SERIE
Fuera Fuera de de
Biología II Estímulos y respuestas en los seres vivos
Fuera de
educación secundaria
educación secundaria
SERIE
NAP: 2.º Y 3.º AÑO (ES) PBA: 3.º AÑO (ES) CABA: 2º AÑO (NES)
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LIBRO PARA EL DOCENTE 1/20/16 2:56 PM
Fuera de
SERIE
Biología II Estímulos y respuestas en los seres vivos
LIBRO PARA EL DOCENTE
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Dirección editorial Florencia N. Acher Lanzillotta
Dirección de arte Luciano Andújar
Edición Sofía Martínez
Coordinación gráfica Lucas Frontera
Autoría Pablo Salomón, Marcela Gleiser y Sofía Martínez
Diseño de tapa Cecilia Aranda
Corrección Sofía Inés Lunazzi
Diseño de maqueta Cecilia Aranda y Luciano Andújar Diagramación Ivana Tkacz Documentación fotográfica Mariana Jubany Preimpresión y producción gráfica Florencia Schäfer
© 2016, Edelvives. Av. Callao 224, 2.º piso Ciudad Autónoma de Buenos Aires (C1022AAP), Argentina.
Libro para el docente, Biología II / Sofia Martinez; Pablo Salomón; dirigido por Florencia N. Acher Lanzillotta; editado por Sofia Martinez. - 1ª ed . - Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Edelvives, 2016. 72 p.; 27 x 21 cm. ISBN 978-987-642-398-4 1. Guía del Docente. I. Acher Lanzillotta, Florencia N., dir. II. Martinez, Sofia, ed. III. Título. CDD 371.1
Este libro se terminó de imprimir en el mes de enero de 2016, en FP Compañía Impresora S.A., Buenos Aires, Argentina. Reservados todos los derechos de la edición por la Fundación Edelvives. Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de los ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. Queda hecho el depósito que dispone la ley 11.723.
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BIOLOGÍA II
La evaluación para el aprendizaje en Ciencias Naturales En este documento pretendemos ofrecer herramientas para acompañar el proceso de evaluación, abordando recursos dentro del marco general de lo que conocemos como evaluación formativa. Se trata de uno de los distintos enfoques posibles que, consideramos, es muy pertinente para el área de las Ciencias Naturales, en tanto concibe la evaluación como un proceso que busca continuamente acompañar a los alumnos en el logro de sus aprendizajes. Black y Wiliam (1998) definen la evaluación formativa como un proceso en el que se recaba información con el fin de revisar y ajustar el proceso de enseñanza y aprendizaje en función de las necesidades de los alumnos y las expectativas de logro definidas por el docente. En consonancia con el modelo de evaluación formativa, los lineamientos curriculares vigentes plantean una reformulación de la lógica de la evaluación, transformándola en una parte más del proceso de enseñanza y aprendizaje, y diferenciándola de un espacio exclusivamente de acreditación para la calificación del desempeño. Una de las claves en este cambio implica transformar la lógica de los propios estudiantes sobre el sentido de la evaluación para pasar de un modelo de evaluación del aprendizaje a un modelo de evaluación para el aprendizaje. Si la instancia de evaluación se limita a la acreditación de saberes, se pierde uno de los aspectos más ricos y fructíferos del proceso de aprendizaje. ¿Cómo lograr, entonces, evaluaciones coherentes con la enseñanza, que nos den información útil para seguir trabajando en función de objetivos de aprendizaje fieles a la concepción de la ciencia que sostenemos? Hay al menos tres puntos que nos servirá tener en cuenta (Furman, Rosenzvit y Salomón, 2015): 1. Los contenidos. De más está decir que carece de sentido evaluar contenidos que no hemos enseñado, o dejar de evaluar contenidos importantes sobre los que hemos trabajado en clase. Será importante recordar que son contenidos de aprendizaje tanto los conceptos como las competencias científicas o modos de conocer y, como tales, ambos tipos de contenidos deben ser evaluados. 2. La forma. La manera en que se presentan y resuelven ciertos ejercicios de evaluación puede requerir de un aprendizaje en sí mismo. No sería coherente, por ejemplo, trabajar durante las clases con preguntas abiertas y luego evaluar a través de un ejercicio en forma de sopa de letras, o viceversa. Estas maneras de interpretar o producir información deben considerarse también contenidos de aprendizaje. 3. Trabajar sobre situaciones auténticas. Las evaluaciones deben permitir a los estudiantes poner en juego las habilidades o conocimientos adquiridos en el marco de situaciones auténticas como, por ejemplo, problemas presentados a través de escenarios cotidianos que requieran utilizar las competencias aprendidas1. La posibilidad de presentar casos para pensar en los cuales los alumnos deban poner en juego lo aprendido (y no solamente declararlo) será central a la hora de evaluar si realmente aprendieron en profundidad lo que buscábamos.
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La evaluación en libros “Fuera de serie” Biología II “Fuera de serie” es una obra concebida desde el marco de la enseñanza por indagación. Sus páginas reflejan un abordaje de los contenidos científicos desde el enfoque CTS (Ciencia, Tecnología y Sociedad), que asiste al objetivo de la alfabetización científica y tecnológica (Fourez, 1997), entendida como el proceso de enseñanza de conceptos y competencias que coadyuvan al desarrollo de una ciudadanía informada y comprometida con la ciencia y sus productos. Esta serie fue concebida por un equipo de docentes, científicos, comunicadores de la ciencia, ilustradores, historietistas, diseñadores y editores que han pensado secciones y actividades que pretenden ser espacios para la discusión y la reflexión. De este modo, se busca que los estudiantes desarrollen un pensamiento crítico sobre la ciencia y sus productos, pudiendo considerarla como una construcción social y cultural, falible y atravesada por intereses diversos. Las propuestas de evaluación que integran este material buscan que los estudiantes pongan en juego los contenidos trabajados a lo largo del libro. En línea con los fundamentos de la evaluación formativa, se pretende evaluar lo enseñado en situaciones auténticas, contextualizadas en casos reales o verosímiles. Los ejercicios brindan la oportunidad de que los estudiantes pongan en juego contenidos conceptuales, pero al mismo tiempo deben aplicar competencias científicas que también se trabajan en las páginas de cada capítulo. Asimismo, habilidades lingüísticas clave para la ciencia, como la capacidad de argumentación, la descripción y la explicación, también tienen su lugar en la resolución de las propuestas de actividades que integran esta guía. Más que principios regidores respecto de la evaluación, estas páginas se presentan como propuestas modelizadoras de una concepción posible (y necesaria) sobre la evaluación. Docentes y estudiantes son los verdaderos protagonistas de la desafiante aventura de enseñar y aprender Ciencias Naturales; esperamos que algunas de las ideas vertidas en estas líneas sean inspiradoras de propuestas transformadoras.
Bibliografía Anijovich, R. y C. González. Evaluar para aprender: conceptos e instrumentos. Buenos Aires, Aique, 2011. Black, P. y D. Wiliam. Inside the black box: Raising standards through classroom assessment. Londres, Granada Learning, 1998. Fourez, G. Alfabetización científica y tecnológica: acerca de las finalidades de la enseñanza de las ciencias. Buenos Aires, Ediciones Colihue SRL, 1997. Furman, M.; Rosenzvit, M. y P. Salomón. Clase N.º 6: “La evaluación en Ciencias Naturales”. Especialización docente de nivel superior en Educación Primaria y TIC. Buenos Aires: Ministerio de Educación de la Nación, 2015.
1 La educadora catalana Elena Barberà caracteriza a las actividades auténticas como una de las claves del aprendizaje. Compartimos un fragmento de una conferencia que presentó en el Congreso de Conectar Igualdad de 2012, en Jujuy: http://bit.ly/EDVBII-GD-04.
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Bloque I. La respuesta al medio Unidad 1. La función de relación en los seres vivos
Bloque I. La respuesta al medio Unidad 2. Estímulos y respuestas en los animales
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Bloque I. La respuesta al medio Unidad 3. El comportamiento animal
mo, polinización.
• Sociobiología y comportamiento humano. • Coevolución: predación especialista, parasitis-
cia, territorialidad, sociedades de animales.
• El comportamiento social: agresión, dominan-
tejo, selección sexual, sistemas de apareamiento.
• Comportamiento reproductivo: comunicación, cor-
cas, visuales y sonoras.
• La comunicación intraespecífica: señales quími-
aprendizaje asociativo, aprendizaje por imitación.
• Tipos de aprendizaje: habituación, impronta,
acción fija.
• El comportamiento como respuesta. • Etología, el estudio del comportamiento animal. • Comportamiento de huida. • Los comportamientos innatos: patrones de
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estímulo-percepción-integración-respuesta. Vincular el comportamiento individual con procesos que ocurren a nivel fisiológico. Analizar experimentos donde se estudien diferentes tipos de comportamientos animales. Explicar comportamientos específicos a partir del proceso evolutivo. Comprender la comunicación entre individuos como una forma de comportamiento. Explicar la selección sexual como un componente del proceso de especiación.
• Relacionar los comportamientos con el modelo
de estímulos y receptores. • Comprender que la percepción es única para cada tipo de animal (lo que cada animal percibe del mundo es único). • Analizar la percepción de los estímulos con ejemplos en algunos tipos de animales, como el campo magnético en las aves migratorias, la radiación infrarroja en las serpientes, las ondas ultrasonoras en los murciélagos y perros, y las feromonas en las hormigas.
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• Estudiar las características de los distintos tipos
respuestas en los animales. Tipos de estímulos y receptores. Los órganos de los sentidos. Los estímulos físicos: percepción de la luz, electrorrecepción, magnetorrecepción, termorrecepción. Los estímulos mecánicos: percepción del equilibrio y del movimiento, percepción del sonido, ecolocalización. Los estímulos químicos: el sentido del olfato, el sentido del gusto.
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abiertos que intercambian materia y energía con el medio. Estudiar de qué forma los seres vivos perciben señales del medio, y por qué esta percepción es específica. Analizar las distintas etapas en la ruta que sigue la información en los seres vivos. Estudiar las similitudes de la ruta de la información en los distintos organismos, y por qué se puede establecer un modelo común para describirla (EPIR). Analizar los mecanismos de regulación y control en los seres vivos en relación con la ruta de la información.
• Comprender que los seres vivos son sistemas
Objetivos específicos
• La percepción de estímulos y la elaboración de
respuesta (EPIR) en animales, plantas, hongos, protistas y a nivel celular.
• El modelo estímulo-percepción-integración-
termorregulación.
• La recepción de los estímulos. • Rango de afinidad de los receptores. • El control y la regulación en los seres vivos. • La homeostasis: osmorregulación,
hongos, organismos unicelulares y células.
• La relación con el medio. • El estudio de los seres vivos como sistemas. • La ruta de la información en animales, plantas,
Contenidos
actividades.
sis y predicciones.
• Contextualización y problematización de las
argumentativos.
• Lectura crítica y comprensiva de textos. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Formulación de preguntas investigables, hipóte-
de los estudiantes.
• Trabajo con modelos. • Análisis de experimentos. • Análisis de situaciones y fenómenos naturales. • Observación de videos históricos. • Resolución de situaciones problemáticas. • Escritura de textos descriptivos y
• Relevamiento de las concepciones alternativas
de la vida cotidiana.
• Vinculación de los contenidos con situaciones
sis y predicciones.
• Lectura y análisis de textos informativos. • Análisis de casos actuales e históricos. • Análisis de situaciones experimentales. • Formulación de preguntas investigables, hipóte-
de la vida cotidiana.
• Vinculación de los contenidos con situaciones
sis y predicciones.
• Lectura y análisis de textos informativos. • Análisis de casos actuales e históricos. • Análisis de situaciones experimentales. • Formulación de preguntas investigables, hipóte-
Estrategias de enseñanza
BIOLOGÍA II
Planificación anual
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Bloque I. La respuesta al medio Unidad 4. Estímulos y respuestas en las plantas
Bloque I. La respuesta al medio Unidad 5. Percepción y respuesta a nivel celular
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plantas, en animales y durante el desarrollo embrionario.
• Efectos de las respuestas celulares. • Evolución de la comunicación celular: en
rior de la célula.
• Concepto de ósmosis y tonicidad. • Receptores intracelulares y transmembrana. • Proceso de transducción de la señal en el inte-
pasivo (difusión), activo, exocitosis y endocitosis.
• Proteínas de membrana. • Tipos de transporte a través de la membrana:
del mosaico fluido.
• Componentes de la comunicación celular. • Tipos de comunicación celular. • Estructura de la membrana plasmática: modelo
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vegetales. Diversidad de respuestas elaboradas por las plantas: tropismos y nastias. Respuestas frente a estímulos lumínicos: fotropismo, heliotropismo, síndrome de escape al sombreado, fotoperiodicidad. Estímulos internos de las plantas: ritmos circadianos, y su sincronización a partir de estímulos externos, como la luz solar. Respuestas al contacto y la presión percibidas mediante mecanorreceptores. Hidronastia e hidrotropismo y su relación con los procesos del organismo, como la apertura y cierre de estomas. La comunicación de las plantas entre sí y con otras especies vegetales, animales y de microorganismos. La temperatura y el ciclo de vida de las plantas: letargo, dormición y latencia.
• Estímulos captados por las plantas y receptores
Contenidos
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nicación celular. Relacionar los tipos de comunicación celular a partir de la célula emisora y la célula blanco. Analizar la composición de la membrana plasmática y relacionarla con las funciones que cumple en los seres vivos. Describir los tipos de transporte a través de la membrana y analizarlos según la naturaleza de la sustancia y su concentración intra- y extracelular. Relacionar la naturaleza química de los ligandos con el tipo y la ubicación del receptor celular. Explicar la importancia de la comunicación celular durante el desarrollo embrionario.
• Comprender el mecanismo general de la comu-
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ción-respuesta a los mecanismos desarrollados por las plantas. Analizar las respuestas vegetales en diferentes niveles: a nivel celular-molecular y a nivel del individuo. Interpretar los procesos de respuestas vegetales (permanentes y transitorias) como características evolutivas. Analizar el surgimiento de nuevas estrategias de defensa y de comunicación entre plantas a partir del mecanismo de selección natural. Interpretar y diseñar experimentos donde se pongan a prueba ideas surgidas a partir de la observación de fenómenos naturales, según el método científico. Aprehender la diferencia entre hipótesis y predicción, y entre resultados y conclusiones como partes de una experiencia científica.
• Aplicar el modelo estímulo-percepción-integra-
Objetivos específicos
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y reflexión sobre la construcción del conocimiento científico. Análisis de situaciones y fenómenos. Descripción de procesos y fenómenos. Construcción del patrón temático y lingüístico. Análisis de experimentos históricos; indagación sobre hipótesis y preguntas investigables, descripción de resultados y elaboración de conclusiones. Lectura crítica y comprensiva de textos. Contextualización de las actividades.
estudiantes.
• Trabajo con modelos, • Análisis de episodios de la historia de la ciencia
• Relevamiento de saberes previos de los
actividades.
• Contextualización y problematización de las
sis y predicciones.
• Debates argumentativos. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Formulación de preguntas investigables, hipóte-
argumentativos.
• Análisis de situaciones y fenómenos naturales. • Resolución de situaciones problemáticas. • Escritura de textos descriptivos, informativos y
relaciones.
• Análisis de experimentos. • Análisis de variables. • Descripción de procesos y establecimiento de
gráficas.
de los estudiantes.
• Trabajo con modelos. • Utilización de distintas representaciones
• Relevamiento de las concepciones alternativas
Estrategias de enseñanza
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Bloque II. Regulación e integración de funciones en los seres humanos Unidad 6. El sistema nervioso
Bloque II. Regulación e integración de funciones en los seres humanos Unidad 7. El sistema endocrino y la regulación hormonal
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regulación nerviosa. Tipos de glándulas. Tipos de hormonas. Acción hormonal y homeostasis: regulación de la glucemia, acción de la insulina y el glucagón. La diabetes tipo I y II. La regulación hormonal y el eje hipotálamo-hipófisis. Hormonas de la neurohipófisis: oxitocina y vasopresina. Hormonas de la adenohipófisis: prolactina y somatotropina. Hormona estimulante de la glándula tiroides y hormonas tiroideas. Hormonas sexuales y madurez sexual. Hormona adenocorticotropa, glucocorticoides y regulación de la glucemia. Mecanismos de retroalimentación en el eje hipotálamo-hipófisis. Acción hormonal y homeostasis: regulación de la concentración de sales y líquidos. Integración de la respuesta endocrina y nerviosa.
• La regulación hormonal. • Diferencias entre la regulación hormonal y la
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reino animal. Características del sistema nervioso en diferentes grupos de invertebrados y de vertebrados, y su relación con el proceso evolutivo. Estructura básica del sistema nervioso: función y morfología neuronal. Organización de las neuronas en nervios y ganglios, y función de células gliales. Explicaciones sobre el impulso nervioso: su naturaleza, cómo se produce y cómo se propaga. Organización del sistema nervioso humano y sus subclasificaciones. El estudio del cerebro y las afecciones del sistema nervioso, ciclo de adicción.
• Explicaciones sobre la percepción sensorial en el
Contenidos
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hormonal, en cuanto a los órganos que participan, la forma en la que se transmite la información y los mecanismos de acción. Relacionar la regulación hormonal con el modelo EPIR (estímulo-percepción-integración-respuesta). Comparar la regulación nerviosa y la endocrina respecto del tipo de señal, la forma en la que esta se produce, su velocidad y forma de transporte, cuáles son sus efectos y cuáles son los tipos de procesos en los que participan. Comprender cómo la regulación hormonal y la nerviosa se integran y actúan de forma conjunta en muchos procesos. Explicar el mantenimiento de la homeostasis de acuerdo con la regulación hormonal, poniendo el énfasis en las hormonas que participan en la regulación de la glucemia, y en los experimentos que llevaron a la comprensión de sus mecanismos regulatorios. Conocer la función del eje hipotálamo-hipófisis, y cómo este controla gran parte de los procesos regulados por hormonas, entre los que se encuentran el desarrollo y la madurez sexual. Comprender la función de la retroalimentación en la regulación hormonal, así como la importancia de la existencia de vías hormonales antagónicas.
