Guía Docente Biología 4: Intercambios Materia y Energía

Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es
nuevo
HUELLAS
Intercambios de materia y energía,
de la célula al ecosistema
Guía docente
4
ES
BIOLOGÍA
GUÍA DOCENTE NUEVO HUELLAS BIOLOGÍA 4 es un proyecto ideado y realizado por el Departamento Editorial
de Editorial Estrada S.A.
Edición: Luz Salatino
Coordinación de Arte: Natalia Otranto
Gerencia Editorial: Judith Rasnosky
Salatino, María Luz
Guía docente Biología 4 ES : intercambios de materia y energía, de la célula al ecosistema /
María Luz Salatino. - 1a ed . - Boulogne : Estrada, 2020.
Libro digital, PDF - (Nuevo huellas)
Archivo Digital: descarga y online
ISBN 978-950-01-2522-2
1. Guías del Docente. 2. Educación Secundaria. 3. Biología. I. Título.
CDD 371.1
© Editorial Estrada S.A., 2020
Editorial Estrada S.A. forma parte del Grupo Macmillan.
Av. Blanco Encalada 104 – San Isidro, provincia de Buenos Aires, Argentina.
Internet: www.editorialestrada.com.ar
Obra registrada en la Dirección Nacional del Derecho de Autor.
Hecho el depósito que marca la Ley 11.723.
Impreso en Argentina.
Printed in Argentina.
ISBN 978-950-01-2522-2
La presente obra se ha elaborado teniendo en cuenta los aportes surgidos de los encuentros organizados por el
Instituto Nacional contra la Discriminación, la Xenofobia y el Racismo (INADI) con los editores de texto.
Índice
4
Planificaciones
5
ïndice • Nuevo Huellas 4 • Biología
La Biología y su enseñanza
en la Escuela Secundaria
La Biologia y su enseñanza en el cuarto año
del Ciclo Superior de la Escuela Secundaria
Las ciencias son un cuerpo de conocimientos
complejos. Por esto, a través de los capítulos del
libro, se trabajan diferentes enfoques y métodos
propios de las Ciencias Naturales. Estos “modos
de pensamiento” dan cuenta de que la biología
no solo incluye conceptos sino también maneras
particulares de pensar e investigar los fenómenos
biológicos. Estos son:
• un modo de pensamiento sistémico y ecológico,
• un modo de pensamiento evolutivo
• un modo de pensamiento fisiológico.
Del capítulo 1 al 7 del libro, se trabaja principalmente el modo de pensamiento fisiológico,
pero subyace el enfoque evolutivo y se hacen
referencias históricas que brindan un contexto
social de la ciencia.
El capítulo 8 tiene un enfoque ecológico e involucra las diversas aplicaciones de la genética y
la biotecnología, siempre con una base evolutiva.
Los capítulos del bloque 3 se centran en el modo
de pensamiento ecológico. En el capítulo 9, esto se
hace desde el punto de vista ambiental, en el que
además está presente el modo de pensamiento
evolutivo con cierto protagonismo. Estos dos enfoques, el ecológico y el evolutivo se acentúan en
los capítulos 10 y 12, donde se profundiza en ellos.
En el capítulo 11, si bien se mantienen los
modos de pensamiento ecológico y evolutivo, se
agrega el modo de pensamiento fisiológico, por
ejemplo, en lo referente a la transformación de
energía en los ecosistemas.
Finalmente, el modelo de pensamiento que
aparece en el capítulo 13 es el ecológico, ya que
se trabajan las implicaciones de la explotación
agropecuaria en el ecosistema.
Además de estos modos de pensamiento, en
cuarto año se continúa con otra de las dimensiones fundamentales que estructuran la enseñanza de la biología y la complejizan, y que reúne contenidos vinculados con las implicancias
éticas, culturales y sociales de la producción de
conocimiento biológico.
En las plaquetas “Ciencia, tecnología y sociedad” a través de los diferentes capítulos se estudian
4
ciertos conceptos de la biología desde estas otras
dimensiones. Ya sea la modificación de un modelo
científico a través de los distintos momentos socio-históricos, o las aplicaciones de un concepto
biológico dentro de las aplicaciones tecnológicas.
