se impide la maduración de óvulos.

12. Cuando no existía la tecnología para analizar

la orina de otra forma, los médicos probaban con la lengua la orina del paciente para saber si era diabético. ¿Qué sabor esperaban encontrar? Dulce, debido a la presencia de glucosa. Las preguntas 13 y 14 son de elaboración personal de las alumnas y los alumnos.

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Red conceptual

distintas, también tienen tantas funciones diferentes.

2. Si las proteínas reciben calor, pueden perder parte de su forma. ¿Cómo podrían relacionar esto con los mecanismos que tenemos los seres humanos que nos permiten mantener una temperatura corporal constante? Al perder la forma, probablemente pierdan su función. Los seres humanos tenemos mecanismos para mantener la temperatura corporal constante y, entre otras cosas, se evita el daño sobre las proteínas por acción del calor. Capítulo 8. las proteínas Página 161. Estudio de caso Observen la publicación de Instagram de la página anterior y respondan.

1. ¿Alguna vez se preguntaron por qué cambia de color la clara de huevo cuando se la cocina? Es poco probable que las alumnas y los alumnos sepan por qué cambia de color. Lo que sí seguramente digan es que se trata de una transformación química (concepto que traen desde el primario), que es irreversible, y que es generada por el calor. 2. ¿Qué factor cambia desde que sacamos un huevo de la heladera hasta que lo hervimos o lo freímos? Lo que cambia es el intercambio de calor: cuando se lo saca de la heladera y se lo pone en la hornalla, recibe calor. 3. ¿Qué otros alimentos cambian su aspecto cuando se cocinan? Seguramente, al pensar en ejemplos, se darán cuenta de que la mayoría de los alimentos cambia de aspecto. Página 163. Actividades 1. ¿Qué relación hay entre el hecho de que las proteínas tienen formas muy distintas y el hecho de que realizan funciones diferentes? Las funciones de las proteínas dependen de su forma o estructura tridimensional. Por este motivo, como hay proteínas con tantas formas

Página 165. Actividades ¿Una misma enzima podrá reconocer a cualquier sustrato? ¿Por qué? No, debido a que el reconocimiento es específico. Las enzimas tienen una región, llamada sitio activo, que reconoce y se une a un sustrato en particular, como si fueran una cerradura con una llave.

Página 165. Conocimientos en práctica En los humanos, las enzimas celulares funcionan mejor con un pH de alrededor de 7,4. Sin embargo, las condiciones de acidez pueden variar entre los sistemas de órganos. La pepsina y la tripsina son enzimas que intervienen en la digestión de enzimas en distintos órganos del sistema digestivo. La pepsina actúa a nivel estomacal, mientras que la tripsina lo hace a nivel del intestino delgado.

1. Investiguen sobre las condiciones de pH en distintos órganos del sistema digestivo e indiquen a qué enzima piensan que corresponde cada una de las curvas del gráfico. Escriban los rótulos correspondientes. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación en la búsqueda de fuentes confiables. Se espera que encuentren que el pH estomacal es ácido (cercano a pH=2), y que el pH a nivel del intestino delgado tiene cierta basicidad, debido al jugo pancreático. La curva naranja corresponde a la pepsina, porque tiene su pico de actividad máxima en un valor cercano al 2. La curva verde corresponde a la tripsina, ya que su máximo está en un valor cercano al 8. La curva celeste correspondería a una enzima celular, ya que su máximo está en un valor de aproximadamente 7,4.

2. La amilasa es una enzima presente en la saliva que participa de la digestión de glucosa. Busquen el valor promedio del pH de la saliva. Dibujen en el gráfico la curva de velocidad de reacción de la amilasa (suponiendo que la velocidad máxima es equivalente a la de la pepsina y la tripsina). El pH de la saliva oscila entre 6,5 y 7. Se espera que realicen una curva con un máximo entre dichos valores, que quedará un poco corrida hacia la izquierda respecto de la que está dibujada en celeste. Actividades. Página 167

1. ¿Qué tienen en común todos los aminoácidos y en qué se diferencian? Hagan un cuadro para registrar similitudes y diferencias. Todos los aminoácidos tienen un grupo amino y un grupo carboxilo o ácido (por eso se llaman aminoácidos), unidos a un átomo de carbono central, al que también se une un grupo radical. Los aminoácidos se diferencian en las características de ese grupo radical, de acuerdo con las cuales se pueden clasificar en cuatro: -aminoácidos no polares -aminoácidos polares -aminoácidos básicos -aminoácidos ácidos Para poder explayarse un poco más acerca de las diferencias, sería necesario realizar una búsqueda de información. 2. Expliquen con sus palabras por qué no

podría darse el caso en el que dos proteínas diferentes tuvieran la misma secuencia. A esta altura del capítulo, es probable que digan que el plegamiento depende de la secuencia (estructura primaria), motivo por el cual no pueden existir dos proteínas distintas (con diferente plegamiento), pero la misma secuencia. No obstante, hay algunas excepciones, por ejemplo, los priones.

3. Las fuerzas de atracción que determinan la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas se pueden romper más fácilmente que los enlaces peptídicos, debido a factores diversos como la acción del calor. ¿Qué piensan que sucederá con la función de las proteínas si pierden alguna de estas estructuras, y por qué? Con la pérdida de la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria, las proteínas pierden su

forma (aunque conserven su estructura primaria), y por ende pierden su función.

Página 169. Actividades 1. ¿Piensan que los grupos prostéticos de las proteínas conjugadas forman parte de la secuencia de las proteínas? ¿Por qué? No forman parte de la secuencia de proteínas, ya que no están formados por aminoácidos. No obstante, se unen de forma específica a algún o a algunos aminoácidos. 2. ¿Cuál o cuáles estructuras de las que forman parte de las proteínas determinarán si una proteína es globular o fibrosa: primaria, secundaria, terciaria? ¿Por qué? Con la estructura terciaria, que es la que determina el plegamiento final (y la cuaternaria, en el caso de que la proteína esté formada por más de una cadena). Página 169. Estudio de caso De acuerdo con lo que leyeron en esta página, respondan de a dos.

1. ¿Qué tipo de biomoléculas forman la clara de huevo? Está formada por proteínas (fundamentalmente ovoalbúmina). 2. ¿Qué otros tratamientos podrían dar los mismos resultados? Al igual que lo que muestra el experimento en papel con las proteínas de la leche, el vinagre (es decir, el cambio de la acidez) puede generar la desnaturalización de las proteínas de la clara del huevo y, por ende, hacer que se ponga blanca, como sucede con el calor.

Página 171. Actividades 1. Escriban un párrafo en el que expliquen con sus palabras por qué la secuencia de las proteínas depende de la secuencia del ADN. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que digan que, para sintetizar una proteína, primeramente, se fabrica una copia de un fragmento de ADN en forma de ARN, que contiene una secuencia que depende de la del ADN. Este ARN lleva el

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“mensaje” al citoplasma, donde es leído y “traducido” a una secuencia de aminoácidos.

2. ¿En qué “lenguaje” está la secuencia de los ácidos nucleicos? ¿Y la secuencia de las proteínas? La secuencia de ácidos nucleicos está en el “lenguaje” de nucleótidos, mientras que la secuencia de las proteínas está en el “lenguaje” de aminoácidos. Página 172. Actividades ¿Cómo creen que influirá la forma de la chaperona en el desarrollo de su actividad? Como toda proteína, la forma de la chaperona es la que determina su función.

Página 173. Ciencia en acción 1. En grupos, elijan una de las industrias mencionadas en esta página y escriban un texto en el que describan qué consecuencias les traería una ley que prohibiera la utilización de enzimas. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que mencionen que ciertos procesos se verían demorados y/o desmejorados si existiera dicha ley. 2. En algunas industrias se utilizan enzimas desde muchos siglos antes de que la humanidad supiera que las enzimas existen. Expliquen cómo es eso posible. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Puede que mencionen los procesos de fermentación, que ocurren gracias a la acción enzimas (presentes en los microorganismos que contienen los alimentos), como sucede con la preparación de bebidas alcohólicas (vino, cerveza), los panificados y la fabricación de lácteos. Estos procesos se desarrollaron aún sin conocer cuáles eran las reacciones que ocurrían (y sin saber que había participación de enzimas). Páginas 174 y 175. Taller de ciencias Resultados Respondan. ¿Qué sucedió con el cambio de color en cada vaso en los vasos en los que se agregó el desinfectante? ¿Pueden explicar por qué? ¿En qué vaso el color se hizo marrón más rápidamente luego del agregado de la saliva?

¿Cómo podrían, según lo estudiado en el capítulo, existir diferencias en los resultados de algunos vasos? Cuando se añadió desinfectante, apareció un color violáceo, debido a la asociación del iodo con el almidón. Se espera que en el primer vaso (con fécula de maíz y temperatura ambiente) el color marrón aparezca más velozmente con el agregado de la saliva, debido a la acción óptima de la amilasa salival que rompe el almidón. Con agua fría y agua caliente, es probable que el color haya tardado más en cambiar. Respondan. ¿Qué diferencias encontraron entre los distintos vasos? ¿Podrían explicar por qué? ¿En qué vaso aparecieron más rápidamente las burbujas y se produjo más cantidad? ¿Qué información creen que brinda el último vaso? Se espera que obtengan que la mayor cantidad de burbujas se presentó con la papa cruda en el vaso con agua a temperatura ambiente (primer vaso). El último vaso es el “control” (muestra lo que sucede con el añadido de agua oxigenada sin que esté presente la papa).

Actividades a. ¿En qué se parecen y en qué se diferencian

ambos experimentos? Se parecen en que pretenden evidenciar la disminución de la actividad enzimática frente a condiciones extremas. Se diferencian en que trabajan con distintas enzimas (el primero, con la alfa amilasa salival, y el segundo, con la catalasa); que la forma de evidenciar la actividad enzimática es otra (en el primer caso se percibe por el cambio de color; en el segundo, por la aparición de burbujas), y en el primer caso se prueba solo temperaturas extremas mientras que en el segundo se prueba también la acidez. b. ¿Cómo afecta la temperatura a la actividad enzimática? ¿Y la acidez? A temperaturas altas o bajas, la actividad enzimática baja. La acidez también disminuye la actividad enzimática. c. ¿Las bajas temperaturas tienen el mismo efecto que las altas temperaturas? ¿Por qué? Si bien en ambos casos la actividad es baja, el motivo es diferente: a altas temperaturas, las enzimas se desnaturalizan, mientras que, a bajas temperaturas, la baja actividad se debe a la disminución de la energía cinética y de la probabilidad de choques entre las enzimas y los sustratos.