• Conocer las características generales de la regulación
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nervioso y las capacidades de los seres vivos en cuanto a su interacción con el medio. Interpretar el modelo estímulo-percepciónintegración-respuesta a partir del funcionamiento interno del organismo. Comprender la naturaleza del impulso nervioso y su transmisión a lo largo del tejido nervioso. Describir las clasificaciones del sistema nervioso, qué órganos y tejidos abarcan, que funciones cumplen estos y cuál es la utilidad de este abordaje durante su estudio. Promover la lectura crítica, el análisis y el debate de mitos acerca del sistema nervioso humano, en particular, relacionados con el cerebro. Analizar casos clínicos que demuestren la función de determinadas áreas del cerebro. Dar cuenta del impacto de las drogas en el sistema nervioso, comprender el mecanismo de recompensa y los efectos de su alteración con el consumo de drogas.
• Comprender la relación entre la evolución del sistema
Objetivos específicos
colaborativos en entornos reales y virtuales. • Contextualización y problematización de las actividades a realizar por los estudiantes.
• Trabajos grupales cooperativos y
y retroalimentación.
• Debates e instancias de socialización
textos.
• Lectura crítica y comprensiva de
lingüístico.
• Construcción del patrón temático y
nativas de los estudiantes.
• Relevamiento de concepciones alter-
situaciones de la vida cotidiana.
• Vinculación de los contenidos con
históricos.
• Análisis de casos actuales e
nes y preguntas investigables.
informativos.
• Formulación de hipótesis, prediccio-
• Lectura y análisis de textos
ción de las actividades.
• Contextualización y problematiza-
y retroalimentación.
• Trabajos grupales y cooperativos. • Debates e instancias de socialización
bles, hipótesis y predicciones.
• Lectura crítica y comprensiva de textos. • Formulación de preguntas investiga-
descriptivos.
• Escritura de textos informativos y
miento de relaciones.
• Análisis de experimentos históricos. • Debates de opinión y argumentativos. • Análisis de situaciones y fenómenos. • Descripción de procesos y estableci-
nes gráficas.
nativas de los estudiantes.
• Trabajo con modelos. • Utilización de diversas representacio-
• Relevamiento de concepciones alter-
Estrategias de enseñanza
BIOLOGÍA II
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Bloque III. Proteínas y ADN Unidad 8. Las proteínas
Bloque III. Proteínas y ADN Unidad 9. El ADN
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conocimiento de los mecanismos celulares. Mutaciones puntuales y su efecto en la traducción. Síntesis de proteínas. Ingeniería genética en plantas y animales. ADN recombinante: métodos de obtención y aplicaciones. Aplicaciones de las técnicas moleculares: proteínas recombinantes, clones y OGM.
• Estructura molecular de los ácidos nucleicos. • Mecanismo de replicación del ADN. • Las características del código genético. • Diversidad y funciones del ARN. • Transcripción y maduración del ARNm. • Experimentos históricos que condujeron al
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en el organismo; según su forma y su solubilidad (fibrosas y globulares), y según su composición química (simples y conjugadas). Secuenciación de proteínas. Niveles de estructuración de las proteínas (estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria). Actividad biológica de las proteínas. Desnaturalización de las proteínas: factores y reversibilidad. Modelo llave-cerradura y función enzimática. Las enzimas y la industria.
• Diversidad de proteínas en los seres vivos. • Clasificación de las proteínas según su función
Contenidos
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replicación del ADN, la transcripción del ADN y la traducción del ARN. Comprender que la ciencia sustenta sus explicaciones en evidencias y modelos, y que la construcción del conocimiento se produce de manera gradual, sobre la base de conocimientos previos, del contexto histórico y cultural, y de la disponibilidad de herramientas tecnológicas. Analizar experimentos históricos claves en la comprensión de los mecanismos celulares. Explicar las funciones de los diferentes tipos de ARN. Debatir y analizar las aplicaciones actuales de la ingeniería genética y sus potenciales usos.
• Utilizar modelos para describir y analizar la
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formas y estructuras de las proteínas. Comprender la importancia del conocimiento de la estructura primaria de las proteínas y del proteoma humano en el estudio de enfermedades y el desarrollo de terapias. Relacionar los niveles estructurales de las proteínas con las características que le confieren a la molécula. Describir y analizar el método de secuenciación de proteínas desarrollado por Sanger. Comparar la analogía del modelo llave-cerradura durante la acción enzimática con el mecanismo de reconocimiento del ligando por parte del receptor durante la comunicación celular. Comprender la relevancia de la conformación espacial de las proteínas para su correcto funcionamiento, y describir los factores que pueden alterarla.
• Dar cuenta de la multiplicidad de funciones,
Objetivos específicos
• Escritura de textos descriptivos y explicativos.
información y la comunicación.
• Trabajos grupales y cooperativos. • Actividades relacionadas con la tecnología de la
ración de conclusiones.
• Análisis de resultados experimentales y elabo-
sis y predicciones.
• Lectura crítica y comprensiva de textos. • Formulación de preguntas investigables, hipóte-
conocimiento de la maquinaria celular.
cepciones alternativas de los estudiantes.
• Trabajo con modelos y analogías. • Debates de opinión y argumentativos. • Análisis historiográfico de la construcción del
• Relevamiento de conocimientos previos y con-
predicciones.
• Formulación de preguntas investigables y
gráficas.
• Utilización de diferentes representaciones
actividades.
• Escritura de textos explicativos. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización. • Trabajos grupales y cooperativos. • Contextualización y problematización de las
relaciones.
• Resolución de situaciones problemáticas. • Análisis de experimentos históricos. • Descripción de procesos y establecimiento de
clasificaciones.
estudiantes.
• Utilización de modelos y analogías. • Identificación de criterios que permiten diversas
• Relevamiento de concepciones previas de los
Estrategias de enseñanza
Bloque I. La respuesta al medio
BIOLOGÍA II
Evaluación integradora n.º 1 - Tema A
1. Analizá las siguientes situaciones y completá una tabla como la siguiente: Receptor
Sistema involucrado en la integración
Respuesta
Fecha
Estímulo
Año y curso
Situación A. En el mes de abril, ante la llegada de bajas temperaturas, las colonias de pingüinos de Magallanes en el litoral patagónico inician su migración hacia las costas del sur brasileño. Situación B. Un mosquito levanta vuelo una fracción de segundo antes de ser aplastado por la mano de la persona que estaba picando. Situación C. Un jardinero pasa junto a una maceta con una Mimosa pudica y toca accidentalmente sus ramas. Unos instantes después, el jardinero observa que sus folíolos (pequeñas hojas) se cierran. Situación D. Una abeja observa el patrón de reflexión UV de las flores que reconoce como buenas fuentes de néctar y vuela hacia ellas. 2. Indicá si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I). Reescribí las oraciones incorrectas para que sean correctas. a . La irritabilidad es la capacidad de los seres vivos de responder a estímulos físicos. b . Los comportamientos innatos no pueden modificarse a partir de los cambios del ambiente. c . Los quimiorreceptores solo detectan sustancias en estado líquido. d . El movimiento de los girasoles en respuesta al cambio en la posición del Sol en el cielo es una nastia.
Nombre y apellido
3. Teo ayuda a Maitén a estudiar para un examen de Biología. Tienen la siguiente lista de receptores y quieren clasificarlos.
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Receptores de temperatura en la piel, conos y bastones en la retina, fosetas labiales y loreales (captan radiación infrarroja), corpúsculos de Pacini y Meissner en la piel (intervienen en el sentido del tacto), receptores del oído interno, receptores del olfato, papilas gustativas.
Teo los agrupó en receptores que detectan estímulos químicos y receptores que detectan estímulos físicos. Maitén los clasificó en los siguientes grupos: fotorreceptores, termorreceptores, mecanorrecetores, quimiorreceptores. a . ¿Quién tiene razón? ¿Cuál es el criterio que cada uno usó para proponer su lista? b . Clasificá los receptores de la lista de acuerdo con el criterio de Maitén. c . Por cada receptor, mencioná un ejemplo de ser vivo que lo presente. 4. En los siguientes comportamientos, identificá los componentes innatos y adquiridos. a . Un grupo de palomas levanta vuelo cada vez que los niños pasan corriendo a pocos metros de ellas. A medida que transcurren los días, las palomas comienzan a levantar vuelo con menos frecuencia ante el mismo estímulo hasta que, a partir de un momento dado, los niños pasan a pocos centímetros del grupo mientras sus individuos permanecen indiferentes. b . Un pollito rompe el cascarón y, a poco de nacer, comienza a picotear semillas, piedritas, cordones y cualquier objeto que llama su atención. A las pocas semanas, el pollito solo picotea semillas y lombrices. 5. Algunos insectos, como las abejas, tienen la capacidad de la radiación ultravioleta reflejada por los objetos. Los científicos saben que esta facultad implica una ventaja muy grande para las abejas, ya que con ella son capaces de distinguir flores que resultan muy parecidas para los humanos, incapaces de ver este tipo de radiaciones. a . ¿Por qué los seres humanos no podemos ver radiación UV? b . ¿Qué clase de receptores serán los que permiten a las abejas ver radiación UV? Subrayá el que corresponda en la siguiente lista. Termorreceptores, fotorreceptores, quimiorreceptores, mecanorreceptores, ultrarreceptores, propiorreceptores. c . En la lista anterior hay un tipo de receptor que
no existe. ¿Cuál es?
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Bloque I: La respuesta al medio
BIOLOGÍA II
Evaluación integradora n.º 1 - Tema B
1. Analizá las situaciones y completá una tabla como la siguiente:
Año y curso
Fecha
Estímulo
Receptor
Sistema involucrado en la integración
Respuesta
Situación A. Al comienzo del otoño, un oso se oculta en su madriguera para hibernar y se mantiene en estado de letargo hasta la primavera. Situación B. Un gorrión levanta vuelo justo antes de que un gato logre atraparlo. Situación C. Un panadero agrega azúcar a una mezcla de harina, agua y levaduras (un hongo unicelular). Minutos más tarde, observa que la masa resultante se “infla”, dado que llena de burbujas. Situación D. Una mosca se posa en una venus atrapamoscas (una planta carnívora) y queda atrapada en la trampa de sus hojas. 2. Indicá si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I). Reescribí las oraciones incorrectas para que sean correctas. a . Las etapas de la señalización celular son recepción de la señal, transcripción de la señal y respuesta celular. b . El cortejo en los animales puede ser llevado a cabo por machos y por hembras. c . Los propiorreceptores sensan los estímulos mecánicos. d . La venus atrapamoscas captura sus presas gracias al tigmotropismo disparado por el contacto de los insectos con las hojas de la planta. 3. Nahuel y Mora tienen la siguiente lista de estímulos y quieren clasificarlos.
Nombre y apellido
luz - sonido - gravedad - diferencia de temperatura sabor dulce - aroma de las flores - radiación UV radiación infrarroja - campo magnético - campo eléctrico Nahuel dice que la única clasificación posible es la siguiente: Estímulos químicos: sabor dulce, aroma de las flores. Estímulos físicos: luz, sonido, gravedad, diferencia de temperatura, radiación UV, radiación infrarroja, campo magnético, campo eléctrico.
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Mora está en desacuerdo, ya que sabe que hay otros criterios de clasificación posibles. a . ¿Qué criterio usó Nahuel para agrupar los estímulos? ¿Qué otro criterio de clasificación de esos estímulos podría mencionar Mora para convencer a su amigo? b . Clasificá los estímulos de la lista de acuerdo con el criterio mencionado en el punto anterior. c . Por cada estímulo, mencioná un ejemplo de seres vivos capaces de percibirlos. 4. En los siguientes comportamientos, identificá los componentes innatos y los adquiridos. a . Un grupo de chimpancés es estudiado. Se mantienen dos chimpancés en jaulas, cada uno puede ver al otro. A los dos animales se les entrega una caja transparente con pasas de uva. La caja está cerrada con una pequeña traba. Al principio, los dos chimpancés tratan de abrirla con golpes, pero no lo logran. Luego de cierto tiempo, uno de los individuos descubre la forma de abrir la caja y accede a las pasas de uva. El otro individuo observa la acción, ejecuta el mismo movimiento y logra destrabar la caja. b . Un grupo de grullas blancas nacidas en cautiverio se pone en contacto con una grulla gris adulta. Luego de un par de días, las jóvenes grullas siguen a la grulla gris como si fuera su madre y desconocen a la madre biológica. 5. Las hormigas tienen la capacidad de percibir la luz polarizada que, de modo natural, se produce en determinados momentos del día, por ejemplo, el atardecer. Esta facultad implica una gran ventaja, ya que con ella son capaces de orientarse en el espacio, lo que facilita el camino de regreso al hormiguero. a . ¿Por qué los seres humanos no podemos distinguir la luz polarizada? b . ¿Qué clase de receptores serán los que permiten a las hormigas ver luz polarizada? Subrayá el que corresponda en la siguiente lista. Termorreceptores, fotorreceptores, olfatorreceptores, mecanorreceptores, propiorreceptores. c . En la lista anterior hay un tipo de receptor que
no existe. ¿Cuál es?
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Bloque II. Regulación e integración de funciones en los seres humanos
BIOLOGÍA II
Año y curso
Fecha
Evaluación integradora n.º 2 - Tema A
1. Mora pasea por un bosque de coihues en la Patagonia junto a su perro, Clemente. Al acercarse a una pendiente que se abre en un claro, Clemente intenta saltar al vacío. Presa del pánico, Mora alcanza a tirar de la correa para salvar a su perro. Unos minutos más tarde, Mora y Clemente caminan de vuelta al pueblo en busca de unos sándwiches de miga. ¡La caminata y el susto despertaron el apetito de Mora! Escribí un texto breve que explique lo que sucedió en el organismo de Mora en el que figuren los siguientes términos: frecuencia cardíaca, eje hipotálamo-hipófisis, glucocorticoides, glucosa, glándulas suprarrenales, sistema nervioso simpático, adrenalina. 2. Completá el siguiente cuadro. Sistema nervioso Velocidad de respuesta Característica de la señal Vía por la que viaja la información Tipo de procesos que regula
3. En 1889, Hermann Minkowski constató que la extirpación del páncreas en un perro provocaba síntomas de diabetes: aumento de la glucemia (glucosa en sangre) y glucosuria (presencia de glucosa en la orina). Observá el gráfico y explicá las observaciones tras la extracción del páncreas. g/L
6 Glucosuria
5 4
Glucemia
2 Nombre y apellido
5. Leé el texto y respondé las consignas. Male es una corredora aficionada. Corrió su primera carrera 10 K en noviembre pasado. Cuando escuchó la señal de largada, Male empezó a trotar despacio, luego aumentó de a poco la velocidad. Su corazón latía rápido, pero no tanto como en el momento previo a la largada. Los kilómetros pasaban mientras el cuerpo de Male se cubría de sudor. Sentía el esfuerzo, pero también tenía buenas sensaciones de lograr su objetivo. A pocos kilómetros de la llegada, el cansancio era insoportable. El sol le quemaba, su cuerpo apenas toleraba el calor. Sentía sed y hambre, solo deseaba que todo terminara pronto. “Falta poco”, se dijo para darse ánimo; y sacó fuerzas para cubrir los últimos metros. Male cruzó la meta llorando de felicidad. Su corazón latía más rápido que nunca, y sus piernas apenas podían despegarse del piso. Se abalanzó sobre una botella de agua ofrecida por un asistente y se la bebió de un solo trago. En pocos minutos, Male devoraba una banana y estiraba sus músculos en el pasto. En el pecho, lucía orgullosa su medalla de finisher, y en su cara brillaba una sonrisa de satisfacción. a . Mencioná tres ejemplos presentes en el tex-
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4. El análisis de sangre de una persona reveló un nivel de tiroxina de 2,4 mg/dL. La concentración normal de la tiroxina es de entre 4,4 y 9,9 mg/dL. a . ¿Qué afección padece esta persona? b . ¿Qué síntomas es probable que presente? c . ¿Qué tratamiento debería recibir?
1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tiempo (h)
to de estímulos percibidos por receptores nerviosos. Indicá para cada ejemplo cuáles son los receptores sensoriales involucrados, qué tipo de respuesta se produce y si se trata de una respuesta voluntaria o involuntaria. b . Dibujá un esquema de una sinapsis. ¿Cómo se transmiten señales de una neurona a otra en una sinapsis?
Extracción del páncreas
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Bloque Bloque II. I: Europa Regulación y América e integración antes de delafunciones expansión enatlántica los seres humanos
BIOLOGÍA II
Año y curso
Fecha
Evaluación integradora n.º 2 - Tema B
1. Teo pasea solo por un bosque de coihues centenarios en un pueblo de la Patagonia. De pronto, siente un ruido de ramas rotas y cree ver un puma moviéndose rápidamente. Presa del pánico, Teo se trepa a un árbol tan pronto como puede. Desde las alturas observa que el “puma” es en realidad el manso Pascasio, el perro de su amiga Maitén. Unos minutos más tarde, Teo y Pascasio caminan de vuelta al pueblo en busca de unas medialunas. La caminata y el susto despertaron el apetito de Teo. Escribí un texto breve que explique lo que sucede con el organismo de Teo en el que figuren los siguientes términos: huida, frecuencia cardíaca, eje hipotálamo-hipófisis, glucocorticoides, glucosa, glándulas suprarrenales, sistema nervioso simpático, adrenalina. 2. Completá el siguiente cuadro. Sistema endocrino Velocidad de respuesta Característica de la señal Vía por la que viaja la información Tipo de procesos que regula
Nombre y apellido
3. En uno de sus célebres experimentos, el científico argentino Bernardo Houssay suministró un extracto de lóbulo anterior hipofisiario a un grupo de perros sanos. El extracto fue obtenido extirpando el lóbulo anterior a otro grupo de perros y “licuándolo”. Luego de un tiempo, el grupo de perros que recibió el extracto desarrolló diabetes. a . ¿Qué pregunta quería responder Houssay con este experimento? b . ¿A qué conclusiones llegó? c . ¿Qué función cumple la adenohipófisis en los niveles de insulina en el cuerpo? 4. El análisis de sangre de un individuo reveló un nivel de hormona tiroidea de 11,4 mg/dL. La concentración normal de la tiroxina está entre 4,4 y 9,9 mg/dL. a . ¿Qué afección padece esta persona?
