FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UNIDAD ACADÉMICA SANTA CRUZ FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA Ingeniería Ambiental PRIMER SEMESTRE SYLLABUS DE LA ASIGNATURA BIOLOGÍA GENERAL Elaborado por: Ing. Blanca Elena Machado Cuéllar Gestión Académica I/2008 U N I V E R S I D A D D E 1 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UDABOL UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA Acreditada como PLENA mediante R. M. 288/01 VISIÓN DE LA UNIVERSIDAD Ser la Universidad líder en calidad educativa. MISIÓN DE LA UNIVERSIDAD Desarrollar la Educación Superior Universitaria con calidad y competitividad al servicio de la sociedad. Estimado (a) Estimado (a) estudiante: El syllabus que ponemos en tus manos es el fruto del trabajo intelectual de tus docentes, quienes han puesto sus mejores empeños en la planificación de los procesos de enseñanza para brindarte una educación de la más alta calidad. Este documento te servirá de guía para que organices mejor tus procesos de aprendizaje y los hagas muchos más productivos. Esperamos que sepas apreciarlo y cuidarlo. Aprobado por: Ing. Gelen Perlina Tondelli Méndez Fecha: Enero de 2008 SELLO Y FIRMA JEFATURA DE CARRERA U N I V E R S I D A D D E 2 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 3.4. 3.5. SYLLABUS Asignatura: Biología General Código: BIO - 100 Requisito: Ninguno Carga Horaria: 60 horas Teórico Prácticas Horas teóricas: 40 horas Horas prácticas: Créditos: 20 horas 3 Estructura celular Tipos de células. TEMA 4. PRINCIPALES FUNCIONES DE LOS SERES VIVOS 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. Metabolismo. Nutrición. Reproducción. Relación Respiración. I. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA. UNIDAD III: ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS. Evaluar la aplicación de los procesos biológicos en la solución de problemas relacionados al perfil profesional. TEMA 5. GRADO SERES VIVOS Analizar la importancia del estudio de la biología como ciencia relacionada no sólo al proceso de la vida sino también a la economía, la salud y otras instancias. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. Reconocer la estructura y funcionamiento de la célula como unidad básica de la vida, así como las principales funciones de los seres vivos. La variabilidad. 6.1.1. Tipos de variabilidad 6.1.2. Causas de la variabilidad 6.2. Herencia biológica 6.2.1. Conceptos básicos 6.2.2. Leyes mendelianas 6.3. Los ácidos nucleicos 6.4. Las mutaciones 6.5. Manipulación genética TEMA 7. ORIGEN DE LA VIDA EN LA TIERRA. Definición. División de la biología Desarrollo Histórico Campos de acción de la biología 7.1. 7.2. Definición. 2.1.1. Bioquímica. 2.1.2. Biofísica. Las biomoléculas 8.1. 3.1. 3.2. 3.3. 8.2. Teoría celular. Definición. Composición química. I V E Introducción Teoría de la Generación Espontánea 7.2.1. Teoría Creacionista 7.2.2. Teoría de Oparin - Haldane TEMA 8. EVOLUCIÓN DE LAS ESPECIES UNIDAD II: LOS SERES VIVOS TEMA 3. LA CÉLULA. U N Definición de taxonomía. Especie 5.2.1. Nomenclatura de una especie Clasificación jerárquica Los cinco reinos de la naturaleza 6.1. TEMA 2. BIOLOGÍA MOLECULAR 2.2. R S I D A D DE TEMA 6. LA VARIABILIDAD Y LA HERENCIA BIOLÓGICA. UNIDAD I: LA CIENCIA DE LA VIDA TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA. 2.1. ORGANIZACIÓN UNIDAD IV: SERES VIVOS: HERENCIA Y EVOLUCIÓN. II. PROGRAMA ANALÍTICO DE LA ASIGNATURA. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. DE D E 3 Teorías sobre la evolución 8.1.1. Aristóteles 8.1.2. Juan Bautista de Lamarck 8.1.3. Charles Darwin Adaptaciones biológicas A Q U I N O B O L I V I A LOS FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA III.- ACTIVIDADES A REALIZAR POR LAS BRIGADAS UDABOL Tipo de Asignatura: De acuerdo a las características de la carrera y de la asignatura la materia de Biología General es una materia de tipo A. Diagnostico para la detección del problema: Actualmente existen diferentes especies de seres vivos de las cuales algunas están en extinción y son conservadas en los diferentes parques forestales de Bolivia. Nombre del proyecto: La materia de Biología General realizara el proyecto de ”Principales Actividades de los seres vivos invertebrados que favorecen a la actividad del hombre” TRABAJO A REALIZAR POR LOS ESTUDIANTES Describir las principales especies de flora y fauna que existe en los parques. LOCALIDAD, AULA O LABORATORIO Jardín Botánico Investigar las principales actividades de los seres vivos invertebrados por especie. Biblioteca UDABOL Biblioteca Fundación Patiño Capacitar a la comunidad de UDABOL en la feria de Ingeniería Ambiental sobre su tema de investigación. de la de la Simón FECHA PREVISTA Estudiantes de 1er semestre de Ingeniería Ambiental Antes del primer parcial Estudiantes de 1er semestre de Ingeniería Ambiental Antes del segundo parcial Todos los estudiantes de la universidad UDABOL UDABOL IV. EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA INCIDENCIA SOCIAL 3 de Junio De Robertis, Eduardo Diego. Biología Celular y Molecular. Editorial El Ateneo, Argentina. PROCESUAL O FORMATIVA (Signatura Topográfica: 574.8 D34). A lo largo del semestre se realizarán exposiciones, repasos cortos y otras actividades de aulas; además de los trabajos de brigadas realizados con la universidad .Cada uno se tomará como evaluación procesual calificándola entre 0 y 50 puntos. Karp, Gerald. Biología Celular y Molecular. Conceptos y experimentos. Traducción de José Pérez Gómez. Editorial McGraw Hill Interamericana. México, 1996. (Signatura Topográfica: 574.8 K14). DE RESULTADOS DE LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE O SUMATIVA (examen parcial o final) Villee, Claude A. Biología. Octava edición. Mc. Graw-HillInteramericana Editores, S.A. Naucalpan, México,2003. (Signatura Topográfica 574 V71). Se realizan 2 evaluaciones parciales con contenido teórico y práctico. El examen final consistirá en un examen escrito que se calificará con el 50% de la nota del examen final. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA. Audersik, Teresa; Audersik, G. Biología 3, Evolución y ecología, V. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA. Hispanoamericana. R S I D A D Buffaloe, Throereberry. Fundamentos de biología, Colección Ciencia y Tecnología, Editorial Prentice – may. Nauta,1994. (Signatura Topográfica 570B25) I V E Prentice-Hall Cuarta edición, 1996. Barnat, Jaime. Ciencias naturales. Editorial Alfa U N Editorial D E 4 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 1967, Ultima edición 1994. VI. PLAN CALENDARIO. SEMANA ACTIVIDADES OBSERVACIONES 1 Tema 1: 1.1 -1.2 2 Tema 1: 1.2 -1.4 3 Tema 2: 2.1 -2.2 4 Tema 2: 2.2 -2.3 5 Tema 3: 3.1 -3.3 6 Tema 3: 3.3 -3.5 EVAL PARC I 7 Tema 4: 4.1 -4.3 EVAL PARC I 8 Tema 4: 4.3 -4.5 9 Tema 5: 5.1 -5.3 10 Tema 5: 5.3 -5.4 11 Tema 6: 6.1 -6.3 12 Tema 6: 6.3 -6.5 EVAL PARC II 13 Tema 7: 7.1-7.2 EVAL PARC II 14 Tema 7: 7.2 -7.3 15 Tema 7: 7.3 -7.4 16 Tema 8: 8.1 -8.2 Laboratorio # 1 Presentación de notas Laboratorio # 3 Laboratorio # 5 EVALUACIÓN FINAL 18 EVALUACIÓN FINAL 19 SEGUNDA INSTANCIA I V E R S I D A D Laboratorio # 4 Presentación de notas 17 U N Laboratorio # 2 Presentación de Actas D E 5 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 1 UNIDAD 1: LA CIENCIA DE LA VIDA. TEMA 1: Introducción a la Biología FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: 2.1.-Biología General: Estudia los fenómenos vitales comunes a todos los seres vivos. Comprende: Biostática: Estudia los tejidos y órganos, la forma y estructura de los organismos en reposo. Es estudiada por la Morfología, que comprende Citología, Histología y Organografía. Biodinámica: Estudia los tejidos y óranos en funcionamiento. Es estudiada por la Fisiología. Bioquímica: Estudia la composición química de los seres vivos y las reacciones químicas que ocurren dentro de ellos. Biofísica: Estudia los fenómenos físicos y las leyes que pueden ser aplicadas en sus funciones vitales, es decir las leyes de la energía en su aplicación directa o indirecta a los seres vivos. Biogenia: Estudia el origen y la evolución de los seres vivos en el tiempo y el espacio. Comprende la Ontogenia y la Filogenia. Biotaxia: Estudia la clasificación de los organismos. Se divide a su vez en Taxonomía y Biogeografía. Ecología: Estudia las relaciones recíprocas entre el ser vivo y el medio ambiente en que vive, y también las relaciones entre seres vivos solamente. Genética: Estudia las leyes de la herencia y la variación genética en los seres vivos, basándose en la acción de los genes. Figura 1: Jean Baptiste 1. DEFINICIÓN Lamarck El término Biología proviene del vocablo griego "bios" que significa vida, y "logos" que quiere decir estudio. En 1801 los naturistas Lamarck (Fig.:1) - en su obra "Filosofía Zoológica"- y Triviranus - en "Biología o Filosofía de la Naturaleza" – propusieron por primera vez y simultáneamente el término de Biología para designar a la ciencia que se ocupa de los seres vivos y de los fenómenos vitales que se realizan en ellos. Podemos definir a la biología como la ciencia encargada de los fenómenos comunes que se realizan en los seres vivos y establece las leyes que las rigen e investiga las causas que lo producen. 2.2. Biología Especial: Estudia las diferencias y semejanzas entre los diversos organismos, clasificándolos. 2. DIVISIONES DE LA BIOLOGÍA Zoología: Estudia a los animales o metazoos. Botánica: Estudia a los vegetales o metafitos. Antropología: Estudia al hombre u homo sapiens U N I V E R S I D A D D E 6 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA Microbiología: Estudia a los microbios o protistas. aparecieron una especie de culto a la razón e imponiéndose la especialización. 