Para lograr una comprensión de la multidimensionalidad y complejidad de la biología es
fundamental no perder de vista los aspectos culturales y las creencias asociadas a este tema, así
como los intereses de instituciones relacionadas
con la investigación y producción de alimentos y
el papel que juegan los medios de comunicación
en la incitación al consumo desmedido y en relación con la generación de subjetividades respecto
de la imagen corporal.
Del mismo modo, al estudiar la dinámica de
los ecosistemas será necesario, junto con los aspectos conceptuales científicos, promover instancias de reflexión y debate relacionadas con el
impacto del hombre sobre el ambiente.
Esto se trabaja en el libro, desde “modos de
conocer” (lectura y escritura en Biología; formulación de problemas, preguntas e hipótesis;
debate e intercambio de conocimientos y puntos de vista; etc.) relacionadas con la ciencia y
con la Biología que deberán ser enseñadas de
manera articulada con las otras dimensiones, y
planificadas expresamente por el docente.
En el libro se analizan las aplicaciones del
conocimiento científico en la vida cotidiana, en
las costumbres sociales, o a través de la biotecnología y se estudian , a su vez, las consecuencias de dicha aplicación. (capítulos 4 y 8).
Esto sienta las bases sobre las que el docente
puede vincular la biología con otras disciplinas
e invitar al análisis, el debate y la reflexión.
La enseñanza de la biología en la escuela secundaria implica la necesidad de planificar situaciones de enseñanza que articulen la explicación
de conceptos y de modos de acercarse al conocimiento (modos de conocer) con las habilidades
que incluyan la reflexión, la argumentación, el debate en torno al impacto de la ciencia en la vida de
las personas y a las implicancias éticas, culturales y
sociales del conocimiento científico.
Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es
Bloque: Los organismos como sistemas abiertos
Capítulo
Situaciones
de enseñanza
Contenidos
Expectativas de logro
1.
• Concepciones vitalistas, mecanicistas y organicistas sobre los
seres vivos.
• El enfoque sistémico. Definción y características de los
sistemas.
• Sistemas abiertos y complejos.
• Características de los seresvivos.
• Los seres vivos como sistemas
abiertos y complejos. La nutrición en los seres vivos.
• Relacionar la diversidad biológica con la nutrición.
• Utilizar la noción de sistema
para analizar procesos de intercambios y transformaciones
de materia y energía en una
variedad de fenómenos naturale y artificiales, reconociendo
la potencia del modelo.
• Analizar los principales procesos de entrada, transformación
y salida de materia y energía
en los sistemas vivos utilizando
el modelo sistémico.
• Justificar que la nutrición
es una función universal de
los seres vivos recurriendo a
ejemplos de la diversidad de
estructuras y comportamientos
que cumplen dicha función.
• Dar ejemplos de la relación
estructura-función presente en
las estructuras que participan
en la nutrición en una diversidad de organismos.
• Relacionar la necesidad de la
nutrición con la de incorporación de fuentes de materia y
energía indispensables para
mantener la estructura y las
funciones de los seres vivos en
tanto son sistemas abiertos.
• Análisis comparativo de patrones morfológicos y fisiológicos
en relación con funciones de
nutrición.
• Aplicación de los niveles de organización a distintos ejemplos.
• Análisis, aplicación y argumentación en relación con el nivel
de complejidad del ser humano,
respecto de otros seres vivos.
• Análisis del intercambio de
materia y energía entre un
organismo y su entorno.
• Análisis del ser humano comosistema abierto.
2.
• Los subsistemas de nutrición
en el organismo humano:
digestivo, respiratorio, circulatorio y excretor.
• El sistema digestivo: órganos y
funciones.
• La digestión.
• La regulación de la digestión.
• Diversidad de sistemas digestivos.
• El sistema respiratorio: órganos
y funciones.
• La respiración.
• La regulación de la respiración.
• La diversidad de sistemas
respiratorios.