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b . ¿Qué síntomas es probable que presente? c . ¿Sirve como tratamiento el suministro de las
hormonas T3 y T4? ¿Por qué? 5. Leé el texto y respondé las consignas. Male es una corredora aficionada. Corrió su primera carrera 10 K en noviembre pasado. Cuando escuchó la señal de largada, Male empezó a trotar despacio, luego aumentó de a poco la velocidad. Su corazón latía rápido, pero no tanto como en el momento previo a la largada. Los kilómetros pasaban mientras Male sentía que su cuerpo se cubría de sudor. Sentía el esfuerzo, pero también tenía buenas sensaciones que le hacían pensar que iba a superar la prueba con éxito. A pocos kilómetros de la llegada, el cansancio era insoportable. El sol le daba de lleno en la cara, su cuerpo apenas toleraba el calor. Sentía sed y un poco de hambre, y solo deseaba que todo terminara pronto. “Falta poco”, se dijo para darse ánimo; y sacó fuerzas de donde no sabía que tenía para cubrir los últimos metros de la carrera. Male cruzó la meta llorando de felicidad. Su corazón latía más rápido que nunca, y sus piernas apenas podían despegarse del piso. Se abalanzó sobre una botella de agua ofrecida por un asistente y se la bebió de un solo trago. En pocos minutos, Male devoraba una banana y estiraba sus músculos en el pasto. En el pecho, lucía orgullosa su medalla de finisher, y en su cara brillaba una sonrisa de satisfacción.
a . Confeccioná un esquema que describa los
mecanismos de regulación de la glucosa en el cuerpo de Male a lo largo de las situaciones de la historia. b . Redactá un texto breve que explique los principales procesos del sistema endocrino que suceden en la escena. Utilizá las siguientes palabras: homeostasis, hipotálamo, hipófisis, glucosa.
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Bloque III. I: Europa Proteínas y América y ADN antes de la expansión atlántica
BIOLOGÍA II
Evaluación integradora n.º 3 - Tema A
1. Maitén y Mora, dos chicas de 3.°, estudian para un examen de Biología. En el libro leen el siguiente texto.
Fecha
La catalasa es una enzima proteica que cataliza la reacción de transformación de agua oxigenada en agua y oxígeno, y se encuentra, por ejemplo, en las papas. La actividad de la enzima puede investigarse verificando la aparición de burbujas, que corresponden a la formación del gas oxígeno, cuando se vierte un poco de agua oxigenada sobre un trozo de papa cruda.
Las chicas deciden seguir el procedimiento propuesto por Maitén. La siguiente tabla muestra los resultados obtenidos. Vaso
Observaciones
Vaso 1
No hay burbujas
Vaso 2
Muchas burbujas
Vaso 3
Pocas burbujas
Vaso 4
No hay burbujas
Vaso 5
No hay burbujas
Año y curso
a . ¿Estás de acuerdo con Mora? ¿Por qué? Anali-
Las chicas suponen que, dado que la catalasa es una proteína, la actividad catalizadora de la enzima se puede alterar con el calor. ¿Qué otros factores podrían alterar la actividad de la enzima?
zá los datos de la tabla y escribí las conclusiones del experimento. b . ¿Por qué no hay burbujas en el recipiente 4? ¿Qué pasó con la catalasa durante la cocción de la papa?
2. Maitén y Mora deciden investigar la influencia del calor en la actividad de la catalasa y discuten cómo hacer el experimento. Maitén propone el siguiente diseño.
3. Una determinada molécula de ADN de cadena doble presenta un 30% de adenina. ¿Cuáles serán los porcentajes de timina, guanina y citosina? Razoná la respuesta.
Cortar cuatro cubos de papa cruda y hervir uno de ellos. Colocar los cubos en vasos distintos, de acuerdo con el siguiente orden: • •
•
•
Nombre y apellido
•
Vaso 1: cubo de papa cruda y 20 ml de agua a temperatura ambiente. Vaso 2: cubo de papa cruda, 20 ml de agua a temperatura ambiente y 5 ml de agua oxigenada. Vaso 3: cubo de papa cruda, 20 ml de agua fría (de la heladera) y 5 ml de agua oxigenada. Vaso 4: cubo de papa cocida, 20 ml de agua a temperatura ambiente y 5 ml de agua oxigenada. Vaso 5: 20 ml de agua a temperatura ambiente y 5 ml de agua oxigenada. Sin papa.
Mora dice que los recipientes 1 y 5 están de más.
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4. ¿Cuáles de los siguientes pares de hermanos tienen huellas genéticas más parecidas? ¿Cuáles tendrán huellas genéticas más diferentes? Explicá tus elecciones. a . Dos hermanos. b . Dos medio hermanos (comparten madre o padre). c . Dos hermanos gemelos. d . Dos hermanos políticos (cuñados). 5. Completá la frase con la opción correcta y justificá tu respuesta. • Cuando termina el proceso de replicación de una doble hélice de ADN, se obtienen dos dobles hélices: cada una de ellas está formada por una de las cadenas que fueron usadas como molde y por una cadena nueva. una formada por las dos cadenas usadas como molde, y otra formada por las dos cadenas nuevas.
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I: Europa y América Bloque III. Proteínas y ADN antes de la expansión atlántica
BIOLOGÍA II
Evaluación integradora n.º 3 - Tema B
1. Teo y Nahuel, dos chicos de 3.° estudian para un examen de Biología. En el libro leen el siguiente texto.
Año y curso
Fecha
La catalasa es una enzima proteica que cataliza la reacción de transformación de agua oxigenada en agua y oxígeno, y se encuentra, por ejemplo, en las papas. La actividad de la enzima puede investigarse verificando la aparición de burbujas, que corresponden a la formación del gas oxígeno, cuando se vierte un poco de agua oxigenada sobre un trozo de papa cruda. Los chicos suponen que, dado que la catalasa es una proteína, la actividad catalizadora de la enzima se puede alterar con el nivel de acidez (o pH) del medio. ¿Qué otros factores podrían alterar la actividad de la enzima? 2. Teo y Nahuel deciden investigar la influencia del pH en la actividad de la catalasa comprobando la aparición de burbujas en recipientes que contienen trozos de papa y distintas proporciones de agua y vinagre, que es una sustancia ácida. Teo propone el siguiente diseño experimental.
Vaso
Observaciones
1 (papa + 20 ml de agua a 20 °C)
Muchas burbujas
2 (papa + 20 ml de agua a 20 °C + 5 ml de agua oxigenada)
Algunas burbujas
3 (papa + 15 ml de agua a 20 °C + 5 ml de vinagre + 5 ml de agua oxigenada)
No hay burbujas
4 (papa + 10 ml de agua a 20 °C + 10 ml de vinagre + 5 ml de agua oxigenada)
Pocas burbujas
5 (papa + 5 ml de agua a 20 °C + 15 ml de vinagre + 5 ml de agua oxigenada)
No hay burbujas
b . Analizá los datos de la tabla y escribí las con-
clusiones del experimento. c . ¿Para qué sirve el vaso 1?
3. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones NO es correcta? Explicá por qué. • Un codón… consta de tres nucleótidos. puede codificar el mismo aminoácido que otro codón. puede codificar más de un aminoácido. es la unidad básica del código genético.
Cortar tres cubos de papa cruda. Colocar los cubos en vasos distintos, de acuerdo con el siguiente criterio: • Vaso 1: cubo de papa cruda y 20 ml de agua a temperatura ambiente. • Vaso 2: cubo de papa cruda, 10 ml de agua a temperatura ambiente, 10 ml de vinagre y 5 ml de agua oxigenada. • Vaso 3: cubo de papa cruda, 5 ml de agua fría (de la heladera), 15 ml de vinagre y 5 ml de agua oxigenada.
Nombre y apellido
a . Nahuel dice que el experimento que propone Teo
tiene un error. ¿Estás de acuerdo con él? ¿Por qué? Como no se pusieron de acuerdo, Nahuel decidió hacer su propio experimento (bastante parecido al que propuso Teo, pero con algunos cambios). La siguiente tabla muestra los resultados que obtuvo.
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4. Las mutaciones implican cambios en la secuencia del ADN y, por lo tanto, en la secuencia del ARN mensajero correspondiente. ¿Cuáles de las siguientes mutaciones generan un cambio en la secuencia de lectura del ARNm? Justificá tu respuesta. a . Cambia una base por otra. b . Se agrega una base (adición). c . Se pierde una base (deleción). 5. Reescribí la siguiente frase de manera correcta. El proceso por el cual la información codificada en un gen se convierte en una proteína comienza con el proceso de transcripción, que implica la síntesis de un polipéptido (conformado por aminoácidos) a partir de la molécula de ADN que actúa como molde.
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BIOLOGÍA II
Unidad 1. La función de relación en los seres vivos
Introducción Todos los seres vivos comparten la capacidad de reconocer señales del medio, tanto externo como interno. La percepción de los estímulos depende de la presencia de ciertas estructuras específicas, llamadas receptores. En cada ser vivo, la percepción es única, ya que depende del tipo y de la cantidad de receptores presentes, además de las características de dichos receptores. Por eso, no todos los seres vivos son capaces de percibir los mismos estímulos, o bien una misma señal puede ser captada de forma diferente por distintos organismos. Una vez que las señales son detectadas por estructuras específicas, se desencadena un mensaje en el interior de los organismos. Este mensaje o información se interpreta, se procesa y se integra para elaborar una respuesta, que puede ser simple, como el alejamiento o acercamiento a la luz de un protista, o complejo, como el comportamiento de cortejo de un mamífero. En este primer capítulo se plantea un abordaje general acerca de la “ruta” que sigue la información, con ejemplos en distintos organismos, tanto pluricelulares (animales, plantas y hongos) como unicelulares (protistas y bacterias). Más allá de las particularidades de cada grupo, en todos hay un patrón que se repite, y por eso se puede hablar de un modelo básico: el modelo estímulo-percepción-integración-respuesta (EPIR). En resumen, este modelo establece que, en todos los seres vivos, las señales son reconocidas de forma específica; este reconocimiento desencadena un mensaje que se interpreta, y finalmente se elabora una respuesta. Este capítulo es el primero del bloque “La respuesta al medio”, y pretende establecer una mirada amplia y abarcativa del fenómeno que, más adelante, en los capítulos subsiguientes, se irá profundizando, al analizarse en los distintos grupos (animales y plantas); luego, en distintas etapas de la ruta de la información (percepción y elaboración de la respuesta), para finalmente abordar el modelo a nivel celular.
Ideas básicas a construir por los estudiantes • Todos los seres vivos tienen la capacidad de respon-
• La integración de la información da como resultado
der a señales o estímulos, tanto del medio externo como del interno. • Los estímulos son captados por órganos y/o estructuras específicas. • No todos los seres vivos captan ni los mismos estímulos ni del mismo modo; la percepción es única para cada tipo de organismo. • Un mismo estímulo puede ser percibido por estructuras diferentes en distintos organismos. • Una vez que se percibe un estímulo, la información ingresa al organismo y es procesada por mecanismos de integración.
la generación de respuestas, que varían de acuerdo con el tipo de estímulo y con el tipo de ser vivo. No todos los organismos responden de la misma manera frente a los mismos estímulos. • La información sigue un recorrido similar en todos los seres vivos (animales, plantas, hongos y organismos unicelulares), que se abrevia con las siglas EPIR (estímulo-percepción-integración-respuesta). • En los organismos pluricelulares, el modelo EPIR también se puede aplicar a nivel celular, ya que cada célula tiene la capacidad de captar señales, integrar la información y llevar a cabo una respuesta.
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Página 17 ¿Cómo percibimos el mundo que nos rodea? La pregunta que abre el primer capítulo del libro invita a reflexionar sobre los procesos vinculados con la función de relación en los seres vivos. Las páginas de la historieta plantean escenas disparadoras sobre la diversidad de estímulos presentes en el mundo y las formas en las que estos son percibidos por los seres humanos. Dado que en esta instancia los alumnos recién comienzan a interactuar con los contenidos de la unidad, resultará conveniente que el docente plantee un intercambio abierto que invite a los chicos a compartir sus ideas sobre estos temas.
¿De qué forma nos relacionamos con el medio? Producción a cargo de los estudiantes. Se trata de una pregunta abierta que apela a las ideas previas de los chicos. Se espera que los estudiantes tomen conciencia del amplio abanico de estímulos externos e internos que son percibidos por los seres vivos.
¿Cuál será la diferencia entre los estímulos que perciben las plantas y los animales? ¿Y los hongos? ¿Y los organismos unicelulares? Todos los seres vivos perciben estímulos. El tipo y la variedad de estímulos que puede percibir cada organismo dependen de las estructuras sensoriales. No solo hay diferencia en los estímulos que se perciben, sino en la forma en que la información se integra y en el tipo de repuestas que se pueden elaborar. Los organismos unicelulares perciben una diversidad menor de estímulos y elaboran respuestas más sencillas que los organismos pluricelulares. La mayor diversidad de estímulos y respuestas la tienen los animales.
Página 21 ¿Cómo se integrará la información en una única célula? Esta pregunta promueve la generación de hipótesis por parte de los estudiantes. La integración debe realizarse dentro del citoplasma de la célula.
¿Cómo responde el organismo a cada uno de los estímulos que percibimos?
Página 23 ¿Existe una “verdadera” percepción del mundo?
Producción a cargo de los estudiantes.
No. Hay tantas percepciones como seres vivos. Cada ser vivo tiene una capacidad diferente de percibir los estímulos y, por lo tanto, el mundo que percibe es otro.
Página 19 Los seres vivos intercambian información con el entorno. ¿Será una forma de intercambio de energía o de materia? Esta pregunta promueve la generación de hipótesis por parte de los estudiantes, puesto que no puede contestarse ni deducirse directamente a partir del texto. Con la orientación del docente puede que concluyan que la “información” puede ser materia (alguna sustancia química) o energía (como luz u ondas sonoras).
Página 20 ¿Tendrá que ver con el “poder” de Maitén, el personaje de la historia? Seguramente tendrá que ver con el “poder” de Maitén, puesto que este personaje percibe los olores a partir de los receptores presentes en la nariz.
Los secretos de la luz ultravioleta 1. La diferencia entre la percepción del ojo humano y el ojo de las abejas depende de las características de los receptores presentes en dichos ojos. A diferencia de los seres humanos, las abejas tienen receptores que son capaces de reconocer la luz ultravioleta y no tienen receptores que detecten la luz roja. 2. De investigación por parte de los alumnos. Aquí se sugieren algunas páginas: • Artículo sobre las abejas, con otros ejemplos de flores: http://bit.ly/EDVBII-GD-17a. • Polinización en general, distintos tipos de agentes polinizadores y las características de las flores que son polinizadas por esos agentes: http://bit.ly/EDVBII-GD-17b.
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BIOLOGÍA II
Página 24 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 1 1.
2.
3.
Es imprescindible contar con este invernadero, puesto que actúa como referencia de lo que sucede en ausencia de estímulos sonoros. Para poner a prueba la hipótesis, debe poder compararse el crecimiento de las plantas que reciben estímulo sonoro respecto de aquellas que no lo reciben; por eso, las plantas de este invernadero constituyen el tratamiento control. Como se pretende analizar el impacto del estímulo sonoro en el crecimiento, no debe haber ninguna otra condición diferente entre los distintos invernaderos; de este modo, se puede estar seguro de que los resultados responden a la variación de la condición que se está investigando. Una diferencia en el riego podría afectar el crecimiento. Si los invernaderos que reciben estímulos sonoros tuvieran diferencias en el tiempo de emisión del sonido, se estaría introduciendo una condición diferente (la variación de horas en las que reciben el estímulo sonoro). Esto podría ocasionar diferencias y generar confusiones al momento de sacar conclusiones, sobre todo, al comparar aquellas que reciben un estímulo agradable respecto de las que reciben un estímulo desagradable.
4.
De formulación personal por parte de los alumnos. Pueden sugerir que la ubicación en la terraza es un factor que puede haber influido en la experiencia, puesto que es posible que haya una diferencia en la forma en la que reciben la luz del sol.
5.
Las plantas deberían tener estructuras capaces de reconocer las ondas sonoras, interpretar la información, transmitirla y desencadenar una respuesta.
Página 25 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 2 1.
2.
En este caso no hay un componente que actúe como control, ya que todas las muestras de leche contienen grasa. Se podría realizar con otros alimentos ricos en grasa, como por ejemplo, los quesos.
3.
Se podría repetir el experimento, pero comparando la capacidad de percepción de los mismos estímulos en grupos de personas del mismo lugar, pero de distintas edades.
¿Dónde se encuentran los receptores que detectan la presencia de grasa a través del olfato? ¿Serán FTQFDÓmDPT Se encuentran en la nariz, y seguramente sean específicos (es decir, que reconozcan de forma específica ciertas sustancias volátiles, y no otras).
Página 26 Un perfume inconfundible 1.
Se mencionan varios estímulos olfativos: el aroma de la leche de la madre (que es reconocido por el bebé); el aroma del bebé (que es reconocido por la madre); aromas del ambiente hospitalario; el aroma de niños y de madres; “aroma de familia” (reconocido por personas seleccionadas al azar); el aroma de los bebés con fenilcetonuria (que es reconocido por la madre).
2.
Los bebés reconocen el aroma de sus madres a unas pocas horas de haber nacido, se vuelven ante este olor, y se tranquilizan. Las madres reconocen el aroma de los hijos, pero tardan un poco más.
3. Se pueden obtener varias conclusiones a partir de los experimentos que se describen. Entre ellas: los bebés reconocen el aroma de la leche de la madre; los bebés se tranquilizan con el aroma de la leche de la madre; las madres que están en contacto con sus hijos más de nueve minutos pueden reconocer su aroma; existe un aroma similar entre los distintos miembros de una familia; las madres perciben las variaciones en el aroma que produce la fenilcetonuria.