3. DESARROLLO HISTÓRICO La historia de la Biología se inicia con la historia de la Humanidad. El hombre primitivo hizo Biología desde el primer momento en que para alimentar, vestirse y protegerse, comienza a observar y a conocer las plantas, los animales y otros seres que servirle para satisfacer sus necesidades. Con los griegos y los romanos se inicia el estudio de esta ciencia, no la utilidad, sino más bien, por la satisfacción del conocimiento de la verdad científica. Destacaron: Figura 2: Microscopio del siglo XVII Hipócrates: Padre de la Medicina. Inició el estudio de las funciones del cuerpo humano. Aristóteles: Padre de la Zoología. Clasificó a los animales y estableció la teoría de la generación espontánea. También destacaron Teofasto - Padre de la Botánica, y Galeno - Considerado el mayor fisiólogo de la antigüedad En el Siglo XIX predomina el pensamiento científico, resaltando los siguientes hombres de ciencia: Juan Bautista Lamark (Defensor de la Teoría Evolucionista) Carlos Darwin (Elaboro una Interpretación más sólida de Evolucionismo) Luis Pasteur (Fundador de la Bacteriología y descubridor de la inmunidad artificial) Juan Gregorio Mendel (Considerado el Padre de la Genética) Además de otros científicos como: George Cuvier, Roberto Brown, Schierdin, S Schwann, etc. En la edad Media, la Biología sufrió cierto estancamiento, ya que los naturalistas se limitaron a copiar y a traducir los escritos y dibujos dejados por griegos y romanos. Sin embargo, se va notando una preparación para el desarrollo de las ciencias Naturales; como la aparición de las universidades y la influencia del fraile Roger Bacón. Padre de la ciencia experimental, que afirmó que "el razonamiento nada prueba, todo depende de la experiencia". El razonamiento marca el interés por conocer la verdad sobre las funciones Biológicas. En esta época destacaron muchos científicos como: Leonardo Da Vinci, Andrés Vesalio (Publicó el Primer Tratado Científico sobre Anatomía Humana), Miguel Servet (Descubridor de la circulación menor), William Harvey (Descubridor de la Circulación Mayor), Galileo Galilei (Autor de la primera Historia Natural de América); Los Hermanos Hanssen (Inventores del Primer Microscopio); Marcelo Malpighi y Robert Hooke (Descubridor de los ácidos nucleicos, base del ADN). Siglo de las Luces es denominado en la Biología al siglo XVII, porque es allí donde fue considerada como la única vía objetiva del conocimiento, U N I V E R S I D A D Figura 4: Charles Darwin 4. CAMPOS DE ACCIÓN DE LA BIOLOGÍA La Biología es probablemente la más diversa de todas las ciencias. Tiene como objeto de estudio los organismos vivos, sus características, las interrelaciones entre ellos y con la naturaleza por lo tanto su campo de acción esta dirigido a la investigación de los fenómenos biológicos, al conocimiento de sus estructuras atómicas, moleculares, morfológicas , fisiológicas, reproducción y desarrollo, variabilidad genética, biodiversidad y el D E 7 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA efecto que se generan unas especies con otras y con el ambiente en las interrelaciones que se dan en su vivir cotidiano, así como su potencial aplicación y conservación en los diferentes campos de la ciencia y la tecnología; entre los que podemos mencionar: Ciencias Básicas, Ciencias del medio ambiente y el hábitat, Ciencias y tecnologías agropecuarias, Ciencia y tecnología de la salud, Ciencia y tecnología del mar, Estudios científicos de la educación, y la Biotecnología. 3. ¿Cómo se divide la biología? 4. Entre los griegos y romanos, ¿qué personajes se destacaron en el campo de la biología? 5. ¿Quién es considerado el padre de la zoología? 6. ¿Nombre cinco científicos que se destacaron en la edad media? 7. ¿Cuál fue el siglo de las luces en biología y porqué se lo llamó así? 8. ¿Cuál es el aporte de Charles Darwin a la biología? 9. ¿Cuáles fueron los aportes de Gregorio Mendel a la biología? 10. Nombre tres campos de acción de la biología. 11. Elabora el mapa conceptual del tema con la ayuda con el asesoramiento de tu docente. 12. Investigar en que consiste la botánica y en cuantas ramas principales se divide. CUESTIONARIO WORK PAPERS # 1 1. ¿Cuál es el origen etimológico de la palabra biología? 2. Defina la biología. PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPERS # 2 UNIDAD 1: LA CIENCIA DE LA VIDA TEMA 2: Biología molecular FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: 1. DEFINICIÓN recursos de la biología molecular son la bioquímica y la biofísica Rama de la biología que se dedica al estudio de la estructura y función de las macromoléculas esenciales para la vida (y especialmente su rol desde el punto de vista genético. Desde finales de los 50 y principios de los 60, los biólogos moleculares han aprendido a caracterizar, aislar y manipular los componentes de las células y los organismos. Estos componentes incluyen ADN, el repositorio de la información genética; el ARN, estrechamente relacionado con el ADN; y las proteínas, el tipo enzimático y estructural mayor de molécula en las células. Los U N I V E R S I D A D 1.1. BIOQUÍMICA Estudio de las sustancias presentes en los organismos vivos y de las reacciones químicas en las que se basan los procesos vitales. Esta ciencia es una rama de la Química y de la Biología. Su objeto de estudio son las proteínas, carbohidratos (Fig.: 5), lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células. Se divide en varias ramas tales como; Bioquímica Celular, Genética, Laboratorio Clínico, Inmunología y Farmacología. D E 8 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA maltosa. Los polisacáridos son enormes moléculas formadas por uno o varios tipos de unidades de monosacáridos. En los organismos vivos los hidratos de carbono tienen funciones estructurales y de almacenamiento de energía. En la función estructural tenemos como ejemplo: la celulosa que es el principal glúcido estructural en las plantas, hasta un 40% en las paredes celulares, mientras que en los animales invertebrados el polisacárido quitina es un componente básico del exoesqueleto de los artrópodos y en los cordados las capas celulares de los tejidos conectivos contienen hidratos de carbono. Entre los glúcidos de almacenamiento de energía las plantas usan al almidón (Fig.: 8) y los animales al glucógeno. Figura 5: Estructura química de una biomolécula de carbohidrato 1.2. BIOFÍSICA Ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física. Se discute si la biofísica es una rama de la física o de la biología. Desde un punto de vista puede concebirse que los conocimientos y enfoques acumulados en la física "pura" pueden aplicarse al estudio de los sistemas biológicos. En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la biología, pero no a la física. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, visión, biomecánica, etc. Figura 7: Carbohidratos importantes a) Glucosa b) celulosa Figura 6: La visión 2.- LAS BIOMOLECULAS MÁS IMPORTANTES a) Hidratos de carbono o carbohidratos: Forman un grupo de compuestos que contienen carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Son los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza. Las plantas verdes y las bacterias fotosintetizadoras los producen en el proceso conocido como fotosíntesis, durante el cual absorben el dióxido de carbono del aire y, por acción de la energía solar, producen glucosa (Fig.: 7) y otros compuestos químicos necesarios para que los organismos sobrevivan y crezcan. De los glúcidos más sencillos, monosacáridos, el más importante es la glucosa. Dos monosacáridos unidos producen un "disacárido", cuyo ejemplo más importante encontramos en la sacarosa, la lactosa y la U N I V E R S I D A D Figura 8: Granos de almidón en célula vegetal de una semilla de lenteja b) Lípidos: Denominamos lípidos a un conjunto muy heterogéneo de biomoléculas cuya característica distintiva aunque no exclusiva ni general es la insolubilidad en agua, siendo por el contrario, solubles en disolventes orgánicos (benceno, cloroformo, hexano, etc.). Están constituidas básicamente por tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O); en menor grado aparecen también en ellos nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Una característica básica de los lípidos, y de la que derivan sus principales propiedades biológicas es la hidrofobicidad excepto los fosfolipidos D E 9 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA (Fig.: 9) que presentan dios regiones; una hidrófoba y otra hidrófila. simples, tiene mas de 1000 proteínas diferentes trabajando a diferentes tiempos para catalizar las reacciones que sostienen a su vida. d) Ácidos Nucleicos: Hay dos tipos de ácidos nucleicos (AN): el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN), y están presentes en todas las células. Su función biológica no quedó plenamente demostrada hasta que Avery y sus colaboradores demostraron en 1944 que el ADN era la molécula portadora de la información genética. Figura 9: Anfipatía de un fosfolipido c) Proteínas: Son las sustancias que componen las estructuras celulares y las herramientas que hacen posible las reacciones químicas del metabolismo celular. En la mayoría de los seres vivos (a excepción de las plantas que tienen más celulosa) representan más de un 50% de su peso en seco. Una bacteria puede tener cerca de 1000 proteínas diferentes, en una célula humana puede haber 10.000 clases de proteínas distintas. Químicamente son macromoléculas, polímeros de aminoácidos (Fig.: 10) dispuestos en una secuencia lineal, sin ramificaciones. Una secuencia de menos de 100 aminoácidos se denomina péptido. Figura 11: Un nucleótido Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de un monómero llamado nucleótido (Fig.: 11), cada nucleótido está formado, mediante un enlace éster, por un ácido Fosfórico y un nucleósido (zona sombreada de la figura), este último se constituye por la unión de una pentosa (la D-ribosa o la 2-desoxi-D-ribosa), y una base nitrogenada (purina o pirimidina). Las bases nitrogenadas pueden ser purinas: ADENINA y GUANINA, las bases pirimidínicas son: CITOCINA, TIMINA y URACILO. La timina solo puede formar ADN y el uracilo solo está presente en el ARN. CUESTIONARIO WORK PAPER # 2 1. ¿Qué estudia la biología molecular? 2. ¿De que manera contribuye la bioquímica a la biología molecular? 3. ¿Cuáles son las biomoléculas más importantes? 4. ¿Cuántos tipos de glúcidos hay? 5. ¿Qué funciones desempeñan los carbohidratos en el organismo de los seres vivos? 6. ¿Cuál es la característica distintiva de los lípidos? 7. Desde el punto de vista químico, ¿que es una proteína? 8. ¿Cuántos tipos de ácidos nucleicos hay? 9. ¿Cuál es la función biológica del ADN? 10. ¿De qué elementos esta formado un nucleótido? 11. Elabora el mapa conceptual del tema con la ayuda con el asesoramiento de tu docente. 12. Investiga que tipo de biomoléculas componen a la mayoría de las plantas árboles, arbustos, etc.? Figura 10: Fórmula general de una aminoácido. Con la posibilidad de que 20 aminoácidos diferentes puedan ser ordenados en cualquier orden para conformar polipéptidos de cientos de aminoácidos, tienen el extraordinario potencial de producir una gran cantidad de variantes en su conformación. Esta variedad permite a las proteínas funciones tan refinadas como las de las enzimas que permiten el metabolismo celular. La bacteria Escherichia coli, uno de los organismos biológicos mas U N I V E R S I D A D D E 10 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 3 UNIDAD 1: LA BIOLOGÍA TEMA 1: La Célula FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: 1.-TEORÍA CELULAR 2.-DEFINICIÓN La teoría celular es una ilustración de la interacción entre hechos e ideas. Los avances técnicos han permitido ir descifrando poco a poco los más intrincados problemas biológicos, hasta llegar a una visión precisa y de gran complejidad acerca de la célula. Célula, unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. La célula representa por tanto la unidad funcional y estructurada de todo ser vivo, definiéndose como un sistema abierto isotérmico que se ensambla, ajusta y perpetúa a sí mismo. El sistema está constituido por reacciones orgánicas consecutivas y ligadas, promovidas por catalizadores producidos por la propia célula. 