Biología BGU 2 Plus - Maya Educación by Maya Educación

BGU

Los libros de texto escolares de la serie tendencias de Maya Ediciones han recibido la certificación curricular mediante los acuerdos emitidos por el Ministerio de Educación del Ecuador, los cuales se sustentan en los informes de evaluación elaborados por las universidades. Con el cumplimiento de los requisitos legales, se autoriza su utilización en las diversas asignaturas del Bachillerato General Unificado. Los aspectos evaluados por las universidades son: 1) rigor científico; 2) rigor conceptual; 3) rigor didáctico; 4) rigor de diseño; 5) rigor lingüístico.

Biología

www.mayaeducacion.com

La evaluación y la certificación aseguran la excelencia de los contenidos y los recursos didácticos de nuestros materiales educativos.

En nuestra portada El cerebro humano se compone de aproximadamente 86 billones de neuronas que pueden establecer unos 400 billones de sinapsis; esta es una cantidad superior al número de estrellas de la Vía Láctea. En la fotografía: close up abstracto de una neurona.

tendencias serie de BGU 2.0

Matriz Quito: Av. 6 de Diciembre N52-84 y José Barreiro, sector Kennedy Telfs.: (02) 281 3112 | 281 3136 Cel.: 099 453 4929 | 099 358 6637 E-mail: info@mayaeducacion.com promocion@mayaeducacion.com

Biología

CERTIFICACIÓN CURRICULAR BIOLOGÍA 1º, 2º Y 3º CURSOS DE BGU ACUERDO Nro. MINEDUC-SFE-2019-00001-A “ESTOS LIBROS DE TEXTO RECIBIERON LA CERTIFICACIÓN CURRICULAR MEDIANTE EL ACUERDO MINISTERIAL NO. MINEDUC-SFE-2019-00001-A, EMITIDO POR EL MINISTERIO DE EDUCACIÓN DEL ECUADOR EL 15 DE ENERO DE 2019, SUSTENTADA EN LOS INFORMES DE EVALUACIÓN EMITIDOS POR LA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA INDOAMÉRICA; POR LO CUAL SE GARANTIZA LA CALIDAD DE ESTE LIBRO DE TEXTO Y SE AUTORIZA SU UTILIZACIÓN COMO LIBRO DE TEXTO PRINCIPAL DE LA ASIGNATURA DE BIOLOGÍA 1º, 2º Y 3º CURSOS DE BGU. LAS INTERPRETACIONES, AFIRMACIONES, COMENTARIOS, OPINIONES, EXPRESIONES, EXPLICACIONES CONTENIDAS EN ESTE TEXTO, SON DE RESPONSABILIDAD EXCLUSIVA DE SU AUTOR, DE CONFORMIDAD CON LO PRESCRITO EN LA LEY DE PROPIEDAD INTELECTUAL. LA CERTIFICACIÓN CURRICULAR TIENE UNA VALIDEZ DE TRES AÑOS LECTIVOS, CONTADOS A PARTIR DEL AÑO DE EXPEDICIÓN DEL ACUERDO MINISTERIAL, SIEMPRE Y CUANDO REFLEJE EL CURRÍCULO NACIONAL VIGENTE.” NOTIFÍQUESE.- Dado en Quito, D.M., a los 15 día(s) del mes de Enero de dos mil diecinueve. Documento firmado electrónicamente SR. MGS. JOSÉ GUILLERMO BRITO ALBUJA SUBSECRETARIO DE FUNDAMENTOS EDUCATIVOS

Esta obra fue concebida y producida por el equipo pedagógico de la Editorial. Dirección general: Patricio Bustos Peñaherrera Editor general: Juan Páez Salcedo Editor: Juan Páez Salcedo Autoras: Jenny Naranjo Orozco y Karina Paredes Ruiz Corrección de estilo: Cristina Mancero Baquerizo Coordinación editorial: Soledad Martínez Rojas Dirección de arte: Paulina Segovia Larrea Diseño gráfico: Javier Cañas Benavides Diagramación: Javier Cañas Benavides Investigación gráfica: Flavio Muñoz Mejía Investigación TIC: Fernando Bustos Cabrera Coordinación diseño y producción: Santiago Carvajal Sulca Portada: Fondo abstracto de neuronas, (2018) Lotus Studio, Shutterstock.com Ilustraciones: Maya Ediciones, Shutterstock y sitios web debidamente referidos Fotografías: Shutterstock y sitios web debidamente referidos © MAYA EDICIONES CÍA. LTDA., 2019 Av. 6 de Diciembre N52-84 y José Barreiro Teléfono: 02 510 2447 coordinacion@mayaeducacion.com www.mayaeducacion.com Quito, Ecuador ISBN: 978-9978-92-047-3 Impreso por Imprenta Don Bosco – Quito, Ecuador Este libro no podrá ser reproducido total o parcialmente por ningún medio electrónico, mecánico, fotocopia o cualquier otro método de reproducción sin previa autorización de la Editorial.

La Editorial incluye en este texto varios URL de sitios web que, en su momento, estaban en pleno funcionamiento; sin embargo, estos podrían haberse eliminado o cambiado por decisión de los creadores de esos portales.

BIOP12

2 BGU

Información personal Nombre: Dirección: Teléfono: E-mail: Colegio: Curso: Ciudad:

Celular:

Presentación Maya Ediciones presenta a la comunidad educativa ecuatoriana la serie de textos Tendencias, para la asignatura de Biología de primero, segundo y tercer curso de Bachillerato General Unificado (BGU), que aplica todos los lineamientos que establece el Ajuste Curricular del Ministerio de Educación, respecto a: enfoque de la asignatura; contribución al perfil de salida del bachillerato; fundamentos pedagógicos y epistemológicos de la asignatura; orientaciones para la conversión de bloques curriculares en unidades didácticas; objetivos generales del área; objetivos de la asignatura; destrezas con criterios de desempeño; y criterios e indicadores de evaluación de la asignatura. Debemos destacar que cada texto de la serie Tendencias de Maya Ediciones ha sido elaborado por un equipo multidisciplinario de gran calidad, compuesto por: editores, autores, correctores de estilo, diseñadores gráficos e investigadores de imágenes. La finalidad principal de este proyecto editorial es que los estudiantes, con una adecuada mediación docente, alcancen las destrezas necesarias para desarrollar el pensamiento científico y los valores. Para lograrlo, hemos desarrollado una estructura de texto que complementa el desarrollo de conceptos científicos actualizados y significativos, con abundantes evaluaciones, experimentos y TIC, que fomentan en los estudiantes la adquisición de las habilidades necesarias para un mundo exigente. Esperamos que este material se constituya en un espacio de lectura científica, análisis, reflexión, acción crítica, aplicación y transformación de la realidad. Cordialmente, La editorial

Índice Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Conoce tu libro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

BC 2

BC 1

Unidad 1 Evolución biológica y células eucarióticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Teorías científicas sobre la evolución biológica I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Teorías científicas sobre la evolución biológica II . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Los pinzones de Galápagos y la selección natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Los organelos de las células eucariotas I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Los organelos de las células eucariotas II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 La membrana celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Laboratorio 1. Ósmosis en glóbulos rojos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

BC 1

BC 5

Unidad 2 La selección natural y la evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Selección natural: variación, aislamiento y migración I . . . . . . . . . . . . . 40 Selección natural: variación, aislamiento y migración II . . . . . . . . . . . . 44 Selección artificial: domesticación del maíz y del perro . . . . . . . . . . . . 48 Taxonomía y relaciones evolutivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Laboratorio 2. Elaboración de un árbol filogenético . . . . . . . . . . . . . . . 56 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

BC 5

BC 1

Unidad 3

La diversidad biológica en el proceso evolutivo . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Tipos de diversidad: genes, especies y ecosistemas . . . . . . . . . . . . . . . . 62 La diversidad a nivel de especies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Las diversas formas de vida y el proceso evolutivo . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Avances tecnológicos que cubren las necesidades humanas . . . . . . 74 Laboratorio 3. Uso de claves dicotómicas para la identificación de insectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Laboratorio 4. Filtro purificador de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

BC 4

BC 3

Unidad 4 Sistemas nervioso y endocrino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Los sistemas nervioso y endocrino en animales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 El sistema nervioso en el ser humano I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 El sistema nervioso en el ser humano II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 El sistema endocrino en el ser humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Alcohol: efectos sobre el sistema nervioso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Efectos de las drogas sobre el organismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Enfermedades del sistema neuroendocrino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Laboratorio 5. Actividades para reconocer la eficacia del sistema nervioso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

BC 5 BC 4

BC 3

Unidad 5 Procesos reproductivos y salud sexual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Procesos de reproducción en animales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Formas de reproducción en invertebrados y vertebrados . . . . . . . . . . 122 Salud sexual y reproductiva en el ser humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Sexualidad y proyecto de vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Programas de salud pública para poblaciones marginales . . . . . . . . . 134 Laboratorio 6. Primeras fases de la reproducción del cogollero de maíz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Laboratorio 7. Muestrario de métodos anticonceptivos y profilácticos para enfermedades de transmisión sexual (ETS) . . . 139 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

BC 5

BC 1

Unidad 6 Biodiversidad en el Ecuador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 La biodiversidad del Ecuador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 La biodiversidad en los ecosistemas ecuatorianos . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 La biodiversidad en la Amazonía, la Costa y Galápagos . . . . . . . . . . . . 152 Importancia social, económica y ambiental de la biodiversidad . . . 156 Biodiversidad y desarrollo sostenible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Modelos poblacionales, desarrollo económico y recursos naturales I . . 164 Modelos poblacionales, desarrollo económico y recursos naturales II . . 168 Avances tecnológicos para las necesidades humanas . . . . . . . . . . . . . . 172 Laboratorio 8. Métodos rápidos para evaluar la biodiversidad . . . . 176 Evaluación sumativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Webgrafía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

Bloques desarrollados en cada unidad BC 1

Bloque curricular 1

BC 2

Bloque curricular 2

BC 3

Bloque curricular 3

BC 4

Bloque curricular 4

BC 5

Bloque curricular 5

Conoce tu libro 6

UNIDAD

Objetivos

Biodiversidad en el Ecuador

• OG.CN.1. Desarrollar habilidades de pensamiento científico con el fin de lograr flexibilidad intelectual, espíritu indagador y pensamiento crítico; demostrar curiosidad por explorar el medio que les rodea y valorar la naturaleza como resultado de la comprensión de las interacciones entre los seres vivos y el ambiente físico.

Apertura de unidad

• O.CN.B.5.3. Integrar los conceptos de las ciencias biológicas para comprender la interdependencia de los seres humanos con la biodiversidad, y evaluar de forma crítica y responsable la aplicación de los avances científicos y tecnológicos en un contexto histórico-social, para encontrar soluciones innovadoras a problemas contemporáneos relacionados, respetando nuestras culturas, valores y tradiciones.

shutterstock, (2018). 253920853

Doble página que incluye una fotografía motivadora, relacionada con los temas que se tratarán, y un texto introductorio. En la página derecha hay un recuadro con los objetivos de la unidad (de área o de subnivel).

• O.CN.B.5.4. Orientar el comportamiento hacia actitudes y prácticas responsables frente a los impactos socioambientales producidos por actividades antrópicas, que los preparen para la toma de decisiones fundamentadas en pro del desarrollo sostenible, para actuar con respeto y responsabilidad con los recursos de nuestro país. Ministerio de Educación, (2016).

n esta unidad nos adentraremos en el conocimiento de nuestro maravilloso país y su extraordinaria biodiversidad. La capacidad que tiene el Ecuador para albergar tantas especies de animales y vegetales depende de diversos factores que debemos conocer. En este sentido, también veremos la importancia económica, social y ambiental que nos proporciona el poseer esta diversidad.

p El Ecuador es considerado un país megadiverso a escala mundial, por su riqueza y variedad en cuanto a especies de plantas y animales que posee por metro cuadrado. Nuestra nación concentra en un pequeño territorio la diversidad del planeta. Esta extraordinaria característica se debe a factores como la ubicación geográfica, la presencia de la cordillera de los Andes, los climas, las corrientes oceánicas, los pisos altitudinales, entre otros.