• Interpretar la diversidad de
tejidos, órganos y sistemas
de órganos del organismo
humano como subsistemas
en interacción que integran
un sistema mayor, complejo
y coordinado que garantiza el
flujo constante de “materias
primas”, “productos” y “desechos” desde y hacia el entorno.
• Interpretar la diversidad de
tejidos, órganos y sistemas
de órganos del organismo
humano como subsistemas
en interacción que integran
un sistema mayor, complejo
y coordinado que garantiza el
flujo constante de “materias
primas”, “productos” y “desechos” desde y hacia el entorno.
• Observación y análisis de un
esquema del sistema digestivo.
• Aplicación de los conocimientos
sobre los sistemas digestivo y
respiratorio, a diferentes ejemplos y situaciones especiales.
• Comparación y relación entre
los sistemas digestivo y respiratorio.
• Análisis de un experimento
histórico sobre la digestión.
• La relación entre la morfología
de los pulmones y su función.
Un enfoque
sistemático
para el
estudio de los
seres vivos
La nutrición
en el
organismo
humano:
digestión y
respiración
Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es
Bloque: Los organismos como sistemas abiertos
Capítulo
Situaciones
de enseñanza
Contenidos
Expectativas de logro
3.
• La función de circulación.
• El sistema circulatorio, subsistemas y regulación.
• Alteraciones cardiovasculares,
su prevención.
• La sangre, características y
componentes.
• Hematopoyesis.
• Diversidad de estructuras
circulatorias.
• El sistema linfático.
• La función de excreción y el
equilibrio hídrico.
• El sistema urinario, subsistemas y regulación.
• Afecciones de la función renal.
• Diversidad de estructuras y
mecanismos de excreción.
• Interpretar la diversidad de
tejidos, órganos y sistemas
de órganos del organismo
humano como subsistemas
en interacción que integran
un sistema mayor, complejo
y coordinado que garantiza el
flujo constante de “materias
primas”, “productos” y “desechos” desde y hacia el entorno.
• Interpretar la diversidad de
tejidos, órganos y sistemas
de órganos del organismo
humano como subsistemas
en interacción que integran
un sistema mayor, complejo
y coordinado que garantiza
el flujo constante de “materias primas”, “productos” y
“desechos”
• Análisis morfológico de las
estructuras y procesos de los
sistemas estudiados.
• Aplicación de los conceptos
estudiados al proceso de regulación hídrica.
• Aplicación de los conceptos estudiados a ejemplos de análisis
clínicos.
• Análisis de esquemas sobre la
actividad física y el comportamiento de los sistemas estudiados durante esta.
• Aplicación de conceptos estudiados a procesos de la vida
cotidiana.
• Análisis de experiencias
históricas para comprender el
funcionamiento del miocardio,
un músculo muy especial.
• Análisis e interpretación de un
esquema sobre formación de
la orina.
4.
• Alimentación y salud.
• Estado nutricional y dieta
saludable.
• Aporte nutricional y energético
de los alimentos.
• La importancia del agua en la
dieta.
• Diferentes requerimientos
nutricionales.
• Alimentación, sociedad y
cultura.
• Debatir acerca de las diversas
disfunciones en la salud
humana ligadas a los aspectos
nutricionales, apoyándose en
argumentos que muestran las
diferencias entre aquellos que
dependen de los comportamientos de los individuos
de los que están ligados a la
inequidad en el acceso a los
alimentos impuesta por el modelo económico dominante.
• Interpretación de esquemas y
hechos históricos en base a los
conocimientos aprendidos.
• Aplicación de los conocimientos
aprendidos a casos especiales y
de actualidad.
• Lectura e interpretación de
textos informativos sobre el
síndrome urémico hemolítico.
La nutrición
en el
organismo
humano:
circulación y
excreción
La
alimentación
humana
6
Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es
Bloque: Las células como sistemas abiertos
Capítulo
Situaciones
de enseñanza
Contenidos
Expectativas de logro
5.
• La Teoría celular.
• Relación entre las formas y las
funciones celulares.