3.-COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CÉLULA. Figura 12: Robert Hooke Si retrocedemos al menos unos trescientos años, Robert Hooke (Fig.: 12) , al describir las "células", y Antonie van Leeuwenhoek, al observar por vez primera los microorganismos y otras formas celulares, con sus microscopios rudimentarios, ponían al alcance del hombre valiosos medios de observación que al ser perfeccionados mas tarde, servirían para dar pasos de gigantes al asentamiento de los conocimientos de la célula. En 1839 Purkinje, en Bohemia, acuña el término "protoplasma" para significar el contenido vivo de la célula, y los alemanes Schleiden y Schwann presentan la idea de que todos los seres vivos están formados por células. U N I V E R S I D A D Figura 13: Esquema de un célula animal típica, mostrando componentes subcelulares. Orgánulos: (1) Nucléolo (2) núcleo (3) ribosomas (4) vesícula (5) retículo endoplasmático rugoso (REr) (6) aparato de Golgi (7) citoesqueleto (8) retículo endoplasmático liso (REl) (9) mitocondrias (10) vacuola (11) citoplasma (12) lisosoma (13) centriolos D E 11 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 5.-TIPOS DE CÉLULAS El análisis químico de las sustancias que integran la población molecular de las células demuestra la presencia de componentes inorgánicos (agua y sales minerales) y orgánicos (carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos) de los cuales el agua representa el constituyente más abundante de las células y, en general, de los seres vivos, siguiéndole en importancia cuantitativa las proteínas, por ser constituyentes en la mayoría de las estructuras celulares (orgánulos, membranas, etc.). Atendiendo a su complejidad se conocen dos tipos de células: Eucariotas: Las células eucariotas son generalmente mayores y con una estructura más compleja que las células procariotas. La morfología de estos organismos puede incluir apéndices, pared celular, membrana y varias estructuras internas como la membrana nuclear Procariotas: Las células procariotas (Fig.: 14) no poseen un núcleo celular delimitado por una membrana. Los organismos procariotas son las células más simples que se conocen. En este grupo se incluyen las algas azul-verdosas y las bacterias. 4.-ESTRUCTURA CELULAR Al estudiar la morfología celular se verá que presenta las siguientes partes fundamentales: Membrana celular: Es un complejo formado por lípidos (si, grasas...), proteínas e hidratos de carbono. Contiene sistemas de señales y transporte ya que, al ser semi-permeable, permite el paso diferencial de distintos compuestos del medio externo y subproductos celulares desde y hacia el interior de la célula. Tiene la función de proveer una barrera (la única en el caso de las células animales) que proteja del medio externo. Citoplasma: Es el contenido celular que se encuentra por fuera del núcleo. Es un gel (por eso se dice que es semi-líquido) que representa el 55% del volumen celular, donde se hallan inmersos el citoesqueleto y las organelas de la célula. Es el contenido celular que se encuentra por fuera del núcleo. Es un gel (por eso se dice que es semi-líquido) que representa el 55% del volumen celular, donde se hallan inmersos el citoesqueleto y las organelas de la célula. Figura 14: Célula procariota Atendiendo a su origen se conocen dos tipos de células: Animal: No posee pared celular ni plastos y sus vacuolas son más pequeñas comparadas con la célula vegetal. Contenidos en el citoplasma se encuentran una serie de organelas (Fig.: 13) que cumplen funciones específicas dentro de la célula. Entre ellos se encuentran el retículo endoplasmático, ribosomas, mitocondrias, vacuolas, etc. Núcleo: En él se encuentra almacenada la información genética de la célula en forma de ADN. Está protegido por una doble membrana rodeando los cromosomas y el nucleolo que recibe el nombre de membrana nuclear. Unos poros permiten una comunicación específica con el citoplasma. El nucleolo es un sitio de síntesis de ARN, formando el ribosoma. Figura 15: Célula vegetal U N I V E R S I D A D D E 12 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA CUESTIONARIO DEL WORK PAPER # 3 Las células de los integrantes del reino Animal pueden ser geométrica, como las células planas del epitelio; esféricas, como los glóbulos rojos; estrelladas, como las células nerviosas, o alargadas, como las células musculares. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. ¿A qué se refiere la teoría celular? Defina qué es una célula. ¿Cómo esta constituida químicamente una célula? Indique cómo está constituida químicamente. ¿Cuáles son las partes de una célula animal? ¿Qué es la membrana celular? ¿A qué llamamos citoplasma? ¿Qué organelas se encuentran en el citoplasma? Según su complejidad ¿Cuántos tipos de células hay? Explique. 10. Según su origen ¿Cuántos tipos de células hay? Explique. 11. Hacer el mapa conceptual del tema. 12. Elaborar en material de plastoformo una célula animal con todos sus orgánulos Vegetal: Presenta pared celular (Fig.: 15) rígida de celulosa que le impide cambiar de forma o posición, tiene una o varias vacuolas de agua, tiene plastos (cromoplastos, cloroplastos, etc.) y carece de centríolos y lisosomas en el caso de las células de las plantas superiores. PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 4 UNIDAD 2: LOS SERES VIVOS TEMA 4: PRINCIPALES FUNCIONES DE LOS SERES VIVOS FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: 4.1.- METABOLISMO El metabolismo se define como el conjunto de procesos físico-químicos-fisiológicos que ocurren en los organismos capaces de intercambiar sus componentes y energía con el entorno, lo cual les permite su autoconservación y autoreparación. El metabolismo transcurre mediante dos fases antagónicas y simultáneas conocidas como anabolismo y catabolismo (Fig.: 16). Figura 16: El anabolismo (síntesis) y el catabolismo (destrucción). U N I V E R S I D A D D E 13 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA Catabolismo: constituye la fase de degradación del metabolismo. Las reacciones en esta fase son esencialmente degradantes: grandes moléculas orgánicas (Fig.: 17) se transforman en constituyentes más simples. fuente de energía. Las plantas y otros organismos que usan la fotosíntesis (Fig.: 18) son fotolitoautótrofos; las bacterias que utilizan la oxidación de compuestos inorgánicos se llaman quimiolitotróficos. Figura 17: Catabolismo de los lípidos, en el interior de la mitocondria En este proceso ocurren reacciones oxidativas en las que se desprende energía químicamente utilizable ATP. (Figura 18), energía necesaria para el sostenimiento, multiplicación, crecimiento y desarrollo de los seres vivos. Figura 18: Fotosíntesis en los vegetales Nutrición heterótrofa Dicho de un organismo incapaz de elaborar su propia materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas, por lo que debe nutrirse de otros seres vivos. Los organismos heterótrofos (del griego hetero, otro, desigual, diferente y trofo, que se alimenta), en contraste con los organismos autótrofos, son aquellos que deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos, bien autótrofos o bien heterótrofos como ellos. Entre los organismos heterótrofos se encuentra multitud de bacterias y los animales. Anabolismo: representa la fase constructiva del metabolismo. Se caracteriza por presentar reacciones de biosíntesis con la formación de estructuras moleculares complejas a partir de estructuras más simples. El anabolismo suele tener etapas reductoras y consume energía potencial (ATP, NADH+H+ y otros). 4.2. NUTRICIÓN Es el conjunto de procesos mediante los cuales los seres vivos incorporan materia y energía al interior de sus células. 4.3. REPRODUCCIÓN Nutrición autótrofa Los seres autótrofos son organismos capaces de sintetizar sus metabolitos esenciales a partir de sustancias inorgánicas. El término autótrofo procede del griego y significa que se alimenta por sí mismo. Los organismos autótrofos producen su masa celular y materia orgánica, a partir del dióxido de carbono, que es inorgánico, como única fuente de carbono, usando la luz o sustancias químicas como Figura 19: Fisión bacteriana U N I V E R S I D A D D E 14 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA Es la capacidad que tienen los seres vivos de generar nueva descendencia, existen dos tipos de reproducción; asexuada y sexual Reproducción asexuada. Este tipo de reproducción, similar a la división directa también llamada fisión binaria (Fig.: 19) de las células puede tener lugar en los organismos uni- y pluricelulares de todos los reinos. Es frecuente entre los procariotas (bacterias y virus), los protistas y los hongos; entre los vegetales y animales, sólo en las escalas taxonómicas inferiores. Las formas de reproducción asexual, excluyendo las mutaciones, producen clones de células genéticamente idénticas a las maternas y entre sí. Reproducción sexual. La mayoría de los organismos eucarióticos se reproducen sexualmente lo cual requiere de dos padres e implica dos fenómenos: la meiosis y la fecundación. Los organismos sexuados no se reproducen más que a partir de organismos de la misma especie, una barrera genética los separa de los organismos de otras especies (salvo en los raros casos de hibridación natural). Para pasar a la generación sexual siguiente, se deberá en un momento dado del ciclo biológico, realizar una reducción a la mitad del número de cromosomas de los gametos durante una división nuclear especial: la meiosis. Figura 20: Fases de la meiosis 4.4. FUNCIÓN DE RELACIÓN El medio externo se relaciona con los seres vivos por medio de estímulos. Los estímulos son aquellos cambios ocurridos en el medio ambiente que provocan la reacción de una célula. Las reacciones de una célula ante un estimulo reciben el nombre de reflejos. La meiosis (Fig.: 20) da por resultado de la división celular, células hijas con carga cromosomática reducida; se realiza solamente en las células germinales cuando éstas producen gametos o células sexuales. En la meiosis ocurren dos divisiones celulares sucesivas, Meiosis I (Reducción) y Meiosis II (División). Figura 21: Fototropismo en las plantas Los estímulos pueden ser de tres formas; físicos, químicos y mecánicos. Un organismo vivo a nivel U N I V E R S I D A D D E 15 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA CUESTIONARIO DEL WORK PAPER # 4 general, también reacciona ante estímulos, los órganos implicados son; los órganos de los sentidos, el sistema nervioso y hormonal, los músculos y glándulas. Las plantas también reaccionan ante los estímulos por medio de los tropismos; fototropismo (Fig.: 21) provocado por la luz. 1. ¿Cuántas y cuales son las funciones que realizan los seres vivos para poder subsistir? 