Existen elementos que afectan la biodiversidad: entre ellos están los modelos poblacionales, el tipo de desarrollo económico y la modalidad de explotación de recursos naturales. Conoceremos también acerca de varios avances tecnológicos que permiten resolver algunas necesidades humanas, importantes para nuestra sociedad.

142

Contenidos científicos y pedagógicos

CN.B.5.1.9. Analizar los tipos de diversidad biológica a nivel de genes, especies y ecosistemas, y plantear su importancia para el mantenimiento de la vida en el planeta.

¿De qué depende que una especie se transforme en otra?

Si en una población de bacterias hay gran variabilidad genética, al momento de enfrentarse a un antibiótico, muchos individuos morirán, pero probablemente algunos de ellos tengan un gen que les permita sobrevivir; estos serán los padres de nuevas generaciones de bacterias resistentes a dicha medicina. Este fenómeno ha generado un incremento mundial de muertes por infecciones posoperatorias, pues las bacterias han sido capaces de mutar y de reproducirse con tal rapidez que cada vez es más difícil para los laboratorios farmacéuticos “ganarles la carrera” y producir antibióticos más eficientes.

1. Tipos de diversidad: genes, especies y ecosistemas I

Desequilibrio cognitivo ¿Por qué no es práctico clonar a un individuo para salvar de la extinción a su especie?

Glosario

Shutterstock, (2018). 113310667

extinción. Evento que se produce cuando el último individuo de una especie determinada ha muerto. alelos. Versiones de un mismo gen que se manifiestan con un rasgo diferente al original. Por ejemplo, el color de ojos verde es un alelo diferente al azul o al castaño.

Quienes trabajan en conservación de la naturaleza saben que la perpetuación en el tiempo de una especie depende de la diversidad en tres niveles. El primer nivel es el genético, pues como ya se mencionó antes, la variabilidad en las características de una población es, justamente, lo que le permite adaptarse a los cambios repentinos del ambiente. Esta diversidad genética tiene su origen en dos factores que analizaremos a continuación: por un lado, están las mutaciones que alteran la estructura del ADN y con ello permiten la creación de nuevos alelos y, por lo tanto, individuos con características diferentes a los demás. El segundo factor es la recombinación de genes que se produce al momento de la reproducción celular meiótica, cuando los cromosomas que fueron heredados del padre intercambian información genética con los cromosomas que provienen de la madre del individuo. Shutterstock, (2018). 236439394

 También virus como el del VIH (que produce el sida) tienen una alta capacidad de mutar, razón por la cual se dificulta crear una vacuna eficiente para prevenir su infección.

 Desde su hallazgo en 1971 hasta su muerte en 2012, se intentó reproducir en cautiverio al “solitario George”, único superviviente de la especie Chelonoidis abingdonii, de la isla Pinta, en Galápagos.

 Gracias a que los organismos en una misma población son diferentes genéticamente, se puede seleccionar a la pareja que presente los rasgos más eficientes para sobrevivir, y con esto la especie se fortalece.

Desde una perspectiva positiva, también esta variabilidad genética es la que ha permitido que las especies tengan un cierto margen de adaptabilidad a las condiciones ambientales que cambian rápidamente, sobre todo por intervenciones humanas. Por otro lado, una población que pierde su variabilidad genética corre un serio riesgo de no poder reaccionar con la rapidez necesaria frente a una enfermedad repentina o a condiciones climáticas extremas o a escasez de alimentos, por citar algunos ejemplos.

Factores que amenazan la diversidad genética Hay causas directas e indirectas, naturales y propiciadas por las actividades humanas que ocasionan la disminución de la diversidad genética de una especie. A continuación revisaremos algunas de ellas. a) Disminución del tamaño de la población, que ocurre como resultado de la destrucción del hábitat, la cacería, la propagación de alguna enfermedad o por alguna catástrofe natural.

Shutterstock, (2018). 722687953

ab c

Shutterstock, (2018). 620968040

Saberes previos

Las destrezas con criterio de desempeño se ubican al inicio de cada tema. A continuación están los saberes previos: un recuadro con una pregunta que genera aprendizaje significativo al relacionar las experiencias previas del estudiante con el nuevo conocimiento que aprenderá. Luego está el desequilibrio cognitivo, una pregunta que cuestiona los conocimientos que posee el estudiante y lo desestabiliza con el fin de que reconstruya su saber.

143

La importancia de la variabilidad genética para facilitar la supervivencia de una especie puede ilustrarse con la rápida adaptación y resistencia que desarrollan las bacterias ante los antibióticos.

 Por más que se logre rescatar a animales

que han sido víctimas del tráfico ilegal, su reinserción a la vida silvestre es casi nula, por el riesgo que implica poner a la población natural en contacto con enfermedades que pudieran haber adquirido. En la imagen, un cuchucho cautivo (Nasua nasua).

Posteriormente viene el desarrollo de contenidos, los cuales están trabajados en función de la destreza; se apoyan en fotografías, organizadores gráficos e ilustraciones pertinentes.

Secciones móviles

• TIC: utiliza portales web como herramientas de investigación, y también para reforzar aprendizajes. • Interdisciplinariedad: permite relacionar la biología con otras ciencias. Ejemplos: biología y arte, biología e industria, etc. • Laboratorios caseros: son experiencias cortas y sencillas de realizar con material casero.

TIC Analiza el siguiente video www.mayedu.ec/bio2/p19

Explica: ¿cuál es la relación entre la geografía, la ecología y la evolución?

Interdisciplinariedad Biología y endocrinología La endocrinología, como especialidad médica, también es una rama de la biología que se encarga del estudio e investigación de las glándulas de secreción interna.

Laboratorio casero Investiga dentro de tu círculo familiar si existe dependencia a sustancias como el café o el chocolate. Realiza una encuesta y haz un seguimiento de este tipo de dependencia. Registra síntomas y frecuencia: desde el consumo eventual hasta el consumo diario y constante. ¿Qué frecuencia se podría considerar como una adicción?

Evaluación formativa 1

I.CN.B.5.7.1. Explica que en los organismos multicelulares la forma y función de las células y los tejidos determinan la organización de órganos, aparatos y sistemas (circulatorio, respiratorio, digestivo, excretor, nervioso, reproductivo, endocrino, inmunitario y osteoartromuscular), establece sus elementos constitutivos (células, tejidos, componentes), estructura, función en el ser humano y propone medidas para su cuidado.

Especifica la estructura estándar de los sistemas reproductores en animales. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Evaluación formativa

Coloca la letra que corresponde a la clase de organismo con su definición.

Evaluación formativa

Taller diseñado para evaluar las destrezas. Incluye actividades constructivistas en las dimensiones cognitiva, afectiva y psicomotriz, que invitan a la reflexión, acción crítica, comprensión profunda, desarrollo de valores, aplicación y transformación de la realidad.

a) Poríferos

Tienen reproducción sexual y asexual. (___)

b) Cnidarios

Tienen fecundación interna y cruzada. (___)

c) Platelmintos

Tienen sexos separados, dimorfismo sexual, son ovíparos. (___)

d) Anélidos

No tienen gónadas, los gametos se forman a partir de otras células. (___)

e) Moluscos

Son hermafroditas con un sistema reproductor complejo. (___)

f) Artrópodos

Cefalópodos y bivalvos son unisexuales; gasterópodos son hermafroditas. (___)

Coloca la letra que corresponde a la clase de organismo con su definición.

¿Qué características generales tienen los vertebrados en su reproducción? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

a) Poríferos

Tienen reproducción sexual y asexual. (___)

b) Cnidarios

Tienen fecundación interna y cruzada. (___)

c) Platelmintos

Tienen sexos separados, dimorfismo sexual, son ovíparos. (___)

d) Anélidos

No tienen gónadas, los gametos se forman a partir de otras células. (___)

e) Moluscos

Son hermafroditas con un sistema reproductor complejo. (___)

f) Artrópodos

Cefalópodos y bivalvos son unisexuales; gasterópodos son hermafroditas. (___)

________________________________________________________________________________________________

¿Qué características generales tienen los vertebrados en su reproducción?

Diversidad funcional en el aula

Trabajo colaborativo Formen grupos de cuatro personas y elaboren un cuadro sinóptico de las formas de reproducción y desarrollo. Coloquen ejemplos de cada una.

El hecho de que haya una discapacidad auditiva no significa que el tono de voz con el que se habla debe ser exagerado o excesivo. Basta con que haya claridad al momento de comunicarse.

Presenten su trabajo al resto de la clase.

________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

5 Diversidad funcional en el aula

Trabajo colaborativo Formen grupos de cuatro personas y elaboren un cuadro sinóptico de las formas de reproducción y desarrollo. Coloquen ejemplos de cada una.

El hecho de que haya una discapacidad auditiva no significa que el tono de voz con el que se habla debe ser exagerado o excesivo. Basta con que haya claridad al momento de comunicarse.

Presenten su trabajo al resto de la clase.

Actividad investigativa Indaga sobre las formas de reproducción y desarrollo de estos animales.

 Ornitorrinco.

Sugerencias para investigar Shutterstock, (2018). 55753216

Shutterstock, (2018). 109281905

 Caballito del diablo.

Actividad investigativa Indaga sobre las formas de reproducción y desarrollo de estos animales.

 Ornitorrinco.

Sugerencias para investigar Shutterstock, (2018). 55753216

Shutterstock, (2018). 109281905

Trabajo colaborativo: es una actividad para ser trabajada en equipo. Se acompaña de DFA (diversidad funcional en el aula), con una recomendación para trabajar adecuadamente con compañeros que tengan una discapacidad.

Busca primero en los libros de zoología en la biblioteca de tu institución. Uno de los mejores libros es la Zoología General de Storer y Usinger.

 Caballito del diablo.

Realiza una exposición utilizando Prezi o PowerPoint.

Busca primero en los libros de zoología en la biblioteca de tu institución. Uno de los mejores libros es la Zoología General de Storer y Usinger.

Realiza una exposición utilizando Prezi o PowerPoint.

125

Actividad investigativa: desarrolla en los estudiantes su capacidad indagatoria. Sugerencias para investigar: orienta acerca de cómo indagar en diversas fuentes, mediante métodos y técnicas.

Laboratorio 8 Objetivo

Integrantes del grupo: Lugar:

Muchas veces escuchamos decir y repetimos que el Ecuador es un país megadiverso, sin apreciar realmente la responsabilidad que conlleva el hecho de ser administradores de un patrimonio tan importante. Por ello, en esta práctica utilizaremos dos muestras de los tantos métodos que valoran la diversidad: el cuadrante, para vegetación; y la lista de MacKinnon, para aves. Se los aplicará adaptándolos a su nivel de experiencia y posibilidades, sin embargo, servirán para comprender cómo funciona la investigación científica.

• Cinta métrica de 5 m • 15 m de piola • Lana de color llamativo • Binoculares de 7 mm x 35 mm • Cámara fotográfica • Libreta de campo • Lápiz • Aplicación para identificar plantas • Libro de identificación de aves del Ecuador • 4 estacas

Vincula los conocimientos teóricos con los prácticos por medio de experiencias de aprendizaje novedosas, que se desarrollan a través del método científico y con materiales de bajo costo.