• Tamaños de las células.
• Tipos de células.
• Estructuras de las células
eucariotas.
• Diferencias entre células animales y vegetales.
• La importancia del microscopio
en el estudio de la célula.
• Reforzar los principios de la
teoría celular, en los que se
establece que toda célula
proviene de otra.
• Establecer relaciones entre la
esctructura de una célula y la
función que desempeña sobre
la base de la teoría de la evolución por selección natural.
• Conocer los espacios en los
que tienen lugar los procesosmetabólicos que se estudian
en capítulos posteriores.
• Relacionar los avances tecnológicos con los avances en el
conocimiento de las estructuras celulares.
• Diferenciación entre células
eucariotas y procariotas.
• Interpretación de imágenes de
células obtenidas con microscopio.
• Comparación y argumentación
respecto a diferencias del uso
de distintos tipos de microscopios.
• Aplicación de los conceptos
sobre cromatina, cromosoma y
cariotipo aprendidos a diferentes situaciones.
• Sistematización de la información sobre los distintos tipos de
organelas de las células eucariotas, y sus funciones.
• Lectura y comprensión de una
experiencia histórica sobre lasfunciones del núcleo celular.
• Observación de células animales y vegetales al microscopio
óptico.
6.
• Composición química de los
seres vivos.
• Moléculas de importancia
biológica.
• Composición, estructura y funciones de las biomoléculas.
• Vitaminas y minerales.
• El agua.
• Conocer las moléculas involucradas en los procesos fisiológicos de los seres vivos.
• Analizar la función de estas
moléculas en el organismo, y
relacionar dicha función con su
estructura.
• Utilizar el concepto de modelo,
como una representación
simplificada de la realidad que
facilita su estudio.
• Análisis de la función y estructura
de las biomoléculas en relación
con las características comunes
de los seres vivos.
• Sistematización de la información
sobre la estructura general de
diferentes biomoléculas a través
del armado de cuadros.
• Comparación y análisis de las
diferencias estructurales de
distintos carbohidratos, y sus
consecuencias en la nutrición de
los seres vivos.
• Análisis de la función y estructura
de los aminoácidos y las
• proteínas.
• Aplicación de los conceptos sobre
ADN al análisis de la complejidad
de su función en los seres vivos.
• Comparación entre las funciones
y estructura del ADN y ARN.
• -Análisis y comparación de distintos tipos de lípidos.
• Análisis de la diferencia entre minerales y vitaminas, y aplicación
de estos conceptos a ejemplos
concretos.
• Análisis y comparación de ejemplos de reacciones de condensación e hidrólisis.
• Lectura y comprensión de texto
informativo sobre la acción del
jabón.
• Reconocimiento de sustancias
orgánicas (proteínas y carbohidratos) mediante el uso deindicadores específicos.
La estructura
celular
La
composición
química de las
células
7
Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es
Bloque: Las células como sistemas abiertos
Capítulo
Situaciones
de enseñanza
Contenidos
Expectativas de logro
7.
• Transporte activo y pasivo
de sustancias a través de la
membrana
• Metabolismo celular
• Procesos catabólicos: respiración celular y fermentación
• Procesos anabólicos: síntesis
de proteínas y fotosíntesis.
• Establecer relaciones entre las
funciones de nutrición en el nivel celular y las de las distintas
estructuras a nivel de tejidos,
órganos y sistemas de órganos
que contribuyen a ella en los
organismos pluricelulares.
• Comparar los procesos de
fotosíntesis y respiración con
los de quimiosíntesis y fermentación respecto de las materias
primas, los productos y el
rendimiento energético total.
• Explicar en base a ejemplos
el valor del conocimiento
de las vías metabólicas de
algunos microorganismos para
su utilización en procesos
productivos.
• Interpretar las reacciones
involucradas en los procesos
de nutrición en términos de
un reordenamiento de átomos
que involucra procesos de
transferencia de la energía
acumulada en las uniones
químicas.
• Relacionar las reacciones de
síntesis con procesos que
requieren energía y las de descomposición como procesos
que la liberan.