2. ¿Qué es el metabolismo y de cuantas fases consta? 3. ¿Cuál es la diferencia entre anabolismo y catabolismo? 4. ¿Cuántas clases de nutrición hay de acuerdo al origen del alimento? 5. ¿Cómo se nutren los seres autótrofos? 6. ¿En que consiste la nutrición heterótrofa? 7. ¿En que parte de la célula se lleva a cabo la respiración y que elementos intervienen en ésta? 8. ¿Cuántos tipos de reproducción existen entre los seres vivos? 9. ¿Cómo se reproducen las bacterias? 10. ¿Qué es un estímulo y cuántas clases de éste hay? 11. Elabora el mapa conceptual del tema. 12. Investiga todo lo referente a los tropismos en las plantas. 4.5. RESPIRACIÓN Es el conjunto de reacciones en las cuales el ác. pirúvico producido por la glucólisis es desdobla a CO2 y H2O y se producen 36 ATP. En las células eucariotas la respiración se realiza en la mitocondria. PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 5 UNIDAD 3: ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS TEMA 5: GRADO DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: 5.1. DEFINICIÓN DE TAXONOMÍA categorías rigiéndose por la creación divina, dándole prioridad al hombre. En su sentido más general, la taxonomía (del griego taxis, "ordenamiento", y nomos, "norma" o "regla") es la ciencia y el arte de la clasificación. La taxonomía ordena, describe y clasifica a todos los seres vivos clasifica los seres vivos en taxones que describen jerárquicamente las relaciones de parentesco, y similitud, entre organismos, teniendo como la unidad de una clasificación a la especie. Tiempo atrás personas como Aristóteles clasificaban a los organismos en 3 reinos, luego Carlos Linneo (Fig.: 22) los clasifico en 3 Figura 22: Carlos Linneo U N I V E R S I D A D D E 16 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 5.2. ESPECIE subordinado a la clase Mammalia (mamíferos), e incluye diversas familias como la familia Cebidae (cébidos, las monas americanas) o la familia Hominidae (homínidos, nuestra propia familia). En latín significa tipo, por lo tanto en el sentido más simple, las especies son tipos de diversos organismos. En 1940 Ernest Mayer de la Universidad de Harvard dio una definición más rigurosa: las especies son grupos de poblaciones naturales que se cruzan real o potencialmente entre si y que han quedado aisladamente de otros grupos. 5.4. LOS REINIOS DE LA NATURALEZA Figura 23: Arveja (Pisum sativum) 5.2.1. Nomenclatura de una especie. En la nomenclatura binomial de Linneo (Fig.: 23) , cada especie animal o vegetal quedaría designada por un binomio (una expresión de dos palabras) en latín, donde la primera, el nombre genérico, es compartida por las especies del mismo género; y la segunda, el adjetivo específico, hace alusión a alguna característica o propiedad distintiva; ésta puede atender al color (albus, "blanco"; cardinalis, "rojo cardenal"; viridis, "verde"; luteus, "amarillo"; purpureus, "púrpura"; etc.), Figura 24: Los cinco reinos de la naturaleza Reino Monera: Agrupa a todos los organismos microscópicos y unicelulares. Estos organismos se nutren por absorción o por fotosíntesis. Se reproducen asexualmente por bipartición. Integran este reino todas las bacterias. Reino Protista: Comprenden los organismos microscópicos y multicelulares conocidos como eucariotas, suelen ser más grande que las bacterias y están dotadas de movilidad. 5.3. CLASIFICACIÓN JERÁRQUICA. La taxonomía de los organismos es un sistema jerárquico que consiste en grupos dentro de grupos. El resultado del esfuerzo clasificatorio es una colección de grupos, llamados taxones, con distintos rangos o categorías taxonómicas. Una lista de las categorías taxonómicas generalmente usadas incluiría el reino, el filo (o división, en el caso de las plantas), el , la clase, el orden, la familia, el género y la especie. Un ejemplo de taxón es el orden Primates. En esta expresión “orden” especifica la categoría o rango taxonómico del grupo, más amplio que el de familia y menos amplio que el de clase. “Primates” es el nombre en latín específico del grupo o taxón indicado. El orden Primates está U N I V E R S I D A D Los protistas son acuáticos, sean marinos o de agua dulce o habitantes de tejidos húmedos de otros organismos. Integran este reino varios tipos de algas y musgos. Reino Fungi: Agrupa a los hongos comunes (Fig.: 25). Obtienen su alimento absorbiendo los nutrientes de la materia descompuesta, crecen en lugares oscuros y sombreados. D E 17 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA reproducción suele ser sexual, tienen un alto grado de especialización en sus tejidos y su cuerpo esta muy organizado CUESTIONARIO WORK PAPERS # 1 1. 2. 3. 4. 5. Figura 25: Un hongo común. 6. 7. 8. Reino Plantae: Comprende a todas las plantas de nuestro planeta. Ellas son las que producen los alimentos que comemos los animales y seres humanos. Se alimentan por medio de la fotosíntesis que les permite transformar la materia inorgánica en materia orgánica 9. 10. 11. 12. Reino Animalia: Todos los animales son multicelulares y heterótrofos, es decir, incapaces de producir su propio alimento, deben conseguirlo y al mismo tiempo evitar convertirse en presa. Su modo de U N I V E R S I D A D D E 18 ¿Cuál es el origen etimológico de la palabra taxonomía? Según Mayer, ¿Qué es una especie? ¿Cómo se designa una especie? Nombre los taxones que se deben tomar en cuenta en una clasificación jerárquica ¿Cuántos y cuáles son los reinos de la naturaleza? Describa el reino monera ¿Quiénes integran el reino protista? ¿De qué se alimentan los organismos del reino Fungi? ¿Cómo se alimentan las plantas? Describa el reino animalia Realice el mapa conceptual del tema con la ayuda de su docente. Investigue la clasificación taxonómica de los árboles de; bibosi, motacú, mara, roble, cedrón y paraíso. A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 6 UNIDAD 4: LOS SERES VIVOS: HERENCIA Y EVOLUCIÓN TEMA 6: LA VARIABILIDAD Y LA HERENCIA BIOLÓGICA FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: 6.1. VARIABILIDAD BIOLÓGICA 6.1.2. CAUSAS DE LA VARIABILIDAD. Es la propiedad que tienen los seres vivos de diferenciarse unos de otros. En cierto sentido, es un fenómeno opuesto al de la herencia. La variabilidad en el mundo biológico es muy elevada; sin incluir variaciones individuales de menor cuantía, hay probablemente algunos millones de formas distintas sólo en el reino animal, y su gran diversidad queda manifestada por el rango que presenta el tamaño: las formas de mayor tamaño son alrededor de 10 millones de veces más grandes que las más pequeñas. Junto a la diversidad de formas existe diversidad de funciones, de desarrollo y de hábitat. La variabilidad que exhiben los seres vivos se debe entre otras a las siguientes causas: 6.1.1. TIPOS DE VARIABILIDAD. Figura 26: Gregorio Mendel La variabilidad de los seres vivos puede considerarse tanto desde un punto de vista temporal como espacial. Influencia del medio ambiente Recombinación o formación de nuevas combinaciones de factores hereditarios que actúan. aditivamente, o por dominancia o recesividad y recombinación debida a la interacción entre genes o factores no alelomorfos Influencia del citoplasma Mutación Interacción entre genotipo y medio ambiente. 6.2. HERENCIA BIOLÓGICA a) La diversidad en el tiempo incluye los cambios en el pasado histórico de un grupo de seres vivos. Estos cambios resultan de la acumulación de pequeñas diferencias; al mismo tiempo, algunas formas se extinguen, otras emergen y se diferencian de sus antecesoras y, entre ellas mismas, algunas convergen. La herencia biológica es el proceso por el cual la prole de una célula u organismo adquiere o está predispuesta a adquirir, las características de sus células u organismos progenitores. A través de la herencia, las variaciones adquiridas pueden irse acumulando. El estudio de la herencia biológica se llama genética. b) diversidad espacial se entiende la distribución de los seres vivos en las áreas habitables de la tierra. Parece obvio que la diversidad biológica supone una adaptación a las diferencias ecológicas. U N I V E R S I D A D D E 19 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 6.2.1. Conceptos básicos utilizados en Genética mendeliana. Gen. Unidad hereditaria que controla cada carácter en los seres vivos. A nivel molecular corresponde a una sección de ADN, que contiene información para la síntesis de una cadena proteínica. Alelo. Cada una de las alternativas que puede tener un gen de un carácter. Genotipo. Es el conjunto de genes que contiene un organismo heredado de sus progenitores. Fenotipo. Es la manifestación externa del genotipo, es decir, la suma de los caracteres observables en un individuo. El fenotipo es el resultado de la interacción entre el genotipo y el ambiente. Locus. Es el lugar que ocupa cada gen a lo largo de un cromosoma. Homocigoto. Individuo que para un gen dado tiene en cada cromosoma homólogo el mismo tipo de alelo. Híbrido. Individuo que resulta del cruzamiento de dos progenitores de especies diferentes. b) Segunda ley de Mendel, A la segunda ley de Mendel también se le llama de la separación o disyunción de los alelos. Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la primera generación (F1) del experimento anterior (figura 1) y las polinizó entre sí. Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes. Así pues, aunque el alelo que determina la coloración verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a manifestarse en esta segunda generación. c) Tercera ley de Mendel. Se conoce esta ley como la de la herencia independiente de caracteres, y hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres distintos. Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia de la presencia del otro carácter. Figura 27: Animal Híbrido (Mula). 6.2.2. Leyes Mendelianas. Gregorio Mendel naturalista austriaco (Fig.: 26) sentó las bases de la herencia por medio de experimentos que hizo trabajando con plantas de guisantes que producía el mismo. a) Primera ley de Mendel. A esta ley se le llama también Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1), y dice que cuando se cruzan dos variedades individuos de raza pura ambos (homocigóticos) para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales. U N I V E R S I D A D D E 20 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA CUESTIONARIO WORK PAPERS # 6 1. ¿A qué llamamos variabilidad biológica? 2. ¿Cuántos tipos de variabilidad biológica se pueden dar? Explique 3. Nombre tres causas de la variabilidad biológica 4. Describa la herencia biológica 5. ¿Qué es un gen? 6. ¿Quién sentó las bases de la herencia biológica? 7. ¿Cuántas y cuales son las leyes mendelianas? 8. ¿Qué nos dice la primera ley mendeliana? 9. Explique la segunda ley de la herencia 10. ¿Qué nos dice la tercera ley mendeliana? 