Ficha para la lista de MacKinnon

Introducción

Materiales

Laboratorio

5. Aléjense 200 pasos del primer punto de muestreo; en la ficha, llenen los datos sobre una segunda especie y repitan el procedimiento. 6. Hagan lo mismo en los tres puntos de muestreo posteriores.

Aplicar dos métodos utilizados en el campo para evaluar rápidamente la biodiversidad de una zona determinada.

Fecha: Punto de muestreo: 1 Especie

1. Colibrí de cola larga 2. 3. 4. 5.

Procedimiento Primera parte: lista de MacKinnon

Tiempo: Soleado ( ) Lluvia ( ) Nublado ( ) Neblina ( )

Núm. de individuos

Ambiente

Sobre un cedro, al borde de un sendero

Segunda parte: cuadrantes de vegetación 1. Busquen un lugar donde puedan establecer un cuadrante de 3 metros por 3 metros de lado, y hagan un ruedo con la ayuda de las estacas y la piola. 2. Una por una, vayan registrando las especies diferentes que encuentren; tomen fotos y amarren un pedazo de lana a aquellas que ya están registradas para no confundirse. 3. Registren si se trata de una hierba, un arbusto o un árbol. 4. Cuando hayan terminado, retiren las lanas, la piola y la estaca. 5. Vayan a un lugar con acceso a Internet y traten de identificar cada foto que tomaron con ayuda de las aplicaciones que existen para ese propósito (por ejemplo, Pl@ntNet, ArbolApp o Treezilla).

1. Formen grupos de tres estudiantes. Se trasladarán muy temprano a una zona natural cercana, que haya sufrido el menor impacto humano posible. 2. Cada grupo deberá estar en el punto de observación a más tardar a las 06:00, pues a esas horas es mayor la actividad de las aves. Si hay varios grupos trabajando en una misma área, cuiden de no usar los mismos puntos de muestreo. 3. Permanezcan en silencio, eviten usar ropa de colores llamativos. Caminen 200 pasos hasta su primer punto de muestreo. Llenen los datos identificativos de la lista, que constan en la ficha adjunta. 4. Empiecen a colectar los datos. Su tarea consiste en llenar una ficha con los nombres de las primeras cinco especies de aves que sean observadas en ese punto de muestreo. Si no conocen sus nombres, asígnenles uno inventado de acuerdo con sus características (por ejemplo, “colibrí con mancha púrpura en el cuello”). Tómenle una foto, hagan un dibujo de cómo se ve y traten de identificar a la especie con ayuda de los libros de identificación.

Shutterstock, (2018). 148402685

Métodos rápidos para evaluar la biodiversidad

 Para identificar plantas, hay que observar su anatomía.

Tercera parte: análisis estadístico 1. Contabilicen cuántas especies diferentes registraron con los dos métodos. 2. Comparen sus resultados con los de los otros grupos y busquen la asesoría de algún profesor o profesora de Matemáticas para hacer análisis estadísticos.

Shutterstock, (2018). 633214229

Resultados y conclusiones

 Identificar aves requiere mucha práctica

y paciencia.

176

Evaluación sumativa

Realicen un informe que incluya parte del registro físico y fotográfico. Anoten allí cómo se aplican estos dos métodos para investigaciones científicas.

Bibliografía Recuerden reportar todas las fuentes usadas y aplicar el formato APA.

177

Evaluación sumativa

Evalúa toda la unidad. Sus preguntas y actividades dan cuenta de la destreza a evaluar, de los criterios o de los indicadores de evaluación.

I.CN.B.5.2.1. Explica la importancia de la evolución biológica desde la sustentación científica de las teorías de la endosimbiosis, selección natural y sintética de la evolución, la relación con las diversas formas de vida con el proceso evolutivo y su repercusión para el mantenimiento de la vida en la Tierra.

Subraya la única respuesta correcta:

I.CN.B.5.6.1. Explica desde la experimentación los tipos de organización de las células eucariotas (animales y vegetales), la estructura y función de sus organelos, tipos de membrana y transporte celular.

Escribe en los espacios vacíos el o los literales que corresponden a las siguientes frases: a) célula animal b) célula vegetal c) célula procariota d) cloroplastos

I. Las principales evidencias científicas que inspiraron a Darwin y Wallace para plantear la teoría de la evolución fueron: a) Los resultados que brindaron los estudios genéticos de sus muestras. b) Los resultados de estudios paleontológicos, de economía de poblaciones y de anatomía comparada. c) Las colecciones de sus viajes a islas alejadas del continente. d) Los resultados de estudios embriológicos.

a) b) c) d) e)

II. ¿Cuál de los siguientes no es un componente de la teoría de la evolución por selección natural? a) Competencia por comida y espacio. b) Variación entre los individuos de la especie. c) Herencia de características adquiridas. d) Lucha por la supervivencia y éxito reproductivo.

Coevaluación: es una actividad que se desarrolla y evalúa en equipo.

e) mitocondrias f) pared vegetal g) mitocondrias h) citoplasma

i) ribosomas j) membrana celular k) centriolos l) lisosomas

Tienen ADN circular: __________________________ Tienen núcleo y organelos con doble membrana: __________________________ Son exclusivos de los animales: __________________________ Solo se encuentran en las plantas: __________________________ Se encuentran en todas las células eucariotas: __________________________

Lee el siguiente párrafo, identifica cinco errores que hay en él y corrígelos. Se cree que la célula procariota se originó como consecuencia de la endosimbiosis de bacterias que con el tiempo se transformaron en organelos celulares. Si bien todas las células tienen membrana, citoplasma y núcleo, solo las vegetales tienen mitocondrias que se encargan de sintetizar su alimento con la energía que obtienen del sol. Por su parte, las células animales deben adquirir sus alimentos del medio que las rodea gracias al transporte pasivo que ocurre con la intervención de la pared celular.

III. El estudio de los huesos de las alas de los murciélagos, de las alas de las aves, de las aletas de las ballenas y de las manos de los chimpancés: a) Es una evidencia de que la evolución no es posible. b) Pertenece al campo de la anatomía comparada. c) Es una subdivisión de la paleontología. d) Apoya a la teoría del uniformismo.

________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

IV. La teoría sintética de la evolución:

Autoevaluación: incluye ítems de tipo: cognitivo, valorativo y procedimental que le permiten al estudiante valorar el avance en sus aprendizajes.

a) b) c) d)

Es atribuida el genetista ruso Theodosius Dobzhansky. Todavía no tiene suficientes evidencias que la respalden. Ha fallado al explicar las relaciones de parentesco entre las diferentes especies. Plantea que aquel órgano que no se usa, con el tiempo, desaparece.

V. El equilibrio puntuado: a) Plantea que los organismos permanecen en equilibrio a menos que sucedan catástrofes naturales. b) Fue propuesta por Hutton y Lyell. c) Propone épocas de estasis y otras de rápida diferenciación. d) Propone un ritmo de evolución gradual y equilibrado.

Coevaluación Forma equipos de tres personas. Cada una busca diez imágenes que representen evidencias de la síntesis evolutiva, además de diferentes tipos de células con sus respectivas organelas. Por turnos, presenten esas imágenes a sus compañeros y compañeras, y pregúntenles qué representa cada una. Si las respuestas estuvieran equivocadas, ayúdense mutuamente a corregir los errores y a profundizar lo aprendido.

Autoevaluación Tema\Puntaje

Shutterstock, (2018). 365531303

Shutterstock, (2018). 491172268

Encierra en un círculo la imagen que representa el tipo de célula cuyo origen se explica gracias a la teoría de la endosimbiosis. Shutterstock, (2018). 393659101

Lee la siguiente rúbrica y analiza con honestidad qué puntaje te corresponde. 3

Evolución, selección natural y síntesis evolutiva

Argumento con fluidez sobre estos temas.

Tipos de células y función de sus estructuras

Distingo las estructuras de cada Cometo ciertos errores al célula y explico cómo realizan diferenciar las células o sus sus funciones vitales. organelos.

Hablo de estos temas pero me Me siento inseguro al explicar surgen dudas. estos temas. Confundo las células y sus estructuras características.

Procesos celulares que se cumplen gracias a la membrana plasmática

Reconozco las funciones de la membrana y puedo exponer cómo se produce el transporte de sustancias a través de ella.

Fallo al explicar cómo se movilizan las sustancias a través de la membrana.

Confundo algunos procesos de transporte a través de la membrana.

UNIDAD

Evolución biológica y células eucarióticas

lo largo de esta unidad, analizaremos cómo ha sido posible para la ciencia interpretar las evidencias del pasado para inferir la evolución de la vida en nuestro planeta. Las ideas preliminares y los pasos en falso, finalmente, llevaron a los científicos a plantear teorías que poco a poco han logrado ser confirmadas, desestimadas o que siguen presentando interrogantes para continuar impulsando a la ciencia. 8

También revisaremos el papel esclarecedor que jugaron las especies que habitan las islas Galápagos, y que inspiraron a Charles Darwin para dar a la humanidad uno de los descubrimientos más importantes. Para terminar, reconoceremos el papel de la evolución en la aparición del tipo de célula que ha permitido la diversificación de las formas de vida que predominan actualmente en el planeta: la célula eucariota.

Objetivos • O.CN.B.5.2. Desarrollar la curiosidad intelectual para comprender los principales conceptos, modelos, teorías y leyes relacionadas con los sistemas biológicos a diferentes escalas, desde los procesos subcelulares hasta la dinámica de los ecosistemas, y los procesos por los cuales los seres vivos persisten y cambian a lo largo del tiempo, para actuar con respeto hacia nosotros y la naturaleza.

Shutterstock, (2019). 654522793

• O.CN.B.5.6. Manejar las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para apoyar sus procesos de aprendizaje, por medio de la indagación efectiva de información científica, la identificación y selección de fuentes confiables, y el uso de herramientas que permitan una adecuada divulgación de la información. • OG.CN.2. Comprender el punto de vista de la ciencia sobre la naturaleza de los seres vivos, su diversidad, interrelaciones y evolución; sobre la Tierra, sus cambios y su lugar en el universo; y sobre los procesos, físicos y químicos, que se producen en la materia. Ministerio de Educación, (2016).

La reconstrucción de la historia natural del planeta, como este paisaje del Jurásico (hace 200 millones de años) ha sido posible, en gran medida, gracias al hallazgo de restos fósiles de organismos cuya antigüedad es posible determinar con bastante aproximación.

CN.B.5.1.6. Establecer las principales evidencias de las teorías científicas sobre la evolución biológica y analizar sobre el rol de la evolución con el proceso responsable del cambio y diversificación de la vida en la Tierra.

1. Teorías científicas sobre la evolución

Saberes previos

biológica I

¿Qué entiendes por evolución?

Desequilibrio cognitivo

Shutterstock, (2019). 413371972

Los fósiles son una de las evidencias de los organismos que existieron en el pasado. ¿Por qué se necesitan más pruebas de la evolución?

 La creación del ser humano (y de todas las cosas del universo) por la acción de un ser superior fue la explicación imperante hasta el planteamiento de la teoría de la evolución, en el siglo XIX.

ab c

Hasta mediados del siglo XIX, la creencia dominante era que las formas de vida que habitaban el planeta fueron siempre las mismas y que no tenían la capacidad de cambiar. A esta corriente filosófica se la conoce como fijismo y ya desde la antigua Grecia tuvo importantes promotores como Platón (Grecia, 427-347 a. C.) y Aristóteles (Grecia, 384‒322 a. C.); siglos más adelante, fue Carlos Linneo (Suecia, 17071778), quien con su trabajo sentó las bases de la taxonomía moderna.