Páginas 176 y 177. Actividades de repaso La proteína presente en la clara de huevo es la albúmina. Esta proteína globular también está presente en los seres humanos y tiene una carga negativa. Es una de las principales proteínas de la sangre y está involucrada en la regulación de la distribución de líquidos en el cuerpo. En los riñones, existen unas estructuras llamadas “glomérulos”, que también tienen una carga negativa. La albúmina no debe ser eliminada en la orina, esto solo sucede cuando la persona sufre de una afección llamada “síndrome nefrótico”.

1. ¿Cómo piensan que el cuerpo evita que la albúmina forme parte de la orina? Porque como el glomérulo tiene carga negativa, se repelen. 2. Investiguen qué ocurre con las cargas

eléctricas de los glomérulos en el síndrome nefrótico. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación docente en la búsqueda de fuentes confiables.

3. ¿Qué tipos de aminoácidos posee la albúmina? De acuerdo con lo que señala el texto, seguramente tiene aminoácidos ácidos, que están cargados de forma neta con cargas negativas. 4. ¿Qué estudio le realizarían a una persona de la cual se sospecha que puede tener síndrome nefrótico? Un análisis de orina, para ver si hay presencia de albúmina. 5. Expliquen de forma oral. De elaboración personal de los alumnos. A continuación, se brindan algunas propuestas. a. Por qué la función de las proteínas se relaciona con su forma. La función que cumplen depende de la estructura tridimensional. Por ejemplo, las enzimas tienen un sitio cuya forma les permite reconocer específicamente a un sustrato; lo mismo pasa con los receptores y el sitio de reconocimiento al ligando. b. Por qué la función de las proteínas se puede modificar con el calor. El calor puede romper las interacciones que determinan las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria, provocar la desnaturalización de las proteínas, y su pérdida de función. El ca-

lor extremo incluso puede romper las uniones peptídicas (estructura primaria). c. Por qué las reacciones en nuestro cuerpo ocurren de forma muy veloz. Gracias a la acción catalítica de las enzimas. d. Por qué las proteínas tienen una secuencia. Porque tienen un orden, tipo y cantidad de aminoácidos que depende de la secuencia del ADN. e. En qué se diferencia la estructura primaria de las proteínas del resto de los niveles (secundaria, terciaria y cuaternaria). La estructura primaria está formada por uniones peptídicas que ocurren entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilo del otro. Las otras estructuras están determinadas mayormente por atracciones intermoleculares, que son más débiles.

6. Los priones tienen la misma secuencia de aminoácidos, pero pueden tener dos conformaciones distintas. ¿Por qué esta circunstancia pone en evidencia que la secuencia no es el único factor que determina el plegamiento de las proteínas? Ya dos cadenas con la misma secuencia o estructura primaria pueden plegarse de dos formas diferentes, y tener distintas funciones. 7. El siguiente gráfico muestra dos curvas de actividad enzimática en función de la temperatura: una corresponde a la actividad de una enzima humana y la otra, a la actividad de una enzima de una bacteria resistente al calor.

a. ¿Cuál es la temperatura óptima aproximada para cada enzima? ¿Por qué? La temperatura óptima aproximada para la enzima humana es de aproximadamente 37 °C, mientras que la temperatura óptima de la bacteria termófila está cercana a los 80 °C. Esto se obtiene del gráfico, ya que son los valores para los cuales las curvas de actividad alcanzan un máximo.

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b. ¿Qué se observa a valores mayores o meno-

res de la temperatura óptima para cada enzima? ¿Qué sucede con las enzimas por encima del valor óptimo? A valores mayores o menores de temperatura, la actividad es menor. Por encima del valor óptimo, el calor produce la desnaturalización de las enzimas, y por eso la actividad se reduce. c. ¿La enzima humana podría funcionar en las bacterias termófilas? ¿Por qué? ¿Y al revés? No, ya que estaría desnaturalizada (salvo para valores de temperatura entre los 40 y los 50 °C aproximadamente; a partir de los 50 °C, ya no tendría actividad). Al revés tampoco podría haber actividad, ya que, a valores compatibles con la vida, la enzima bacteriana no tiene actividad. d. ¿Qué otros factores podrían afectar la actividad enzimática en ambos casos? El valor de la acidez también podría afectar la actividad enzimática.

8. Redacten dos párrafos breves en la carpeta en los que expliquen lo que observan en cada figura. De elaboración personal de los alumnos y las alumnas. Se espera que en el primer caso hablen acerca de la acción de las enzimas, el sitio activo y su unión específica con el o los sustratos, y en el segundo caso, que hablen acerca de la estructura de las proteínas y el plegamiento. 9. Decidan si los siguientes enunciados son V

(verdaderos) o F (falsos). Expliquen su elección en la carpeta. a. Todas las proteínas están formadas por los mismos tipos de aminoácidos. Verdadero. Los tipos de aminoácidos son los mismos (hay 20 en total). No obstante, no todas las proteínas tienen la misma cantidad de aminoácidos de cada tipo, e incluso puede ocurrir que una proteína no tenga los 20 tipos de aminoácidos. b. Todas las proteínas tienen la misma secuencia de aminoácidos. Falso. Cada proteína tiene su propia secuencia de aminoácidos. c. La secuencia de las proteínas es independiente de la información genética. Falso. La secuencia de proteínas depende de la secuencia del ADN, del cual se fabrica el ARN mensajero que será traducido. d. En la síntesis de proteínas, participan otras macromoléculas.

Verdadero. Participan moléculas de ARN (mensajero, de transferencia y ribosomal). e. La secuencia del ADN no está en “lenguaje” de aminoácidos. Verdadero. La secuencia del ADN está en “lenguaje” de nucleótidos. Las preguntas de la 10 a la 12 son de elaboración personal de las alumnas y los alumnos.

Red conceptual

Capítulo 9. el ADN Página 179. Estudio de caso Examinen la publicidad que Susana compartió con Graciela por Whatsapp, y respondan las preguntas.

1. ¿Qué ofrece este producto? ¿Para qué se usa esta crema? Ofrece un tratamiento antiedad, es decir, que al usarla la gente mejore el aspecto de su piel, y parezca rejuvenecida. 2. Suponiendo que la crema tenga realmente ADN vegetal, ¿cómo imaginan que puede manifestarse su efecto en el cuerpo de Susana y Graciela? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. El ADN de la crema debería poder ingresar a través de la piel, que no es posible. Es probable que las alumnas y los alumnos sugieran algún tipo de acción en la piel, con poco fundamento. Se sugiere hacer un intercambio oral de distintas opiniones.

3. ¿Entra ADN de planta a nuestro cuerpo habitualmente? ¿Cómo? ¿Qué sucede con ese ADN? El ADN que ingresa lo hace a través del sistema digestivo (está presente en los alimentos, ya que todas las células presentes en la comida de origen animal o vegetal tiene ADN). El ADN se degrada y rompe en fragmentos más pequeños dentro del tracto digestivo. Página 181. Actividades 1. ¿Qué habrían obtenido Hershey y Chase si las proteínas hubiesen sido los compuestos responsables de la transmisión de la información? Habrían obtenido azufre radiactivo en la porción que contenía las bacterias. 2. ¿Watson y Crick se basaron en resultados de sus propios experimentos? Se basaron en los resultados de experimentos que realizaron otros científicos como Rosalind Franklin. Página 183. Actividades Elaboren un cuadro en el que comparen las características del ADN y del ARN. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere orientación para la selección de categorías de comparación. A continuación, se presenta una respuesta posible:

Cantidad de cadenas Tipo de nucléotidos

Función

Sitio por el que viaja la información Tipos de procesos que regula

ADN

ARN

Dos.

Una.

Desoxirribonuclétoi- Ribonucleótidos dos de A, T, C y G. de A, U, C y G. Almacenamiento de la información genética, regulación de todas las funciones de la célula, transmisión de la información hereditaria.

Participación en la síntesis de proteínas.

Nervios.

Sangre.

Situaciones que requieren accionar rápido.

Procesos de larga duración, como el crecimiento y la madurez sexual.

Página 185. Actividades ¿Por qué la replicación del ADN es semiconservativa? Escriban un texto breve para explicarlo. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que expliquen, luego de la replicación, las dos nuevas moléculas de ADN tienen una hebra que formaba parte de la molécula original, y una hebra nueva que se sintetizó. Por eso lo de “semi” conservativa (se “conserva” la mitad de la molécula original).

Página 187. Actividades ¿Qué relación hay entre la secuencia de la hebra de ADN que actúa como molde y el ARN que se fabrica? Son complementarias.

Página 190. Conocimientos en práctica El test de Ames es un ensayo biológico que usa bacterias para analizar si una sustancia química puede producir mutaciones de ADN. Un test positivo indica que la sustancia química es mutagénica y, por tanto, puede ser un agente cancerígeno. Para llevar adelante este estudio, se utilizan bacterias del género Salmonella que previamente han sido modificadas genéticamente para evitar que produzcan un aminoácido indispensable para su supervivencia: la histidina. Si estas bacterias modificadas no crecen en un medio en el que se le haya agregado histidina de forma externa, las bacterias no pueden reproducirse, puesto que no tienen la capacidad de producir el aminoácido (las bacterias salvajes, que carecen de esta modificación genética, pueden producir histidina sin problemas). Sin embargo, la incapacidad de producir histidina puede revertirse mediante mutaciones. En consecuencia, si las bacterias Salmonella sp. modificadas toman contacto con sustancias mutagénicas, pueden revertir su imposibilidad para producir histidina y logran desarrollarse en un medio libre de este aminoácido. El siguiente esquema muestra los resultados de un test de Ames en el que se evalúa la mutagenicidad de tres insecticidas utilizados para el control de plagas que afectan el cultivo de frutas para consumo humano. Cada círculo representa cajas de Petri con cultivos de bacterias Salmonella sp. modificadas (incapaces de producir histidina).

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La composición química es igual (están formadas por desoxirribonucléotidos de A, T, C y G), pero la secuencia no es la misma.