11. Realice el mapa conceptual del tema con el apoyo de su docente. 12. Recopile datos de su familia y exponga que caracteres hereditarios han sido dominantes de parte de su padre, su madre o abuelos. 13. Investigue que métodos estadísticos se utilizan para medir la variabilidad de las especies. U N I V E R S I D A D D E 21 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 7 UNIDAD 4: LOS SERES VIVOS: HERENCIA Y EVOLUCIÓN TEMA 7: Origen de la vida FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: 7.1 INTRODUCCIÓN ver". Realizó varios experimentos para probar que la teoría de la generación espontánea era falsa. Con el transcurso de los años y habiendo sido rechazada la generación espontánea, fue propuesta la teoría del origen físico-químico de la vida, conocida de igual forma como teoría de Oparin – Haldane. Existe hasta hoy dudas sobre como se originó la vida en la tierra. La teoría de la generación espontánea fue aceptada hasta cierto tiempo. Luego se planteo la teoría creacionista que fue apoyada por algunos religiosos antiguos y actuales y también se ha tomado en cuenta la teoría de Oparin que tienen bases más complejas. Cualquiera sea la teoría que plantee el hombre hasta hoy no se ha podido crear una vida partiendo de materia inanimada. 7.2 TEORÍA ESPONTÁNEA. DE LA GENERACIÓN Sostiene que la vida se produce en forma continua de materiales que no la tienen, por ejemplo: Dicen que las lombrices se originan del lodo, los gusanos de la carne en descomposición y los ratones de la basura. Esta teoría fue aceptada por varios pensadores como Aristóteles, Isaac Newton y en 1661 J.B. Von Helmont propuso "Los ratones nacen espontáneamente cuando se guarda por algún tiempo ropa vieja y granos de trigo". Poco a poco surgieron contradicciones y la teoría de la generación espontánea empezó a perder fuerza hasta que los experimentos realizados por Francisco Redi (1628–1648), Lázaro Spellanzani y Louis Pasteur (Fig.: 28) demostraron lo contrario. Francisco Redi, Médico Italiano que leyó un libro escrito por William Harvey, el cual decía: "Los organismos nacen a partir de semillas o huevecillos tan pequeños que no se podían U N I V E R S I D A D Figura 28: Louis Pasteur refuto la teoría de la generación espontánea 7.3. TEORÍA CREACIONISTA La teoría creacionista propone y afirma que la vida surgió en el planeta por la voluntad de un ser divino, el cual creó las plantas, animales y al hombre. Entre los seguidores fervientes de esta teoría están; San Agustín (Fig.: 29) y San Basilio. Diferentes culturas y religiones tienen diferentes mitos y leyendas. Popol Vuh.- Libro Maya el cual habla acerca de la creación del universo, el cual comienza a partir del y se va formando la luz, la tierra, los mares y cielos, para después, a partir de distintos materiales, se forman los seres vivos y finalmente la creación del hombre. D E 22 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA Mexicas.- Tenían un personaje muy importante para ellos: Quetzalcóatl, este tuvo que bajar a las tinieblas para que pudiera surgir el hombre nuevo, los cuales fueron llamados "Los Hombres del 5° Sol". sugería que recién formada la Tierra y cuando todavía no había aparecido los primeros organismos, la atmósfera era muy diferente a la actual, según Oparin, esta atmósfera primitiva carecía de oxigeno libre, pero había sustancias como el hidrógeno, metano y amoniaco. Estos reaccionaron entre sí debido a la energía de la radiación solar, la actividad eléctrica de la atmósfera y a la de los volcanes, dando origen a los primeros seres vivos. En 1928, John B.S.Haldane, biólogo ingles, propuso en forma independiente una explicación muy semejante a la de Oparin. Dichas teorías, influyeron notablemente sobre todos los científicos preocupados por el problema del origen de la vida. Hebreos y Judíos.- Esta cultura tiene un libro muy importante, "La Biblia", en donde se narra, en el Génesis, todo el origen de la vida. CUESTIONARIO WORK PAPERS # 7 1. ¿Cuántas y cuales son las teorías del origen de la vida en la tierra? 2. ¿Qué sostiene la teoría de la generación espontánea? 3. ¿Cuándo empezó a perder fuerza la teoría de la generación espontánea? 4. ¿Qué propone la teoría creacionista? 5. ¿Qué religiosos eran fervientes seguidores de la teoría creacionista? 6. ¿Qué dice la cultura ancestral mexicana sobre el origen de la vida? 7. ¿Cuál es el pensamiento de los hebreos y judíos sobre el origen de la vida en la tierra? 8. ¿En que se basa la teoría de Oparin-Handale? 9. Según la teoría de Oparin, ¿Cómo era la atmósfera primitiva? 10. ¿Oparin y Handale llegaron a la conclusión sobre el origen de la vida al mismo tiempo? 11. Realice el mapa conceptual del tema con el apoyo de su docente. 12. Investigue sobre el experimento de Millar con respecto al origen de la vida en la tierra. ¿Qué puede concluir usted? Figura 29: San Agustín seguidor de la teoría creacionista 7.4. LA TEORÍA DE OPARIN- HALDANE. Se basa en las condiciones físicas y química que existieron en la Tierra primitiva y que permitieron el desarrollo de la vida. De acuerdo con esta teoría, en la Tierra primitiva existieron determinadas condiciones de temperatura, así como radiaciones del Sol que afectaron las sustancias que existían entonces en los mares primitivos. Dichas sustancias se combinaron dé tal manera que dieron origen a los seres vivos. En 1924, el bioquímico Alexander I. Oparin publico "el origen de la vida", obra en que U N I V E R S I D A D D E 23 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 8 UNIDAD 4: LOS SERES VIVOS: HERENCIA Y EVOLUCIÓN TEMA 7: Evolución de las especies FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: Figura 30: Evolución de la especie humana 8.1. TEORÍAS SOBRE LA EVOLUCIÓN En el siglo IV a. de N. E., el filósofo griego Aristóteles propuso que había distintos tipos de animales en el mundo que podían diferenciarse unos de otros. Creía también que la naturaleza estaba organizada de lo más simple a lo más complejo: primero los cuatro elementos (aire, viento, fuego y agua), después venían las formas de vida más simples y luego las más complejas. . La teoría original de la evolución expuesta en forma lógica se debe a Juan Bautista de Lamarck, zoólogo francés, cuya Filosofía Zoológica se publicó en 1809. Lamarck suponía que los seres vivos están animados por una fuerza innata con la cual luchan frente al antagonismo del ambiente. Aceptaba también que las adaptaciones a ese ambiente, una vez fijadas, se propagaban a las generaciones sucesivas, o sea que los caracteres adquiridos se heredan (Fig.: 30). Al desarrollar el concepto de que aparecen nuevos órganos como respuesta a las necesidades de la lucha con el medio, dedujo que su tamaño e importancia se relacionaba con la ley del "uso y la falta de uso", lo cual también se hereda en el curso de las generaciones. La teoría lamarquista explicaría la adaptación de muchos vegetales y animales al medio, pero en definitiva es inaceptable, puesto que las pruebas genéticas son decisivas en el sentido de que los caracteres adquiridos no se heredan. 8.1.2. Juan Bautista de Lamarck 8.1.3. Charles Darwin. Desde la antigüedad, los seres humanos notaron la enorme diversidad que existe entre los seres vivientes e intentaron explicar las causas de esta variedad. 8.1.1. Aristóteles U N I V E R S I D A D D E 24 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA La contribución de Charles Darwin (Fig.: 31) a los conocimientos científicos fue doble: presentó las pruebas para demostrar que la evolución había ocurrido, a la vez que formuló una teoría, la de la selección natural, para explicar el mecanismo de la evolución. La publicación de Darwin, en 1859, del Origen de las Especies es un hito, no sólo en la historia de la biología sino, asimismo, en la del pensamiento humano, puesto que dicho libro, aportando una demostración positiva de la doctrina evolucionista, ha ejercido una considerable influencia en el desarrollo de toda la filosofía. - Sentado que nacen más sujetos de los que pueden sobrevivir, tiene que declararse una competencia en busca de espacio y alimento. - Aquellas variaciones que capacitan mejor a un organismo para sobrevivir en un medio ambiente dado favorecerán a sus poseedores sobre otros organismos menos bien adaptado, es decir, sobrevive el más apto. - Los individuos supervivientes originarán la siguiente generación, y de este modo se transmiten variaciones "aventajadas" a la siguiente generación y a la siguiente. 8.2. ADAPTACIÓN BIOLÓGICA Las adaptaciones pueden ocurrir a lo largo de un tiempo geológico o durante el transcurso de la vida de un individuo o grupo. Se define como una estructura anatómica, un proceso fisiológico o un rasgo de comportamiento de un organismo que ha evolucionado durante un periodo de tiempo mediante selección natural. Se conocen los siguientes tipos de adaptaciones biológicas: a) Adaptaciones estructurales: son partes especiales del cuerpo de un organismo que le ayudan a sobrevivir en su hábitat, por ejemplo; color de piel (Fig.: 32), plumas, etc. Figura 31: Charles Darwin En 1858 Darwin recibió un manuscrito de Wallace, joven naturalista que entonces estaba estudiando la distribución de las plantas y animales en la India y la Península Malaya. En su obra, Wallace formulaba la idea de la selección natural, a la cual había llegado sin conocer la obra darwiniana, pero inspirado, lo mismo que Darwin, por el tratado de Malthus sobre el crecimiento de la población y la necesaria lucha por la existencia. Por acuerdo mutuo, Darwin y Wallace presentaron en colaboración un informe sobre su teoría a la Sociedad Linneo de Londres, aquel mismo año. Figura 32: El color del oso polar es un tipo de adaptación La explicación propuesta por Darwin y Wallace respecto a la forma en que ocurre la evolución, puede resumirse en la forma siguiente: b) Adaptaciones del comportamiento: son las formas en la que un organismo en particular se comporta para sobrevivir en su hábitat natural para no extinguirse. c) Adaptaciones físicas: Le permite a un individuo adaptarse al entorno donde vive, un ejemplo de ello es la aclimatación. - La variación era una de las propiedades innatas de los seres vivos. - Si la descendencia de una especie prosperara en su totalidad, y sucesivamente se reprodujera, pronto avasallaría cualquiera otra especie sobre la Tierra. U N I V E R S I D A D D E 25 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA CUESTIONARIO WORK PAPERS # 8 5. Según la teoría de Selección natural ¿en que forma ocurre la evolución? Haga un resumen. 6. ¿A qué llamamos adaptación biológica? 7. ¿Cuántos tipos de adaptaciones biológicas se conocen? 8. En que consisten las adaptaciones anatomiotas? 9. Explique las adaptaciones del comportamiento 10. ¿Qué permiten las adaptaciones físicas? 11. Realice el mapa conceptual del tema con el apoyo de su docente. 