Glosario

taxonomía. En este contexto, se refiere al sistema de clasificación de los seres vivos.

Shutterstock, (2019). 513590524

En ese contexto, para quienes profesaban religiones monoteístas (cristianismo, judaísmo e islam), la explicación de los diversos organismos que existen se encontraba detallada en sus respectivos libros sagrados (la Biblia, la Torá y el Corán), como producto de una creación divina, perfecta y, por lo tanto, inmutable.

 Dudar de la creación divina podía ser considerado como un hecho de herejía y merecer un castigo ejemplar por parte de los inquisidores, a partir del siglo XII.

Esta corriente, llamada creacionismo, llegó a opacar a otras posturas opuestas, como la del transformismo, defendida en la antigüedad por Anaximandro (Grecia, 610-545 a. C.) y Empédocles (Grecia, 495-430 a. C.), y en la era contemporánea por Jean Baptiste Lamarck (Francia, 1744-1829). El transformismo defiende que los seres provienen de un ancestro común que ha ido lentamente cambiando con el transcurso del tiempo, para adquirir características útiles que les permiten adaptarse a su medio.

Shutterstock, (2019). 602884118

Trabajos que sentaron las bases para la teoría de la evolución La teoría de la evolución fue concebida simultáneamente por dos ingleses: Charles Darwin (18091882) y Alfred Russel Wallace (1823-1913), tras muchos años de estudio y revisión. Pero sus planteamientos no salieron de la nada. Ya el trabajo de otros científicos, varias décadas atrás, había colocado los cimientos para la deducción de la que se considera como la teoría biológica más importante de la historia de la ciencia.

 El estudio de minerales y rocas, como estos estromatolitos de Australia, ha revelado mucho sobre la historia natural del planeta.

La primera persona que citaremos es el escocés James Hutton (17261797), cuyos hallazgos sobre las transformaciones de las rocas permitieron poner en tela de duda las estimaciones sobre la antigüedad del planeta. Hasta ese entonces, se tomaban como referencia las descripciones generacionales detalladas por la Biblia (de pocos miles de años). Para Hutton, las evidencias geológicas contaban la historia de una Tierra con, por lo menos, millones de años de cambios. Las ideas de Hutton resultaron muy controvertidas, más aún cuando había científicos que apoyaban férreamente al creacionismo. Un ejemplo es Georges Cuvier (Francia, 1769-1832), considerado el padre de la paleontología y del catastrofismo. Cuvier justificaba, por medio de las catástrofes bíblicas, por ejemplo del diluvio universal, la desaparición de los organismos (de los cuales quedaron restos fósiles que él colectó y estudió prolijamente) y su reemplazo por otros creados recientemente por Dios.

ab c

Glosario

catastrofismo. Teoría que explicaba las transformaciones geológicas con base en eventos rápidos y violentos. estromatolitos. Estructuras minerales formadas por la actividad de las primeras células capaces de fotosintetizar.

Shutterstock, (2019). 549251095

Con el paso de los años, la postura de Hutton inspiró a muchos científicos de posteriores generaciones, entre ellos a Charles Lyell (Inglaterra, 1797-1875), cuyas propuestas influyeron de manera determinante sobre el joven Charles Darwin. Lyell elaboró aún más las propuestas de Hutton, para concebir lo que se conoce como uniformismo, es decir, el cambio geológico gradual y constante, bajo las mismas leyes físicas que han llevado al planeta a obtener sus características actuales.

 El análisis de los fósiles (como los moluscos que se ven en la imagen), estudiados por Lyell en sucesivos estratos geológicos, planteó la posibilidad de que las especies se crean y se extinguen.

 Estampilla cubana que destaca los lugares

Shutterstock, (2019). 182593739

visitados por Darwin entre 1831 y 1836.

ab c

Las islas que revelaron sus secretos Entre los muchos puntos en común que Darwin y Wallace compartían, estaba el hecho de que el mayor peso de sus conclusiones fue alcanzado tras la observación de organismos que habitan en islas distantes.

Glosario

naturalista. Nombre que se asignó a quienes se interesaban en el estudio de las ciencias naturales.

Shutterstock, (2019). 657647968

El conocido periplo que Darwin realizó a bordo del bergantín Beagle inició en 1831, en Inglaterra. Visitó las costas de Brasil, Uruguay, Argentina, Chile y Perú, donde el joven naturalista colectó muestras botánicas, zoológicas y geológicas que lo maravillaron. Pero lo más relevante fue su parada en las islas Galápagos. Las observaciones que hizo aquí develaron los mecanismos de la evolución que estudiaremos en posteriores lecciones. Desde las Galápagos, el Beagle continuó su viaje hacia el oeste, tal como muestra el mapa de la estampilla.

 Las observaciones de Wallace sobre los cambios de coloración del escarabajo tigre, dependiendo del medio donde vive, fueron fundamentales para plasmar sus ideas de evolución.

Por su parte, Wallace, quien en un viaje preliminar visitó la selva brasileña durante cuatro años, llegó a plantear sus conclusiones después de un exhaustivo estudio de los organismos que habitan en el archipiélago malayo. Ahora sabemos que lugares que están aislados geográficamente –como, por ejemplo, islas alejadas de tierras continentales– favorecen la formación de nuevas especies, gracias a fenómenos que explicaremos en las siguientes páginas. Si bien Darwin y Wallace no fueron los primeros en notar la evolución, sí fueron quienes lograron dar una explicación coherente sobre cómo se produce.

TIC

Interdisciplinariedad Demografía y evolución Las observaciones de Thomas Malthus sobre el efecto de la disponibilidad de recursos en el crecimiento de las poblaciones humanas influyeron por separado en las ideas de Darwin y Wallace.

Shutterstock, (2019). 200517206

Una de las grandes contribuciones de Wallace fue el concepto de aposematismo. Observa el siguiente enlace y explica de qué se trata este fenómeno: www.mayedu.ec/bio2/p12

Evaluación formativa 1

Completa el siguiente cuadro para resumir todas las corrientes de pensamiento y teorías que han sido revisadas en esta lección. Nombre

Qué defiende

Quiénes apoyan la teoría

Fijismo Que un ser superior creó el universo y todo lo que hay en él.

Catastrofismo

Hutton y Lyell

Responde: ¿cuál es la relación actual entre las teorías de catastrofismo y uniformismo? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Trabajo colaborativo Formen seis equipos de trabajo. Escojan uno de los siguientes personajes y preparen una escenificación de su biografía. Tomen en cuenta las características de personalidad que ayudaron a que su trabajo sobresaliera: a) Lamarck b) Hutton

c) Lyell d) Cuvier

e) Darwin f) Wallace

Actividad investigativa Averigua qué es la línea de Wallace y por qué se lo considera a este científico como el padre de la biogeografía.

Diversidad funcional en el aula Si alguna persona tiene dificultades en la expresión oral o se siente insegura al hablar en público, en lugar de presionarla, podría colaborar en otros roles, si así lo desea.

Sugerencias para investigar Publicaciones sobre las biografías de Darwin y Wallace ayudan a entender el contexto adverso y la importancia de sus teorías. 13

Teorías científicas sobre la evolución biológica II

Saberes previos Si todos los días te cuelgas de una barra y te estiras mucho, ¿esto puede ayudar para que cuando tengas hijos, ellos sean más altos que tú?

Desequilibrio cognitivo Si los seres vivos estamos evolucionando constantemente, ¿significa que somos mejores que los que ya desaparecieron?

ab c

Su postura se basa en dos principios: el primero que se conoce como la “herencia de caracteres adquiridos”, plantea que los cambios que experimentan los organismos responden a necesidades de supervivencia, como en el caso de la jirafa que para evitar la competencia con otros  Según los planteamientos de Lamarck, los hijos heredarían las características útiles adquiherbívoros adquiere gradualridas por sus padres. Ahora sabemos que no es mente un cuello más largo que así como funciona la herencia. le permite ramonear las copas de los árboles. En otras palabras, un órgano más sencillo se especializa para acomodarse a nuevas condiciones de vida. Estos caracteres adquiridos, según Lamarck, serían posteriormente transmitidos a las siguientes generaciones.

Glosario

Shutterstock, (2019). 417175636

ramoneo. Es el nombre que se asigna a la forma de alimentarse de algunos herbívoros, cuando solamente arrancan la punta de las hojas que tienen valor nutritivo.

El segundo principio explorado por Lamarck es lo que se conoce como “uso y desuso”, que propone que subsiguientes generaciones irían perdiendo órganos que ya no tuvieran utilidad. Un ejemplo de esto sería la pérdida de las extremidades en las serpientes. El haber llegado a esas conclusiones sin conocer los mecanismos con los que se maneja la herencia fue un gran logro y tuvo gran influencia en su tiempo, pero se fundó en premisas equivocadas, acerca de lo cual hablaremos más adelante.

Maya Ediciones, (2019).

 Órganos vestigiales, como el apéndice que se ve en esta imagen, serían el resultado de haber perdido una función activa en el cuerpo.

Shutterstock, (2019). 393393754

Lamarck y su idea de la evolución En 1809 se publica el libro de Lamarck llamado Filosofía Zoológica, donde se expone la revolucionaria idea de la transformación de las especies para adaptarse a situaciones más complejas que les presenta el medio.

Teoría de Lamarck

 Para Lamarck, la evolución del cuello de las jirafas se debió a su necesidad de alcanzar hojas cada vez más altas para alimentarse.

 Los especímenes colectados por Darwin y

Shutterstock, (2019). 461697148

analizados por Owen aún se conservan en el Museo de Historia Natural de Londres.

El desarrollo de la teoría de la evolución Una vez que Darwin regresó de su viaje con el Beagle, en 1936, empezó el largo trabajo de poner en orden, clasificar y analizar las colecciones de los organismos que trajo, pero sobre todo, de sus ideas. Ya en Londres, logró la colaboración de su compatriota Richard Owen (1804‒1892), conocido como el padre de la anatomía comparada, quien le hizo notar que los fósiles que había recogido en Sudamérica tenían relación con sus especies actuales de roedores y perezosos.

ab c

Glosario

anatomía comparada. Rama de la anatomía que se dedica a analizar semejanzas y diferencias que presentan las estructuras de diferentes especies.

Mientras tanto Wallace, quien conocía y admiraba el trabajo de Darwin, realizaba sus propias observaciones del mundo natural, en medio de su viaje hacia las islas del archipiélago Malayo (que por ahora forman parte de Indonesia, Filipinas, Malasia, Singapur, Timor Oriental, Brunéi, Papúa y Nueva Guinea). Cuatro años después de haber iniciado su aventura (en 1858), ya tenía un manuscrito que envió a Darwin para que lo analizara y le diera sus comentarios, antes de publicarlo. Este hecho representó el remezón necesario para que Darwin se decidiera a hacer públicos sus hallazgos, pese al rechazo y las duras críticas que estaba seguro surgirían al enfrentarse a las ideas creacionistas. Wallace prácticamente había llegado a las mismas conclusiones que le habían tomado décadas de trabajo y de reunir las evidencias científicas necesarias para ser sustentadas.

Shutterstock, (2019). 668791084

Otra gran influencia, no solo para Darwin, sino también para Wallace, años más tarde, sería la lectura del Ensayo sobre el principio de la población, publicado por Thomas Malthus (Inglaterra, 1766‒1834). La idea central de este trabajo es que hay un desfase entre la disponibilidad de alimentos, los cuales crecen en progresión aritmética, y el aumento de las poblaciones humanas, las cuales crecen en progresión geométrica, hasta que su crecimiento se ve limitado por la falta de recursos. Esta idea, proyectada a las poblaciones de animales y junto con las observaciones de campo hechas por Darwin, fue la base para madurar sus ideas sobre la selección natural, principio que será analizado más adelante.