Página 27 Los organismos unicelulares, como los paramecios y las bacterias, ¿tendrán mecanismos de control y regulación? Esta pregunta promueve la generación de hipótesis por parte de los estudiantes. Puede que, con base en el ejemplo de la formación de esporas, los estudiantes señalen que existen mecanismos de control y regulación, pero que ocurren dentro de la misma célula. 17
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se genera una respuesta de acercamiento hacia la flor. Tercera foto (lobo): los lobos perciben el aullido a través de los receptores sensoriales del oído. La información viaja hacia el cerebro, donde se interpreta y se procesa, y se elabora una respuesta de acercamiento por parte de los lobos hacia el sitio donde está el lobo aullando Cuarta foto (gato): los receptores de la piel del gato (y de la piel de la persona) detectan el contacto. En los dos animales, la información viaja hacia el cerebro, donde es interpretada y procesada. En ambos casos se interpreta como un registro táctil, y produce una respuesta (por ejemplo, sensación de placer).
Página 30 En los animales, ¿siempre las respuestas frente a los estímulos son movimientos? No necesariamente. La respuesta puede ser la regulación del funcionamiento de algún órgano, o la generación de una emoción, entre otras.
Página 32 Robots que aprenden equivocándose, igual que los humanos 1.
Los robots BRETT tienen la capacidad de aprender a realizar actividades para las cuales no fueron programados específicamente, y mejorar su desempeño.
2.
El desafío que deben superar los robots es lograr llevar a cabo, de forma adecuada, actividades para las cuales no fueron programados. Por este motivo, los investigadores de la Universidad de Berkeley diseñaron los robots BRETT, que son capaces de aprender por sí mismos por el método de ensayo y error.
3.
Este modelo también podría aplicarse a la conducta de los robots BRETT. Los robots reconocen un estímulo, la información es interpretada y procesada, y se desencadena una respuesta motriz para resolver un problema. Cada vez que intentan resolver el problema, se asignan puntos en la “red neuronal” del robot (encargada de interpretar y procesar la información).
Página 33 Actividades de repaso 1.
Primera foto (automóvil): esta imagen puede interpretarse de varias formas. Si se interpreta como un vehículo que está corriendo una carrera, podría explicarse del siguiente modo. El conductor del vehículo detecta la señal de inicio de la carrera (por ejemplo, un sonido producido por un silbato), a través de receptores sensoriales del oído. La información viaja hacia el cerebro, es interpretada y procesada, y se genera una señal que desencadena una respuesta motora que provoca la velocidad del vehículo (activa el acelerador con el movimiento del pie). Segunda foto (colibrí): el colibrí percibe el aroma y el color de las flores a partir de los receptores sensoriales; la información viaja hacia el cerebro, donde es interpretada y procesada, y
2.
Al igual que el resto de los estímulos, el gusto depende de sustancias químicas que se detectan a partir de receptores, y la información se interpreta y se procesa en el cerebro. Puede que haya sustancias que no son reconocidas por ningún receptor gustativo, que en otros animales sí se reconozcan, y están asociadas con otros gustos que nosotros no percibimos.
3.
En un día caluroso, aumenta la transpiración; a través de la transpiración, se elimina gran cantidad de agua y sales, y esto produce una disminución en el volumen sanguíneo. Esta disminución es detectada por receptores internos, la información se interpreta, y desencadena la sensación de sed y el comportamiento de buscar e ingerir agua. Esta situación se relaciona con la homeostasis, ya que la respuesta frente a la sed está vinculada con la necesidad de mantener las condiciones internas estables.
4. a. Incorrecta. La mayoría de los animales tienen sistema nervioso, pero el resto de los seres vivos no (plantas, hongos, bacterias y protistas). b. Correcta. Los receptores están presentes en todos los seres vivos, tanto unicelulares como pluricelulares, y son los responsables de la percepción de los estímulos. c. Incorrecta. La percepción de los estímulos depende del tipo de receptores que los seres vivos poseen, y de sus características particulares (cada receptor tiene un rango de percepción). En el capítulo se vieron varios ejemplos, como la visión en ultravioleta de las abejas y el registro de ondas infrasonoras por parte de los elefantes.
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d. Incorrecta. Las respuestas pueden ser muy diversas. Por ejemplo, en los animales, la respuesta puede ser la liberación de alguna sustancia a la sangre (hormona), o el cambio en el funcionamiento de algún órgano. En los seres humanos, la respuesta puede ser también una emoción y/o pensamiento. e. Correcta. Las plantas fabrican hormonas vegetales, o fitohormonas, que regulan la mayoría de las nastias y de los tropismos. f. Correcta. No poseen órganos sensoriales (estructuras formadas por muchas células); no obstante, cabe aclarar que sí poseen estructuras capaces de percibir estímulos (moléculas en la membrana o en el interior de la célula que pueden reconocer un estímulo y transmitir la señal). g. Correcta. Las células son sistemas abiertos porque intercambian materia y energía con el medio; ingresan los nutrientes y salen sustancias de desecho; ingresa la energía en forma de energía química y se libera energía térmica. 5.
6.
7.
plantas, por lo general, son lentas; pueden ser nastias o tropismos. Los hongos tampoco tienen sistemas de órganos que actúen en la regulación, control e integración. Al igual que en las plantas, las respuestas suelen ser más lentas que en los animales, y pueden responder a variaciones de la humedad, la luz o la temperatura, modificando sus patrones de crecimiento. Los organismos unicelulares tienen estructuras receptoras formadas por moléculas. No poseen sistemas de integración y regulación (ya que los sistemas están formados por órganos), pero la integración y la regulación se realiza dentro de la misma célula. Las respuestas pueden ser muy diversas pero sencillas, como por ejemplo, ciertos tactismos (como alejarse o acercase a la luz). 8. Organismo
Las plantas del desierto mantienen sus estomas cerrados durante el día, cuando la temperatura es mayor, y los abren durante la noche. El docente podría aclarar, además, que durante el día, las plantas del desierto utilizan el oxígeno que fabrican por medio de la fotosíntesis para respirar. El cierre de las alas disminuye el intercambio térmico con el ambiente. De noche, la temperatura del ambiente desciende y, como la temperatura de las mariposas es mayor, el calor tiende a salir del interior de los insectos hacia el medio. Las mariposas son organismos que no pueden mantener su temperatura corporal interna. Con las alas desplegadas, la superficie de contacto con el ambiente es mucho mayor, y por lo tanto es mayor el intercambio de energía. Como se vio en el capítulo, todos los seres vivos responden al modelo EPIR (estímulo-percepción-integración-respuesta). Casi todos los animales poseen sistemas de regulación y control (nervioso y endocrino), y un sistema de procesamiento e integración (sistema nervioso). Las respuestas de los animales son complejas y variadas; muchas de ellas pueden ser muy veloces. Las plantas no poseen sistema nervioso. Fabrican sustancias que actúan como reguladoras, llamadas fitohormonas. Las respuestas de las
Estímulo
Receptor Integración
Respuesta
Ser humano
Música
Receptores sensoriales Sistema presennervioso tes en los oídos
Sensación de placer
Planta
Receptores Humedad presentes en la raíz
Fitohormonas
Crecimiento de la raíz
Abeja
Ornamentaciones en las flores
Fotorreceptor
Sistema nervioso
Acercamiento a la flor
Perro
Sustancias químicas volátiles (en el aire)
Receptores sensoriales presentes en la nariz
Sistema nervioso
El perro mueve la cola y ladra porque reconoce que se está acercando su dueño.
Ave
Canto que produce un ave de la misma especie y del sexo contrario
Receptores senSistema soriales nervioso auditivos
Acercamiento hacia el ave que está emitiendo el canto
Organismo unicelular (o célula dentro de un organismo pluricelular)
Variación de la concentración interna o externa de cierta sustancia
Proteína
Dentro del citoplasma de la célula se integra la Ingreso de información sales y se desencadena la respuesta
Página 34 Actividades de integración 1.
a. De formulación personal del alumno. Probablemente respondan que una ventaja adaptativa que tiene la gran sensibilidad del olfato es 19
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la capacidad para detectar a sus presas, puesto que se trata de seres vivos carnívoros. b. En esta consigna los alumnos deberán investigar; se les puede sugerir que hagan un resumen de lo que investigaron. A continuación se transcribe parte de lo que figura en el artículo citado: “[…] Las técnicas de adiestramiento se basan en el uso de motivadores, ya sea un objeto (pelota, mordedor, comida), acciones o palabras. Lo que se busca en los perros detectores de sustancias es que el animal asocie un determinado olor y produzca una respuesta (el ladrido, sentarse, echarse, entre otras), lo que se verá recompensado con el “premio”. El perro pasa por diferentes niveles o fases de adiestramiento, que aumentan de complejidad gradualmente. […] Una herramienta utilizada para lograr este fin es el clicker, definido como un reforzador de una acción condicionado a un refuerzo primario. Al activar el clicker (presionando el accionador) se produce un sonido de clic, llamando la atención del perro. Para poder comenzar el entrenamiento es necesario establecer el clicker como el refuerzo condicionado, relacionando el sonido a un refuerzo no condicionado”. c. Si este método resulta eficiente, puede ser una técnica no agresiva (y económica) de detección de la enfermedad. 2.
La similitud que existe en el adiestramiento es la asociación de estímulos. En el caso de los perros, se asocia el reconocimiento del aroma del enfermo con un premio, mientras que en las abejas, se asocia el olor de los explosivos con los alimentos. Las abejas y los perros no perciben los mismos aromas, porque el rango de percepción para cada ser vivo es único. La “ventaja” de utilizar abejas es que, como no caminan, no pueden activar las minas y, por ende, no generan explosiones.
3.
Como sucede con todos los seres vivos, el rango de percepción de sus receptores es diferente, y así como las abejas ven en ultravioleta y no ven el rojo, los perros seguramente puedan percibir estímulos que para los seres humanos son imperceptibles. Esta podría ser la explicación de lo que sucede con los perros en el puente.
4.
A esta altura de la historieta no se sabe aún qué es lo que están registrando los perros. Podría ser
que estuvieran viendo, escuchando u oliendo algo que los seres humanos no pueden percibir, debido a la diferencia en el rango de percepción de los receptores. De todos modos, se puede afirmar que hay estructuras sensoriales involucradas en la percepción, vías nerviosas que llevan la información al cerebro, donde es integrada y se elabora la respuesta. Esta se transmite a los órganos efectores (músculos de las patas), y el perro salta. 5.
El estímulo (aroma) es percibido por los receptores sensoriales olfativos. La información viaja desde la nariz hacia el cerebro, donde es interpretada, procesada y se elabora y transmite la respuesta hacia los órganos efectores. La respuesta puede ser el sonrojado de mejillas o algunas respuestas fisiológicas relacionadas con la ansiedad, como el aumento de las palpitaciones.
6.
Cuando Maitén lo ve, además de actuar los receptores olfativos, también actúan los fotorreceptores presentes en los ojos, y la información viaja a través de los nervios a otra zona del cerebro, en la que será interpretada y procesada.
Actividades relacionadas con la historieta ¿Por qué Maitén tiene un olfato tan sensible? Posibles causas: - Tiene súper poderes. Mmm. - Hay “algo” en los receptores de su nariz que le permite reconocer olores que otras personas no sienten. ¡¿Qué?! (Ver subrayado de página 20). - Su cerebro interpreta las señales de los receptores de forma “especial”. ¿Por qué? - Otras. ¿Cuáles? Este recorte evidencia las anotaciones de un lector par que interactúa con la información del libro desde un lugar equiparable al de los estudiantes que recorren estas páginas por primera vez. De este modo, se busca que los jóvenes puedan reflexionar sobre los conceptos de la unidad y que puedan emplearlos como claves para la resolución de las situaciones dilemáticas que alimentan la trama de la historieta. Con el transcurrir de las unidades, se espera que los y las estudiantes puedan revisar sus ideas a la luz de los nuevos conocimientos. En este caso puntual, se propone que los lectores deduzcan posibles explicaciones para la facultad extraordinaria de percibir olores que tiene Maitén,
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la protagonista de la historia, a partir de la información que manejan hasta el momento. Es importante que el docente pueda guiar este razonamiento, verificando que las explicaciones de los estudiantes sean coherentes con la información presentada en el capítulo. No se trata de un espacio para “adivinar”, sino que el propósito de la actividad es contribuir a que los jóvenes reconozcan que, en Ciencias Naturales, la elaboración de una explicación para un fenómeno en estudio (hipótesis) debe ser coherente con observaciones y con información previa vinculada con el tema. Algunas de las posibles respuestas a la actividad podrían ser las siguientes: • Alguna condición particular en los receptores del sentido del olfato. • Alguna alteración en el sistema nervioso que posibilita un procesamiento particular del estímulo olfativo.
¿Por qué los perros tienen mejor olfato que los humanos? Hacer una lista con tres posibles explicaciones. Igual que en la actividad anterior, en este caso, se busca que los estudiantes formulen hipótesis sobre las causas que explicarían las diferencias en el sentido del olfato entre distintas especies, particularmente, los seres humanos y los perros.
Se espera que los estudiantes mencionen explicaciones que involucren el concepto de evolución y selección natural. Sin entrar en detalles sobre los mecanismos a través de los cuales operan los procesos evolutivos (que forman parte de contenidos de años anteriores y también se profundizan en niveles superiores), es importante que los estudiantes reconozcan el ambiente como un factor determinante en las variaciones de las características morfológicas, fisiológicas y comportamentales de los seres vivos. En este caso, los alumnos podrían plantear explicaciones vinculadas con las ventajas adaptativas de un poderoso sentido del olfato en los perros, que podría contribuir al desarrollo de receptores o sistemas de integración que favorezcan la percepción de estímulos olfativos. Por alguna razón, esta ventaja adaptativa podría no resultar decisiva en la evolución de los humanos, y esto explicaría la diferencia en la sensibilidad del sistema olfativo en ambas especies. Cabe aclarar que en próximos capítulos se volverá sobre este punto, incorporando nuevos elementos de análisis que habilitarán a los estudiantes a revisar y refinar sus hipótesis previas.
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Unidad 2. Estímulos y respuestas en los animales
Introducción Luego de haber sentado las bases del modelo estímulo-percepción-integración-respuesta en el primer capítulo, en el presente se pone énfasis en la percepción de los estímulos y la elaboración de las respuestas en los animales. Además de responder al modelo EPIR, la mayoría de los animales tiene otras características en común en relación con la ruta de la información y la generación de respuestas. En primer lugar, casi todos poseen órganos sensoriales en los que se ubican los receptores, como los ojos, los oídos o la piel. Si bien no es la intención estudiar con profundidad la morfología y fisiología de estas estructuras, se resalta que la percepción de cada tipo de estímulo se lleva a cabo en órganos específicos, y que un mismo estímulo puede ser percibido a través de diferentes estructuras o de distinto modo en diferentes organismos. En segundo lugar, la información que ingresa al percibir las señales es interpretada, procesada e integrada por acción de un sistema nervioso en la mayor parte de los animales, que es el encargado de generar y desencadenar una respuesta. A lo largo del capítulo, se analizan ejemplos de varios animales, poniendo en evidencia que la percepción en humanos genera uno de los tantos universos sensoriales, pero no es el único. Por ejemplo, hay animales que pueden “ver” radiaciones que no son visibles para los ojos humanos, como los rayos infrarrojos en el caso de las serpientes, o escuchar ondas sonoras que resultan inaudibles para el ser humano, como el ultrasonido en los perros y murciélagos. El capítulo desarrolla el tema siguiendo un orden de acuerdo con los diferentes estímulos. Primeramente, se analizan los estímulos de tipo físico (ondulatorios o mecánicos), las estructuras con las que se los percibe y las características de la percepción en distintos animales. Luego se desarrolla el mismo análisis para los estímulos de tipo químico y la detección de moléculas específicas.
Ideas básicas a construir por los estudiantes • Los estímulos que perciben los animales pueden
ser físicos o químicos. • La luz, los campos eléctricos y magnéticos, las variaciones en la temperatura, las diferencias de presión y las ondas sonoras son estímulos físicos. • Las sustancias presentes en los alimentos y en los aromas son estímulos químicos. • Para cada tipo de estímulo hay receptores específicos que los reconocen. • Los estímulos pueden ser externos o internos. Los externorreceptores perciben señales del medio externo, mientras que los internorreceptores son los
que detectan los estímulos del medio interno. • En la mayoría de los animales, los receptores se en-
cuentran en órganos sensoriales. • El tipo, la variedad y las características de los recep-
tores cambian de acuerdo con el animal y, por eso la percepción es única. • Los seres humanos tenemos una percepción distinta de la de los otros animales; por este motivo, hay estímulos que nosotros no percibimos mientras que otros animales sí, y viceversa. • Dos animales pueden percibir un mismo estímulo de forma diferente.
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Página 35 ¿Todos los animales perciben los mismos estímulos? La pregunta invita a tomar conciencia sobre la diferencia en el universo sensorial de las distintas especies (e inclusive entre los distintos individuos de una misma especie). El mundo contiene infinidad de estímulos de naturaleza diversa, sin embargo, no existe un ser vivo que sea capaz de percibir todos los estímulos que lo rodean. Del mismo modo, también se puede afirmar que una misma señal puede ser percibida de formas diferentes según cada especie.
¿Cuáles son los órganos de los sentidos en los animales? Los animales tienen receptores de luz, de sabores, de olores, de estímulos mecánicos, de temperatura, etcétera. Las estructuras encargadas de sensar esta información varían de manera sustancial entre especies.
Página 37 Receptores: Según el estímulo: fotorreceptores, electrorreceptores, magnetorreceptores, termorreceptores, mecanorreceptores, quimiorreceptores. Según la ubicación: externorreceptores, internorreceptores.
¿Serán iguales los fotorreceptores de los ojos de los seres humanos y los de las abejas? Los fotorreceptores deben ser diferentes, puesto que para cada ser vivo los rangos de percepción son distintos.
Página 38 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 3 1.
De acuerdo con la hipótesis del experimento, la predicción podría ser la siguiente: “Los bichos bolita se juntarán en las zonas negras, ya que prefieren habitar sitios oscuros”.
2.
De realización personal por el alumno. Comprobarán que su predicción fue adecuada.
3.
El estímulo lumínico es detectado por fotorreceptores.
4.