2. Si una crema contiene moléculas de ADN, suponiendo que estas lleguen a nuestras células,¿se expresarán? ¿Por qué? Es probable que no se expresen, porque deberían existir proteínas que actúen como factor de transcripción y se unan al promotor de esas secuencias. 1. Analicen los resultados obtenidos e indi-

quen si desaconsejarían el uso de alguno de los insecticidas. Justifiquen su respuesta. El primer y el tercer insecticida parecen tener más efecto mutagénico, puesto que en ambos casos hubo gran desarrollo de bacterias. El segundo insecticida, en cambio, dio resultados similares al control 1.

2. ¿Qué información provee el control 1? ¿Qué

datos aporta el control 2? El control 1 muestra la tasa de mutagénesis sin el añadido de ninguna sustancia. El control 2 muestra cuál es el crecimiento en condiciones óptimas (con el añadido exógeno de histidina).

Página 191. Actividades 1. ¿Por qué una mutación en el ADN influye en la transcripción y en la traducción? Porque cuando se realice la copia de ARN, esa mutación se va a copiar, y puede traer consecuencias en la traducción (que cambien uno o más aminoácidos o que aparezca un codón de terminación temprano, por ejemplo). 2. ¿En qué se diferencia una neurona de una célula muscular, si ambas tienen el mismo ADN? Se diferencian en los genes que se expresan y, por ende, en el tipo de proteínas que fabrican. Página 191. Estudio de caso Lean nuevamente el diálogo entre Susana y Graciela al comienzo del capítulo, y respondan.

1. ¿La composición química de las moléculas de ADN vegetal es diferente a la del ADN humano?

3. ¿Es lo mismo gen que ADN? No es lo mismo. Un gen es solo una porción del ADN, que contiene información para la fabricación de ARN y, en la mayoría de los casos, la consecuente traducción a proteínas. Página 192. Actividades A veces se plantea que cuando se pueda interpretar por completo el genoma humano, se podrán explicar todas las características de los seres humanos a partir de su ADN. ¿Están de acuerdo? ¿Por qué? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se sugiere trabajar esta consigna a modo de intercambio oral/debate. Se espera que identifiquen que los genes y/o la secuencia del ADN no determinan todas las características de una persona (el ejemplo más evidente es el de los gemelos idénticos, que tienen el mismo ADN, pero son distintos emotiva y psicológicamente hablando, y a veces también pueden tener diferencias físicas). El fenotipo (las características visibles) resulta de la interacción entre el genotipo (características genéticas) y el ambiente (lo que sucede en relación con el entorno).

Página 193. Ciencia en acción

1. ¿Cuál piensan que es la razón por la que el ADN puede ser utilizado para identificar la vinculación entre parientes, como en casos como estos? Porque la información genética (que se encuentra en el ADN) es la que se transmite de progenitores a su descendencia, y aunque con variaciones, la información es más parecida cuanto más emparentados estén los individuos.

2. Consulten el sitio oficial de la Asociación Civil Abuelas de Plaza de Mayo. ¿Qué asistencia brinda la entidad a personas que tienen dudas sobre su identidad? ¿Cuáles son los pasos que una persona debe seguir para conocer si ha sido sustraída de su familia biológica durante la última dictadura? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. El sitio es https://www.abuelas.org.ar/ 3. Miren el video “Las abuelas y la genética” (disponible en https://youtu.be/tsaOVAbdT0k), en el que el biólogo Diego Golombek brinda detalles sobre el trabajo de la ciencia y el de las abuelas en la restitución de la identidad. Luego, respondan las siguientes preguntas: a. ¿Por qué las técnicas de ADN brindaron más precisión en las pruebas de filiación? El ADN es más estable que las proteínas (que es lo primero que se utilizó para las pruebas de filiación), la técnica de filiación es más certera (en relación con la información), y además la prueba se puede hacer con una cantidad muy pequeña. b. ¿Qué herramientas específicas menciona acerca del estudio de la línea materna y de la línea paterna? La línea materna se estudia con el ADN mitocondrial, y la línea paterna se estudia con el cromosoma Y. Páginas 194 y 195. Taller de ciencias

1. ¿Se cumplió el objetivo del taller? Si los resultados no fueron los esperados, revisen el procedimiento y piensen en qué etapas pudieron haber cometido errores. Intercambien experiencias con sus compañeros y anoten en sus carpetas la información recopilada. Luego, repitan la experiencia poniendo especial atención en los pasos en que pudieron haber cometido algún error cuando realizaron la extracción por primera vez. Dependerá de lo acontecido en la experiencia. Se espera que, si necesitan repetir el procedimiento, en algún momento obtengan los filamentos que corresponden a los ácidos nucleicos. 2. ¿De qué células provienen los ácidos nucleicos que extrajeron durante la experiencia? ¿Cómo se obtuvieron esas células? ¿En qué paso? Provienen de las células de la mucosa bucal, que se obtuvieron en el enjuague con agua

mineral (son células que se desprenden). 3. El detergente tiene la capacidad de disolver sustancias lipídicas. Los fosfolípidos son los componentes más abundantes de las membranas celulares; debido a la acción del detergente, estos se disuelven y las membranas se desarman. ¿Por qué será necesario desarmar las membranas para extraer ácidos nucleicos? Piensen en la ubicación que tienen dentro de la célula. Porque los ácidos nucleicos se encuentran en el núcleo (fundamentalmente el ADN), y en parte en el citoplasma (varias moléculas de ARN). 4. La sal se disuelve en agua y genera un medio muy rico en iones, en el que los ácidos nucleicos pueden seguir disueltos, pero el resto de las sustancias no, y por eso precipitan. ¿Cuáles son esas otras sustancias? El ADN no se encuentra solo dentro del núcleo, sino que se encuentra enrollado alrededor de las histonas. ¿Qué tipo de sustancias son las histonas, y por qué será necesario el añadido de sal para obtener el ADN puro? Las otras sustancias pueden ser proteínas o hidratos de carbono. Las histonas son proteínas, y por eso es necesario que precipiten (para poder obtener el ADN puro).

Páginas 196 y 197. Actividades de repaso

Desde finales del siglo pasado, muchas empresas que fabrican productos cosméticos han utilizado frases relacionadas con la biología para vender cremas, champús y acondicionadores, entre otros. La población en general, muchas veces, no cuenta con la información requerida para detectar si una publicidad de este tipo es engañosa. El investigador español José Manuel López Nicolás, refiriéndose a publicidades de cremas como Dermaerys, declara: “El problema es que, a pesar de la normativa, solo se controla que estos productos no sean tóxicos, pero no si el ADN vegetal tiene algún beneficio sobre la piel”. Reúnanse en grupos y respondan:

1. ¿Luego de leer este capítulo, consideran que es posible que el ADN que pueda contener una crema cosmética puede tener algún efecto en las células de la piel? ¿Por qué? Lo más probable es que ahora puedan fundamentar mejor que al inicio por qué este ADN no tiene ningún efecto en las células de la piel (no puede ingresar a las células de la piel, ni modifica nada en su metabolismo).

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2. ¿Cuál es la importancia de aprender contenidos científicos en la escuela secundaria con relación al consumo? Para evitar “caer” en engaños, como es el caso de esta publicidad. 3. ¿Qué reclama José Manuel López Nicolás? ¿Consideran que la legislación de cada Estado debe hacer algo sobre este tipo de publicidades? Justifiquen su respuesta. Reclama que no deberían promocionarse con información errónea y/o engañosa. 4. Decidan si las siguientes características corresponden al ADN, al ARN o a ambos. Justifiquen su elección de forma oral. a. Está formado por nucleótidos unidos a través de uniones fosfodiéster. ADN y ARN. b. Tiene una estructura de doble hélice. ADN. c. Está asociado a proteínas. ADN. d. Transmite la información hereditaria. ADN. e. Contiene nucleótidos de A, T, C y G. ADN. f. Los nucleótidos están formados por un azúcar ribosa. ARN. g. Está formado por una sola cadena. ARN. h. Cumple su función en el citoplasma. ARN. 5. Expliquen con sus palabras y de la forma más completa posible: De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Aquí se proponen algunas respuestas. a. Por qué las hebras del ADN son complementarias. Porque las hebras contienen nucleótidos de bases que son complementarias: siempre quedan enfrentados los nucleótidos de A con T, y los nucleótidos de G con C. b. Por qué la replicación del ADN es semiconservativa. Porque en cada replicación se usa una hebra original como molde, y se fabrica una nueva. c. Por qué en la división celular cada célula hija obtiene la misma información genética. Porque se separan las cromátidas hermanas, que se generaron a través de la replicación del ADN, y tienen exactamente la misma información. d. De qué forma se almacena la información genética en el ADN.

La información en el ADN está almacenada en la secuencia, es decir, en el orden, tipo y cantidad de nucleótidos. e. Por qué la secuencia de ARN depende de la secuencia del ADN. Porque el ARN se fabrica a partir de una región del ADN, y la cadena de ARN se va formando por complementariedad de bases. f. Por qué las secuencias de las proteínas dependen de la secuencia del ADN. Porque dependen de la información del ARN mensajero que, a su vez, depende de la información del ADN. g. Por qué a partir de un mismo gen se pueden producir varias proteínas. Porque a través del splicing alternativo en el proceso de maduración del ARN mensajero, se pueden generar distintos ARN mensajeros maduros que dan origen a distintas proteínas. h. Por qué las células de distintos tejidos fabrican proteínas diferentes, aunque tengan el mismo ADN. Porque no todos los genes se expresan en todas las células.

6. Los retrovirus (como el virus de la gripe o el VIH) tienen su información genética en forma de ARN en vez de ADN. Después de infectar una célula, los retrovirus emplean una enzima llamada “transcriptasa inversa”, que solo está presente en este tipo de virus, para convertir su ARN en ADN. Luego, el ADN del retrovirus se integra en el ADN de la célula huésped, lo que le permite multiplicarse. a. Elaboren una propuesta acerca de la forma en la que consideran que ocurre la transcripción inversa o retrotranscripción (copia del ARN a ADN). De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Seguramente señalarán que, a partir de la hebra de ARN, se fabricará una hebra de ADN, y que luego se fabricará la hebra complementaria de ADN. b. ¿Por qué en las células no infectadas no puede ocurrir la retrotranscripción? Porque no contiene la enzima “transcriptasa inversa”, que es la que permite que se fabrique ADN a partir de ARN. c. ¿Qué “ventaja” le aportará al virus copiar su información en forma de ADN e integrarse al ADN de la célula? ¿Qué procesos piensan que se llevarán a cabo a partir del ADN viral una vez integrado? Una vez que se integra al ADN de la célula, el “aparato” metabólico de la célula permite que este ADN se transcriba y se traduzca, y se fabriquen nuevos virus.