 La cantidad de individuos dentro de una población depende, entre otros factores, de la cantidad de recursos que estén a su alcance.

Shutterstock, (2019). 333066611

 A diferencia de Darwin, Wallace logró madurar sus ideas con base en las observaciones hechas en insectos, como estas mariposas que fueron colectadas por él.

Por consejo de su amigo Lyell, encontró la solución para honrar la confianza de Wallace y, al mismo tiempo, hacer que se reconozca su trabajo pionero. El primero de julio de 1858 se leyó, en una reunión de la Sociedad Linneana de Londres, un boceto de Darwin y luego el trabajo de Wallace: los documentos donde presentaban la idea de la selección natural como mecanismo que permitía el origen y evolución de las especies.

A breves rasgos, la selección natural explica que la evolución se produce porque en toda población hay variaciones en las características de los individuos. Algunas de estas variaciones se heredan de padres a hijos y, si de alguna manera confieren al individuo una mayor ventaja reproductiva o una mejor estrategia para vencer en la lucha por la supervivencia, con el tiempo estarían mejor representadas en la población; luego de muchas generaciones, podrían hasta generar una nueva especie.

Shutterstock, (2019). 744528370

Por el contrario, las variaciones que no otorgan ventajas pueden permanecer silenciosas (mantenerse sin efectos perceptibles) hasta que las condiciones ambientales les favorezcan, o pueden perderse con el transcurso del tiempo.

 Mutaciones al azar, que permitieran a este lenguado escapar con mayor facilidad de sus depredadores, darían paso, con el tiempo, a la evolución de una nueva especie.

Interdisciplinariedad Bioquímica y evolución El estudio de las reacciones metabólicas de las especies ayuda a establecer las relaciones de parentesco, pues mientras más cercanas estén, evolutivamente hablando, menores serán sus diferencias (Muñoz, 2002). 16

Evolución de la teoría de Darwin y Wallace La teoría de la evolución rápidamente generó tantos detractores como defensores, pues la mayor dificultad que enfrentó fue el no poder explicar cómo se producen las variaciones de características, al no conocerse la existencia de los genes. Varias décadas más tarde, con la ayuda de importantes descubrimientos en los campos de la genética, la embriología, la paleontología y la anatomía comparada, se llegaron a plasmar dos nuevas teorías que se basaron en las ideas de Darwin y Wallace, y que ayudaron a revalidar la teoría de la evolución. Estas son la teoría de la síntesis evolutiva moderna y la del equilibrio puntuado, que analizaremos en las próximas páginas.

TIC Observa el video sobre el “Neodarwinisno”. Piensa en algún ejemplo similar a los del video, donde se evidencie el efecto de la evolución. www.mayedu.ec/bio2/p16

Evaluación formativa 1

Establece las semejanzas y diferencias entre las ideas de Lamarck y las de Darwin-Wallace, en materia de evolución. Lamarck _________________________________

________________

_________________________________

________________

_________________________________

________________

_________________________________

________________

_________________________________

________________

_________________________________

________________

_________________________________

________________

_________________________________

________________

_________________________________

Darwin-Wallace

_______________

_________________________________ ________________________________

Define el campo de acción de las siguientes ciencias: • Genética ___________________________________________________________________________________ • Bioquímica _________________________________________________________________________________ • Embriología ________________________________________________________________________________ • Paleontología ______________________________________________________________________________ • Biogeografía _______________________________________________________________________________

Trabajo colaborativo Formen grupos de personas. En un pliego de cartulina, elaboren una línea de tiempo, muy completa, que muestre el desarrollo de las ideas acerca de la evolución de las especies, desde la época de la antigua Grecia, hasta el día de hoy. Resalten ideas, hechos, evidencias y el nombre de los científicos involucrados. Expongan su trabajo frente al resto de la clase.

Actividad investigativa Indaga la biografía de Charles Darwin y determina por qué fue tan difícil para él decidirse a hacer públicas sus ideas.

Diversidad funcional en el aula Personas con discapacidad auditiva pueden necesitar la reiteración de las instrucciones impartidas para completar esta actividad, de una manera empática y sensible.

Sugerencias para investigar En este caso es importante investigar también la vida familiar de Darwin, pues tuvo gran impacto en sus decisiones profesionales. 17

CN.B.5.5.2. Indagar sobre la evolución de los pinzones de Galápagos que sustentó la teoría de la selección natural de Darwin, y analizar que se complementa con la teoría sintética de la evolución, propuesta por científicos contemporáneos.

2. Los pinzones de Galápagos

Saberes previos

y la selección natural

¿Qué significa para ti “selección natural”?

Las aves que cambiaron el curso de la biología En su visita a las islas Galápagos, Darwin se quedó fascinado al observar que cada una de las trece islas principales tenía su fauna peculiar, y de entre todos los grupos, unas aves pequeñas fueron las que más le llamaron la atención por su ligero parecido con los pinzones de Sudamérica continental. Sin embargo, estas aves no solo tenían rasgos particulares en cada isla, sino también una forma de vida y de alimentación diferente.

Desequilibrio cognitivo

Shutterstock, (2019). 598234412

Una sola especie de pinzón llegó a Galápagos hace 2 millones de años, hoy existen en el archipiélago 18 nuevas especies. ¿Cuál puede ser la razón?

Ya en Londres, Darwin recibió la noticia que con el tiempo lo llevaría a sentar las bases de la teoría de la selección natural: Owen confirmó que todas esas aves pertenecían al grupo de los pinzones.

 El pinzón carpintero (Camarhynchus pallidus) se alimenta de insectos que viven en los troncos de los árboles, a los cuales atrapa utilizando espinas o ramas que mueve con su pico.

La hipótesis que Darwin fue desarrollando establecía que, de algún modo, todas estas especies descendían de la especie continental, y al llegar a islas diferentes, tuvieron que adaptarse para aprovechar los diversos recursos que su nuevo hábitat ofrecía. Con el tiempo, y por efecto de la selección natural, sus características físicas también divergieron.

Glosario

especie. Conjunto de organismos con características similares, capaces de reproducirse y de generar descendencia fértil.

Tipos de picos en los pinzones de Galápagos

Pinzón terrestre de los cactus

Pinzón cantor

Pinzón carpintero

Pinzón terrestre de pico fino

Pinzón arborícola insectivoro pequeño

Frugívoros

a Pinzon es

tres

Pinzón arborícola vegetariano

Insectívoros

Pinzón terrestre pequeño

Pin zo ne es res err rado st ritu et sd ico

Pinzón arborícola insectivoro grande

rbo Picos de P ríc icos loro de p ol ren sió n

n cantor Pinzó s de sondeo Pico Comedo res de cactus

Pinzón terrestre mediano

Granívoros

Pinzón terrestre grande

 Relación de la forma del pico con la dieta de algunas de las especies de pinzones de Darwin.

Maya Ediciones, (2019).

ab c

Los pinzones generalmente son aves de hábitos terrestres que se alimentan principalmente de semillas que encuentran entre las hierbas y que complementan con insectos. En las Galápagos había especies terrestres, pero también otras que preferían estar en medio de los arbustos, alimentarse principalmente de insectos o incluso de frutas. La primera correlación que Darwin hizo fue la de su dieta con la forma de su pico.

La selección natural explicada con ayuda de la genética En la lección anterior se enunciaron los cuatro principios de la selección natural. A continuación analizaremos cómo se producen:

Meiosis Meiosis Meiosis

El aporte de otras ciencias para la comprensión de la evolución Si bien la genética proporcionó la explicación a nivel molecular de cómo se producen los cambios que posibilitan la evolución, el desarrollo, en paralelo, de otras ciencias también fue fundamental para que la evolución haya dejado de ser una teoría difusa.

Shutterstock, (2019). 420959806

Interfase

a) Las variaciones que se produCromosomas cen en las características de homólogos cada individuo que forma parNúcleo de te de una población son rela célula hija sultado de la mutación de los genes y de la recombinación Núcleo de que experimentan los cromola célula hija somas durante la meiosis, divi Cromosomas recombinados tras el proceso sión celular en la que se forman las células sexuales (gametos). de meiosis. b) La transmisión de estas variaciones de padres a hijos sucede cuando estos genes diferentes se heredan. c) Cuando las poblaciones naturales cuentan con suficientes recura b Glosario sos, tienen la tendencia a reproducirse y crecer de tal manera que c genética. Rama de la bioen algún momento los recursos no son suficientes. Entonces se logía que estudia la transmisión establece una lucha por la supervivencia. de caracteres heredados por d) Si las características heredadas permiten que la descendencia sea medio de los genes. más eficiente en la lucha por la supervivencia (ya sea porque se mutación. Cualquier alteración adapta mejor al medio, porque es más atractiva para sus parejas, en el ADN que genera cambios porque puede evadir mejor a los depredadores o porque tiene en las características de un una mayor tasa de supervivencia), en las sucesivas generaciones organismo. estas características serán más frecuentes y, eventualmente, podrían hasta producir una especie diferente a la original.

TIC

Shutterstock, (2019). 713837056

Analiza el siguiente video www.mayedu.ec/bio2/p19

Explica: ¿cuál es la relación entre la geografía, la ecología y la evolución?

 En condiciones adversas, quien gana la lu-

cha por la supervivencia transmite sus genes a las siguientes generaciones.

Shutterstock, (2019). 726083320

La paleontología produce, constantemente, nuevos hallazgos que permiten ir llenando los espacios vacíos en el conocimiento de los seres que vivieron en determinada época histórica y su relación con los actuales, o ir enmendando conjeturas equivocadas. Por su parte, el estudio del desarrollo de los embriones tempranos de diversos grupos de animales revela tantas similitudes, que el planteamiento de un ancestro común es la deducción lógica. A esto se suma la anatomía comparada, que proporciona evidencias de órganos que tienen una historia común o que han diferido, de acuerdo con alguna adaptación al medio, que los hace más eficientes.

Shutterstock, (2019). 350599358

 En el caso de la evolución de los homínidos (la familia a la que pertenece el ser humano), la paleontología ha aportado interesantes datos, pero todavía hay mucho por investigar. En la imagen, los restos de un hombre de Neandertal.

 Se ha determinado que las proteínas producidas por el chimpancé coinciden en un 99 % con las del humano.

Los aportes más irrefutables provienen del campo de la bioquímica y de la biología molecular, pues el estudio de la manifestación genética en forma de proteínas y compuestos químicos de diferentes especies permite estimar, sin lugar a dudas, su nivel de relación evolutiva. Con esto incluso se ha logrado revisar las clasificaciones taxonómicas que se basaban en rasgos físicos o ecológicos y reconocer muchas subespecies que habían pasado desapercibidas. Todas estas pruebas son las que enriquecen la teoría de la síntesis evolutiva del genetista ruso Theodosius Dobzhansky (1900-1975).

Las incertidumbres que persisten Si bien a estas alturas del conocimiento científico dudar de que la evolución ha ocurrido es producto de la desinformación, por decir lo menos, lo que aún está por resolverse es la velocidad con la que ocurre. Aunque hay corrientes, como la de Darwin o Lamarck, que hablan de una evolución gradual, también hay evidencias que apuntan a eventos de rápida especiación (aparecimiento de nuevas especies). Por esta razón, los científicos norteamericanos Niles Eldredge (1942) y Stephen Jay Gould (1941-2002) plantearon la teoría del equilibrio puntuado, que en esencia defiende una alternancia entre periodos de estasis (en los que las poblaciones permanecen sin alteraciones) y otros de rápidos cambios que conducen a la especiación.