De realización personal por los alumnos. Se sugiere que el docente oriente a los alumnos en la confección del experimento, especialmente, en el establecimiento de condiciones iniciales idénticas (excepto la variable que se quiere modificar).
¿Qué estímulos se observan en esta página? •
Estímulos lumínicos: la luz del Sol en el exterior y a través de las ventanas, los diversos colores de los objetos.
•
Estímulos olfativos: el perfume de flores en el florero de la casa, el aroma de las medialunas recién horneadas.
•
Estímulos al sentido del gusto: las medialunas, el mate.
•
Estímulos térmicos: el metal caliente de la pava, baja temperatura en el exterior de la casa.
¿Cómo responden los organismos de la escena a cada estímulo? Producción a cargo de los estudiantes.
¿Las personas ven colores y objetos igual que el resto de los animales? No. Los distintos grupos de animales difieren en las características del sentido de la visión. Mientras que existen grupos de animales capaces de percibir radiación electromagnética invisible al ojo humano (por ejemplo, radiación UV en abejas e IR en ciertos reptiles), la mayoría de los animales carecen de la facultad de percibir la diversidad de colores que los humanos pueden apreciar.
En http://bit.ly/EDVBII038 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Más recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar.
Página 40 Lo que “ven” las serpientes y las hormigas 1.
Los seres humanos no tenemos receptores capaces de percibir dichos fenómenos electromagnéticos.
2.
Se procesa en el cerebro (viaja a través de vías nerviosas desde las fosetas al cerebro).
3.
Cuando hay luz, las serpientes también detectan la presencia de las presas a través de los fotorreceptores presentes en los ojos. El diseño del experimento es de producción personal de los alumnos. El docente puede orientarlos respecto de cómo establecer diferentes tratamientos.
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Tienen que presentarse distintas condiciones: oscuridad + infarrojo, oscuridad sin infrarrojo, luz + infrarrojo, luz sin infrarrojo. Se debe definir una variable que se pueda medir y comparar en todas las situaciones, como por ejemplo, el tiempo que tarda en reconocer un dispositivo que simula ser la presa. 4.
Si solamente utilizaran el sentido de la vista, como los orificios son todos similares (y el aspecto general del terreno también), no sería sencillo orientarse.
¿Qué clase de receptores serán los que se encuentran en las fosetas de las serpientes? ¿Termorreceptores o fotorreceptores?
2.
Página 43 ¿Por qué los estatolitos se depositan siempre en el fondo? En respuesta a la acción de la fuerza gravitatoria.
Página 45 Adiestrador de perros ultrasónico 1.
Se utilizan dispositivos que emiten ondas ultrasónicas para que no sean molestos para los seres humanos.
2.
De investigación personal por los alumnos. El docente puede orientarlos en la búsqueda de información confiable. A continuación se presenta un sitio que podría consultar: http://bit.ly/EDVBII-GD-25.
La radiación infrarroja es una forma de transmisión de calor. Se trata de termorreceptores.
¿Dónde se encontrarán los receptores que les permiten a las hormigas captar luz polarizada? En función de lo que puedan conocer los estudiantes, puede ser que contesten que los receptores se encuentran en las antenas.
Un misterio ultrasónico 1.
Se debe a que las ondas de ultrasonido son imperceptibles para los seres humanos.
2.
Los perros pueden percibir ondas ultrasonoras; probablemente, habrían manifestado una respuesta, por ejemplo, ladridos o aullidos.
Página 41 Un largo viaje 1.
2.
Como se indica en el texto, las aves migran en busca de condiciones climáticas favorables. En el inicio del otoño, empiezan a migrar a zonas cálidas, para alejarse del frío del invierno, y en el comienzo de la primavera, regresan a su sitio de origen para reproducirse a temperaturas favorables. El texto no menciona nada de la percepción, pero puede que los alumnos agreguen a esta respuesta que la detección del cambio estacional puede deberse a una variación en la temperatura o a una variación en la cantidad de luz diaria. Porque las zonas que intervienen en la orientación magnética están ubicadas en los centros visuales y están conectadas a los ojos.
Página 42 Cuando la temperatura hace al sexo 1.
Podría generarse un gran desbalance en los sexos de la población, en la que predominará la presencia de machos. Esto podría, incluso, llevar a la extinción de la especie.
Seguramente serán captados por termorreceptores.
Página 46 Además de la ecolocalización, ¿qué otro mecanismo permite “ver” en la oscuridad? Como se vio en la página 40 del libro, las serpientes venenosas y las boas pueden “ver” en la oscuridad a partir de la detección de las ondas infrarrojas.
Notas de laboratorio. Experiencia n.° 4 1.
Los que tenían tubos huecos de bronce podían percibir las ondas sonoras, ya que estas podían ingresar. En el caso de los tubos de cera, probablemente, el ingreso de las ondas sonoras a los oídos resultaba más dificultoso y, por lo tanto, la detección debía ser menor, o nula.
2.
El trabajar con tubos huecos (y no con murciélagos con los oídos destapados) le permitía descartar el hecho de que la presencia del tubo en sí pudiera ser el motivo por el cual se presentaban diferencias en la localización, y demostrar que la orientación dependía de que el conducto auditivo estuviera o no destapado.
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Página 47 Los cetáceos como indicadores de la contaminación acústica acuática 1.
Debido a que, en este tipo de animales, el intercambio acústico determina una gran cantidad de funciones vitales, como la alimentación, la comunicación, la orientación y la relación con el medio.
2.
La presencia de ondas sonoras de la misma frecuencia que las que emiten los cetáceos puede desorientarlos, y provocar confusión en sus comunicaciones y dificultades en la detección de las presas, entre otras cosas.
Página 48 ¿La quimiorrecepción se relaciona solo con los sentidos del gusto y del olfato? Es una pregunta que apunta a la generación de hipótesis. Los internorreceptores que registran la concentración de alguna sustancia específica son quimiorreceptores.
no perciben, y también que seguramente detectaban los aromas con otra intensidad. 4. Los perros tienen un olfato mucho más sensible que los seres humanos; al igual que lo que sucedió con Stephen, los perros probablemente perciban los estímulos de otro modo e, incluso puedan detectar sustancias volátiles (y su aroma) que los humanos no podemos percibir.
¿Los perros huelen “más” que los seres humanos? Los perros tienen una capacidad olfativa distinta a la de los seres humanos. Se sabe que pueden percibir olores a gran distancia y que pueden orientarse gracias al olfato.
Página 52 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 5 1.
Los alumnos responderán que no pudieron sentir el gusto del caramelo.
2.
Los resultados confirman la hipótesis, puesto que, si el caramelo no entra en contacto con la saliva, no se siente el sabor.
3.
La saliva es la encargada de disolver las sustancias presentes en los alimentos, y favorece de este modo el contacto entre dichas sustancias y los quimorreceptores del gusto.
4.
Los quimiorreceptores del gusto son de contacto. La disolución de las sustancias presentes en los alimentos por acción de la saliva permite que estas entren en contacto con sus receptores específicos.
Página 49 ¿Los seres humanos secretaremos feromonas? Los seres humanos también liberamos feromonas, aunque su acción es menos conocida que en otros seres vivos. Se puede consultar: http://bit.ly/EDVBII-GD-26a http://bit.ly/EDVBII-GD-26b
Página 51 Historias de hombres con “superpoderes” olfativos 1.
Ambos poseían una capacidad de percepción de estímulos químicos a través de los receptores olfativos mucho mayor que la de otros seres humanos.
2.
Los alumnos podrían contestar que la diferencia puede deberse a varios factores: en relación con la detección de los estímulos (características y/o cantidad de receptores olfativos), o también con la forma de integración y procesamiento de la información (diferencias en la zona del cerebro que analiza la información). El “poder” tenía que ver con una mayor intensidad en la percepción de estímulos olfativos y/o mayor cantidad de estímulos olfativos detectados.
3.
Los alumnos podrían contestar que probablemente estas personas hayan percibido aromas que las personas con un rango olfativo habitual
Página 53 Actividades de repaso 1.
a. Porque cada animal posee distinto tipo, cantidad y variedad de receptores, y estos, a su vez, no tienen igual rango de acción en cada especie. b. Las imágenes sensoriales resultan de la integración y el procesamiento realizado por el sistema nervioso central. Los animales más sencillos, como las esponjas y las medusas, no tienen sistema nervioso, y por este motivo, no pueden formar imágenes sensoriales. c. Las señales se interpretan en el sistema nervioso central.
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2.
a.
4.
Característica Externorreceptores
• Los electrorreceptores brindan a los tiburones mayor capacidad de detección de las presas, ya que pueden percibirlas aun sin que se encuentren dentro de su campo visual. Probablemente la electrorrecepción sea más frecuente en animales acuáticos que en animales terrestres, debido a que el agua (dulce o salada) es un medio que conduce mejor la electricidad que el aire.
Internorreceptores
Órganos en los que se ubican
Órganos sensoriales (tienen contacto con el exterior: oídos, piel, nariz, ojos, boca).
Órganos internos (vísceras, vasos sanguíneos, etcétera).
Tipos de estímulos que detectan
Estímulos físicos (cambios en la presión o temperatura, ondas lumínicas, campos eléctricos y magnéticos, ondas sonoras) y estímulos químicos (sustancias asociadas con sabores o aromas).
Estímulos físicos (por ejemplo, variación en la temperatura corporal interna) o químicos (por ejemplo, variación en la concentración de una sustancia).
Característica
Quimiorreceptores de contacto
Quimiorreceptores de distancia
Grado de sensibilidad
Baja
Alta
Ubicación
Ejemplo en los seres humanos: en la lengua.
Ejemplo en los seres humanos: en la nariz.
Tipo de sustancias que detectan
Sustancias químicas sólidas, líquidas o gaseosas, provenientes de fuentes cercanas.
Sustancias en estado gaseoso o suspendidas en el aire, que provienen de fuentes lejanas.
• Los animales herbívoros, al tener un mayor campo visual, pueden detectar rápidamente, a través de la vista, tanto la presencia del predador como también una posible vía de escape. La visión frontal de los animales carnívoros mejora su capacidad de caza, debido a que pueden realizar mejor los cálculos de profundidades y distancias.
b.
5.
Los seres humanos no podemos localizar el campo magnético terrestre porque no tenemos receptores específicos (magnetorreceptores) que lo detecten.
6.
a. Verdadero. Tanto los quimiorreceptores de distancia como los de contacto pueden detectar sustancias en estado gaseoso. b. Verdadero. Son internorreceptores que se ubican en las articulaciones y músculos, y detectan información relacionada con la posición y ubicación del cuerpo. c. Verdadero. La mayoría de los invertebrados no detectan las ondas sonoras y, por lo tanto, no responden frente al sonido. d. Las serpientes “ven” la radiación infrarroja gracias a los termorreceptores presentes en el órgano vomeronasal.
7.
a. Los fuegos artificiales se perciben a través de los fotorreceptores presentes en los ojos y de los mecanorreceptores presentes en los oídos (se ven los colores y dibujos que se generan en el aire, y se oye el sonido de las explosiones). b. La torta recién hecha se percibe a través de los fotorreceptores presentes en los ojos (se ve la torta), y a través de los quimiorreceptores de distancia presentes en la nariz (se huele su aroma). c. Fundamentalmente, percibimos el sabor del helado a través de los quimiorreceptores de contacto presentes en la lengua, pero también ve-
3. Estímulo
Tipo de Tipo de Órganos Ejemplos estímulo receptores sensoriales
Luz
Físico
Fotorreceptores
Ojos
Seres humanos, aves.
Sonido
Físico
Mecanorreceptores
Oídos
Seres humanos, elefantes.
Termorreceptores
Piel
Seres humanos, perros.
Lengua
Seres humanos, mariposas, colibríes (consumen sustancias dulces, aunque no se puede saber cuál es el sabor que sienten).
Diferencia de Físico temperatura
Sabor dulce
QuimiorrecepQuímico tores de contacto
Aroma de las flores
Químico
Quimiorreceptores de distancia
Nariz
Seres humanos, colibríes, abejas.
Rayos infrarrojos
Físico
Termorreceptores
Órgano vomeronasal (en serpientes)
Serpientes venenosas, boas.
Campo magnético terrestre
Físico
Magnetorreceptores
(No se menciona Tortugas marinas, ninguno en aves migratorias. el capítulo).
Campos Físico eléctricos
Anguilas, tibuÓrgano con Electrorrerones, hormigas electrorreceptores (polarización de ceptores la luz).
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mos el helado mientras lo comemos, es decir, lo percibimos a través de los fotorreceptores presentes en los ojos. d. Percibimos la presión y el dolor que genera el pinchazo a través de mecanorreceptores presentes en la piel.
Página 54 Actividades de integración 1.
a. Hachiko reconocía a Parker a través de varias estructuras sensoriales (receptores de la vista, olfato y oído). Como ya se ha visto a lo largo del capítulo, probablemente el sentido del olfato fuera muy importante en el reconocimiento del dueño. b. Probablemente, guiado por estímulos olfativos, puesto que, como había sido llevado a un lugar distinto, no conocía el camino a partir de estímulos visuales. c. No, un ser humano no podría orientarse del mismo modo, porque su sensiblidad olfativa es menor.
2.
Producción a cargo de los estudiantes.
3.
Si se tratara de ondas ultrasónicas, quizás los murciélagos podrían percibir lo mismo. Si se tratara de alguna sustancia volátil que se percibe como aroma, algún felino o roedor (que tienen capacidad olfativa mayor que los seres humanos) también podrían percibirlo.
4.
La capacidad de Maitén puede responder a una condición en el órgano sensorial (la nariz y sus receptores) y/o en la zona del sistema nervioso central en la que se integra la respuesta.
5.
Se parece a lo que les sucede a Grenouille y a Stephen, ya que ella tiene una capacidad de percepción olfativa mayor y distinta que el común de las personas. Como el sentido del gusto también depende de procesos olfativos, probablemente Maitén sienta los gustos de otro modo (quizás más exacerbados).
Actividades relacionadas con la historieta Volver a leer las preguntas de la página 35 y subrayar las partes del capítulo que permiten responderlas. Elegir uno de los estímulos presentes en las escenas de la página y describir la ruta de la información en alguno de los personajes que lo perciben. (Ver página 20 del capítulo 1).
Producción a cargo de los estudiantes.
¿Los perros responderán a un estímulo de ultrasonido? ¡Ver página 45! ¿Cómo se puede investigar esta hipótesis? Pensar un posible experimento. Los estudiantes deberán proponer estrategias para responder a la pregunta de la actividad. De manera análoga a otras actividades de esta sección, se espera que los jóvenes pongan en juego herramientas del razonamiento y apliquen la lógica experimental que se refleja en las situaciones de las “Notas de laboratorio” incluidas en las páginas de la unidad. Como en cualquier experimento, se buscará evaluar los efectos de una variable sobre otra y determinar si existe una relación de correspondencia entre ambas. En otras palabras, se busca determinar si una variable independiente (en este caso, la presencia de ultrasonido) afecta otra variable dependiente (en este caso, cambios en el comportamiento de los perros). Los estudiantes podrán proponer variedad de diseños experimentales. Será importante acompañarlos con orientaciones y recomendaciones para que tengan en cuenta las características que debe cumplir un experimento. Estas son las siguientes: •
•
Debe responder a una pregunta investigable. En este caso, la pregunta está dada por la propia consigna: “¿Los perros responderán a un estímulo de ultrasonido?” Solo debe cambiar la variable independiente, el resto de las condiciones debe permanecer constante. De lo contrario, los eventuales cambios en la variable dependiente no podrían atribuirse de manera unívoca a las variaciones en la variable independiente.
•
Debe haber un control con el cual comparar el “tratamiento”. En este caso, el tratamiento sería la presencia de ultrasonidos. En consecuencia, se debería tener un grupo de perros expuestos al tratamiento (presencia de ultrasonidos) y un grupo control (ausencia de ultrasonidos).
•
Se debe determinar una forma de medir las variables. Por ejemplo, la variable independiente podría adoptar dos categorías: presencia y ausencia de ultrasonido, y la variable dependiente también podría medirse en presencia/ausencia de respuestas de los perros, como aullidos, ladridos o cambios posturales.
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Posibles causas de las muertes de los perros: - Respuesta a estímulo visual. - Respuesta a estímulo químico (gusto u olfato). - Respuesta a estímulo sonoro. - ¿Otro? ¿Cuál? Igual que en páginas precedentes, en esta sección se busca que los estudiantes puedan poner en juego razonamientos hipotético-deductivos. Como hemos dicho, el desafío no implica que los jóvenes aventuren opiniones sin fundamento sobre el presunto comportamiento suicida de los perros o que simplemente adivinen las causas de su muerte. La ocasión es propicia para que los estudiantes puedan proponer posibles explicaciones al fenómeno planteado en la historieta, enriquecidas con el contenido del capítulo que acaban de leer. Las páginas de la unidad están pobladas de ejemplos que ilustran la percepción de estímulos y la elaboración de respuestas en variedad de especies animales. En estos casos se pone en evidencia que los estímulos del entorno son muy diversos; y que las estructuras receptoras, los mecanismos de integración y las respuestas producidas nos muestran, una vez más, que los seres vivos manifiestan un abanico
extraordinario de formas de interacción con el mundo que los rodea. Además de las hipótesis sugeridas en el listado, los alumnos podrían mencionar otros estímulos mecánicos (además de los sonidos), como vibraciones en el suelo imperceptibles para los seres humanos. Asimismo, podrían sugerir que se debe a estímulos magnéticos y eléctricos, teniendo en cuenta los ejemplos de especies mencionadas en la unidad capaces de responder a este tipo de señales. Vale aclarar que no se ha informado que los perros sean capaces de responder a estímulos de esta naturaleza. Sin embargo, con el objetivo de proponer hipótesis relacionadas con la información que han encontrado en el capítulo, los estudiantes podrían mencionar estos factores. Si así fuera, el docente podría proponer actividades de búsqueda de información en diversas fuentes para evaluar la viabilidad de estas hipótesis. Es importante tener en cuenta que estas ideas serán retomadas en las próximas unidades, a fin de contrastar ideas previas con la información complementaria que luego será presentada.