7. La siguiente es la secuencia de un gen de la hebra de ADN a partir de la cual se copia el ARN mensajero de un gen: TACGAATAATGATTAATAAGAACAATT a. Escriban en la carpeta la secuencia de ADN de la otra cadena. ATGCTTATTACTAATTATTCTTGTTAA b. Escriban también la secuencia de ARN que se formaría en la transcripción. AUGCUUAUUACUAAUUAUUCUUGUUAA c. Escriban la secuencia de aminoácidos, suponiendo que no hay en el gen exones e intrones, sino que toda la información es codificante. AUG CUU AUU ACU AAU UAU UCU UGU UAA Met- Leu- Iso- Thr- Asn- Tyr- Ser - Cys d. Dos individuos tienen una mutación puntual en ese gen. Repitan los tres pasos anteriores y fíjense si las mutaciones les traen alguna consecuencia o no: Individuo 1 TACGACTAATGATTAATAAGAACAATT AUG CUG AUU ACU AAU UAU UCU UGU UAA Met- Leu- Iso- Thr- Asn –Tyr- Ser- Cys No cambia nada, porque la mutación genera un codón equivalente (CUU y CUG corresponden al aminoácido Leu). Individuo 2 TAC TAA TAA TGA TTA ATA AGA ACA ATT AUG AUU AUU ACU AAU UAU UCU UGU UAA Met- Iso- Iso- Thr- Asn- Tyr-Ser-Cys En este caso, la mutación hace que se cambie un aminoácido por otro (CUU corresponde a Leu, mientras que AUU corresponde a Iso).

8. Un error que se comete a menudo en los

medios de comunicación y en algunos textos que no son científicos es que se menciona el código genético como sinónimo de “secuencia de ADN”. Organícense de a dos y escriban un texto breve en el que expliquen con sus palabras por qué no se pueden considerar sinónimos. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que expliquen que el código genético es el que establece la relación entre la secuencia de nucleótidos y la secuencia de aminoácidos, mientras que la secuencia de ADN es el orden, tipo y cantidad de nucleótidos presentes en dicha molécula. El código genético no es propio del individuo; de hecho, es prácticamente igual en todas las células. La secuencia del ADN, en cambio, es la que es única para cada ser vivo.

9. A fines de la década de 1940 (antes de los descubrimientos de Watson y Crick), Erwin Chargaff descubrió que, si se rompía el ADN y se cuantificaban los nucleótidos, la cantidad de nucleótidos de A y T era la misma, y también la cantidad de nucleótidos de C y G. ¿Cómo podrían explicarlo con lo que ahora se sabe sobre la estructura del ADN? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que expliquen que esto se debe a que el ADN está formado por dos cadenas enfrentadas de forma complementaria: - si en una cadena hay un nucleótido de A, en la otra hay de T, y viceversa. -si en una cadena hay un nucleótido de C, en la otra hay un nucleótido de G, y viceversa. 10. Armen una línea de tiempo que resuma los principales hechos (mencionados en este capítulo) relacionados con el descubrimiento de la estructura del ADN. 1952- Experimento de Hershey y Chase demuestra que el ADN transmite la información genética. Previo a 1953. Cristalografía de rayos X del ADN por parte de Rosalind Franklin. 1953- Propuesta de estructura de ADN por Watson y Crick. 1958- Meselson-Stahl. Demostración de la replicación semiconservativa de ADN. Las preguntas 11 y 12 son de elaboración personal de las alumnas y los alumnos.

Saber Hacer Páginas 1 y 2. El control de las plantas 1. A principios de 1900, varios científicos japoneses comenzaron a estudiar una enfermedad de las plantas de arroz que hacía que estas crecieran de forma exagerada. En ese entonces, se sabía muy poco sobre el procesamiento de los estímulos dentro de las plantas. El único antecedente que había sobre el tema eran los estudios de Darwin y otros colegas sobre la respuesta del tallo a la luz. En esos estudios se había descubierto que las plantas se doblan hacia la zona iluminada gracias a la circulación interna de una sustancia fabricada por el ápice (la parte superior del vegetal). En la página 20, se presenta un experimento en el que se pone a prueba el papel de la giberelina en el crecimiento de plantas enanas. Vuelvan a leer el experimento y, luego, resuelvan las actividades.

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Respondan las preguntas. a. ¿Cómo se relaciona el diseño de la experiencia con los descubrimientos previos sobre la respuesta a la luz? La solución de giberelina se coloca en el ápice, seguramente debido a lo que se conocía a partir del experimento de Darwin. b. ¿Por qué piensan que el experimento incluyó aplicar solución sin giberelina en una de las plantas enanas? Para tener un “control” de lo que ocurre con esa planta sin que se le agregue la sustancia (una referencia de comparación para poder afirmar que crece más). c. Supongan que la planta enana a la cual se le aplicó giberelina no hubiera crecido. ¿Qué conclusiones podrían extraer a partir de ese resultado? - Que la giberelina no promueve el crecimiento. - Que para que la giberelina promueva el crecimiento, se debe aplicar en otro lugar. -Que hubo un error experimental y se debe repetir.

2. A principios del siglo pasado, se creía que la enfermedad de las plantas de arroz podía estar relacionada con la infección causada por un hongo parásito llamado Gibberella fujikuroi. Eiichi Kurosawa realizó experimentos para poner a prueba esta hipótesis, utilizando un líquido preparado a partir del hongo, con resultados favorables. Finalmente, en 1926 logró aislar la sustancia causante de la enfermedad, a la cual llamó “giberelina” por el nombre científico del hongo. ¿Cómo creen que fue el experimento de Kurosawa? Elaboren una propuesta: en la carpeta, escriban la hipótesis correspondiente, la predicción, el procedimiento que creen que realizó, los resultados que debió haber obtenido y la conclusión a la cual llegó. Se espera que propongan un experimento similar, pero en vez de usar un gotero con una solución de giberelina, utilizan el líquido preparado a partir del hongo, y una planta “control” a la que se le suministra agua. Se espera que obtengan que la planta que recibió el líquido proveniente del hongo crezca más. 3. Además de la giberelina, hay otras sustancias que tienen una función de regulación y control en las plantas. En el siguiente gráfico, se muestra la variación del nivel de las distintas hormonas de acuerdo con la etapa en el desarrollo de la planta. Lean el gráfico y, luego, respondan las preguntas.

a. De acuerdo con el gráfico, ¿en qué etapa hay un pico de giberelina? ¿Cómo pueden relacionarlo con el experimento de las plantas enanas? El pico se encuentra entre la etapa II y la III, en el que la planta está en crecimiento. Esto se vincula con los resultados del experimento con las plantas enanas, del que se pudo concluir que la giberelina estimula el crecimiento del tallo. b. Según el gráfico, ¿con qué otras hormonas actúan la giberelina y en qué procesos? Actúa junto con la auxina, promoviendo el crecimiento celular. Actúa junto con el etilino, en la promoción de la maduración celular, asociada a la floración y la reproducción. 4. El fisiólogo vegetal Frits W. Went realizó una investigación que continuaba lo estudiado por Darwin respecto de la curvatura de las plantas en respuesta a la luz. En 1926, logró aislar la sustancia química responsable, a la que llamó “auxina” (del verbo griego auxein, que significa “aumentar”). a. Pongan en orden los eventos, con números del 1 al 5. FE DE ERRATAS: en la primera impresión del libro, dice del 1 al 5, debe decir del 1 al 4. • Las plántulas se mantuvieron en la oscuridad durante la experiencia. 3 • Los bloquecitos fueron colocados sobre las plántulas a las que se les había cortado el ápice. 2 • Las plántulas se curvaron hacia el lado opuesto de donde se colocó el bloque de agar. 4 • Se cortó el ápice de coleóptilos y se lo colocó sobre un bloque de agar durante una hora. 1

b. Vuelvan a leer la conclusión del experi-

mento con la giberelina de la página 20. ¿Qué tienen en común la giberelina y la auxina en relación con su mecanismo de acción? Que actúan desde el ápice.

2. El siguiente gráfico tiene curvas que muestran los cambios anuales de las horas de luz de tres ciudades en América del Norte, y líneas horizontales que muestran el valor crítico para tres plantas distintas. En el eje Y, se representan las horas de luz, y en el eje X, los meses del año. Recuerden que en el Hemisferio Norte las estaciones están invertidas respecto del Hemisferio Sur.

Páginas 3 y 4. La fotoperiodicidad: Wightman Garner y Harry Allard La fotoperiodicidad es una respuesta que tienen las plantas a ciertos estímulos relacionados con la duración del día y la noche en las distintas estaciones. En 1920, los científicos Wightman Garner y Harry Allard realizaron varios experimentos con plantas de soja que les permitieron descubrir este fenómeno.

1. Relean el experimento de Wightman Garner

y Harry Allard en la página 36. Luego, respondan las preguntas. a. ¿Qué resultados habrían obtenido si la hipótesis hubiese sido correcta? Las plantas no habrían germinado todas a los 25 días, sino que se habría obtenido los cuatro tiempos de germinación diferentes (correspondientes a las cuatro variedades). b. ¿Por qué creen que los investigadores eligieron un período de doce horas de luz para iluminar a las plantas? Corresponde a la cantidad de horas de luz de inicio de la primavera (del equinoccio), que es la mínima cantidad de luz que reciben. c. ¿Cuál creen que puede ser el motivo de la diferencia entre las cuatro variedades de soja? La diferencia radica en que, cuando la cantidad de horas de luz aumenta en la primavera, las distintas variedades experimentan valores críticos diferentes, y por eso florecen en distinto momento. d. Formulen su respuesta a la pregunta anterior como una hipótesis y una predicción. Hipótesis: las cuatro variedades de soja tienen valores críticos distintos. Predicción: si se hacen cultivos con cada variedad por separado, se podrá determinar cuál es el valor crítico de cada una, a partir del valor de luz máxima que determina la floración.

a. ¿A qué se deben las diferencias en la variación de horas de luz a lo largo del año en las distintas ciudades? Pueden ayudarse con un mapa. Se debe a la diferencia en la latitud. Cuanto más lejos del Ecuador, más es la variación de las horas de luz y oscuridad en el año. b. El cadillo es una planta de día corto. ¿Qué quiere decir? ¿Cuál es el valor crítico de acuerdo con el gráfico? Quiere decir que florece para valores de horas de luz menores al valor crítico. c. El cadillo puede florecer en Miami tan pronto como madura, mientras que en Winnipeg las yemas no aparecen hasta principios de agosto. ¿Cómo podrían explicar la diferencia? Porque en Miami no se alcanza el valor crítico (16 horas), mientras que en Winnipeg se supera el valor crítico durante el verano, y por eso comienza a florecer a comienzos del otoño (en condiciones óptimas de luz y temperatura). d. El siguiente gráfico muestra la variación de las horas de luz a lo largo del año en una ciudad del Hemisferio Norte respecto de los meses del año. Las franjas de colores muestran los lapsos en los que se da la germinación y la floración de las plantas de día largo y de las plantas de día corto. En la carpeta, escriban un texto breve en el que expliquen las diferencias que muestra el gráfico respecto de los dos tipos de plantas.