Selección natural y antibióticos Según Alós (2015), si Fleming, el descubridor de la penicilina, hubiera hecho sus ensayos actualmente, no hubiera descubierto dicho antibiótico, debido a que las bacterias que solía controlar han evolucionado hacia la resistencia a este medicamento. La selección natural ha escogido las cepas de bacterias que pueden tolerar un amplio rango de antibióticos, creando una gran preocupación, pues hasta las infecciones más leves ahora son muy difíciles de tratar. 20

Shutterstock, (2019). 703941442

Interdisciplinariedad

Evaluación formativa 1

Analiza la siguiente noticia y argumenta de qué manera este descubrimiento ha puesto en revisión lo que hasta ahora se pensaba acerca de la especiación. www.bbc.com/mundo/noticias-42110776 ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Revisa bajo la lente del equilibrio puntuado el ejemplo propuesto en la minisección TIC. Responde: ¿cuáles serían los momentos de estasis y cuáles los de diferenciación, en este caso? ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Trabajo colaborativo Formen grupos de cuatro personas. Cada una tendrá asignado uno de los siguientes temas: a) genética b) embriología c) anatomía comparada d) paleontología e) biología molecular Su tarea es buscar las mejores pruebas que estas disciplinas han aportado al reconocimiento de la teoría de la evolución y exponerlas ante la clase, en el formato escogido por su docente.

Actividad investigativa Averigua de qué manera la migración, las mutaciones, lo que se conoce como deriva génica y la selección natural afectan la evolución.

Diversidad funcional en el aula Si en su grupo hay alguna persona con dificultades visuales, busquen la estrategia para que su exposición ofrezca información que pueda ser percibida por los otros sentidos.

Sugerencias para investigar Los portales académicos de varias universidades contienen información actualizada que puede ayudarte a desarrollar la actividad investigativa.

CN.B.5.2.3. Usar modelos y describir la estructura y función de los organelos de las células eucariotas y diferenciar sus funciones en procesos anabólicos y catabólicos.

Saberes previos ¿Qué tipos de células reconoces?

Desequilibrio cognitivo

eucariotas I

Un único ancestro común La teoría de la evolución establece que todas las especies descendemos de un ancestro común. Por otro lado, la teoría celular propuesta por el alemán Matthias Schleiden y el prusiano Theodor Schwann (1838) postula que todos los seres vivos están compuestos al menos por una célula. Posteriormente, el polaco Rudolf Virchow propuso que toda célula proviene de una célula anterior. Por tanto, para encontrar ese ancestro común, hay que investigar el origen de las células.

Shutterstock, (2019). 568948150

Hay seres que están constituidos por una sola célula, ¿es posible que puedan cumplir funciones complejas?

3. Los organelos de las células

 Los paramecios son protozoarios unicelulares eucariotas, capaces de cumplir con sus funciones vitales y relacionarse exitosamente con el medio acuático en el que viven.

ab c

Glosario

coacervados. Conjunto de moléculas que lograron rodearse de una membrana para aislarse del resto de su medio, por lo que se las considera precursoras de las células. árbol filogenético. Esquema que muestra el grado de relación y ascendencia de los seres vivos.

La teoría de la abiogénesis que se fundamenta en las ideas del ruso Alexander Oparin (1894-1980) y del inglés John Haldane (1892-1964) propone que la vida surgió en los mares primitivos, después de que los coacervados lograron replicarse y estabilizar sus reacciones químicas internas (su metabolismo).

Con base en comparaciones genéticas, se llegó a determinar que el organismo más sencillo que comparte genes con el resto de seres vivos es una bacteria que vive en el fondo del océano, en las cercanías de las ventoleras hidrotermales (cerca de volcanes submarinos), en ausencias de oxígeno, donde la temperatura del agua es muy alta y se forman nubes gaseosas ricas en hidrógeno, CO2 y hierro, que son su alimento. Se nombró a este organismo como LUCA (siglas de last universal common ancestor), pero eso no significa que sea el primer ser vivo del planeta. De hecho, el norteamericano Carl Woese (1928-2012) propuso la existencia de un llamado progenote, un ser incluso más sencillo que las actuales procariotas, que en lugar de ADN contaba con una sencilla molécula de ARN. A partir de su teoría, este científico diseñó el árbol filogenético del que se desprenden tres ramas. Las dos primeras corresponden a organismos procariotas (las bacterias y arqueas), y la tercera, a los eucariotas, desde los unicelulares protozoos a todos los multicelulares.

 Fisión binaria en bacterias, un mecanismo muy sencillo de replicación de las células procariotas.

Shutterstock, (2019). 711055639

Esquema de la fisión binaria en bacterias

Árbol filogenético de los seres vivos

Bacteria

Archaea

ab c

Glosario

endosimbiosis. Palabra que proviene de endos = interno y simbiosis = relación entre dos organismos que se benefician mutuamente.

Eukarya

Bacteria verde Myxomycola Entamoeba Animales Spirochaetes filamentosa Mathanosarcina Gram Fungi positiva Mathanobacterium Halófilos Plantas Proteobacteria Mathanococcus Ciliophora T. celer Cianobacteria Thermoproteus Flagelados Planctomyces Pyrodicticum Bacteroides Tricomonadas cytophaga Microsporidias Thermotoga Diplomonadas Aquifex

Maya Ediciones, (2019).

La aparición de las células eucariotas La teoría más aceptada para explicar el origen de la célula eucariota es la de la endosimbiosis, propuesta en 1967 por la norteamericana Lynn Margulis (1938-2011). Según esta teoría, en algún punto de la evolución, una célula procariota fagocitó (devoró) a otra, pero en lugar de digerirla, le brindó protección y refugio; a cambio obtuvo algún producto exclusivo de esta célula. Se piensa que es el caso de los cloroplastos, los cuales proporcionaron a las células que los englobaron los azúcares producidos mediante fotosíntesis; también pudo ser el caso de las mitocondrias, quienes brindaron la energía obtenida por medio de la respiración celular.

 Árbol filogenético que se usa en la actualidad para clasificar a los seres vivos en los dominios bacteria, archaea y eukarya.

a) La membrana celular o plasmática: es la Mitocondria capa que contiene y protege a las estructuras internas de la célula, además de permitirle su Matriz interacción con el medio. Todas estas funciones son sumamente importantes y tienen mecanismos propios, que estudiaremos en una próxima lección. b) El citoplasma: es todo lo que se encuentra entre la membrana celular y el núcleo. Está Membrana externa constituido por una matriz en estado coloidal Acuaporinas (partículas sólidas suspendidas en un medio acuoso), conocida con el nombre de citosol, y los organelos suspendidos en esta matriz. Las partículas sólidas del citosol son proteínas, enzimas (proteínas que catalizan las reacciones bioquímicas), y otras moléculas que intervienen en el metabolismo celular (es decir, en todas sus reacciones químicas).

1. ADN 2. Gránulos 3. Ribosomas 4. ATP sintetasa Membrana interna

Shutterstock, (2019). 707332417

Los elementos de las células eucariotas Las células eucariotas que forman parte de protozoarios, hongos (fungi), plantas y animales no son todas iguales. Sin embargo, hay ciertos elementos en común:

 Una de las evidencias más sólidas para la teoría de la endosimbiosis es la presencia de ADN circular (parecido al de las células procariotas bacteriales) en mitocondrias y cloroplastos, además de la presencia de una doble membrana en ambos organelos.

 En esta imagen

Células eucariotas Célula animal Célula vegetal

Shutterstock, (2019). 753412138

comparativa se evidencia la presencia de la pared vegetal, la gran vacuola central y los plastos en la célula vegetal.

c) El núcleo: recubierto por una membrana porosa, es el organelo donde se aloja el ADN, la molécula encargada de almacenar la información genética del organismo. También incluye al nucléolo que permite la formación de ribosomas, de los cuales hablaremos más adelante.

TIC Entra al siguiente enlace y diviértete desarrollando las actividades que te propone: www.mayedu.ec/bio2/p24

a) La pared vegetal: es una capa rígida, formada por un carbohidrato complejo llamado celulosa que, además de brindar protección, evita que la célula se deforme y pierda su forma geométrica. b) Los plastos: son un conjunto de vesículas que sirven para almacenar productos necesarios para la planta, tales como almidones, aceites o minerales. El plasto más frecuente en hojas y tallos es el cloroplasto, que tiene la función de realizar la fotosíntesis, proceso por medio del cual obtenemos alimento la mayoría de los seres vivos en el planeta, ya sea directa o indirectamente. Para poder realizar esta función, depende de la clorofila, un pigmento que confiere a las plantas el característico color verde. c) La vacuola central: es la tercera característica exclusiva de las células vegetales. Esta se llena de agua y ocupa el mayor porcentaje de la célula, pues se trata de una estructura de soporte.

Glosario

carbohidratos. Moléculas esenciales para los seres vivos, cuya fórmula química es n(CH2O).

Interdisciplinariedad Bioquímica e industria La celulosa producida por las plantas tiene muchísimos usos industriales, empezando por el papel que se fabrica de la pulpa de diversas especies, las fibras textiles, las películas fotográficas, barnices, aislantes térmicos y acústicos y hasta explosivos.

Anatomía de la célula vegetal

Vacuola

Shutterstock, (2019). 40388296

Cloroplasto Citoplasma

Mitocondria Membrana celular

Envoltura nuclear Nucléolo Núcleo Retículo endoplásmico Aparato de Golgi Pared celular

Shutterstock, (2019). 141162655

ab c

La célula vegetal Las células que forman parte de las plantas tienen características únicas que tienen que ver con su forma de vida y de obtener alimento.

Evaluación formativa 1

Explica cuáles son los postulados de la teoría celular. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Completa la tabla sobre la función de las estructuras celulares. Protección, relación con el medio externo Citoplasma Almacena el material genético Nucléolo Almacenan sustancias necesarias Cloroplastos Da rigidez y forma a la célula Vacuola central

Trabajo colaborativo Dividan al curso en seis grupos que se distribuirán los siguientes temas: a) bacterias b) arqueas c) protozoos

d) hongos e) plantas f) animales

Preparen una exposición que contenga las características y clasificación de los principales organismos dentro del grupo que les fue asignado.

Actividad investigativa Indaga qué otras evidencias apoyan la teoría de la endosimbiosis planteada por Lynn Margulis.

Diversidad funcional en el aula Al momento de las exposiciones, faciliten la circulación de las personas que presentan dificultades para movilizarse.

Sugerencias para investigar Si quieres profundizar aún más, busca el libro de Margulis escrito en 1981: Symbiosis in Cell Evolution.

CN.B.5.2.3. Usar modelos y describir la estructura y función de los organelos de las células eucariotas y diferenciar sus funciones en procesos anabólicos y catabólicos.

¿Es igual una célula vegetal que una animal?

Desequilibrio cognitivo Si todos los seres cumplimos las mismas funciones vitales, ¿por qué las células se diferencian?

ab c

Glosario

fisiológico. Referente a las funciones que cumple un ser vivo o sus órganos.

Los organelos de las células eucariotas II Características de la célula animal Como todos los seres vivos tenemos, en gran medida, las mismas necesidades fisiológicas, no es de extrañarse que la unidad que nos compone (la célula) tenga muchas similitudes. En el caso de células animales, las tres estructuras básicas (membrana, citoplasma y núcleo) también están presentes, al igual que gran parte de los organelos que habíamos visto en células vegetales. Cada organelo que forma parte de las células tiene una función específica y su forma está relacionada con dicha función. A continuación analizaremos estos organelos, empezando por aquellos que son comunes con otras células y luego aquellos exclusivos de la célula animal.

micra. Unidad que equivale a 1 × 10–6 m.