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Unidad 3. El comportamiento animal
Introducción Las bases para el estudio del comportamiento animal fueron sentadas por Charles Darwin, en 1872, en su libro La expresión de las emociones en el ser humano y en los animales (The expression of the emotions of man and animals), pero no fue hasta más de medio siglo más tarde que la comunidad científica comenzó a aceptar estos conceptos. Así fue que, finalmente, la etología se estableció como una disciplina científica, en 1973, cuando los zoólogos pioneros Von Fisch, Lorenzt y Tinbergen recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina por sus estudios sobre el comportamiento animal. Tal como ocurrió en la historia de la construcción del conocimiento científico, es común asociar el concepto de comportamiento con características humanas, como el carácter y la conducta. Sin embargo, el comportamiento animal (entendido como una serie de respuestas ejercidas a partir de ciertos estímulos ambientales, entre los que se incluye el comportamiento de otros individuos) constituye un conjunto de caracteres establecidos mediante el proceso evolutivo presente en todos los seres vivos. Es importante guiar a los estudiantes en este sentido, con la intención de analizar los ejemplos planteados desde una perspectiva evolucionista, de modo de facilitar su interpretación a la luz de la selección natural. Este capítulo enfoca sus contenidos en la descripción de diversos tipos de comportamiento, partiendo de los más simples y espontáneos, aunque no por eso menos importantes en la supervivencia de los individuos, hacia los más complejos y evolucionados, que abarcan el aprendizaje a partir de la experiencia e intrincados mecanismos de comunicación intraespecífica e interacción interespecífica, tales como determinados procesos de coevolución, entre los que se describen la polinización y el parasitismo. El abordaje de estos temas se basa en la observación y en la ejemplificación de dichos comportamientos y cómo estos pueden sistematizarse, a partir de diferentes criterios. De esta manera, se introduce su interpretación desde una perspectiva macroscópica. Estos aspectos permiten su posterior relación con los procesos que tienen lugar en el medio interno del organismo y que “gatillan” las respuestas, que serán estudiados en los siguientes capítulos.
Ideas básicas a construir por los estudiantes • Los comportamientos constituyen respuestas de
los animales ante a la diversidad de situaciones que enfrentan a cada momento. • Existe una variedad de tipos de comportamientos que difieren según la automaticidad de la respuesta y la necesidad de aprendizaje. • El comportamiento animal es una característica variable sujeta a las condiciones del ambiente y determinada por el mecanismo de selección natural. • La comunicación entre individuos de la misma
especie permite la reproducción, por ejemplo, a partir de la selección sexual. • Existen diversas vías de comunicación que involucran diferentes sentidos, como la vista, el oído y el olfato, que permiten la emisión de mensajes intrae interespecíficos. • Ciertas interacciones entre especies conducen a un proceso de coevolución donde las especies participantes desarrollan una alta especificidad entre sí.
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Página 57 ¿Cómo se “construye” el comportamiento? La pregunta que encabeza la página plantea un interrogante vinculado con el origen del comportamiento en los animales. Determinar si el comportamiento se adquiere a lo largo de la vida de los individuos o si se trata de una característica heredada es una de las grandes preguntas de la etología, el área dedicada al estudio del comportamiento animal. Como se verá en la unidad, el reino animal constituye un amplio abanico de respuestas a esta pregunta, dado que existen comportamientos innatos y comportamientos adquiridos, y que estos últimos se configuran a través de mecanismos también diversos. Como ya se ha señalado, esta pregunta puede constituir una oportunidad de convocar a las ideas previas de los estudiantes sobre estos temas. El rol del docente en este intercambio será vital, guiando las intervenciones de los estudiantes y poniendo el foco sobre hipótesis y preguntas que luego podrán retomarse para enriquecer el abordaje de los contenidos de la unidad.
Sí. El reflejo de succión de los recién nacidos es un ejemplo de comportamiento innato en humanos. A partir de este comportamiento, los bebés procuran mamar la leche materna minutos después del nacimiento.
Página 59 León y león y nada más que león 1.
El estímulo es el león, que se percibe mediante la vista; la integración se lleva a cabo por el sistema nervioso, y la respuesta es un conjunto de acciones reguladas por el sistema nervioso y por el sistema endocrino, que a nivel macro se traducen en el comportamiento de huida.
2.
La observación del león. Otros estímulos son la liberación de hormonas como el cortisol que generan como respuesta el aumento de la presión arterial y de la cantidad de azúcar en sangre.
3.
La respuesta general es el comportamiento de huida. Los componentes particulares son la visión en túnel, la inhibición de las glándulas salivales y lacrimales, el enlentecimiento de la digestión, el aumento del ritmo cardíaco y de la frecuencia respiratoria, etcétera. Es posible analizarlos de manera individual, por ejemplo, al estudiar cada proceso fisiológico particular, pero se pierde el análisis integral del comportamiento de huida, que requiere de todos ellos concomitantemente.
4.
Un etólogo explicaría el comportamiento del individuo como resultado del mecanismo de selección natural; mientras que un bioquímico analizaría cada una de las rutas metabólicas involucradas. La diferencia principal es el nivel de organización estudiado.
¿Todos los animales aprenden? El aprendizaje implica la modificación del comportamiento en función de la experiencia previa. No todos los animales tienen la capacidad de aprender; este tipo de comportamientos se encuentra en animales más complejos, como ciertos invertebrados y vertebrados.
¿El comportamiento de un perro es producto del aprendizaje o está determinado desde el nacimiento? El comportamiento de un perro tiene componentes innatos y adquiridos.
¿Qué es el instinto? El instinto, también llamado comportamiento innato, es aquel que no requiere de aprendizaje o experiencia previa. Se puede decir que los individuos “nacen” con este tipo de comportamientos.
Página 60 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 6 1.
Sí, porque son espontáneos y se presentan principalmente en las crías, por ejemplo, para alimentarse (abrir el pico e inclinarse, en las aves, y el reflejo de succión en los mamíferos), lo cual les confiere ventajas en la supervivencia a los organismos que los presentan.
2.
Un comportamiento innato es el reflejo de succión de los mamíferos, observable en los bebés,
¿Los animales pueden realizar acciones sin haberlas aprendido de nadie? Sí, los comportamientos innatos dan cuenta de ello.
¿Las personas tienen comportamientos presentes desde el nacimiento?
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que comienzan a succionar al entrar en contacto con el pecho materno. Para comprobar que se trata de un comportamiento innato, este tiene que ser heredable y debe ser realizado sin experiencia previa.
Página 61 ¿La domesticación de un animal implica habituación en su comportamiento? ¿Por qué? En algunos aspectos sí y en otros no, sino que implica aprendizaje en general. Existe habituación en el sentido de no estar alerta ante la presencia de un humano en particular, que es el dueño de la mascota.
Página 62 Títeres para la conservación de los cóndores 1.
Impronta (con los títeres y las crías) y aprendizaje por imitación (cuando se pone a los juveniles con otros individuos de la especie).
2.
Seguramente tendrían dificultades luego de su liberación al ambiente, puesto que no reconocerían a los individuos de su especie y no estarían alertas frente a la proximidad de seres humanos.
Página 63 ¿Qué comportamientos se aprenden por imitación en el ser humano? Muchísimos, por ejemplo, la lectoescritura, el lenguaje y las conductas sociales.
Aprendizaje: habituación, sensibilización, aprendizaje por imitación, aprendizaje asociativo.
Página 64 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 7 1.
Escuchar el canto de machos adultos de su misma especie durante un período crítico de su desarrollo.
2.
Por aprendizaje por imitación.
3.
Sí, porque los gorriones que no aprendieron el canto en el período crítico, no lograron aprenderlo más tarde.
Notas de laboratorio. Experiencia n.° 8 1.
Hipótesis: el comportamiento de construcción del nido en los periquitos es heredable.
Predicción: si se cruza un periquito de Fisher (que transporta de a una tira de vegetación con el pico) con un periquito cara de durazno (que transporta la vegetación debajo del ala), el descendiente presentará un comportamiento intermedio entre ambos. 2.
La señal es visual, al contacto con las tiras de vegetación. Esta capacidad es innata, lo detectan con la vista.
3.
La presencia de la señal y el aprendizaje a partir de la experiencia.
4.
No siempre es posible. En muchos casos se presentan comportamientos donde la experiencia cumple un papel indispensable.
Página 65 ¿Todos los animales captan los mismos tipos de señales? ¿Qué estructuras emplean para captar las señales? ¿Esas estructuras son iguales? No todos captan las mismas señales. Las estructuras que captan las señales principales son los órganos de los sentidos, que no perciben el mismo rango de estímulos en todos los casos (ver capítulo 2).
Página 66 ¿Qué función desempeñará la selección sexual en la evolución? La selección sexual es un tipo de selección natural muy marcado, ya que se relaciona directamente con el fitness de ciertas variedades de características, es decir, con su eficiencia en la reproducción.
Página 68 ¿La selección natural siempre favorece la vida en grupos? ¿De qué depende? No siempre, hay especies de hábitos solitarios que también son favorecidas por la selección natural, ya que, por ejemplo, se enfrentan a una menor competencia por la pareja y por el alimento; o se camuflan mejor con el ambiente.
Página 71 ¿Qué características tenía la evolución para Lamarck? ¿Y para Darwin? (Repasar en libro de Biología I). ¿A cuál de las dos concepciones se parece más la evolución cultural? ¿Por qué?
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La evolución para Lamarck implicaba la herencia de caracteres adquiridos a lo largo de la vida de un individuo. Para Darwin, solo se transmitían las características heredables, de manera gradual, a partir de la presión de selección ejercida por el ambiente. La evolución cultural se parece a la evolución lamarckiana, puesto que se produce a una velocidad mayor que la que puede presentar la variación de una estructura biológica, como el cerebro, mediante el mecanismo de selección natural.
ta; desventaja: mensajes simples, rudimentarios. Anguilas: a. señal eléctrica; b. de la misma especie; también son percibidas por otras especies, pero no como parte de la comunicación; c. mismas ventajas y desventajas que la ecolocalización del murciélago. 4.
Respuestas personales. En particular, se busca que los alumnos señalen los cambios ocurridos durante la pubertad (desarrollo de los caracteres sexuales secundarios, producción de hormonas y maduración del sistema reproductor) como señales que indican a otros individuos de la misma especie su madurez biológica. De la misma manera, los cambios que ocurren al final de la adultez y el comienzo de la vejez, indican la culminación de la etapa reproductiva.
5.
Monogamia: puede ser estacional, se establece una pareja estable durante la temporada reproductiva o toda la vida. Ejemplo: la mayoría de las aves. Poliginia: un macho se reproduce con dos o más hembras. Ejemplo: león marino. Poliandría: una hembra se aparea con dos o más machos. Ejemplo: abejas.
6.
a. Incorrecto. Los comportamientos innatos pueden perfeccionarse con la experiencia, pero la forma en que se ejecutan es un carácter hereditario. b. Incorrecto. Existen especies de vida solitaria que también tienen múltiples ventajas para la supervivencia, como la reducción de competencia intraespecífica. c. Correcto. d. Correcto. e. Incorrecto. En muchos casos, el cortejo es protagonizado por individuos de ambos sexos por medio de un ritual. En las especies con poliandría, la hembra es la que inicia el cortejo.
7.
Actividad de producción personal por el alumno. Se espera que los alumnos indiquen que el sexo más llamativo en las especies con dimorfismo sexual es el que es “elegido” por el otro sexo. Por ejemplo, el macho en los pavos reales. El dimorfismo está presente en especies polígamas, donde los individuos llamativos pertenecen al sexo que se aparea con varios individuos del sexo opuesto.
8.
a. No necesariamente, porque aumenta la competencia por los recursos y la probabilidad de ser detectado por un predador.
Página 73 ¿El mimetismo siempre tendrá una función defensiva en los animales? ¿Habrá casos en los que dos animales peligrosos se mimeticen mutuamente? Averiguar. El mimetismo mulleriano es un tipo de mimetismo que les confiere ventajas adaptativas a especies que no están emparentadas entre sí, pero que poseen estructuras preventivas, por ejemplo, en las avispas y en las abejas.
Página 75 Actividades de repaso 1.
En los casos de los canarios y de los jilgueros se trata de impronta, el estímulo que desencadena el comportamiento es el canto de los padres u otros adultos; mientras que en las palomas es un comportamiento de acción fija, ya que no requiere aprendizaje.
2.
Actividad de producción personal por parte de los alumnos. Se espera que los alumnos reparen en ciertos comportamientos animales a los que están habituados, por ejemplo, de sus mascotas, y que los analicen a partir del modelo EPIR que estudiaron en el capítulo 1 y profundizaron en este.
3.
Hormigas: a. señal química; b. de la misma especie; c. ventaja: alta eficiencia, mensajes complejos; desventaja: necesidad de proximidad con los otros individuos. Murciélago: a. señal sonora (mecánica); b. de la misma especie, aunque otras especies también son capaces de percibirlas, como las polillas; c. ventaja: casi no llama la atención a otros seres vivos, dado que no la pueden percibir, funciona perfectamente en la oscuridad cuando otros animales reducen su percepción, por ejemplo, la vis-
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b. Las especies gregarias forman grupos de individuos de manera temporal, por ejemplo, durante la temporada de apareamiento, para el cuidado de las crías o durante las migraciones. En las especies con sociedades complejas, el grupo es estable y se establecen jerarquías con división de tareas. c. Los rituales son exhibiciones intraespecíficas; en el caso de los combates, las pautas son simbólicas y, en general, el comportamiento agresivo no implica graves daños físicos entre los contrincantes, sino que estos comprenden el significado de cada acción del ritual y responden en función de ellas hasta que uno se siente dominado por el otro. En cambio, la agresión entre individuos de especies diferentes suele conducir a la eliminación o a la reducción de uno por parte del otro, por ejemplo, en las interacciones de alimentación o en la lucha por recursos como el territorio. d. Coevolución es la evolución conjunta de dos especies que se encuentran íntimamente relacionadas. Por ejemplo: parásitos y hospedadores; predadores y presas (particularmente cuando los predadores son especialistas, es decir, se alimentan de una o unas pocas especies); plantas y agentes polinizadores. Los ejemplos pueden pertenecer a estos grupos de interacciones, que fueron los analizados en el capítulo. e. El parasitismo puede considerarse predación porque el parásito se alimenta del hospedador. Los parásitos son heterótrofos, al igual que el resto de los predadores.
Página 76 Actividades de integración 1.
a. Los perros parecieran mostrar comportamientos innatos, dado que se desencadenan frente a estímulos con los que no tuvieron contacto previamente, al menos no en esas mismas condiciones. b. Estímulos visuales: las aves, los barcos; estímulos sonoros: ultrasonidos de los radares de los barcos; estímulos químicos: algún olor procedente de ese ambiente. Estos estímulos son captados por los órganos de los sentidos y procesados por el cerebro. El ser humano capta los mismos tipos de estímulos, pero no en los mismos rangos, por ejemplo, es capaz de percibir ondas sonoras que se interpretan como sonidos, pero solo dentro de una cierta frecuencia (a diferencia de los perros,
no percibe los ultrasonidos). c. El ambiente abarca un puente cerca del río, con vegetación (se trata de un parque) y embarcaciones. Los perros pueden percibir olores y sonidos que los humanos no son capaces de detectar, pero solo ven hasta una cierta altura, que es menor que la de una persona, por eso no detectan que del otro lado del puente hay un barranco (la pared del puente se los tapa). d. Se pueden postular diversas hipótesis, todas deben ser evaluadas, y sec debe analizar su incumbencia frente al caso. Hipótesis 1: “Los perros se sienten atraídos por un estímulo químico (olor o gusto) proveniente del barranco”. Hipótesis 2: “Los perros se sienten atraídos por un estímulo sonoro proveniente de los barcos”. Una forma de poner a prueba las hipótesis es determinar el estímulo que desencadena el comportamiento y exponer perros de manera individual a ese estímulo en un ambiente controlado, por ejemplo, un jardín cercado, y observar su reacción. e. Se observan imágenes de tres perros. Uno está alerta cerca de un gato. Otro presenta una actitud hostil (lomo arqueado). Un tercero muestra actitud de sumisión (lomo arqueado hacia abajo, invertido). Se trata de respuestas innatas (emociones) que se desarrollan frente a situaciones a partir de la experiencia, en particular, en los casos en que el perro está con su dueño/amo, donde desarrolla comportamientos aprendidos por asociación.
Actividades relacionadas con la historieta Posibles causas de las muertes de los perros: - Respuesta a estímulo visual. - Respuesta a estímulo químico (gusto u olfato). - Respuesta a estímulo sonoro. ¡¿Ultrasonido?! INVESTIGAR si hay ultrasonidos cerca del puente. - ¿Otro? ¿Cuál? Las muertes no parecen voluntarias. ¿Por qué saltan al vacío? Esta plaqueta vuelve sobre las hipótesis construidas por los estudiantes sobre la muerte de los perros en la historieta con el propósito de revisarlas, ampliarlas o rectificarlas en función de lo aprendido en la unidad 3. El ítem 1 de las Actividades de integración propone la lectura de un texto que presenta una situación similar a la de la historia del libro: la inexplicada muerte de perros que saltan al vacío en un barranco de la ciudad de Rosario. El mismo texto plantea que, de acuerdo con los especialistas, los 33
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perros no buscan morir deliberadamente, sino que responden a un estímulo no reconocido por los seres humanos. En particular, se menciona la posibilidad de respuesta a ultrasonidos. A partir de este dato, se incluye una nueva posible causa sobre la muerte de los perros que se suma a las anteriores. Esto invita a pensar en el carácter provisional de la ciencia, que elabora respuestas sobre sus interrogantes que se enriquecen y revisan a la luz de nueva información.