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Páginas 5 y 6. La magnetorrecepción La Tierra tiene un campo magnético que muchas especies de animales pueden percibir. Algunas de ellas lo usan para orientarse. Relean el experimento de la página 64 sobre si los seres humanos podemos percibir el campo magnético terrestre o no. Luego, respondan las preguntas.

1. a. En los experimentos se suele trabajar con

De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que señalen que las plantas de días largos, luego de germinar y crecer, comienzan a florecer cuando el fotoperíodo supera el valor crítico, mientras que las de día corto recién lo hacen cuando el fotoperíodo es menor al valor crítico, que aparece a fines del verano/ comienzos del verano.

4. Otros experimentos de fotoperiodicidad demostraron que muchas plantas de día corto miden en verdad la longitud del período de oscuridad y no del de luz (es decir que florecen cuando el período de oscuridad supera un valor crítico). El abrojo es una planta de día corto que florece con 8 horas de luz y 16 de oscuridad. Si el período de 16 horas de oscuridad es interrumpido, no florece. Observen las imágenes del procedimiento y los resultados obtenidos y redacten un texto que se corresponda.

De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que digan que en el segundo caso no florece porque no hay 16 horas de corrido de oscuridad.

un “grupo control”, que es similar en todas sus características al “grupo experimental”, pero difiere en la variable frente a la cual se quiere evaluar una respuesta (en este caso, la variación del campo magnético). ¿Cómo diseñarían ustedes un “grupo control” o una situación que sirva como control para este experimento? El grupo control debería tener las mismas condiciones (cámara aislada de estímulos), pero sin recibir el campo magnético. b. ¿Qué resultados esperarían obtener en ese grupo? En este grupo no se debería observar ningún tipo de variación de la actividad cerebral. c. ¿Por qué piensan que la conclusión es que la respuesta frente a los campos magnéticos es inconsciente? ¿En qué se diferencia, por ejemplo, de la percepción de imágenes o sonidos? Porque hay variación de la actividad cerebral, pero la persona no puede dar cuenta de dicha percepción. En la percepción de las imágenes y los sonidos, en cambio, hay consciencia de lo que se ve y/o se escucha. d. ¿Cuáles deberían haber sido los resultados, si la hipótesis hubiese sido totalmente incorrecta? Si la hipótesis hubiese sido totalmente incorrecta, no debería haberse visto variación de la actividad cerebral en ningún caso.

2. Más allá de este reciente experimento que revela una aparente magnetorrecepción en los seres humanos, se conoce esta capacidad en otros animales, como varias aves migratorias, los tiburones y los salmones, y algunos invertebrados como las abejas. En el caso de las aves migratorias, se cree que la magnetorrecepción tendría una íntima relación con la capacidad de conocer el camino para migrar. En 2009, un grupo de investigadores de Alemania y Nueva Zelanda trabajó con una especie de ave migratoria, el petirrojo (Erithacus rubecula), y descubrió que la zona del cerebro que se activa para orientarse por acción del campo magnéti-

co, a la que llamaron “cluster N”, se encuentra en los centros visuales, y está conectada a los ojos. Una de sus conclusiones fue que las aves pueden “ver” el magnetismo terrestre. ¿Por qué piensan que se concluyó que las aves tienen la capacidad de “ver” el magnetismo terrestre? ¿En qué se diferencia de los resultados obtenidos con la investigación en seres humanos? Porque la zona del cerebro que se activa en la orientación de esas aves se encuentra en los centros visuales. En los seres humanos, aunque no se menciona, se puede inferir que la variación de la actividad cerebral no está ligada a la corteza visual.

3. Los mecanismos de la magnetorrecepción aún están siendo estudiados, y todavía falta mucho por comprender. Se han encontrado cristales de magnetita (una sustancia formada por hierro) en abejas, aves, salmones, tortugas de mar y otros animales que se orientan de acuerdo con el campo magnético terrestre. Estos cristales son magnetizables de forma permanente y se alinean con el campo magnético terrestre. En líneas generales, la respuesta de los cristales de magnetita se traduce en un estímulo que finalmente genera una señal nerviosa. Por ejemplo, se demostró que las truchas tienen cristales de magnetita en células de la nariz que están inervadas por una ramificación del nervio trigémino. a. ¿Qué función cumplirían los cristales de magnetita en la magnetorrecepción? Serían los encargados de percibir el estímulo y transmitirlo a las terminales nerviosas. b. ¿Por qué creen que debe generarse una señal nerviosa? ¿Qué sucede con esa señal? ¿Qué camino seguirá la información? Porque es el sistema nervioso el que intepretará la información. La señal viajará desde los magnetorreceptores hacia los centros de procesamiento de la información. 4. Algunas bacterias acuáticas también tienen la capacidad de reconocer y orientarse de acuerdo con el campo magnético terrestre. Se descubrió que poseen estructuras magnéticas microscópicas a las que se llamó “magnetosomas”. Los magnetosomas tienen magnetita, actúan como imanes y se alinean siguiendo líneas de campo magnético. a. ¿Qué diferencias importantes encuentran entre la magnetorrecepción por parte de los animales y por parte de estas bacterias? ¿Qué

similitudes hay? Recuerden que las bacterias son organismos unicelulares procariotas. Escriban un listado con al menos tres características. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Una respuesta posible sería la siguiente: Diferencias -En los animales, la percepción del magnetismo está asociada a terminales nerviosas, cosa que no sucede en las bacterias. -La magnetorrecepción activa esas terminales, y se produce una señal. -Esa señal nerviosa se interpreta en centros de procesamiento de la información (por ejemplo, el cerebro). Similitudes -Hay cristales de magnetita (esto sucede en muchos casos en los animales). -La magnetita actúa como imán y se alinea según las líneas del campo magnético terrestre. -La magnetorrecepción es utilizada para la orientación.

Páginas 7 y 8. El aprendizaje Como estudiaron en el Capítulo 4, la habituación es una clase de aprendizaje que ocurre cuando un estímulo se produce repetidas veces y la respuesta del animal disminuye o deja de aparecer directamente. En algunos casos, como en el experimento de la página 75, la habituación se ha utilizado para estudiar el funcionamiento de la memoria. Relean el experimento y respondan las preguntas.

1. a. ¿Cuáles habrían sido los resultados si la

hipótesis no hubiese sido correcta? Si la hipótesis no hubiese sido correcta, el bebé habría dedicado el mismo tiempo a ambos objetos.

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b. ¿Con qué tipo de aprendizaje se asocia la

respuesta de los bebés? Se asocia con la habituación. c. ¿Se podría haber hecho el experimento con otro objeto distinto de una foto? ¿De qué modo? Se podría haber hecho el experimento con otros objetos, dentro de lo posible, que fueran similares, pero con alguna variación (por ejemplo, esferas de distintos colores o peluches de distintos animales).

2. En el 2015 se publicaron los resultados de un experimento realizado en la Universidad Ruhr de Bochum, Alemania, de los que se concluyó que la siesta tiene un efecto favorable sobre la memoria en los niños y niñas de entre seis y doce meses de edad. Los niños y niñas participantes tuvieron que repetir ciertas acciones con títeres cuatro horas después de haberlas aprendido por primera vez. Aquellos que durmieron durante al menos media hora en ese intervalo obtuvieron mejores resultados y, además, siguieron reteniendo la información 24 horas después. a. Según los investigadores, el sueño impide que otros acontecimientos interfieran en la fijación del recuerdo. ¿Cómo relacionarían esta afirmación con los resultados de la experiencia? Esto permite explicar los resultados de la experiencia: los que durmieron al menos media hora de siesta fijaron más las acciones que los que no durmieron. b. Los investigadores también sugirieron que, gracias al sueño, se pone en marcha un importante proceso de fortalecimiento de la memoria y que, para ello, los bebés necesitan dormirse relativamente pronto después de aprender la información novedosa. ¿Cómo relacionarían esta afirmación con los resultados del experimento de la página 75? Los resultados del experimento de la página 75 demostraron que los bebés de más de dos meses son capaces de recordar estímulos complejos y también pueden compararlos con estímulos novedosos del ambiente. La afirmación de los investigadores de la Universidad de Ruhr aporta más información acerca de los factores que influyen en el establecimiento de la memoria en los bebés (en particular, la forma en la que influye el sueño).

3. Relean el experimento del científico ruso Pavlov, en la página 76, y respondan.

a. ¿Por qué la salivación frente a la comida es instintiva y frente a la campana es condicionada? Porque la comida es un estímulo que instintivamente produce la salivación como respuesta, mientras que esto no sucede de forma instintiva con el sonido de la campana. b. ¿Por qué piensan que fue necesario hacer sonar la campana varias veces y no una única vez? ¿Podrían asociar esta situación con la habituación? Porque el aprendizaje requiere que el estímulo se ejecute varias veces de forma asociada para que se produzca el condicionamiento (no sucede si se realiza una única vez). Del mismo modo, la habituación se lleva a cabo luego de que el estímulo se repita varias veces, y el animal lo recuerde y lo tome como algo “conocido”. 4. En 1920, John B. Watson y Rosalie Rayner, de la Universidad Johns Hopkins, realizaron otro experimento de condicionamiento. En vez de hacerlo con perros, como Pavlov, lo hicieron con un niño. Querían generar un condicionamiento de dos estímulos: el miedo a un ruido intenso y la presencia de animales con pelo. Se le presentó al niño una rata de laboratorio, y al mismo tiempo se efectuó un sonido intenso. Antes, se verificó que el niño no sintiera miedo por la rata, y que sí respondiera con un llanto frente a los sonidos intensos. Se obtuvo que, luego de varios ensayos, el niño respondió llorando cuando se le presentaba la rata sola, e incluso otros animales con pelo. a. ¿Cuál era el estímulo condicionante y cuál el condicionado? El estímulo condicionante era el ruido intenso, el condicionado la presencia de la rata u otro animal con pelos.

b. Este tipo de experimentos está prohibido

hoy en día, porque se lo considera falto de ética. Debatan en grupos. ¿Por qué les parece que no es ético? De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Se espera que mencionen que no es ético modificar el comportamiento de forma deliberada, y peor aún si estas modificaciones implican la generación de un trauma, que empeore la calidad de vida de la persona.