Anatomía de una célula animal Ribosomas Citoplasma Membrana celular Lisosoma Microtúbulos

Núcleo Nucléolo Retículo endoplásmico Aparato de Golgi Centrosomas Mitocondria

 Principales organelos de la célula animal.

Mitocondria Membrana interna Cresta

Shutterstock, (2019). 416026081

Complejos de enzimas

Membrana externa

ADN Matriz Ribosomas

Espacio intermembranoso

 Estructura interna de una mitocondria.

a) Las mitocondrias: son las encargadas de transformar la glucosa, que proviene de los alimentos, en ATP (adenosín trifosfato), por medio del proceso conocido como respiración celular, el cual se efectúa en presencia de oxígeno. El ATP es la molécula que proporciona la mayor cantidad de energía para ser usada en todas las funciones vitales de la célula, tales como fabricar proteínas, reproducirse u obtener alimento. El tamaño de las mitocondrias es similar al de las bacterias, entre 1 y 5 micras. Su número es variable, pero puede llegar a 2 000 en células musculares. Generalmente, la forma de la mitocondria es cilíndrica y consta de una membrana externa lisa y otra interna que forma crestas, entre las cuales está delimitada la matriz mitocondrial, donde se realiza la respiración celular.

Shutterstock, (2019). 451111228

Saberes previos

Aparato de Golgi

Corte transversal del centriolo

Cisterna

Vesícula de secreción

 En el aparato de Golgi se forman las vesículas en las que se almacenan moléculas importantes para las células.

Fibras conectoras Microtúbulos

Shutterstock, (2019). 287589047

Vesícula que se acaba de formar

Trío de microtúbulos

Shutterstock, (2019). 528391213

Vesícula de transporte

Centriolo Lumen

Shutterstock, (2019). 347693075

b) Retículo endoplásmico: Retículo endoplásmico es una red de membranas Nucléolo aplanadas o tubulares interRetículo conectadas, que atraviesan Cromatina endoplásmico rugoso Núcleo el citoplasma y que se coPoro nuclear munican con la envoltura del núcleo. Trabajan en la síntesis de proteínas y lípidos que forman las membranas Ribosomas de los organelos; también facilitan el transporte de sustancias al interior de la célula. Retículo El retículo puede presentarse endoplásmico liso limpio: retículo endoplásmico liso; o puede estar asocia Esquema que muestra la relación entre el do con los ribosomas: retículo endoplásmico rugoso. retículo endoplásmico y el núcleo. c) Ribosomas: son muy numerosos y se distribuyen en todo el citoplasma. Pueden estar asociados con otros organelos como el retículo endoplásmico o los cloroplastos de la célula vegetal. Su función es sintetizar todas las proteínas que necesita la célula, a partir de la información del ADN. d) Aparato de Golgi: es un complejo de membranas en forma de sacos aplanados y apilados unos contra otros. Se encarga de modificar las proteínas y lípidos sintetizados al interior de la célula, y luego los empaqueta en vesículas para que puedan trasladarse hacia afuera o permanecer almacenados hasta que sean necesarios. También engloba moléculas que deben ser desechadas. e) Centriolos: se encargan de formar el huso acromático que guiará a los cromosomas para su distribución uniforme en las células hijas, durante la división celular. Son exclusivos de la célula animal y están formados por microtúbulos, un complejo de proteínas que adopta una forma cilíndrica. Los microtúbulos forman parte del citoesqueleto, el cual provee consistencia al citoplasma, crea diferentes medios dentro de la célula y forma estructuras como cilios y flagelos, cuya función es la locomoción de células que viven en ambientes acuosos.

 Estructura del centriolo.

ab c

f) Lisosomas: son únicos de la célula animal, se parecen a pequeñas vesículas que contienen enzimas digestivas que se encargan de catabolizar las moléculas ingeridas por la célula.

Glosario

catabolismo. Ruptura de moléculas complejas para formar otras más sencillas, con la liberación de energía.

Aunque las células animales no contienen una gran vacuola central, como en el caso de las vegetales, sí poseen pequeñas vesículas donde pueden almacenar agua u otras sustancias necesarias, de manera similar al funcionamiento de los plastos vegetales.

parásitos. Seres que se aprovechan de los recursos de otro organismo, causándole daño.

Con la ayuda de todos estos organelos comunes, más otros ya específicos para tejidos especializados, las células son capaces de cumplir con todas sus funciones de nutrición, excreción, síntesis de moléculas necesarias, comunicación, crecimiento y reproducción. Cilios

Shutterstock, (2019). 216080647

Flagelos

 Representación de algunos organismos

unicelulares, con cilios y flagelos, además de otros organelos que permiten su vida independiente.

Las células de los hongos A menudo confundidos con vegetales, los hongos son organismos incapaces de hacer fotosíntesis, por lo que carecen de plastos. Necesitan, eso sí, paredes celulares que protejan y den rigidez a sus hifas, que es como se llama al conjunto de sus células. En lugar de una pared celular hecha de celulosa, los hongos se recubren de glucano, que es otro tipo de polisacárido, y también pueden presentar quitina (la proteína que al endurecerse forma los exoesqueletos de los insectos). Los hongos parásitos de otros organismos poseen, además, gran cantidad de lisosomas que contienen fuertes enzimas digestivas. Aparte de estas diferencias, el resto de organelos es igual a las demás células eucariotas.

 Las estructuras alargadas que se observan

Shutterstock, (2019). 734850166

en esta imagen son las hifas de un hongo parásito que ha infectado la mucosa nasal de un paciente con diabetes.

TIC

Responde: ¿cuál es la importancia ecológica de los hongos?

Interdisciplinariedad Citología y detección de virus La posible infección del virus del papiloma humano (VPH), causante del peligroso cáncer cervical, puede ser detectada estudiando la morfología de las células del cuello del útero. En esto consiste la prueba de Papanicolaou, la cual, si se hace a tiempo, puede salvar la vida de la mujer infectada.

Shutterstock, (2019). 481151554

Observa este video sobre la clasificación de los hongos según su nutrición: www.mayedu.ec/bio2/p28

Evaluación formativa 1

Analiza la función de todos los organelos estudiados en la célula animal y vegetal y determina si esta función está relacionada con una actividad anabólica o catabólica. Presenta tus resultados en el cuadro adjunto. Anabolismo: construcción de moléculas complejas a partir de otras más simples, con el gasto de energía. Catabolismo: ruptura de moléculas complejas para formar otras más sencillas, con la liberación de energía.

Completa el siguiente cuadro en el que se muestra qué estructuras y organelas colaboran entre sí o realizan de manera exclusiva alguna función relacionada con la nutrición, excreción, crecimiento y reproducción celular, además de la interacción con el medio. Función

Organelas que intervienen en esta función

nutrición excreción crecimiento reproducción celular interacción con el medio

Trabajo colaborativo Formen cinco equipos de trabajo: a) células procariotas, b) células de protistas, c) células animales, d) células de vegetales y e) células de hongos. Realicen maquetas desmontables, con material reusado y reciclable, que permita observar la diferencia en estructuras y funciones de los componentes de cada una de estas células. Expongan su trabajo frente a la clase.

Diversidad funcional en el aula Esta actividad es la oportunidad para destacar las habilidades manuales de personas a las que les cuesta expresarse manera oral.

Sugerencias para investigar Actividad investigativa Indaga cuál es la importancia del ADN mitocondrial para la identificación de individuos, y por qué este se hereda solo de la madre.

Revisa información que explica cómo se pudo rastrear a la que se cree es la mujer de la que descendemos los seres humanos modernos. 29

CN.B.5.2.4. Explicar la estructura, composición y función de la membrana celular para relacionarlas con los tipos de transporte celular por medio de la experimentación, y observar el intercambio de sustancias entre la célula y el medio que la rodea.

Saberes previos ¿Cuál es la estructura que está presente en todas las células?

Desequilibrio cognitivo ¿Por qué las células de tu piel no se destruyen cuando doblas un dedo, por ejemplo?

ab c

4. La membrana celular Fluir y adaptarse Antes de 1972, se reconocía la naturaleza protectora y semipermeable de la membrana celular y se sabía su composición química. Pero su complejidad y la especificidad con la que cumplía sus funciones solo pudo explicarse tras la propuesta hecha por los norteamericanos Seymour Singer (1924-2017) y Garth Nicolson (1943), quienes basaron su teoría del mosaico fluido en estudios bioquímicos y la ayuda de imágenes obtenidas con microscopios electrónicos. Esta teoría explica que la membrana es una estructura compuesta por una capa doble (bicapa) de fosfolípidos, en la cual están distribuidas otras moléculas, principalmente proteínas, de forma asimétrica.

Glosario

semipermeable. Que es selectivamente permeable, es decir que permite únicamente el paso de ciertas moléculas o iones.

Shutterstock, (2019). 473032387

fluido. Sustancia cuyos átomos se desplazan unos sobre otros, como en los gases o los líquidos.

 Lejos de ser una envoltura rígida y hermética, la membrana se adapta e interactúa con el medio.

Shutterstock, (2019). 291666794

 Representación de la bicapa lipídica en un medio acuoso.

En las moléculas de fosfolípidos se puede distinguir un extremo compuesto por el grupo fosfato que asemeja una cabeza y que tiene propiedades hidrofílicas (que tiene afinidad con el agua). El otro extremo, la parte lipídica, asemeja dos colas y repele el agua (es hidrofóbico). En la bicapa de la membrana, los extremos hidrofílicos se distribuyen hacia los bordes externos, mientras que las colas hidrofóbicas están hacia el centro, formando la barrera que impedirá el ingreso o la salida indeseada de sustancias hacia la célula.

El arreglo de estas moléculas de fosfolípidos permite que la membrana sea fluida, muy plástica, adaptable a los cambios del medio, y de fácil reparación. También permite la difusión de moléculas pequeñas como las de O2, CO2, H2O, que se abren paso entre los fosfolípidos.

Membrana celular Glicoproteína

Carbohidrato

Proteína globular

Glicolípido

Proteína integral Proteína de hélice alfa

Canal de proteína

Proteína periférica

Shutterstock, (2019). 376416385

Colesterol

 Moléculas que acompañan a los fosfolípidos en la construcción de la membrana.

La alusión a un mosaico para representar la disposición de los componentes de la membrana se debe a la presencia de otras moléculas que están intercaladas en la capa externa, interna o atravesando las dos capas de fosfolípidos. Se trata de carbohidratos, lípidos y proteínas que pueden estar solas o asociadas.

ab c

Glosario

homeostasis. Estado de equilibrio interno que los organismos logran a través de varias estrategias.

Funciones de la membrana Fluido extracelular

Membrana plasmática

Endocitosis Citoplasma

Exocitosis

Shutterstock, (2019). 688765465

• Constituye el límite externo de la célula que aísla y protege su contenido, además de crear compartimentos internos que permiten la diferenciación de sus funciones. • Permite el intercambio selectivo de sustancias entre el medio interno y externo de la célula. Con esto contribuye a mantener la homeostasis. Como mencionamos anteriormente, hay moléculas sencillas que se difunden directamente a través de la membrana; pero en el caso de moléculas más grandes o de iones como los de Ca2+ o K+, Cl–, que son necesarios para mantener el potencial eléctrico de las células, se necesita la ayuda de proteínas que forman puentes que atraviesan la bicapa lipídica y que regulan la cantidad necesaria de este tipo de intercambios. • Facilita la excreción de sustancias o la salida de productos elaborados por la célula, por medio de dos procesos: 1) la exocitosis, cuando vesículas formadas al interior de la célula se fusionan con la membrana para permitir la salida de su contenido; 2) la endocitosis, cuando la membrana engloba sustancias que están en el medio extracelular (fuera de la célula).