• Aplicar el proceso de ósmosis a
casos concretos.
• Analizar y aplicar los conocimientos sobre enzimas y reacciones a casos concretos.
• Explicar los procesos de fermentación, glucólisis, respiración
celular y fotosíntesis.
• Analizar particularidades de la
fotosíntesis.
• Aplicar y relacionar los conocimientos sobre procesos
catabólicos y anabólicos.
• Aplicar los conceptos de fotosíntesis y respiración celular a
casos específicos.
• Sintetizar y organizar la información sobre fotosíntesis y
respiración.
• Interpretar gráficos sobre
fotosíntesis.
• Observación in vitro de la
degradación del peróxido de
hidrógeno (agua oxigenada) por
acción enzimática.
• Observación del proceso de
fermentación efectuado por las
levaduras.
• Analizarán un experimento
para estudiar la función de la
clorofila en la fotosíntesis.
8.
• Historia de la biotecnología.
• Biotecnología tradicional.
• Biotecnología moderna e ingeniería genética.
• Aplicaciones en medicina,
alimentación, agricultura,
industria y preservación del
ambiente.
• Comprender el concepto de
biotecnología en su definición
más amplia.
• Analizar la relación entre
los avances tecnológicos en
general y los avances biotecnológicos.
• Comprender los métodos y
procesos involucrados en la
elaboración de productos
biotecnológicos.
• Analizar las diferencias entre
las aplicaciones de la biotecnología tradicional y las de la
ingeniería genética en el sector
agropecuario.
• Comprender el concepto de
transgénico.
• Aplicar fundamentos y conceptos sobre biotecnología a
ejemplos cotidianos.
• Analizar esquemas sobre ingeniería y terapias génicas.
• Analizar gráficos de torta para
elaborar respuestas específicas.
• Construcción de un dispositivo
para la elaboración de biogás.
Metabolismo
celular
La
biotecnología
y sus
aplicaciones
8
Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es
Bloque: Los ecosistemas, estructura y dinámica
Capítulo
Situaciones
de enseñanza
Contenidos
Expectativas de logro
9.
• Ecología científica y ambientalismo.
• Orígenes de la ecología científica.
• Los ecosistemas.
• Ecosistemas y evolución
biológica.
• Introducirse en el nivel de
organización ecosistema.
• Comprender los criteriorios
que usan los ecólogos al definir
un sistema ecológico.
• Interpretar los modelos
utilizados en el estudio de los
ecosistemas.
• Aplicación de conceptos
sobre sistemas ecológicos a
casos específicos y análisis de
esquemas.
• Integración de conocimientos
sobre ecosistemas con evolución.
• Análisis de la relación entre el
crecimiento de la población humana y el campo de la ecología.
• Análisis de ejemplos visuales
a través de los conceptos
aprendidos.
• Lectura, comprensión de un
texto sobre los sistemas ecológicos.
• Análisis y comparación de
dos modelos que representan
distintos aspectos de un mismo
proceso.
10.
• Intercambios de materia y
energía en los ecosistemas/
cadenas alimentarias.
• Redes alimentarias.
• Biomas.
• Flujo de energía.
• Biomasa.
• Productividad primaria.
• Productividad secundaria.
• Eficiencia ecológica.
• Ciclos de la materia: ciclo del
agua.
• Ciclo del carbono, ciclo del
nitrógeno y ciclo del fósforo.
• Conocer los elementos que
componen los sistemas ecológicos y analizar sus interacciones.
• Establecer relaciones entre la
diversidad de ecosistemas presentes en la biosfera y las condiciones generales imperantes
(climáticas, edáficas, etc.) que
actúan limitando o potenciando los principales parámetros
que miden la complejidad de
los ecosistemas: biodiversidad,
producción y biomasa.
• Interpretar diagramas de flujo
de energía en un ecosistema y
utilizarlos para apoyar explicaciones sobre el mismo. Utilizar
dichos gráficos para predecir
la evolución de un ecosistema
tomado como caso de análisis.