Páginas 9 y 10. Frye, Edidin y la membrana plasmática La organización de los componentes de la membrana depende, en gran parte, de sus propiedades con relación a la interacción con el agua (si son compuestos hidrofóbicos o hidrofílicos). Relean la información sobre la membrana plasmática y el modelo de mosaico fluido de las páginas 96 y 97. Presten atención al experimento de Larry Frye y Michael Edidin, y resuelvan las actividades. 1. Respondan las preguntas. a. ¿Por qué los lípidos se organizan en forma de bicapa, con sus “cabezas” orientadas hacia el citoplasma o el exterior celular? Porque las “cabezas” son hidrofílicas, y el citoplasma y el exterior celular son soluciones acuosas. b. ¿Cómo piensan que se organizarían los fosfolípidos si el citoplasma y el líquido extracelular fueran hidrofóbicos? La disposición sería contraria: la bicapa se formaría con las “cabezas” hidrofílicas hacia adentro, y las “colas” hidrofóbicas hacia afuera.

2. En la página 97, relean la información acerca del experimento que realizaron Larry Frye y Michael Edidin sobre el movimiento de las proteínas integrales de la membrana, y luego respondan las preguntas. a. ¿Qué resultado habrían obtenido si las proteínas de la membrana no se pudieran mover? Si las proteínas no hubiesen podido desplazarse, una parte de la célula híbrida debería haberse visto de un color y la otra parte, del otro color. b. ¿Qué resultados habrían obtenido si en vez de marcar proteínas hubieran marcado los fosfolípidos? Habrían obtenido resultados similares, puesto que los fosfolípidos también se desplazan. c. ¿Por qué la estructura de la membrana plasmática se acerca más a la de un fluido que a la de un sólido?

Porque en un sólido, las partículas solamente vibran en el lugar, pero no se pueden desplazar.

3. Entre las células del epitelio del intestino delgado existen uniones de tipo ocluyente, como se ve en la imagen. De acuerdo con las características de estas uniones y el modelo del mosaico fluido de la membrana plasmática, expliquen con sus palabras lo siguiente. a. Por qué la composición proteica de la membrana apical es diferente de la composición proteica de las membranas laterales y basal. Este tipo de uniones no permite que los componentes de la membrana se desplacen de un lado y del otro, y esto explica por qué las membranas laterales y la membrana basal tienen una composición diferente de la membrana apical. b. Si se pudieran “marcar” las proteínas de la membrana apical con sustancias fluorescentes, como en el experimento de Frye y Edidin, ¿qué piensan que observarían luego de un tiempo? ¿Por qué? Si las proteínas marcadas fueran las de la membrana apical, siempre quedaría la marca allí (no pasaría nunca a las otras membranas). Si las proteínas marcadas fueran de la membrana lateral y basal, habría desplazamiento en dichas membranas, pero nunca pasarían a la apical. Esto se debe a la presencia de la unión ocluyente.

4. La membrana plasmática está formada mayormente por fosfolípidos y proteínas, pero también hay pequeños fragmentos de hidratos de carbono, que pueden estar unidos a las proteínas (y constituyen las glucoproteínas) o a los lípidos (y conforman los glicolípidos). En las células animales, también suele haber otro tipo de lípido, el colesterol. Miren la imagen y resuelvan las consignas. a. De acuerdo con el esquema, ¿en qué zona mayormente se encuentran los hidratos de carbono? ¿Cuál debe ser su naturaleza química: hidrofílica o hidrofóbica?

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Se ubican hacia el exterior celular, motivo por el cual deben ser hidrofílicos. b. Si, en el experimento, Frye y Edidin hubieran marcado los hidratos de carbono de ambas células con sustancias fluorescentes distintas, ¿cuáles habrían sido los resultados? ¿Por qué? Los resultados habrían sido similares, ya que son están unidos a las proteínas, que se desplazan. c. El colesterol se encuentra en el interior de la bicapa. ¿Cuál debe ser su naturaleza química: hidrofílica o hidrofóbica? Para poder estar inserto dentro del interior de la bicapa, en contacto con las “colas” de los fosfolípidos, debe ser hidrofóbico.

Páginas 11 y 12. Otto Loewi: la sinapsis y los neurotransmisores Como leyeron en el Capítulo 6, en 1904 el científico alemán Otto Loewi realizó un experimento con corazones de rana para analizar cómo se transmite el impulso nervioso. Esta fue una de las primeras pruebas acerca de la comunicación entre neuronas. En la página 122, se explica de manera sintética este experimento. Reléanlo y resuelvan las actividades.

1. Respondan las preguntas. a. ¿Por qué el experimento de Loewi demostró

que los nervios liberaban sustancias químicas? Porque el corazón B (cuyo nervio no había sido estímulado de forma directa) respondió al líquido que embebía al corazón A (que sí fue estimulado de forma directa). b. ¿Cuál debería haber sido el resultado si la hipótesis se hubiera refutado? No debería haberse visto disminución en la frecuencia de los latidos en el corazón B.

2. Las siguientes ilustraciones representan los dos tipos de sinapsis que ocurren entre las

neuronas. Obsérvenlos con atención y respondan las preguntas.

a. ¿Qué tipo de sinapsis está representada en cada dibujo, y cómo se dieron cuenta? En el primero es sinapsis química, y en el segundo es sinapsis eléctrica. En el primer caso, se ve que hay liberación de neurotransmisores al espacio sináptico, mientras que en el segundo caso se ve que las membranas sinápticas están directamente conectadas entre sí a través de uniones. b. ¿Cuál es el tipo de sinapsis que estudió Loewi en sus experimentos, y por qué? Estudió las sinapsis químicas, puesto que el efecto se transmitió a partir de una sustancia que había sido liberada por el corazón A al líquido que lo embebía, y actuó sobre el corazón B. 3. En la sinapsis siempre hay una membrana presináptica y una membrana postsináptica. a. ¿Quiénes constituyen las membranas presinápticas en los experimentos de Loewi? En el corazón A, ocurren dos eventos: -La estimulación del nervio vago es directa (estímulo eléctrico). -Las terminales del nervio vago son la membrana presináptica, y la membrana postsináptica está en el músculo cardíaco. En el corazón B, no hay membrana presináptica (recibe los neurotransmisores presentes

en el líquido), y la membrana postsináptica también está en el músculo cardíaco. b. La membrana postsináptica puede ser otra neurona, o bien una célula o estructura perteneciente a un órgano efector. ¿Dónde creen que se encuentra la membrana postsináptica en los experimentos de Loewi? Está en un órgano efector (el músculo cardíaco). c. ¿Por qué las membranas postsinápticas reconocen de forma específica a los neurotransmisores? Porque tienen receptores específicos para dichos neurotransmisores.

4. Como leyeron en la página 120, el médico italiano Luigi Galvani (1737-1798) descubrió que las corrientes eléctricas eran capaces de estimular los movimientos musculares de las ancas de ranas diseccionadas. Entre otras pruebas, observó que cuando las ancas se encontraban sujetas a un marco de hierro por medio de un alambre de cobre, y se tocaba el marco de hierro con el extremo libre del anca, se producía la contracción. Los experimentos de Galvani fueron previos a los de Loewi, y fueron los primeros que asociaron la transmisión nerviosa con la electricidad. El efecto de los metales estimulaba a los nervios de las ancas, y estos, a su vez, provocaban la contracción de los músculos. Relean la información de la página 120 y respondan. • ¿Piensan que el efecto del metal sobre los nervios implicaba la participación de neurotransmisores? No, ya que la conexión entre el metal y los nervios era directa. Páginas 13 y 14. Mering y Minkowski sobre la regulación de la glucemia En las páginas 144, 145 y 146, leyeron sobre la regulación de la glucemia y sobre la diabetes. Allí se menciona, entre otras cosas, que el glucagón y la insulina, dos hormonas proteicas que se producen en el páncreas, intervienen en la regulación de la glucemia. Como vieron, los científicos Joseph von Mering y Oskar Minkowski realizaron un experimento en 1889 para determinar el rol del páncreas en la regulación de la glucemia. Relean las páginas 144, 145 y 146, y resuelvan las actividades.

1. El siguiente gráfico contiene dos curvas. La azul representa la variación de la secreción de glucagón en la sangre, en función de la con-

centración de glucosa (sus valores responden al eje vertical izquierdo). La curva roja representa la variación de la secreción de insulina en la sangre respecto de la concentración de glucosa (sus valores responden al eje vertical derecho).

a. ¿Qué sucede con la secreción de glucagón cuanto mayor es la concentración de glucosa en la sangre? ¿Cómo se observa en el gráfico? Cuanto mayor es el nivel de glucosa en la sangre, menor es la secreción de glucagón. En el gráfico se observa que la curva azul (que corresponde al índice de secreción de glucagón) va descendiendo. b. ¿Qué sucede con la secreción de insulina cuanto mayor es la concentración de glucosa en la sangre? ¿Cómo se observa en el gráfico? Cuanto mayor es el nivel de glucosa en la sangre, mayor es la secreción de insulina. En el gráfico se observa que la curva roja (que corresponde al índice de secreción de insulina) va aumentando. c. ¿Por qué se puede decir que la insulina y el glucagón son hormonas antagónicas? Como se ve en el gráfico, su secreción responde a estímulos contrarios (y, como se vio en el capítulo, sus acciones son mayormente contrarias). d. Señalen en el gráfico si hay algún valor de concentración de glucosa para el cual el índice de secreción de glucagón e insulina sea igual. El valor es aproximadamente 90 mg/dl (el punto en el que las curvas se cruzan). 2. El siguiente gráfico muestra lo que sucede con la concentración de glucosa en sangre a lo largo del tiempo en una persona sana (curva roja) y en una persona con diabetes tipo II (curva verde) a partir de una ingesta de una comida rica en glucosa. a. ¿Con qué creen que se asocia el pico de glucosa en ambas curvas? Se asocia con el ingreso de glucosa a la sangre después de la ingesta.