 Por medio de la endo y la exocitosis, la membrana intercambia sustancias de aquellas que se difundirían fácilmente a través de la membrana.

TIC Analiza el video que se llama “Transporte de membrana celular”: www.mayedu.ec/bio2/p31 Responde: ¿cuál es la diferencia entre fagocitosis y pinocitosis? 31

Mensajero

 Ejemplo de la acción de un receptor de membrana que, ante el mensajero adecuado, permite la apertura de un canal de proteína para la entrada de iones necesarios para la célula.

Receptor Ion

Medio intracelular

Canal abierto

ab c

• Detecta la presencia en el medio extracelular de moléculas extrañas para la célula, gracias a receptores (generalmente glicoproteínas) que los reconocen. Ese es el caso de los antígenos que al ser reconocidos por la membrana de los glóbulos blancos estimulan la producción de anticuerpos que tratarán de destruirlos. Otro ejemplo de receptores son los lípidos que reconocen hormonas y permiten que la célula reaccione ante el estímulo llevado por estos mensajeros químicos. • La membrana puede intervenir en la comunicación entre células vecinas que necesitan trabajar en conjunto. Un ejemplo de esto son los plasmodesmos o discontinuidades que se forman en la membrana de ciertas células vegetales y permiten que compartan citoplasma entre ellas.

Glosario

antígenos. Sustancias ajenas al cuerpo, que al ingresar, desencadenan una reacción inmunológica.

Ósmosis

La importancia del intercambio de agua a través de la membrana Por principios físicos, una sustancia que está muy concentrada en un medio tiende a moverse a otro medio de menor concentración. Esto sucede también a través de la membrana y es lo que se conoce con el nombre de difusión. Por ejemplo, cuando los glóbulos rojos transportados por la sangre llegan a los pulmones están cargados de CO2 y tienen poco O2. Por difusión, esta situación se revierte cuando inspiramos, gracias a lo cual nuestro cuerpo se oxigena nuevamente y recoge los desechos de CO2.

Después

Shutterstock, (2019). 657655618

Antes

 Esquema de cómo se produce la ósmosis.

Canal cerrado

Shutterstock, (2019). 514658122

Medio extracelular

La célula tiene que adaptarse rápidamente a cambios ambientales o internos que modifican la concentración de las sustancias disueltas en el citoplasma o en el medio extracelular. Uno de los mecanismos que emplea para ello es la ósmosis, es decir, la difusión del agua a través de la membrana plasmática. En el laboratorio veremos cómo funciona la ósmosis y comprenderemos una de las razones por las que los seres vivos dependemos de un suministro constante de agua.

Escarba el interior de una zanahoria y saca su pulpa, teniendo cuidado de no romper su cubierta externa. Inserta cuatro palillos en forma de cruz para sostener la zanahoria a flote una vez que la hayas introducido en un vaso con agua para beber. Disuelve tres cucharadas de azúcar en un poco de agua y coloca esta mezcla en la cavidad interna de la zanahoria. Déjala reposar y prueba el sabor del agua al día siguiente. ¿Qué sucedió?

Shutterstock, (2019). 472410385

Laboratorio casero

Evaluación formativa 1

Pon a remojar cuatro granos de cualquier semilla seca, de la noche a la mañana. Infiere qué mecanismos han intervenido a nivel celular para que la semilla se hinche. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

Realiza un cuadro sinóptico sobre los mecanismos de intercambio de sustancias entre la célula y su medio. Utiliza la información de la lección y del video de la TIC.

Define en relación con las soluciones del medio intracelular: • Medio hipertónico: _________________________ _________________________ _________________________ _________________________

• Medio isotónico: ________ _________________________ _________________________ _________________________ _________________________

Trabajo colaborativo Formen grupos de personas. Busquen esquemas sobre cómo el intercambio de iones a través de la membrana del axón de las neuronas permite la transmisión del impulso nervioso. Elaboren una maqueta para representar esta acción, reciclando materiales. Expongan su trabajo.

Actividad investigativa Indaga de qué manera las temperaturas extremas y la exposición a ciertos químicos puede afectar el funcionamiento de la membrana plasmática.

• Medio hipotónico: ______ _________________________ _________________________ _________________________ _________________________

Diversidad funcional en el aula Fomenten que todos participen de la actividad, sin descuidar especialmente a las personas que tienden a desconcentrarse con facilidad.

Sugerencias para investigar Una clave para encontrar la información requerida es pensar en la fluidez de la membrana. 33

Laboratorio 1 Ósmosis en glóbulos rojos Materiales • Algodón estéril • Alcohol antiséptico • Lancetas estériles • Agua destilada • Solución de cloruro de sodio al 10 % • Suero fisiológico • Placas porta y cubreobjetos • Microscopio compuesto • Lápiz de cera

Objetivo Evidenciar uno de los mecanismos que la membrana celular utiliza para mantener la homeostasis de la célula, cuando se encuentra en medios diferentes al intracelular.

Introducción Una de las principales funciones de la membrana plasmática es detectar si el ambiente que rodea a la célula tiene igual concentración de solutos que su citoplasma, porque, caso contrario, tendrá que permitir la rápida entrada o salida de agua hasta lograr un estado de equilibrio. La difusión de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable, desde un lugar de mayor a otro de menor concentración, es lo que se define como ósmosis y se realiza constantemente en el interior de los organismos para garantizar la isotonía que se requiere a fin de que todas las funciones celulares funcionen correctamente. Esta práctica permite observar la reacción inmediata de los glóbulos rojos cuando se encuentran en medios hipertónicos, isotónicos e hipotónicos, tal como reaccionan otras células en similares circunstancias.

Procedimiento

 Imagen 1. Después de la punción del dedo

índice, se debe pasar alcohol antiséptico para evitar infecciones.

Shutterstock, (2019). 379993831

1. Marcar con el lápiz de cera cuatro portaobjetos limpios y secos, con los números 1, 2, 3 y 4. 2. Para extraer las gotas de sangre, la persona que donará la muestra tendrá que masajearse durante un par de minutos el pulpejo de uno de sus dedos índices. 3. A continuación, y con la ayuda de un algodón empapado en alcohol antiséptico, se desinfectará cuidadosamente las manos y sobre todo el dedo que será pinchado. 4. Para obtener la sangre, es necesario hacer una punción rápida pero profunda, con ayuda de la lanceta estéril (Imagen 1) y bajar inmediatamente el dedo para facilitar la salida de sangre.

Shutterstock, (2019). 734753422

5. Es importante desechar las primeras tres gotas de sangre, pues pueden alterar los resultados. También hay que desechar la lanceta cubriendo la punta si tiene tapa, o doblándola para impedir que alguien se lastime con ella. 6. Rápidamente se colocará una gota de sangre en cada uno de los tres portaobjetos, masajeándose el dedo para permitir que la sangre siga fluyendo. 7. Al portaobjetos marcado con el número 1 se le añadirá una gota de la solución de cloruro de sodio. 8. El portaobjetos número 2 recibirá una gota de suero fisiológico.  Imagen 2. En el medio isotónico, las células tienen un aspecto normal. En el medio hipo9. Al portaobjetos número 3 se le añadirá una gota de agua destilada. tónico, primero se hinchan y luego explotan. 10. El portaobjetos 4 servirá como control, para saber cómo deben En el medio hipertónico, las células se encogen lucir las células normalmente. y luego explotan. 11. Tapar las muestras con los cubreobjetos. Ósmosis en glóbulos rojos 12. Observar con la ayuda del microscopio las reacciones H2O que se han producido y haH2O H2O cer los dibujos correspondientes para la sección de resultados. 13. Determinar, con la ayuda de la Imagen 2, cuál ha sido el medio isotónico, hipotónico e hipertónico, de acuerdo con la apariencia de las céluMedio isotónico Medio hipotónico Medio hipertónico las observadas.

Resultados Aquí van los dibujos que se pudieron observar con ayuda del microscopio en cada una de las cuatro muestras. Recuerda poner los nombres correspondiente y el aumento utilizado.

Conclusiones Infiere por qué las células reaccionan de manera diferente en cada uno de los medios. ¿Qué hace la membrana celular en cada caso? ¿De dónde a dónde se moviliza el agua en cada una de las muestras? ¿Por qué?

Bibliografía Cita correctamente las fuentes que tuviste que consultar para interpretar los resultados. Aplica el formato APA.

Evaluación sumativa 1

Subraya la única respuesta correcta: I. Las principales evidencias científicas que inspiraron a Darwin y Wallace para plantear la teoría de la evolución fueron: a) Los resultados que brindaron los estudios genéticos de sus muestras. b) Los resultados de estudios paleontológicos, de economía de poblaciones y de anatomía comparada. c) Las colecciones de sus viajes a islas alejadas del continente. d) Los resultados de estudios embriológicos. II. ¿Cuál de los siguientes no es un componente de la teoría de la evolución por selección natural? a) Competencia por comida y espacio. b) Variación entre los individuos de la especie. c) Herencia de características adquiridas. d) Lucha por la supervivencia y éxito reproductivo. III. El estudio de los huesos de las alas de los murciélagos, de las alas de las aves, de las aletas de las ballenas y de las manos de los chimpancés: a) Es una evidencia de que la evolución no es posible. b) Pertenece al campo de la anatomía comparada. c) Es una subdivisión de la paleontología. d) Apoya a la teoría del uniformismo. IV. La teoría sintética de la evolución: a) Es atribuida el genetista ruso Theodosius Dobzhansky. b) Todavía no tiene suficientes evidencias que la respalden. c) Ha fallado al explicar las relaciones de parentesco entre las diferentes especies. d) Plantea que aquel órgano que no se usa, con el tiempo, desaparece. V. El equilibrio puntuado: a) Plantea que los organismos permanecen en equilibrio a menos que sucedan catástrofes naturales. b) Fue propuesta por Hutton y Lyell. c) Propone épocas de estasis y otras de rápida diferenciación. d) Propone un ritmo de evolución gradual y equilibrado.

Shutterstock, (2019). 365531303

Shutterstock, (2019). 491172268

Encierra en un círculo la imagen que representa el tipo de célula cuyo origen se explica gracias a la teoría de la endosimbiosis. Shutterstock, (2019). 393659101

Escribe en los espacios vacíos el o los literales que corresponden a las siguientes frases: a) célula animal b) célula vegetal c) célula procariota d) cloroplastos

e) mitocondrias f) pared vegetal g) mitocondrias h) citoplasma

i) ribosomas j) membrana celular k) centriolos l) lisosomas

a) Tienen ADN circular: __________________________ b) Tienen núcleo y organelos con doble membrana: __________________________ c) Son exclusivos de los animales: __________________________ d) Solo se encuentran en las plantas: __________________________ e) Se encuentran en todas las células eucariotas: __________________________

Autoevaluación Tema\Puntaje

Lee la siguiente rúbrica y analiza con honestidad qué puntaje te corresponde. 3

Evolución, selección natural y síntesis evolutiva

Argumento con fluidez sobre estos temas.

Hablo de estos temas pero me Me siento inseguro al explicar surgen dudas. estos temas.

Tipos de células y función de sus estructuras

Distingo las estructuras de cada Cometo ciertos errores al célula y explico cómo realizan diferenciar las células o sus sus funciones vitales. organelos.

Confundo las células y sus estructuras características.

Procesos celulares que se cumplen gracias a la membrana plasmática

Reconozco las funciones de la membrana y puedo exponer cómo se produce el transporte de sustancias a través de ella.

Fallo al explicar cómo se movilizan las sustancias a través de la membrana.

Confundo algunos procesos de transporte a través de la membrana.