12. Investigue que tipos de adaptaciones animales y vegetales se dan en los distintos biomas de la tierra (Tundra, Sabana, Desierto, etc.) 1. Según Aristóteles, ¿Cómo estaba organizada la naturaleza? 2. ¿Cuáles eran las suposiciones de Lamarck con respecto a la evolución de los seres vivos? 3. ¿Cuántas y cuales fueron las contribuciones que hizo Charles Darwin al conocimiento científico referido a la evolución? 4. ¿Qué otro científico trabajó sobre la evolución de las especies por selección natural? Explique. PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD DIF’s # 1 TEMA: LA VARIABILIDAD Y LA HERENCIA BIOLÓGICA TITULO: LOS ÁCIDOS NUCLEICOS FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: 1.1 INTRODUCCIÓN virus. Reciben este nombre porque fueron aisladas por primera vez del núcleo de células vivas. Sin embargo, ciertos ácidos nucleicos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas. La columna vertebral del ácido nucleico está formada de moléculas alternadas de azúcar y de fosfato que están unidas en una larga cadena. Cada uno de los grupos de azúcar en la columna vertebral está unido a un tercer tipo de molécula llamada base nitrogenada. Las pruebas citológicas y genéticas han demostrado que los cromosomas (Fig.: 33) portan el material hereditario, por lo que el estudio de la naturaleza de estos nos da el conocimiento de la base química de la herencia. El estudio químico de los cromosomas ha demostrado que son muy complejos tanto en su morfología como en su composición química. Están compuestos por tres tipos de sustancias químicas principalmente: proteínas, ADN y ARN. El material de los cromosomas y los genes son las nucleoproteínas, integradas por un ácido nucleico combinado con una proteína específica llamada histona. Cada ácido nucleico contiene millones de bases unidas a él. El orden en el cual estas bases nitrogenadas aparecen en el ácido nucleico, codifica la información contenida en la molécula. En otras palabras, las bases nitrogenadas sirven como una suerte de alfabeto genético donde está codificada la estructura de cada proteína de nuestros cuerpos. Las dos clases de ácidos Los ácidos nucleicos son moléculas muy complejas que producen las células vivas y los U N I V E R S I D A D D E 26 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA nucleicos son el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). elevado número de compuestos químicos llamados nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de escalera retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres unidades: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases (Fig.: 35); adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T) y citosina (C). La molécula de desoxirribosa ocupa el centro del nucleótido y está flanqueada por un grupo fosfato a un lado y una base al otro. El grupo fosfato está a su vez unido a la desoxirribosa del nucleótido adyacente de la cadena. Estas subunidades enlazadas desoxirribosa-fosfato forman los lados de la escalera; las bases están enfrentadas por parejas, mirando hacia el interior, y forman los travesaños. Los nucleótidos de cada una de las dos cadenas que forman el ADN establecen una asociación específica con los correspondientes de la otra cadena. Debido a la afinidad química entre las bases, los nucleótidos que contienen adenina se acoplan siempre con los que contienen timina, y los que contienen citosina con los que contienen guanina. Figura 33 Cadena de ADN dentro de un cromosoma. 1.2. Ácido desoxirribonucleico (ADN), material genético de todos los organismos celulares y casi todos los virus. El ADN lleva la información necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y para la replicación. El ADN se presenta en forma de una hélice (Fig.: 34) enrollada. Figura 35: Bases nitrogenadas 1.3. Ácido ribonucleico (ARN), material genético de ciertos virus (virus ARN) y, en los organismos celulares, molécula (Fig.: 36) que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica. En los virus ARN, esta molécula dirige dos procesos: la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que forman la cápsula del virus) y replicación (el ARN se copia a sí mismo). Figura 34: Hélice de ADN Estructura Cada molécula de ADN está constituida por dos cadenas o bandas formadas por un U N I V E R S I D A D D E 27 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA Cada una de las cuales actúa a continuación como plantilla para el montaje de una nueva cadena complementaria. A medida que la cadena original se abre, cada uno de los nucleótidos de las dos cadenas resultantes atrae a otro nucleótido complementario previamente formado por la célula. Los nucleótidos se unen entre sí mediante puentes de hidrógeno para formar los travesaños de una nueva molécula de ADN. Figura 36: Molécula de ARN 1.4. Transmisión del ADN. El código genético trabaja en dos formas principales: primero en la división celular donde el ADN transmite sus claves completas e idénticas a las generaciones inmediatas (replicación) y segundo cuando el ADN transmite su clave para replicar porciones de él (genes) en la nueva molécula secundaria de ARNm (transcripción) para la síntesis proteica. A medida que los nucleótidos complementarios van encajando en su lugar, una enzima llamada ADN polimerasa los une enlazando el grupo fosfato de uno con la molécula de azúcar del siguiente, para así construir la hebra lateral de la nueva molécula de ADN. 1.6. Transcripción del ARN. La formación de una cadena de ARNm por una secuencia particular de ADN se denomina transcripción. Antes de que termine la transcripción, el ARNm comienza a desprenderse del ADN. Finalmente, un extremo de la molécula nueva de ARNm, que ahora es una cadena larga y delgada, se inserta en una estructura pequeña llamada ribosoma, de un modo parecido a la introducción del hilo en una cuenta. Al tiempo que el ribosoma se desplaza a lo largo del filamento de ARNm, su extremo se puede insertar en un segundo ribosoma, y así sucesivamente. Utilizando un microscopio de alta definición y técnicas especiales de tinción, los científicos pueden tomar fotografías de las moléculas de ARNm con sus unidades de ribosomas asociados. 1.5. Replicación del ADN. En casi todos los organismos celulares, la replicación de las moléculas de ADN tiene lugar en el núcleo, justo antes de la división celular. Empieza con la separación de las dos cadenas de polinucleótidos (Fig.: 37). TAREA DEL DIF´s: El equipo de trabajo luego de la lectura del resumen y de la bibliografía complementaria y por medio de la discusión grupal elaborará un cuadro comparativo donde demuestre las diferencias existentes entre el ADN y el ARN. Figura 37: Las dos cadenas de nucleótidos U N I V E R S I D A D D E 28 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD DIF’s # 2 TEMA: LA VARIABILIDAD Y LA HERENCIA BIOLÓGICA TITULO: LAS MUTACIONES FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: presentan tienen en sus células un número distinto de cromosomas al que es propio de su especie. No son mutaciones propiamente dichas, porque no hay cambio de material genético, sino una aberración (Cuadro 1), la cual suele ser el resultado de una separación anormal de los cromosomas durante la meiosis. La mayor parte de las mutaciones que se producen en nuestro organismo no tienen trascendencia. Se producen en regiones que no codifican para proteínas (recordemos que apenas el 5% del ADN codifica para esto) o en regiones no relevantes de los genes. Figura 38: Mutación cromosómica 2.1. DEFINICIÓN. SÍNDROME Una mutación es un cambio en la secuencia de nucleótidos de un gen, ya sea un cambio de un nucleótido por otro, o la inserción o la pérdida de fragmentos enteros de ADN. Incluso se puede producir la pérdida o el añadido de un cromosoma completo. Aunque la replicación del ADN es muy precisa, no es perfecta. Muy rara vez se producen errores, y el ADN nuevo contiene uno o más nucleótidos cambiados. Un error de este tipo, que recibe el nombre de mutación, puede tener lugar en cualquier zona del ADN. a) Mutaciones cromosómicas. Este tipo de mutaciones provoca cambios en la estructura de los cromosomas (Fig. 38). R S I D A D Trisomía 21 Síndrome de Patau Trisomía 13 ó 15 Labio leporino, lesiones cardiacas, polidactilia. En realidad, las mutaciones no son siempre negativas. En ocasiones son origen y causa de enfermedades muy graves, pero también son una fuente inestimable de variación, necesaria e insustituible como motor de la evolución. b) Mutaciones genómicas. Este tipo de mutaciones afectan a la dotación cromosómica de un individuo, es decir, los individuos que las I V E Síndrome de Down Características y síntomas de la mutación Retraso mental, ojos oblicuos, piel rugosa, crecimiento retardado Cuadro 1: Aberraciones cromosómicas Se calcula que en las células de nuestro cuerpo se producen al día varias mutaciones, sin que por ello nos causen daño alguno. 2.2. TIPOS DE MUTACIONES. U N TIPO DE MUTACIÓN D E 29 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA Un ejemplo son las frambuesas de diferentes colores (Figura 39). ¿Se comerían una frambuesa blanca? Si son consumidores muy conservadores, tal vez no quieran explorar productos nuevos... Sin embargo, les aseguramos que si probaran esas frambuesas cambiarían de opinión. Esta mutación se conoce como quimera, y son grupos de células que siguen un plan de desarrollo diferente al resto, originándose en las etapas tempranas del desarrollo del órgano. Esas mutaciones generalmente no son heredables, es decir, si tomamos semillas de esos frutos, las plantas que se formarán serán normales. Ello se debe a que las plantas tienen sus células organizadas en capas, y sólo una de ellas puede originar células germinales (óvulos y granos de polen). Figura 39: Mutación no heredable (quimera) 2.3. TAREA DEL DIF’s: Los estudiantes se organizan en grupos de hasta cinco personas. A partir de la revisión de la bibliografía propuesta así como la consulta de diferentes sitios web, los estudiantes deben analizar las principales causas de mutaciones en los seres vivos, así como sus consecuencias tanto positivas como negativas, para los organismos. Se debe hacer énfasis en la utilidad de las mutaciones para el mejoramiento genético de variedades de plantas y razas animales en la producción agropecuaria. U N I V E R S I D A D D E 30 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD DIF’s # 3 UNIDAD 3: BIOTECNOLOGÍA TEMA 6: Manipulación del ADN FECHA DE ENTREGA: PERIODO DE EVALUACIÓN: 3.1. MANIPULACIÓN GENÉTICA modificación puede intervenir de modo espontáneo y producir una mutación llamada espontánea, o ser provocada por los medios con que actualmente cuenta la ingeniería genética, en cuyo caso, se denomina mutación artificial. Lo que hace la manipulación genética es modificar la información y el caudal genético de la especie. Es un procedimiento cuyas técnicas podrán ser utilizadas en benéfico de la