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b. En la curva correspondiente a una persona

sana, los niveles bajan rápidamente. ¿Con la acción de qué hormona se puede asociar, y cuál es la diferencia con lo que sucede en la curva de la persona con diabetes? Se asocia con la acción de la insulina. En la persona con diabetes, el descenso es mucho más lento, ya que las células son menos sensibles a la insulina. Además, la concentración inicial de glucosa en la persona diabética es mucho mayor, dada su condición.

3. Bernardo Houssay realizó numerosos experimentos que llevaron a descubrir el rol de la hipófisis en el metabolismo de los hidratos de carbono. En la página 151, se narra brevemente uno de los experimentos que realizó Houssay para conocer cuál era el papel de la hipófisis en la regulación del azúcar. Relean esta página y resuelvan las actividades. a. ¿Cuáles piensan que pueden haber sido los síntomas que observó Houssay en los dos grupos de perros con los que trabajó? Grupo 1: se elevaba aún más el nivel de glucosa en sangre, orinaban más y la orina tenía más glucosa, y tenían aún más sed (la diabetes se agravó). Grupo 2: aparecieron los síntomas de la diabetes: mucha sed, mucha orina y con glucosa, aumento de glucosa en sangre. b. Houssay, en otra prueba, les extirpó distintas partes de la hipófisis a perros sanos y les inyectó insulina. Observó que, cuando la parte que extirpaba era el lóbulo anterior, los efectos de la insulina eran mayores. Expliquen este resultado. La insulina tiene efecto hipoglucemiante, es decir, contrarios al de los glucocorticoides (que se liberan debido a la acción de la hormona corticotropa). En ausencia de glucocorticoides (que son hiperglucemiantes), hay menos contrarresto de la acción de la insulina.

Páginas 15 y 16. Estructura de las proteínas: desnaturalización e hidrólisis En el Capítulo 8, estudiaron en detalle las proteínas y sus características. En la página 169, se narra un experimento en el que se intenta determinar si el vinagre puede favorecer la desnaturalización proteica. Relean el experimento de la página 169 y resuelvan las actividades.

1. Respondan las preguntas. a. ¿El efecto que produce el vinagre sobre las

proteínas de la leche es reversible o irreversible? ¿Por qué? Es irreversible, ya que no se pueden renaturalizar las proteínas (quedan desnaturalizadas y precipitadas). b. ¿El vinagre produce la hidrólisis (rompe la estructura primaria de las proteínas)? ¿Por qué? No, ya que lo que produce es la ruptura de la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria. La estructura primaria se rompe en condiciones más extremas, como podría ser el calentamiento. c. El vinagre tiene una sustancia ácida, llamada “ácido acético”. La acción del vinagre sobre las proteínas se debe a su acidez. En la carpeta, diseñen un experimento para poner a prueba si otras sustancias ácidas pueden generar el mismo efecto sobre la leche. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Puede que propongan hacer un experimento similar utilizando jugo de limón (que tiene ácido cítrico).

2. Las proteínas funcionan de forma adecuada en un valor de acidez óptimo. El pH es un parámetro indicador de la acidez. El pH=7 corresponde a un medio neutro; entre 0 y 7, el medio es ácido, y de 7 a 14, el medio es básico. La siguiente curva representa la actividad de una enzima, de acuerdo con la acidez (expresada como pH). a. ¿Cuál es el pH en el que la actividad de la enzima es máxima? Aproximadamente a pH 5. b. ¿Cómo podrían explicar lo que sucede con los valores de pH extremo? En ambos casos, la enzima se desnaturaliza, ya que se afectan las interacciones que establecen su estructura secundaria, terciaria y cuaternaria (si es que tiene). c. ¿A qué parte de la curva correspondería la acción del vinagre? ¿Por qué?

Correspondería la primera parte de la curva, ya que el vinagre es ácido, y produce un descenso en el valor del pH.

Página 17. El ADN contiene la información hereditaria Como leyeron en el Capítulo 9, recién en el año 1952 se logró determinar qué moléculas eran las responsables de almacenar y transportar la información genética. Fue a partir de un experimento que los estadounidenses Alfred Hershey y Martha Chase realizaron con virus bacteriófagos. Relean el experimento en la página 180 y resuelvan las consignas.

3. La amilasa salival es una enzima digestiva que rompe el almidón, mientras que las proteasas son enzimas digestivas que rompen las proteínas. La acción de las proteasas ocurre a nivel de los enlaces peptídicos. Lean el texto y respondan. Alexis St. Martin era un joven comerciante que recibió un tiro en el abdomen el 6 de junio de 1822. Tras el disparo, el médico William Beaumont se hizo cargo del cuidado de St. Martin. Curiosamente, el paciente sobrevivió, pero la herida no cicatrizó, sino que se quedó con un agujero permanente en el estómago a través de la pared abdominal. Beaumont utilizó al paciente como “laboratorio vivo”: insertó trozos de distintos alimentos atados a unas cuerdas a través del hueco en el estómago de St. Martin, y luego los sacó para ver los efectos. Entre otras cosas, descubrió que la acción del estómago sobre los alimentos era química (en ese momento se sabía muy poco sobre la digestión) y ocurría gracias al ácido clorhídrico y a la acción de una sustancia que hoy se sabe que es una proteasa llamada “pepsina”. a. ¿Qué estructuras proteicas rompen las proteasas? Rompen la estructura primaria. b. ¿Qué efecto tiene el ácido clorhídrico sobre las proteínas? Producen la desnaturalización. c. Hoy en día hay normas éticas que regulan la investigación en seres humanos. ¿Les parece ético lo que hizo Beaumont con St. Martin? ¿Por qué? Se espera que indiquen que no se puede someter a una persona a situaciones de dolor e incomodidad, ni estudios invasivos (como la introducción del alimento a través del hueco del estómago).

1. En grupos, respondan las siguientes preguntas. a. Para “marcar” el adn, Hershey y Chase utilizaron una variedad radiactiva del fósforo. ¿Dónde está presente el fósforo en el ADN? Está en los nucleótidos, más específicamente en los grupos fosfato. b. Si hubieran utilizado una variedad radiactiva del átomo de nitrógeno, presente tanto en el ADN como en las proteínas, ¿podrían haber distinguido si lo que inyectaban los bacteriófagos era ADN o proteínas? ¿Por qué? No, ya que ambas moléculas contienen nitrógeno, y los resultados entonces no habrían permitido discernir si se trataba de un tipo o del otro tipo de molécula. c. ¿Por qué habrá sido necesario centrifugar y separar lo que se depositó en el fondo? Para que no se mezcle con lo que no es introducido dentro de las bacterias, y de este modo poder distinguir de qué tipo de molécula se trataba. d. ¿Dónde podría detectarse la radiación de azufre luego de la centrifugación, y por qué? Se podría detectar en el sobrenadante, ya que está en las proteínas que no ingresaron al interior de las bacterias. 2. Los bacteriófagos están formados por una estructura proteica, y en su interior contienen información genética en forma de ADN. Como se concluyó en el experimento de Hershey y Chase, lo que ingresa a las bacterias es únicamente el ADN. • Teniendo en cuenta lo que conocen acerca del ADN y su relación con las proteínas, ¿cómo podrían explicar que se fabrican virus completos dentro de las bacterias? Dentro de las bacterias, el ADN de los bacteriófagos se transcribe y traduce, y de este modo se fabrican proteínas virales. Por otro lado, el ADN se replica, y se forman nuevas cadenas ADN que contendrán la información genética de los nuevos virus.

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Página 18. Meselson y Stahl: la replicación del ADN 3. El experimento de Hershey y Chase de 1952 sirvió para determinar que el ADN es la molécula que contiene la información genética. Un año más tarde, los científicos Francis Crick y James Watson determinaron, a partir del análisis de distintos experimentos de otros científicos, cuál era la estructura del adn (lo que se conoce como “modelo de doble hélice”). Como leyeron en el Capítulo 9, después de estos hallazgos, era necesario explicar cómo se generaban las copias de adn. En la página 184, se sintetiza el experimento por el cual Mathew Meselson y Franklin W. Stahl lograron determinarlo. Relean el experimento y observen el esquema. Luego, resuelvan las actividades.

a. ¿Qué resultados habrían obtenido si la replicación fuera conservativa? En las generaciones sucesivas siempre deberían haber obtenido una banda correspondiente al ADN doble cadena con nitrógeno pesado. b. Esta experiencia permitió demostrar, en la tercera generación, que la replicación era semiconservativa. ¿Por qué fue necesario esperar hasta la tercera generación? Porque con el resultado de la segunda generación podría haber sido también disruptiva. En la tercera generación, si hubiese sido disruptiva, no se habrían obtenido dos franjas diferentes. 4. En grupos, debatan y expliquen los siguien-

tes enunciados. a. En la replicación del ADN, las nuevas cadenas tienen la misma información genética. Las nuevas cadenas se forman por complementariedad de bases. Por este motivo, la secuencia de las dobles hélices que se generan es idéntica.

b. Los errores cometidos en la replicación del

ADN pueden transmitirse a las células hijas, y pueden influir en la síntesis de proteínas. Si se introduce un error en la replicación del ADN, por ejemplo, el cambio de un nucleótido por otro, en las próximas copias ese error se copiará. La transcripción generará ARN con una secuencia cambiada, y puede que afecte a la síntesis de las proteínas (puede ser que genere cambios en la secuencia de aminoácidos, o incluso que introduzca un codón de terminación temprano que impida que la proteína se fabrique).

Páginas 19 y 20. Estímulo-respuesta: animales, plantas y microorganismos 1. Analicen las siguientes imágenes e indiquen el tipo de respuesta que se observa en los diferentes organismos.

2. En una publicidad, se asegura que un des-

odorante baja la temperatura del cuerpo 6 grados. Según lo que aprendieron en el bloque con respecto al concepto de homeostasis, ¿piensan que es posible que el cuerpo baje su temperatura en 6 grados centígrados? ¿Por qué? No es posible, ya que el cuerpo tiene mecanismos que permiten mantener la temperatura corporal interna constante, en valores cercanos a los 37 °C.

3. Lean las siguientes situaciones y respondan las preguntas.

Recepto- Vertebrares dos

Plantas

Ojos de mamíferos.

Fitocromos.