Comportamiento innato: No se aprende, viene “de fábrica”. Completar con ejemplos de comportamientos innatos mencionados en el libro. Indicar estímulo y respuesta. Comportamiento
Estímulo
Respuesta
Rodadura de huevos en gansos cenizos
Huevo que sale del nido
Movimiento de la hembra que procura llevar el huevo al nido
Apertura de la boca en los pichones de aves
Presencia de Apertura del pico en actitud los padres en de solicitud de alimento el nido
Eclosión de huevos en el nacimiento de pichones
Falta de Ruptura del cascarón con espacio en el el pico huevo
Lengüetazo con el que los sapos cazan insectos
Presencia de insectos
Apertura de boca y estiramiento de lengua
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Unidad 4. Estímulos y respuestas en las plantas
Introducción Muchas veces se percibe a las plantas como organismos inertes, que prácticamente no interactúan con el medio ni con otros seres vivos. Sin embargo, las plantas son capaces de captar una gran variedad de estímulos y de elaborar complejas respuestas ante ellos. En este capítulo se busca explorar la diversidad de estrategias que presentan estos seres vivos, de manera de lograr que los alumnos las “vean con otros ojos”, que puedan ir más allá de la observación de organismos sésiles y logren comprender los mecanismos evolutivos que subyacen, por ejemplo, al crecimiento de un tallo hacia la luz o de una raíz en sentido contrario a este estímulo. Una forma de lograrlo es vinculando el abordaje de los distintos ejemplos planteados con el proceso evolutivo, indagando acerca de las ventajas o desventajas adaptativas que puede llegar a tener una determinada característica y cómo podría influir la selección natural en su fijación o en su eliminación en una población determinada. De la misma manera, es indispensable resaltar el carácter hereditario de las características evolutivas, sin el cual estas no podrían transmitirse de una generación a la siguiente, y se perderían. Por otra parte, es necesario guiar a los alumnos en la abstracción de los mecanismos y procesos descriptos en los contenidos del capítulo, de modo que puedan identificar y aplicar el modelo estímulo-percepción-integración-respuesta estudiado en el capítulo 1, y que resulta transversal a todo el eje temático del libro. Al igual que en los animales, tal como se mencionó en el capítulo 3, este modelo puede analizarse tanto a nivel del individuo como en niveles de menor jerarquía de organización, celulares o moleculares, de manera introductoria (se estudiarán en detalle en el tercer bloque del libro).
Ideas básicas a construir por los estudiantes • Las plantas son seres vivos que captan una gran di-
• La ciencia es una actividad humana perfectible,
versidad de estímulos y responden a estos. • Es posible aplicar el modelo estímulo-percepción-integración-respuesta a los mecanismos presentes en las plantas. • Las acciones de las plantas como respuesta a los estímulos internos y externos surgen y se modifican a través del mecanismo de selección natural, de manera gradual, a lo largo del proceso evolutivo. • Cada tipo de estímulo es percibido por un determinado conjunto de receptores específicos, que transducen una señal en el medio interno. Las respuestas también son específicas y dependen del tipo de estímulo, del órgano vegetal que lo perciba, de la condiciones ambientales (por ejemplo, la época del año) y de la especie vegetal.
sujeta a contextos sociales y culturales que condicionan los modos de hacer y de construir el conocimiento. • Los conocimientos científicos, como la comprensión de los procesos que ocurren en el medio interno de las plantas, varían y se transforman a partir del desarrollo de nuevas herramientas tecnológicas y de conocimientos previos. • Las respuestas a un estímulo externo pueden estar orientadas en dirección a la fuente que lo emite o en sentido contrario a esta, o ser generales, independientemente de la dirección del estímulo. • Las plantas se comunican entre sí y con otros seres vivos, especialmente a partir de señales químicas.
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Página 77 ¿Cómo perciben las plantas los cambios del ambiente? La pregunta pone foco en una cuestión que suele pasar inadvertida para muchos estudiantes. A pesar de ser organismos sésiles, carentes de sistemas nerviosos y demás estructuras complejas de control, las plantas también responden a estímulos. En particular, la pregunta disparadora que abre el capítulo invita a pensar en las estructuras que permiten a las plantas captar estímulos y elaborar respuestas. El docente podrá invitar a los estudiantes a pensar en ejemplos cotidianos que seguramente resultarán útiles para reflexionar sobre estas cuestiones. La respuesta de los girasoles al movimiento aparente del Sol, el crecimiento de las raíces en dirección al agua, el desarrollo del tallo en dirección a la luz, la humedad como señal disparadora del proceso de germinación, el proceso de floración en momentos específicos del año, entre muchos otros, son fenómenos que ejemplifican la sensibilidad de las plantas a los cambios del entorno.
¿Las plantas responden a los cambios de luz? ¿Cómo los “ven”, si no tienen ojos? A partir de estos interrogantes, los estudiantes podrán revisar sus ideas sobre las características de los receptores que permiten a los seres vivos captar los estímulos del ambiente. Desde la concepción antropocéntrica con la cual muchas personas tratan de interpretar los fenómenos naturales, las estructuras receptoras de los seres vivos se analizan a partir de las características morfológicas y funcionales de los órganos humanos. Desde este punto de vista, para muchos estudiantes puede no resultar evidente que el ojo no es la única estructura capaz de captar estímulos lumínicos. Frente a estas preguntas, el acompañamiento del docente contribuirá a que los estudiantes complejicen sus razonamientos sobre los receptores de las plantas. Será conveniente que el profesor o la profesora invite a pensar en situaciones conocidas por ellos que sirvan como evidencia para sostener la idea de que las plantas efectivamente son capaces de percibir cambios lumínicos. Luego, convendrá orientar el razonamiento para concluir que, a pesar de que por el momento sean desconocidas para los estudiantes, existen estructuras receptoras diferentes a los ojos que permiten captar estímulos lumínicos. Las plantas cuentan con fotorreceptores que les permiten captar la cantidad, la intensidad y el tipo de luz que reciben.
¿Pueden las plantas percibir sonidos? Existen estudios que abonan la hipótesis de que las plantas perciben y responden a estímulos sonoros. El experimento descrito en la experiencia n.° 1 de “Notas de laboratorio” (página 24 del libro) apoya esta idea. En el desarrollo de esta unidad, se abordará el tema en el artículo titulado “¿Las plantas oyen?”, de la página 86. Cuando los estudiantes lleguen a esta pregunta, el docente puede estimular el intercambio de ideas y, eventualmente, volver sobre la lectura del experimento de la unidad 1.
¿Se comunican las plantas entre sí? ¿Cómo transmiten su “mensaje”? Las plantas liberan sustancias que generan respuestas en plantas de su propia especie o de otras especies, lo cual puede interpretarse como una forma de comunicación. A menudo, estas respuestas se vinculan con la competencia por recursos entre individuos de una población o de una comunidad vegetal. Las señales liberadas al entorno suelen ser compuestos químicos volátiles o líquidos, que generalmente actúan como inhibidores del crecimiento o la germinación de otros individuos. Como se ha planteado antes, estas preguntas buscan que los estudiantes pongan en juego sus concepciones sobre los fenómenos que analizarán en el transcurso de la unidad, complejizando y poniendo en duda sus ideas sobre estos temas. En este caso, es esperable que consideren que la comunicación es un proceso exclusivo de los humanos o, en todo caso, de los animales. No es necesario rectificar esas ideas en esta instancia; sin embargo, es importante que el docente esté atento a los avances de los estudiantes en el proceso de revisión y enriquecimiento de sus ideas previas.
Página 79 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 9 1.
Sí, el estímulo lumínico que hace que el tallo se curve es captado en el ápice de la plántula. Esto se comprobó porque las plántulas sin ápice o con el ápice cubierto no se curvaron.
2.
Es un control para descartar otros efectos que el capuchón pueda tener sobre el ápice, por ejemplo, si la presión o el contacto influían en la respuesta de la planta.
3.
Las plantas sin capuchón se usan como control, de modo de garantizar que las condiciones expe-
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la sustancia química mensajera es inhibir el crecimiento donde su concentración es mayor (en las proximidades del bloque de agar) o bien estimularlo en las zonas donde su concentración es menor (en el lado opuesto al bloque de agar).
rimentales efectivamente generan la respuesta que se desea estudiar en una planta normal. 4.
Los receptores que perciben el estímulo lumínico que hace que se curve el tallo se encuentran localizados en el ápice de este, dado que cuando el ápice está ausente o tapado con un capuchón opaco, la respuesta no se produce. También se concluye que estos receptores no están presentes en la zona inferior del tallo, ya que al tapar esta parte con un capuchón opaco, la curvatura se produce normalmente. Además, es posible concluir que la señal se trasmite por el medio interno, es decir, es integrada, puesto que es captada en una zona de la planta y la respuesta se efectúa en otra zona del organismo.
Página 80 {$VÈMFTFMFTUÓNVMPFOFMFKFNQMPEFMBnPSBDJØO ¿y la respuesta?
2.
La respuesta es similar a la ejercida por las hormonas animales, ya que se trata de una sustancia química fabricada en un cierto tejido que es transportada dentro del organismo y ejerce su acción en otra zona del individuo. Estas sustancias no se producen en glándulas, como ocurre en los animales, no se transportan necesariamente por el sistema circulatorio y su regulación no está relacionada con otros sistemas de órganos (por ejemplo, el sistema nervioso), como es frecuente en los animales.
3.
El control 1 permitió comprobar que el factor que estimulaba el crecimiento del tallo se encontraba solo en los bloques de agar, y no de manera natural en las plantas en las condiciones iniciales de la experiencia. El control 2 permitió comprobar que el contacto con el bloque de agar ni los componentes propios de este material desencadenan la respuesta en el tallo. Otros controles podrían haber sido plántulas con agar natural (sin contacto previo con ápices) ubicados a cada lado del tallo. Sí, se comprobó la hipótesis original.
El estímulo es la duración del día (la cantidad de horas de luz o de oscuridad diarias) y la respuesta es la floración.
¿Cómo puede comprobarse si una respuesta determinada es un tropismo? Los tropismos son respuestas orientadas según la dirección del estímulo. Para comprobar si se trata de un tropismo, se puede exponer una planta a un estímulo desde diferentes direcciones y observar si el sentido de la respuesta se modifica o no.
{2VFVOBSFTQVFTUBTFBQFSNBOFOUFTJHOJmDBRVFFT irreversible? ¿Por qué? No, por ejemplo, el fototropismo que hace que un tallo se curve en dirección a la luz es una respuesta permanente (el órgano crece en un sentido); sin embargo, si esa planta se encuentra en una maceta que es cambiada de lugar y en la nueva ubicación la luz le llega desde otro punto, el tallo volverá a crecer hacia este estímulo.
Página 81 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 10 1.
Los resultados obtenidos por Went demuestran que la integración de la señal captada por el ápice se lleva a cabo mediante una molécula química, que es transportada desde el ápice hacia la base del tallo. Además, se comprueba que el efecto de
4.
En http://bit.ly/EDVBII081 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Más recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar.
Página 82 ¿Cuál es la ventaja adaptativa del fototropismo positivo en el tallo? Al crecer el tallo en dirección a la luz, las hojas quedan en posición perpendicular a los rayos lumínicos. De este modo, pueden captar la mayor cantidad de luz posible, que emplean en la fotosíntesis.
¿Cómo es el modelo EPIR en el fototropismo? El estímulo es la luz, la percepción se lleva a cabo por fitorreceptores y la integración se realiza mediante la fitohormona producida por el ápice, que es traslocada hacia la zona inferior del tallo, y la respuesta es la curvatura del tallo.
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Página 83 ¿El heliotropismo estará regulado por ritmos circadianos? No, los ritmos circadianos están regulados por estímulos internos; el heliotropismo se genera en respuesta al movimiento del sol en el cielo.
Página 84 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 11 1.
Una hipótesis posible es la siguiente: “El ritmo circadiano de apertura y cierre de las hojas de Albizia responde a estímulos internos de la planta”. Sí, se verifica en parte, aunque también se demuestra que los ritmos circadianos, a pesar de originarse dentro del organismo, están sincronizados por las condiciones del ambiente, en este caso, los ciclos de luz-oscuridad.
2. Poder sincronizar su “día” en las diferentes estaciones del año. Si su movimiento fuese cada una cierta cantidad de horas, independientemente de las condiciones del ambiente, quedaría desfasado rápidamente ya que los días de invierno tienen menos horas de luz que los del verano. 3. Esto puede comprobarse utilizando luces de diferentes longitudes de onda y observando las respuestas en el movimiento de las plantas. Otra opción más sofisticada sería generar mutantes de plantas que solo tengan un tipo de fotorreceptores y analizar su respuesta.
Página 85 ¿Qué relación se puede establecer entre las plantas neutras mencionadas y su evolución? El poroto es una planta originaria de la zona del ecuador, donde la duración del día es estable a lo largo de año; y la brocha del desierto es una planta de desierto, donde las condiciones que resultan óptimas para la floración de la mayoría de las plantas que la habitan no dependen de la cantidad de horas de luz, sino, por ejemplo, de los escasos días en que llueve.
Página 86 ¿Las plantas oyen? 1.
“Oír” implica procesar los estímulos sonoros e interpretarlos como sonidos (ruidos, voces, canciones, etc.), tarea que realiza el sistema ner-
vioso de los animales. Sería mejor decir que las plantas perciben ondas sonoras. 2.
Los sonidos son ondas mecánicas que pueden ser captados con mecanorreceptores.
3.
La respuesta consiste en la producción de compuestos tóxicos para las orugas depredadoras.
4.
No, no alcanza. Sin embargo, es un buen comienzo para abordar un área desconocida. Deben hacerse más estudios en otras especies vegetales y frente a una variedad mayor de estímulos sonoros diferentes.
Página 89 ¿Se puede decir que lo que sucede en la apertura y el cierre de los estomas es parecido a lo que ocurre en los pulvínulos? ¿Por qué? Sí, el mecanismo es similar porque ambas estructuras se “mueven” a partir del contenido de agua de un grupo de células específicas que poseen sus paredes vegetales engrosadas diferencialmente.
Página 90 ¿En qué otras respuestas vegetales intervienen mUPIPSNPOBT En el fototropismo, en la dormición de las yemas, en la latencia de las semillas, en la maduración de los frutos, en la floración, etcétera.
Página 91 ¿Qué efectos tendrá la temperatura en el letargo de las yemas en el caso de las plantas que crecen en zonas tropicales, donde hace calor durante todo el año? Poco, las respuestas dependen de cada especie pero es más probable que las plantas tropicales resulten más influidas por otros factores, como la humedad del ambiente en las épocas de lluvia.
Página 92 ¿La alelopatía es siempre un mecanismo perjudicial o habrá casos de alelopatía en los que una planta CFOFmDJBBPUSB "WFSJHVBS No siempre es perjudicial. Algunos ejemplos de alelopatías beneficiosas son estimular la floración de plantas de la misma especie, y la generación preventiva de compuestos insecticidas en el sauce.
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pinas, carotenoides y clorofilas que captan diferentes calidades de luz. c . Según el tipo de luz (su longitud de onda) se desencadenan diferentes respuestas, como el fototropismo, la floración, la germinación y el escape al sombreado.
Página 93 ¿El uso de la ingeniería genética para la mejora de las cosechas puede tener consecuencias nocivas sobre el ambiente? En verdad no se sabe, es necesario esperar unos años para ver los efectos del uso de organismos transgénicos en los cultivos. No es el uso de transgénicos por sí mismo lo que impacta negativamente en el ambiente, sino la falta de regulación en su empleo y el uso excesivo de agroquímicos altamente tóxicos que se aplican como parte del paquete tecnológico.
Página 94 ¿Qué otra función tienen las espinas y las cubiertas de los cactus, además de la defensa contra los herbívoros?
4.
Actividad de producción personal por los alumnos. Se espera que reparen en que se trata de estímulos internos de las plantas (y de todos los seres vivos) que se producen aproximadamente en ciclos de 24 horas, pero que a su vez están regulados por factores externos, como la luz solar. Esto les confiere la ventaja de no perder la sincronización con el ambiente en las diferentes épocas del año.
5.
a. Las plantas pueden generar nastias (independientes de la dirección del estímulo; generalmente, más rápidas y transitorias) y tropismos (orientados en función de la fuente del estímulo; en general, lentos y permanentes). b . Las respuestas positivas se orientan hacia la fuente del estímulo, mientras que las respuestas negativas se alejan de esta. c . El fototropismo implica el movimiento (crecimiento) de un órgano según la dirección de la fuente de luz, mientras que la fotoperiodicidad está relacionada con los ciclos de luz-oscuridad diarios.
6.
a. Von Sachs quería estudiar el efecto de la gravedad en el crecimiento del tallo; por eso colocó la planta en sentido horizontal. b . Esperaba observar que el tallo creciera recto, dado que el clinostato giraba a una velocidad constante sin interrupción. Una posible hipótesis es la siguiente: “Si se coloca una planta en una maceta en sentido horizontal y se la hace girar de manera constante, el tallo no mostrará una repuesta en sentido opuesto a la gravedad, sino que crecerá recto y horizontal”. c . Se espera que el tallo haya crecido recto; dado que los estatolitos fueron desplazados de manera permanente, el crecimiento vertical del tallo en sentido contrario a la gravedad era constantemente compensado y, por lo tanto, el resultado final era el crecimiento horizontal. d . El control debería haber sido una planta igual en una maceta sin girar.
7.
El letargo se presenta en las semillas y en las yemas. Consiste en la inhibición del crecimiento
Evitar la desecación en los ambientes áridos donde estas plantas habitan.
Página 95 Actividades de repaso 1.
No, un mismo estímulo puede provocar respuestas opuestas en distintos órganos de una planta. Ejemplo: la luz provoca fototropismo positivo en tallo y negativo en raíz.
2.
Las respuestas a la luz (fototropismo, heliotropismo, síndrome de escape al sombreado, ritmos circadianos) están relacionadas con la fotosíntesis, indispensable para la nutrición de estos organismos fotoautótrofos y, en algunos casos, con la apertura de los estomas, es decir, con la respiración y con la transpiración. Las respuestas al agua se relacionan con su nutrición; la fotoperiodicidad se relaciona con la reproducción y con el crecimiento (floración, latencia, dormición); las respuestas a estímulos mecánicos, como la tigmonastia y el tigmotropismo, se relacionan en especial con el crecimiento. La respuesta a la temperatura que implica el final del letargo se relaciona con el desarrollo y la reproducción. Las respuestas a estímulos químicos se relacionan con la nutrición (nutrientes), la defensa (sustancias químicas y patógenos) y la reproducción (floración).