humanidad (curación de enfermedades, creación de mejores razas de ganado, etc.), lo cual la Iglesia no considera ilícito el uso de estos medios, siempre y cuando se respeten la dignidad e integridad física y psicológica del hombre. Ella dice que todo debe hacerse respetando el orden establecido por Dios. También, puede usarse, aunque cueste decirlo pero es una realidad muy cercana, para la procreación y la experimentación sobre seres humanos. En este proceso es muy importante conocer la información de un cromosoma humano, esto llevó a un proyecto muy extraño y desconocido por mucho, pero que hoy resuena en todas partes: El Genoma Humano, con él se pudo descifrar de forma completa esa información cromosómica y que tipo de información transmite ese gen. 3.2. RECOMBINACIÓN GENÉTICA Figura 40: Recombinación de cromosomas homólogos 3.3. ALIMENTO TRANSGÉNICO Los alimentos transgénicos son todos aquellos que contienen ingredientes producidos a partir de un Organismo modificado genéticamente. Provienen en su mayor parte de plantas transgénicas como el maíz o la soja (Fig.: 41). Se entiende por recombinación genética la modificación del material genético o ADN de un ser vivo, de cualquier punto de la escala, es decir, desde el hombre a las bacterias. Esta modificación (Fig.: 40) puede afectar a una ínfima fracción de los aproximadamente 100.000 genes o 50.000 pares de alelos del ser humano, por ejemplo, y, no obstante, tener Una importancia considerable, ya que puede alterar uno o varios rasgos fundamentales y hereditarios de su naturaleza. Esta Figura 41: Soya Transgénica U N I V E R S I D A D D E 31 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 3.5. PROYECTO ORGANIZATION) Los alimentos transgénicos no siempre contienen las proteínas codificadas por los genes transferidos, porque muchas de ellas se expresan en partes de la planta distinta a los órganos de cosecha. Científicos de las industrias agroquímicas garantizan a los organismos estatales de salud pública, que los productos transgénicos antes de salir al mercado para su comercialización, son probados con métodos bioquímicos, sujetos de prueba, etcétera. Una vez que se determina que el producto es seguro, y no podrá producir daño alguno a sus potenciales consumidores, pasa a la venta. 3.4. CLONACIÓN I V E R S I D A D (HUMAN GENOMA Es un programa creado en 1988 por el gobierno federal de Estados Unidos para acelerar la investigación sobre el mapeo genético, con el objetivo de analizar molecularmente la herencia genética humana. Ha convocado a los más destacados biólogos y genetistas del mundo, en el diseño de un trabajo colaborativo: la Organización del Genoma Humano (HUGO), que comenzó sus actividades en 1990, con el propósito de coordinar la investigación del genoma a nivel internacional, intercambiar datos, entrenar personal para implementar nuevas técnicas y divulgar sus descubrimientos; así como para debatir los problemas que se plantearan, desde un punto de vista social, ético y cultural. En genética la clonación es el proceso de hacer copias de un fragmento específico de ADN, generalmente un gen. Para ello se aísla la secuencia de ADN que se va a clonar y se implanta en un microorganismo, usado como vector de clonación (normalmente algún tipo de bacteria), para obtener gran número de copias del fragmento insertado, como por ejemplo en el caso de la insulina para uso humano. En este caso particular, se extrae del ADN humano la secuencia de aminoácido que sintetiza la insulina y se inserta en una bacteria, de forma que quede como un nucleoide de la misma. Si se inyectan estas bacterias a un diabético producirán la proteína de insulina humana. En Biología un clon es un organismo multicelular que es genéticamente idéntico a otro organismo. Un ejemplo en la naturaleza son los hermanos gemelos procedentes de un mismo zigoto, también llamados univitelinos. Dolly (Fig. 42) era una oveja clonada en forma artificial, o sea, en laboratorio. U N HUGO Figura 42: La Oveja Dolly era un animal clonado. 3.6. TAREA DEL DIF’s: Los estudiantes se organizan en grupos de hasta cinco personas. A partir de la revisión de la bibliografía propuesta así como la consulta de diferentes sitios web, los estudiantes deben debatir acerca de qué son los organismos transgénicos, cómo se obtienen, cuáles son las potenciales ventajas y desventajas de su utilización para la salud humana, la producción agropecuaria y el medio ambiente en general. D E 32 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PRÁCTICA DE LABORATORIO: Título: Lugar de Ejecución: Nº 1 El Microscopio Compuesto Laboratorio de Química Nombre y Apellido:_______________________________________________________________ _____________________________________________________________ . 1.1. Objetivos Objetivos Determinar las características y manejo del microscopio compuesto Aprender las normas básicas para su cuidado y utilización 2. Fundamentos El microscopio compuesto es muy utilizado cuando se quiere hacer observaciones de materiales muy pequeños, sean éstos materia viva o inerte. Las partes constitutivas de son dos; una parte óptica y otra mecánica. La parte óptica esta compuesta de los siguientes elementos; oculares, objetivos, condensador, diafragma y foco. La parte mecánica comprende; soporte, platina, cabezal, revolver y tornillos de enfoque. Las normas básicas para el manejo de un microscopio son las siguientes: Para transporta el microscopio se recomienda utilizar siempre las dos mano, sujetándolo por el brazo con una mano y sosteniéndolo por el pie con la palma de la otra mano. Mover suave cualquier elemento del microscopio El observador debe situarse siempre de espaldas a cualquier foco potente de luz ya que así se evitan reflejos y se disminuye la fatiga del observador. Seleccionar al principio de la observación el objetivo de menor aumento y al terminar situarlo en el mismo objetivo en el revolver El mayor enemigo del microscopio son; el polvo, la grasa, el aceite, la humedad y los golpes. Por ello debe ser cubierto con una funda después de su uso. Para determinar el aumento de una observación se debe multiplicar el aumento del objetivo por el aumento del ocular. 3. Materiales y reactivos Microscopio compuesto Un portaobjetos con su cubreobjetos dos líneas de letras tipo periódico pequeñitas bien impresos en papel satinado. Una muestra permanente Una tijera Un gotero U N I V E R S I D A D D E 33 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 4. Desarrollo. 4.1. Primer Actividad 1. Reconocer cada uno de los elementos que componen el microscopio y la función que tienen cada uno al momento de hacer una observación, aplicando las normas básicas de manejo del microscopio en la observación de una muestra permanente. 4.2. Segunda Actividad. 1. Recortar unas tres letras de cada línea y colocarlas una en la parte superior y otra en la parte inferior del portaobjetos 2. Agregar una gota de agua para fijar la muestra y posteriormente colocar el cubreobjetos. 3. Observar la muestra, primero en el objetivo de menor aumento e ir aumentando poco a poco con los demás objetivos. Anotar el aumento de los objetivos que se utilizaron, así como también el aumento del ocular. 5. Cuestionario. a) ¿De cuántas partes consta un microscopio compuesto? b) ¿Cuántos y cuales son los elementos implicados en la iluminación de la muestra? c) ¿Para qué sirven los tornillos macrométrico y micrométrico? d) ¿Qué función tiene la platina? e) Encuentre el aumento total de las observaciones realizadas en la segunda actividad Observación de letras pequeñas Aumento Aumento del objetivo de la muestra Aumento del ocular a) b) c) d) U N I V E R S I D A D D E 34 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PRÁCTICA DE LABORATORIO: Título: Lugar de Ejecución: Nº 2 Las Células Laboratorio de Química Nombre y Apellido:_______________________________________________________________ _____________________________________________________________ . 2.1. Objetivos Objetivos Observar al microscopio células vegetales y animales. Reconocer las estructuras celulares visibles con el microscopio compuesto. Relacionar la estructura con la función de cada una de las partes constituyentes de la célula. 2. Fundamentos Célula, unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Según su origen existen dos tipos de células; la célula animal y vegetal,.la célula animal no posee pared celular ni plastos y sus vacuolas son más pequeñas comparadas con la célula vegetal. Las células de los integrantes del reino Animal pueden ser geométrica, como las células planas del epitelio; esféricas, como los glóbulos rojos; estrelladas, como las células nerviosas, o alargadas, como las células musculares. Las células vegetales presentan pared celular rígida de celulosa que le impide cambiar de forma o posición, tiene una o varias vacuolas de agua, tiene plastos (cromoplastos, cloroplastos, etc.) y carece de centríolos y lisosomas en el caso de las células de las plantas superiores. 3. Materiales y reactivos Microscopios compuestos Portaobjetos Cubreobjetos Cebolla, Tomate Muestras permanentes de esperma y sangre Agujas enmangadas Pinzas Verde de metilo acético o azul de metileno Cuentagotas Navaja o Bisturí Muestras permanentes de células espermáticas y sanguíneas Vidrio reloj 4. Desarrollo. 4.1. Primer Actividad: Observación de epidermis de cebolla 1. Separar una de las hojas interna de la cebolla y desprender la tenue membrana que está adherida por su cara inferior cóncava. 2. Depositar el fragmento de membrana en un porta con unas gotas de agua. Pon el porta sobre la cubeta de tinción para que caiga en ella el agua y los colorantes. Si es preciso, estirar el trozo de epidermis con ayuda de dos agujas enmangadas. U N I V E R S I D A D D E 35 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 3. Escurrir el agua, añadir una gotas de verde de metilo acético (o azul de metileno) sobre la membrana y dejar actuar durante 5 minutos aproximadamente. ¡No debe secarse la epidermis por falta de colorante o por evaporación del mismo! 4. Con el cuentagotas bañar la epidermis con agua abundante hasta que no suelte colorante. 5. Colocar sobre la preparación un cubreobjetos evitando que se formen burbujas y llevarla al microscopio. 6. Observa la preparación a distintos aumentos, empezando por el más bajo. Identifica las distintas células del tejido epidérmico y las de las hojas del bulbo de cebolla. 7. Dibuje lo observado 4.2. Segunda Actividad: Observación de los cromoplastos en la pulpa de tomate 1. Cortar con el bisturí un pequeño trozo de uno o dos milímetros de grosor, de la parte pulposa del tomate 2. Llevarlo sobre un porta, sin poner agua. 3. Poner el cubre-objeto y comprimir suavemente la preparación. 4. Dibuje lo observado 4.3. Tercer Actividad: Reconocimiento de células animales 1. Tome muestras permanentes de esperma y sangre 2. Observe sus características y dibuje. 