A. Vas caminando al colegio cuando, de repente, un amigo que estaba escondido detrás de un árbol salta sorpresivamente hacia vos y te grita: “¡Hola!”. Inmediatamente, das un salto hacia atrás y te protegés llevando tus brazos frente a tu cuerpo para resguardarte. Sin embargo, cuando reconocés que es tu amigo, relajás tu cuerpo y sonreís.

B. En una tarde de verano, luego de jugar con tu perro en una plaza cercana, notás que jadea mucho más que en invierno y que tenés mucha sed. Ni bien llegan a casa, tanto vos como tu perro se dirigen rápidamente a tomar agua. a. ¿Cuál fue el estímulo y qué órganos están involucrados en percibirlo en cada caso? En el primer caso, los órganos de los sentidos son los que perciben los estímulos (primero, el oído, que escucha el “hola” y luego, la vista, cuando ve al amigo); quien procesa la información y elabora la respuesta es el sistema nervioso central, y lleva la información a los órganos efectores (los brazos y las piernas primero, y en una segunda instancia también a los músculos de la cara). En el segundo caso, actúan los sensores internos del sistema nervioso, que detectan la concentración sanguínea y mandan la señal al sistema nervioso central, que la interpreta como sed. b. ¿Cuál fue la respuesta y de qué tipo es (adquirida o instintiva) en cada caso? En el primer caso, hay dos respuestas: el salto hacia atrás y la sonrisa. La primera respuesta es instintiva. En el segundo caso, la respuesta de sed es involuntaria. c. ¿El estímulo percibido fue externo o interno en cada caso? En el primer caso, el estímulo fue externo (el sonido producido por el amigo), mientras que, en el segundo caso, el estímulo fue interno (tanto en tu cuerpo como en el del perro). 4. Como vieron, es posible clasificar a los receptores encargados de percibir los estímu-

los, tanto externos como internos, en diversos tipos. Completen la siguiente tabla con ejemplos de diferentes organismos. De elaboración personal de las alumnas y los alumnos. Aquí se presenta una posible respuesta:

Fotorreceptores

ReceptoMecano- res de la rrecepto- piel que res detectan dolor.

Quimiorreceptores

Nariz de los mamíferos.

Inverte- Microorbrados ganismos Fotorreceptores Pigmenpresentos fototes en sensibles los ojos ubicados comdentro puestos de las de los células. insectos.

MecaRecepReceptonorretores res que ceptores presendetecpresentes en la tan el tes en las membracontacto setas de na de las con otro los artrócélulas. cuerpo. podos.

Receptores de la raíz que detectan la presencia de un nutriente.

QuimiorreceptoQuimiores prerrecepsentes tores en pelos presensensoriates en la les de la membraboca y de na de la las patas células. de los insectos.

Páginas 21 y 22. Sistema nervioso y endocrino: integrar y regular funciones 1. Según lo que estudiaron a lo largo del bloque 2, es posible concluir que los sistemas endocrino y nervioso se encuentran muy relacionados entre sí. Sin embargo, es posible hallar ciertas diferencias fundamentales entre ellos. Indiquen si las siguientes afirmaciones se refieren al sistema nervioso (SN) o al sistema endocrino (SE). a. Los impulsos viajan rápido y tienen un efecto “instantáneo”. SN b. Trabaja a través de hormonas que viajan por el torrente sanguíneo. SE c. Las hormonas tienen efectos muy variados en distintos órganos (aunque solo pueden actuar sobre aquellos órganos que poseen los receptores capaces de reconocerlas). SE d. Los impulsos actúan sobre células individuales, como las fibras musculares, por lo que tienen un efecto más localizado. SN

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e. Trabaja por impulsos nerviosos transmitidos a través de células nerviosas. SN f. Produce respuestas de corta duración. SN g. Produce respuestas de larga duración. SE h. Las hormonas viajan despacio por lo que su efecto tarda más. SE

2. Margarita es una estudiante muy curiosa. Se preguntó cuán sensible es la piel en diferentes partes del cuerpo humano. Para descubrirlo, llevó a cabo un experimento que ella misma diseñó. La experiencia consistía en colocar suavemente las dos puntas de un compás, separadas a una cierta distancia entre ellas, sobre una determinada parte del cuerpo y anotar si la persona podía sentirlos como dos puntos o como un punto solo. Lo repitió varias veces, achicando cada vez la distancia entre las dos puntas del compás hasta el momento en que la persona, en vez de sentir las dos puntas, solo sentía un punto. Las mediciones se realizaron en diferentes partes del cuerpo. Analicen el siguiente gráfico de barras con los resultados del experimento de Margarita y respondan las preguntas.

a. ¿Cuán separadas estaban las puntas del compás para que el individuo estudiado pudiera detectar un solo punto en la palma de la mano? ¿Y en los pies? En la palma de las manos, debía a estar a menos de 0,7 cm, y en los pies debía estar a menos de 1,3 cm. b. ¿Qué parte del cuerpo fue la más sensible? ¿Y la menos sensible? La punta de los dedos fue la más sensible, y las piernas fueron la parte menos sensible. c. ¿Qué dos partes del cuerpo resultaron ser igualmente sensibles? Los pies y los brazos.

3. Repasen los tipos de comunicación que hay entre las células y completen las oraciones. a. La comunicación que se da entre dos células nerviosas es del tipo paracrina. b. La noradrenalina actúa sobre sus receptores presinápticos alfa 2 para inhibir su propia secreción. El tipo de comunicación de este ejemplo es autocrina. c. Las prostaglandinas secretadas por una célula, debido a una respuesta inflamatoria producida por una herida, actúan sobre células vecinas estimulándolas para que produzcan más prostaglandinas. El tipo de comunicación de este ejemplo es paracrina. d. Los miocitos ventriculares y auriculares (células especializadas que conforman al corazón) se comunican entre sí por uniones de tipo nexo, hendidura, de interconexión o gap ubicadas en los discos intercalares. Esto permite que los potenciales de acción generados en el sistema de conducción se distribuyan en forma rápida y extensa entre los miocitos para lograr la contracción coordinada del corazón. El tipo de comunicación es yuxtacrina. e. La adenohipófisis genera la hormona prolactina que luego llega por el torrente sanguíneo a sus células blanco (que componen la glándula mamaria). Como respuesta, se desencadena la producción y secreción de leche. El tipo de comunicación es endocrina. f. En el caso de los granulocitos y las células endoteliales, la molécula señal interacciona con un receptor presente en la célula blanco (que envió la señal). Por ejemplo, este tipo de comunicación se da entre los granulocitos con las células endoteliales que forman las paredes de los vasos sanguíneos al momento de sufrir una lesión en algún tejido. El tipo de comunicación de este ejemplo es de contacto directo. 4. Imaginen que viajan muchos kilómetros en micro. De repente, el conductor frena bruscamente para evitar atropellar a un perro. Sienten que su respiración se acelera, se les seca la boca y sienten como mariposas en el estómago. ¿Qué parte del sistema nervioso actúa en esta situación, el simpático o el parasimpático? ¿Piensan que el sistema endocrino también está involucrado? ¿Por qué? El sistema simpático. El sistema endocrino no reacciona velozmente (no obstante, el sistema simpático estimula la liberación de adrenalina por parte de médula adrenal).

Páginas 23 y 24. ADN, ARN y proteínas en nuestra vida 1. Sara y su mejor amiga, Ana, se preparan para ir a una fiesta de 15. Mientras piensan qué ropa ponerse, Sara decide que va a plancharse el pelo. En ese momento, Ana le dice que no recuerda bien lo que le pasa a una proteína del pelo para que se genere el alisado. Sara le contesta que lo único que ella recuerda es que tenía que ver con una reacción al calor, pero tampoco lo tiene muy claro. a. Expliquen brevemente qué le sucede a la queratina (proteína presente en el cabello) para que pueda producirse el alisado. ¿Cómo se denomina ese fenómeno? El calor rompe las interacciones que establecen la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de la queratina (proteína presente en el cabello). Este fenómeno se denomina desnaturalización. b. En este caso, lo que le sucede a la queratina es reversible. ¿Existen fenómenos irreversibles sobre alguna proteína? Justifiquen su respuesta y, en caso de ser afirmativa, den un ejemplo. Como se vio en el Capítulo 8, la desnaturalización de las proteínas del huevo o de la leche es irreversible. c. ¿Qué tipo de proteína es la queratina? Es una proteína estructural. 2. El ADN contiene la información para generar los aminoácidos que forman las proteínas. La información contenida en el ADN se transcribe al ARN mensajero que luego se traduce a un producto proteico. Por efecto del ambiente o por errores en los procesos previos a la producción de proteínas, se producen mutaciones en el ADN. En ciertos casos, esas mutaciones generan uno o varios aminoácidos diferentes en la proteína final. a. ¿Piensan que esto afectará a la estructura y función de la proteína? ¿Por qué? En principio, se afecta la estructura primaria, ya que cambia la secuencia de aminoácidos. Por otro lado, seguramente cambien las otras estructuras, puesto que el plegamiento está vinculado con la estructura primaria. Esto implicará que la estructura tridimensional será diferente y, por ende, también cambiará su función.

b. En algunos casos, como el de la proteína

denominada “huntingtina”, cuando se encuentra mutada la secuencia de ADN, se produce la forma mutada de esta proteína que genera la enfermedad de Huntington, una enfermedad neurodegenerativa. ¿Piensan que la función de la proteína mutada se verá modificada? ¿Por qué? Si, y por eso se produce la enfermedad.

3. Lean los textos y resuelvan las actividades. Con el advenimiento de la biología molecular, fue posible comparar el grado de similitud entre secuencias de ADN o de aminoácidos para determinar cuán emparentados están determinados organismos. En el caso de la comparación de proteínas (secuencia de aminoácidos), se sabe que, a mayor cantidad de aminoácidos coincidentes, mayor será el grado de parentesco entre organismos. Esta información nos permite, además, construir árboles filogenéticos. El citocromo C es una proteína que se encuentra en las mitocondrias. Se usa en el estudio de las relaciones evolutsivas porque la mayoría de los animales tiene esta proteína. El citocromo C está formado por la unión de 105 aminoácidos.

a.Resalten con algún color cada vez que encuentren una diferencia entre la secuencia de aminoácidos del humano respecto a los otros organismos. Por ejemplo, el aminoácido 44 corresponde a prolina (P) en los humanos, pero a ácido glutámico (E) en los pollos.

b. Según los datos del citocromo C, ¿qué organismo está más estrechamente relacionado con los humanos? ¿Cómo se dieron cuenta? El mono, ya que es con el que menos aminoácidos difiere (difiere en dos).