• Aplicación de conocimientos
sobre ecosistemas, población y
factores que influyen en el crecimiento de una población a casos
y ejemplos específicos.
• Análisis y aplicación de estrategias reproductivas a ejemplos
concretos.
• Análisis y aplicación de los
diferentes tipos de interacción en
comunidades a casos específicos.
• Análisis de un gráfico sobre la
Influencia de la temperatura en
la distribución de las especies y
elaboración de un diseño experimental para su estudio.
• Realización de observaciones
para analizar características de la
estructura de una comunidad.
Un enfoque
ecológico de
los sistemas
naturales
Los
ecosistemas
como sistemas
abiertos
9
Planificación • Nuevo Huellas • Biología 4 es
Bloque: Los ecosistemas, estructura y dinámica
Capítulo
Situaciones
de enseñanza
Contenidos
Expectativas de logro
11.
• Ecosistemas, estructura y
función.
• Hábitat y nicho ecológico.
• Población Estructura y Dinámica.
• Tamaño poblacional.
• Competencia intraespecífica.
• Comunidad. Estructura y
dinámica.
• Relaciones interespecíficas.
• Ecología y evolución.
• Coevolución.
• Analizar el nivel de ecosistema utilizando los atributos
aplicados a los sistemas vivos:
conceptos de homeostasis,
flujo de energía, transformaciones de la materia y energía,
ciclos de los materiales.
• Analizar y describir en base a
tablas y gráficos la productividad en diferentes ecosistemas relacionándola con los
principales parámetros que la
mensuran.
• Aplicación de los conceptos de
flujo de energía en los ecosistemas a casos específicos.
• Análisis de redes tróficas y
esquemas de flujo de energía.
• Diferenciación y aplicación de
los conceptos de producción y
biomasa.
• Análisis de esquemas de ciclos
biogeoquímicos.
• Elaboración de técnicas para
la medición de la producción
secundaria.
• Armado de redes tróficas para
analizar el flujo de energía en
los ecosistemas marinos.
• Análisis de los ciclos biogeoquímicos y los requerimientos de
los organismos desde dos puntos de observación diferentes.
12.
• Evolución de los ecosistemas.
• Grandes extinciones.
• Sucesión ecológica.
• Etapas serales y clímax.
• Teorías del monoclímax y del
policlímax.
• Clímax edáfico y climático.
• Cambios cíclicos.
• Regresión ecológica.
• Describir en base a ejemplos
• los procesos de sucesión y
• regresión ecológicas y las
• principales diferencias entre
• estos procesos de la dinámica
• ecológica.
• Aplicación de los conceptos
• de sucesión ecológica y Sere a
• ejemplos concretos, escritos y
• visuales.
• • Observación de la colonización
• de microambientes creados de
• modo artificial.
• • Lectura y comprensión de
• un texto sobre comunidades
• serales y clímax.
13.
• La actividad humana a través
del tiempo.
• Pasaje de la recolección y la
caza a la agricultura.
• Sociedades industriales.
• Ecosistemas humanos.
• Sistemas subsidiados.
• Agroecosistemas.
• Flujo de energía y reciclaje de
materia en los agroecosistemas.
• Impacto ambiental de los
agroecosistemas.
• Métodos para reducir elimpacto.
• Comparar las características de
los ecosistemas naturales en
determinados biomas con la
de los agroecosistemas que se
establecen en los mismos.
• Debatir acerca del impacto
antrópico sobre los principales
biomas del planeta a partir del
modelo productivo dominante
y dar argumentos sobre la
necesidad de preservar del
mismo, zonas que actúan como
importantes reguladores de
la dinámica planetaria: selvas,
humedales, glaciares, etc.
• Análisis y aplicación conceptual
de lo aprendido sobre el impacto de la actividad humana en el
ecosistema a distintos ejemplos
y casos concretos.
• Lectura e interpretación de un
texto sobre la Revolución verde.
• Diseño y armado de huerta
orgánica intensiva.
Componentes
estructurales
de los
ecosistemas
El cambio
en los
ecosistemas
Ecosistemas
humanos. La
producción
agrícola
10