5. Cuestionario. a. ¿Cómo se denominan las células que carecen de un núcleo verdadero? b. ¿Cuáles son las organelas encargadas de la respiración celular y cuáles son sus principales características? c. ¿Qué son los plastos y cuantos tipos de éstos hay? d. ¿A qué se debe el color rojo de la sangre? e. ¿Cuáles son las partes que se distinguen en un espermatozoide? U N I V E R S I D A D D E 36 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PRÁCTICA DE LABORATORIO: Título: Lugar de Ejecución: Nº 3 Problemas y Juegos Genéticos Laboratorio de Química Nombre y Apellido:_______________________________________________________________ _____________________________________________________________ . 3.1. Objetivos Objetivos Introducirse a las leyes de la herencia partiendo de ejemplos concretos. 2. Fundamentos Las leyes de la herencia genética según Mendel son tres: Primera ley de Mendel. A esta ley se le llama también Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1), y dice que cuando se cruzan dos variedades individuos de raza pura ambos (homocigóticos) para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales. Segunda ley de Mendel, A la segunda ley de Mendel también se le llama de la separación o disyunción de los alelos. Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la primera generación (F1) del experimento anterior (figura 1) y las polinizó entre sí. Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes. Así pues, aunque el alelo que determina la coloración verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a manifestarse en esta segunda generación. Tercera ley de Mendel. Se conoce esta ley como la de la herencia independiente de caracteres, y hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres distintos. Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia de la presencia del otro carácter. 3. Materiales y reactivos Semillas con distintos tipos de frejoles Frascos para colocar las semillas 4. Desarrollo. Se tendrá tres tipos de cruzamientos problema Se trabajará con frejoles de distintos colores y formas como progenitores Se contará con los frejoles de la primer y segunda descendencia para cada cruzamiento 5. Conclusiones Para cada tipo de cruzamiento anote: Las características de los progenitores y la F1 Cuente las semillas de la F2 y sepárelas según sus características ¿Qué ley mendeliana sigue cada cruzamiento? Anote el genotipo de los individuos de cada F2, en los cruzamientos? U N I V E R S I D A D D E 37 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PRÁCTICA DE LABORATORIO: Nº 4 Título: Reconocimiento de glúcidos Lugar de Ejecución: Laboratorio de Química Nombre y Apellido:_________________________________________________________ _____________________________________________________________ 4. Objetivos . 1. Objetivos Identificar por medio de diferentes técnicas la presencia de carbohidratos o glúcidos en muestras variadas. 2. Fundamentos Los monosacáridos y la mayoría de los disacáridos poseen poder reductor, que deben al grupo carbonilo que tienen en su molécula. Este carácter reductor puede ponerse de manifiesto por medio de una reacción redox llevada a cabo entre ellos y el sulfato de Cobre (II). Las soluciones de esta sal tienen color azul. Tras la reacción con el glúcido reductor se forma óxido de Cobre (I) de color rojo. De este modo, el cambio de color indica que se ha producido la citada reacción y que, por lo tanto, el glúcido presente es reductor. La sacarosa es un disacárido que no posee carbonos anoméricos libres por lo que carece de poder reductor y la reacción con el licor de Fehling es negativa, tal y como ha quedado demostrado en el experimento 1. Sin embargo, en presencia de ClH y en caliente, la sacarosa se hidroliza, es decir, incorpora una molécula de agua y se descompone en los monosacáridos que la forman, glucosa y fructosa, que sí son reductores. La prueba de que se ha verificado la hidrólisis se realiza con el licor de Fehling y, si el resultado es positivo, aparecerá un precipitado rojo. Si el resultado es negativo, la hidrólisis no se ha realizado correctamente y si en el resultado final aparece una coloración verde en el tubo de ensayo se debe a una hidrólisis parcial de la sacarosa. El almidón es un polisacárido vegetal formado por dos componentes: la amilosa y la amilopectina. La primera se colorea de azul en presencia de yodo debido no a una reacción química sino a la adsorción o fijación de yodo en la superficie de la molécula de amilosa, lo cual sólo ocurre en frío. Como reactivo se usa una solución denominada lugol que contiene yodo y yoduro potásico. Como los polisacáridos no tienen poder reductor, la reacción de Fehling da negativa. 3. Materiales y reactivos Tubos de ensayo Gradilla Pinzas Mechero Pipetas Solución de Lugol Solución de Fehling A y B Solución alcalina (sosa, potasa, bicarbonato, etc.) ClH diluido Soluciones al 5% de glucosa, maltosa, lactosa, fructosa, sacarosa y almidón. U N I V E R S I D A D D E 38 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 4. Desarrollo. 4.1. ESTUDIO DE AZÚCARES REDUCTORES 1. Poner en los tubos de ensayo 3ml de la solución de glucosa, maltosa, lactosa fructosa o sacarosa (según indique el profesor). 2. Añadir 1ml de solución de Fehling A (contiene CuSO4) y 1ml de Fehling B (lleva NaOH para alcalinizar el medio y permitir la reacción) 3. Calentar los tubos a la llama del mechero hasta que hiervan. 4. La reacción será positiva si la muestra se vuelve de color rojo y será negativa si queda azul o cambia a un tono azul-verdoso. 5. Observar y anotar los resultados de los diferentes grupos de prácticas con las distintas muestras de glúcidos. 4.2. HIDRÓLISIS DE LA SACAROSA 1. 2. 3. 4. 5. 6. Tomar 3ml de solución de sacarosa y añadir 10 gotas de ClH diluido. Calentar a la llama del mechero durante unos 5 minutos. Dejar enfriar. Neutralizar añadiendo 3ml de solución alcalina. Realizar la prueba de Fehling como se indica en el experimento 1. Observar y anotar los resultados. 4.3. INVESTIGACIÓN DE POLISACÁRIDOS (ALMIDÓN) 1. 2. 3. 4. 5. Colocar en un tubo de ensayo 3ml de la solución de almidón. Añadir 3 gotas de la solución de lugol. Observar y anotar los resultados. Calentar suavemente, sin que llegue a hervir, hasta que pierda el color. Enfriar el tubo de ensayo al grifo y observar cómo, a los 2-3 minutos, reaparece el color azul. 5. Conclusiones ¿A qué es debido el carácter reductor que presentan los monosacáridos utilizados en nuestra práctica? ¿Cuáles son los monosacáridos que componen la sacarosa?, diga porqué esta última no tiene poder reductor. ¿Por qué el almidón se colorea de azul cuando se le agrega gotas de lugol? U N I V E R S I D A D D E 39 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PRÁCTICA DE LABORATORIO: Título: Lugar de Ejecución: . Nº 5 Extracción de ADN Laboratorio de Química 5.1. Objetivos Objetivos Obtener de la manera más sencilla y barata pequeños fragmentos visibles de contenido genético o ADN. 2. Fundamentos La presente práctica se puede realizar perfectamente en una cocina normal de una casa. Es más, en un laboratorio de un centro de enseñanza media es frecuente que no se disponga de aparatos o reactivos necesarios para llevarla a cabo y que, por el contrario, siempre hay en una cocina (nevera con congelador, batidora, hielo, etc.) La extracción de ADN de una muestra celular se basa en el hecho de que los iones salinos son atraídos hacia las cargas negativas del ADN, permitiendo su disolución y posterior extracción de la célula. Se empieza por lisar (romper) las células mediante un detergente, vaciándose su contenido molecular en una disolución tampón en la que se disuelve el ADN. En ese momento, el tampón contiene ADN y todo un surtido de restos moleculares: ARN, carbohidratos, proteínas y otras sustancias en menor proporción. Las proteínas asociadas al ADN, de gran longitud, se habrán fraccionado en cadenas más pequeñas y separadas de él por acción del detergente. Sólo queda, por tanto, extraer el ADN de esa mezcla de tampón y detergente, para lo cual se utiliza alcohol isoamílico, probablemente el único reactivo de esta práctica que no suele haber en una cocina. 3. Materiales y reactivos Muestra vegetal Agua (destilada o mineral) Sal de mesa Bicarbonato sódico Detergente líquido o champú Alcohol isoamílico a 0ºC Batidora Nevera Colador o centrífuga Vaso Tubo de ensayo Varilla fina U N I V E R S I D A D D E 40 A Q U I N O B O L I V I A FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 4. Desarrollo. Preparar el tampón con los siguientes ingredientes y mantener en la nevera o en un baño de hielo triturado: o 120 ml de agua, si es posible destilada y si no mineral. No usar agua del grifo. o 1,5 g de sal de mesa, preferiblemente pura. o 5 g de bicarbonato sódico. o 5 ml de detergente líquido o champú. Elegir la muestra que va a proporcionar el ADN entre los vegetales que pueda haber en la cocina (cebolla, ajo, tomates, etc.) y cortarla en cuadraditos. Triturar la muestra con un poco de agua en la batidora accionando las cuchillas a impulsos de 10 segundos. Así se romperán muchas células y otras quedarán expuestas a la acción del detergente. Mezclar en un recipiente limpio 5 ml del triturado celular con 10 ml del tampón frío y agitar vigorosamente durante al menos 2 minutos. Separar después los restos vegetales más grandes del caldo molecular haciéndolo pasar por un colador lo más fino posible. Lo ideal es centrifugar a baja velocidad 5 minutos y después pipetear el sobrenadante. Retirar 5 ml del caldo molecular a un tubo de ensayo y añadir con pipeta 10 ml de alcohol isoamílico enfriado a 0ºC. Se debe dejar escurrir lentamente el alcohol por la cara interna del recipiente, teniendo éste inclinado. El alcohol quedará flotando sobre el tampón. Se introduce la punta de una varilla estrecha hasta justo debajo de la separación entre el alcohol y el tampón. Remover la varilla hacia delante y hacia atrás y poco a poco se irán enrollando los fragmentos de mayor tamaño de ADN. Pasado un minuto retirar la varilla atravesando la capa de alcohol con lo cual el ADN quedará adherido a su extremo con el aspecto de un copo de algodón mojado. El producto filamentoso obtenido de la extracción no es ADN puro ya que, entremezclado con él, hay fragmentos de ARN. Una extracción "profesional" se realiza añadiendo enzimas que fragmentan las moléculas de ARN e impiden que se unan al ADN. Resulta curioso comparar este método de extracción con el correspondiente protocolo que siguen los laboratorios de análisis: Protocolo QIAGEN de purificación de ADN 5. Conclusiones Dibuje cada uno de los pasos de la práctica en forma sistemática y secuencial ¿Qué se logra con el triturado de la muestra? ¿Cuál es función que desempeña el agregado de detergente o champú? ¿Porqué o para qué se agrega alcohol a la muestra? U N I V E R S I D A D D E 41 A Q U I N O B O L I V I A