3.
a. La luz interviene especialmente en la nutrición de las plantas, en el proceso de fotosíntesis. b . No, existen fitocromos, criptocromos, fototro-
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entre noviembre y enero, cuando el fotoperíodo alcanza sus mayores valores anuales, mientras que las plantas de día corto florecen entre fines de enero y principios de abril, cuando el fotoperíodo presenta entre 11 y 14 horas de luz. d . No, el gráfico es válido para el hemisferio sur.
o del desarrollo de estos órganos hasta que las condiciones ambientales son favorables. El estímulo que lo desencadena es la temperatura. 8.
a. No necesariamente; por ejemplo, en el fototropismo interviene una fitohormona que transduce la señal a otras partes de la planta donde se desarrolla la respuesta. b . Es percibida por las células de la caliptra de la raíz y algunas de la base del tallo. c . No necesariamente, en suelos anegados (inundados), el hidrotropismo es negativo. d . Cuando el clima es seco y el viento es fuerte, los estomas se cierran de modo de evitar la pérdida de agua. e . La tigmonastia en Mimosa se produce por una variación en el contenido osmótico de las células del pulvínulo, que provoca el movimiento de los folíolos.
2.
El estímulo es la temperatura; la respuesta es una nastia, en este caso, termonastia que se produce en la base de los pétalos de la flor.
3.
Se espera que los alumnos diseñen un experimento similar al ejemplo planteado en la página 88 sobre hidrotropismo, utilizando, por ejemplo, un papel secante humedecido con un gradiente de solución de azúcar. Una posible hipótesis sería “Las raíces presentan quimiotropismo positivo hacia una fuente nutritiva (en este caso, azúcar), dentro de cierto rango de concentración del nutriente; superado un determinado límite, el hidrotropismo se vuelve negativo”. El estímulo que se pone a prueba es la presencia de una sustancia química (azúcar) en diferentes concentraciones.
4.
La ventaja de florecer en distintas épocas del año, según cada especie, radica en disminuir la competencia por los polinizadores durante ese momento y, luego, por los recursos, como los nutrientes y el espacio, al momento de la germinación (recordar que la floración conduce a la fecundación y luego a la producción de semillas), en las plantas que demoran aproximadamente un período similar en este proceso.
9. Orientación de la respuesta (si la hay)
Estímulo
Receptor que interviene
1. Contacto con columna
Mecanorreceptor Tigmotropismo
Positiva
2. Luz
Fotorreceptor
Fototropismo
Positiva
Floración
Sin orientación
3. Fotoperíodo Fotorreceptor
Respuesta
4. Nutriente
Crecimiento Quimiorreceptor (quimiotropismo)
Positiva
5. Gravedad
Mecanorreceptor Gravitropismo
Negativa
6. Gravedad
Mecanorreceptor Gravitropismo
Positiva
7. Agua
Quimiorreceptor Hidrotropismo
Positiva
8. Luz
Fotorreceptor
Positiva
9. Ondas sonoras
Compuestos Mecanorreceptor tóxicos
Heliotropismo
Sin orientación
Página 96 Actividades de integración 1.
a. El estímulo estudiado es el fotoperíodo. b . Las respuestas analizadas fueron la germinación de las semillas y el momento en que las hojas y las ramas crecen; la floración y el letargo. c . En todos los casos, el letargo comienza en marzo, cuando el fotoperíodo empieza a decrecer, y se mantiene todo el otoño y el inverno, hasta mediados de la primavera, cuando el fotoperíodo se alarga. En ese momento, comienzan el crecimiento de las yemas y la germinación de las semillas. Luego, las plantas de día largo florecen
Actividades relacionadas con la historieta Volver a leer las preguntas de la página 77 y subrayar las partes del capítulo que permiten responderlas. Respuesta a cargo de los estudiantes.
Hay plantas que liberan sustancias tóxicas para otros organismos. ¿Será que los perros saltan al vacío en respuesta a una sustancia liberada por alguna planta? ¿Qué experimento se podría hacer para averiguarlo? Se podría hacer un estudio sobre la respuesta de los perros a las plantas del lugar donde suceden las muertes inexplicadas. Para hacerlo, se podría tomar un grupo de perros y exponerlos a macetas con ejemplares de las especies seleccionadas y registrar las respuestas de los animales. En este caso, la variable independiente sería el tipo de planta y
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la variable dependiente, la respuesta de los perros. Será importante decidir de antemano las categorías para clasificar dichas respuestas (por ejemplo: atracción a la planta, indiferencia o rechazo) y verificar que el resto de las variables que podrían afectar los resultados de la experiencia permanezcan lo más homogéneas posibles.
Hacer una lista con las estructuras sensitivas de las plantas que se mencionan en el capítulo. ¿Qué estímulos perciben? Estructuras sensitivas mencionadas
Estímulos
Fotorreceptores del ápice de plántula que intervienen en el crecimiento en dirección a la Luz luz (ej. avena). Fotorreceptores de hojas y tallos que intervienen en movimientos heliotrópicos (ej. Albizia, girasol).
Luz
Fitocromos vinculados en la fotoperiodicidad (ej. jazmín, trébol, abrojo, café, frutilla, algodón, arroz).
Luz
Mecanorreceptores involucrados en el tigmotropismo (ej. zarcillos de vid, zapallo, campanita).
Contacto con cuerpos extraños
Contacto Mecanorreceptores involucrados en tigmonascon cuerpos tias (ej. pulvínulos de Mimosa pudica, Albizia). extraños Receptores de humedad en ápices de raíz involucrados en el hidrotropismo.
Agua
Receptores de humedad en ápices de raíz involucrados en la hidronastia.
Agua
Estatolitos de ápices de raíz.
Gravedad
Termorreceptores en yemas de plantas en latencia.
Temperatura
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Unidad 5. Percepción y respuesta a nivel celular
Introducción En general, solemos abordar un tema desde un cierto aspecto o enfoque. Esta modalidad es totalmente válida e, incluso, indispensable para estudiar los fenómenos y mecanismos relacionados con los seres vivos, pero muchas veces se vuelve una percepción imparcial, si dejamos de tener en cuenta el resto de las perspectivas desde las que puede estudiarse ese mismo fenómeno o mecanismo. En el caso de los procesos que ocurren a nivel celular, es común analizar los componentes celulares y sus funciones en la célula, es decir, estudiarlos desde un nivel de jerarquía subcelular y celular; sin embargo, al indagar en niveles inferiores, como el molecular, es posible percibir que todos ellos responden en última instancia a leyes y fenómenos químicos y físicos. Esto se evidencia de forma directa al estudiar el transporte de sustancias a través de la membrana plasmática, que depende de la concentración de cada sustancia dentro y fuera de la célula, de su tamaño y de su naturaleza química. Asimismo, estas sustancias cumplen roles biológicos fundamentales para el mantenimiento de la vida, por ejemplo, mediante la comunicación intercelular de las células que conforman un individuo pluricelular y la regulación homeostática del organismo, entre muchísimos otros. Por esto, se espera que los temas de este capítulo se aborden tanto desde un enfoque biológico (que incluye las funciones de los componentes y sustancias biológicas y sus mecanismos a nivel celular, tisular y organísmico), como físico-químico, al analizar los fenómenos moleculares que gobiernan dichos mecanismos y su persistencia a lo largo del proceso evolutivo. Por otra parte, se propone la explicación del mecanismo de señalización a partir de su abstracción en un modelo y el análisis de cada uno de sus componentes, para luego poder establecer relaciones con casos concretos de procesos biológicos, tales como la comunicación durante el desarrollo embrionario en plantas y animales, la absición foliar y la necrosis en respuesta al ataque de patógenos en plantas, y la acción del sistema endocrino en animales, que se retomará en el capítulo 7.
Ideas básicas a construir por los estudiantes • La comunicación celular sigue el esquema general:
estímulo-percepción-integración-respuesta. • La composición y la estructura de la membrana plasmática presentan importantes ventajas adaptativas relacionadas con las funciones que esta cumple. • La comunicación celular es indispensable para el mantenimiento de un organismo pluricelular y también para la vida de organismos unicelulares. • La naturaleza química y el tamaño de las sustancias determinan el tipo de transporte que tendrán a través de la membrana celular, al igual que su concentración dentro y fuera de la célula.
• Los procesos y fenómenos biológicos responden a
leyes y fenómenos físico-químicos. • Las proteínas cumplen múltiples funciones celula-
res: transporte de sustancias, actividad enzimática, transducción de señales, reconocimiento intercelular, y unión al citoesqueleto y la matriz extracelular, entre otras. • Las similitudes en los mecanismos de señalización de todos los seres vivos demuestran su temprana aparición en el proceso evolutivo, y constituyen una evidencia más sobre la conexión entre las diferentes formas de vida.
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Página 97 ¿Cómo perciben estímulos las células? De manera análoga al comienzo de la unidad anterior, la pregunta disparadora de esta página invita a pensar en los mecanismos de recepción y elaboración de respuestas a nivel celular. La pregunta se focaliza en las estructuras receptoras que permiten a las células interactuar con el medio. Como en la unidad 4, en esta sección se busca volver a confrontar los preconceptos de los estudiantes vinculados a los aspectos morfológicos y funcionales de las estructuras sensoriales. La ocasión es nuevamente propicia para que los alumnos analicen sus ideas previas sobre este punto. Al mismo tiempo, es esperable que comiencen a formalizar conceptos transversales sobre la función de relación y control en los seres vivos. Tal como se viene planteando desde la unidad 1, el modelo EPIR (estímulo, percepción, integración y respuesta) es útil para analizar los sistemas biológicos en distintas escalas, desde el nivel celular (y subcelular) al nivel de individuo. Será conveniente que el docente asista a los estudiantes en este proceso paulatino de formalización de ideas y construcción de principios explicativos generales de la biología.
¿Las células tienen “órganos sensoriales”? ¿Dónde se encuentran? Las células tienen estructuras proteicas llamadas receptores de membrana que se especializan en la recepción de señales químicas. Desde este punto de vista, puede decirse que los “órganos sensoriales” de las células son los receptores de membrana. En esta instancia, no se espera que los estudiantes lleguen a una respuesta correcta sobre el tema. Sin embargo, a partir de lo visto hasta aquí, es esperable (y deseable) que puedan razonar que el modelo que ha sido útil para interpretar la diversidad de interacciones entre los seres vivos y el medio también podría servir para analizar los fenómenos a nivel celular. Así como existen estructuras receptoras de estímulos en animales y plantas, podría esperarse que a nivel celular también existieran estructuras con funciones análogas.
¿Qué quieren averiguar Mora y Maitén con su experimento? ¿Cuáles son los resultados esperados? Las protagonistas investigan la capacidad de las levaduras de responder a la presencia de azúcar (fuente de alimento) activando el proceso de respiración
celular. Si la hipótesis es correcta, se espera que el recipiente con levaduras, azúcar y agua muestre una respuesta al estímulo (burbujeo producido como consecuencia de la respiración) y que en el resto de los recipientes no se observen cambios.
Página 98 ¿Qué diferencias hay entre la célula que constituye a una bacteria y las células de un animal? ¿Y con las de una planta? Las células procariotas (bacteria) portan la información hereditaria en un único cromosoma circular enrollado en forma de nucleoide, en el citoplasma; mientras que las células eucariotas (animales y vegetales) tienen cromosomas lineales protegidos dentro del núcleo celular, formado por la membrana nuclear. Los procariotas tienen pequeñas porciones de ADN en forma de anillo sueltas en el citoplasma llamadas plásmidos; mientras que las células eucariotas tienen ADN diferente al nuclear en las mitocondrias. Las bacterias tienen una pared celular que muchas veces posee un flagelo o cilias. Las células animales no tienen pared celular; las vegetales sí, pero con una composición diferente a las procariotas. Las células eucariotas presentan una gran complejidad en la organización intracelular, a partir de la diferenciación en componentes específicos (como los ribosomas y ciertas organelas delimitadas por membranas, como las mitocondrias y las vacuolas), que está ausente en las bacterias.
Página 100 ¿Qué consecuencias tendrá en el pasaje de sustancias a través de la célula la estructura de los fosfolípidos y la forma en que se encuentran en la membrana celular? Esta composición de la membrana hace que presente permeabilidad selectiva, es decir, que solo puedan atravesarla fácilmente, según el gradiente de concentración, moléculas hidrófobas, como los gases y los lípidos. Las moléculas hidrofílicas, como los aminoácidos, requieren el transporte a través de proteínas de membrana.
Página 103 ¿Cómo se determina si una solución es hipertónica, hipotónica o isotónica? De acuerdo con su concentración relativa de soluto en comparación con otra solución. Hipertónica: 43
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tiene mayor cantidad de soluto; hipotónica: posee menor cantidad de soluto; isotónica: ambas tienen igual concentración de soluto.
Notas de laboratorio. Experiencia n.° 12 1. La muestra en agua destilada se hinchó (incorporó agua), la muestra en solución fisiológica perdió agua y se “arrugó”, y la muestra en solución de sacarosa al 10% no presentó cambios. 2. El agua destilada es hipotónica; por eso, las moléculas de agua de la solución entran en la célula por ósmosis, y esta se hincha. La solución fisiológica es hipertónica; por esto, el agua de la célula tiende a salir, y esta pierde turgencia. La solución de sacarosa al 10% es isotónica con el medio celular, el movimiento de sustancias es estable a uno y otro lado de la membrana y por eso la turgencia de la célula no se modifica. En http://bit.ly/EDVBII103 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Más recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar.
Página 105 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 13 1. Debido a que en el tubo 1, donde estaban presentes la adrenalina y la enzima, no hubo reacción. 2. Porque la molécula señal (adrenalina) no desencadenó la respuesta molecular de manera directa. Esta observación permitió inferir que faltaba identificar la molécula transductora de la señal. 3. Participan las proteínas transductoras de la señal que se unen a las moléculas de adrenalina de manera específica.
Página 106 {4FSÓBDPSSFDUPBmSNBSRVFMBVOJØOFOUSFMBNPMÏDVMBTF×BMZFMSFDFQUPSFTFTQFDÓmDB Sí, porque los receptores se unen a un solo tipo de molécula señal.
Página 108 Receptores de premios Nobel 1. Los receptores de adrenalina y de rodopsina del ojo. Comparten la característica de interactuar con proteínas G dentro de la célula.
2. Las proteínas G son una familia de receptores celulares que activan cadenas de transducción de señales intracelulares. 3. Las conclusiones de Sutherland se completan con la explicación del funcionamiento de las proteínas G en la señalización mediada por adrenalina. Por ejemplo, la adrenalina no interactúa de manera directa con la enzima glucógeno-fosforilasa, sino que existe una proteína G intermediaria, que posee una subunidad anclada en la membrana plasmática.
¿Cuáles serán las propiedades del yodo que habrán llevado a Lefkowitz a utilizarlo? Es una molécula pequeña con tendencia a formar iones mononegativos (I-) por lo que se unen con otras moléculas con cargas positivas, como las hormonas empleadas en el estudio de Lefkowitz; además, la característica clave en este caso es que tiene un isótopo radiactivo, es decir, que emite radiactividad y, por esto, puede ser detectado y es posible “seguir” su transporte o desplazamiento dentro de la célula.
¿Qué aparato o dispositivo habrá usado para obtener esta imagen? Cristalografía de rayos X, que permite obtener una representación de la estructura tridimensional de las moléculas. En esta técnica se emiten rayos X, que son difractados por los electrones de las moléculas estudiadas. Así se obtiene un mapa de densidad electrónica que es analizado mediante modelos matemáticos que permiten inferir la estructura tridimensional de los átomos y las moléculas que componen el material estudiado.
Página 111 Uniones entre células animales: Estrechas: conectan a las células que recubren superficies y cavidades internas. Adherentes: anclan a las células entre sí y con la matriz extracelular. En hendidura: forman canales abiertos que conectan con el citoplasma de células vecinas.
En los animales, ¿las sustancias pasan también de una célula a otra, aunque las células no tengan plasmodesmos? ¿Cómo lo hacen entonces? No, la comunicación intercelular se realiza a partir de la unión ligando-receptor.
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Página 113 Actividades de repaso 1. Comunicación paracrina: de corta distancia; afecta solo a las células vecinas a la emisora de la señal. Comunicación autocrina: la célula emisora es al mismo tiempo receptora de la señal. Comunicación endocrina: señalización a larga distancia mediante hormonas que son transportadas desde el lugar donde se producen (glándulas) hasta el órgano o tejido blanco donde desencadenan la respuesta, a través del sistema circulatorio. Comunicación nerviosa: de corta distancia. El impulso eléctrico viaja por una neurona hasta el extremo de su axón, donde se produce la liberación de neurotransmisores al espacio sináptico, en contacto con la neurona siguiente; esta actúa como receptora y es estimulada por el neurotransmisor. 2. Es correcta. Si bien la comunicación intercelular se produce a corta distancia, mediante la comunicación nerviosa entre dos neuronas próximas, el resultado global es la señalización a larga distancia, por ejemplo, desde los receptores sensoriales hacia el cerebro y luego hacia los órganos efectores, como los músculos. 3. Las características fundamentales de membrana son las siguientes: por un lado, que sea un mosaico, es decir, que esté compuesta por proteínas y otras moléculas embebidas en la matriz de fosfolípidos; entre ellas, las proteínas que participan en la transducción de señales. Por otro lado, que sea fluida o flexible, en el caso de la comunicación donde interviene la exocitosis de moléculas señal. 4. Difusión simple: bicapa fosfolipídica (BF); transporte activo: proteínas de membrana (PM); flexibilidad de la membrana: BF; difusión facilitada: PM; transducción de señales: PM; fluidez de la membrana: BF; uniones intercelulares: PM. 5. Los organismos unicelulares marinos son hipertónicos respecto del agua de mar, es decir, poseen mayor concentración de solutos que el agua donde habitan. Si se los coloca en agua dulce, que posee una cantidad aún menor de solutos que el agua marina, el agua que los rodea entraría a la célula por ósmosis (un tipo de difusión pasiva) y la célula se hincharía tanto que termi-
naría explotando, es decir, se produciría plasmólisis o ruptura de la membrana plasmática. 6. Endocitosis es el mecanismo por el cual una célula incorpora sustancias próximas del ambiente intercelular a su interior, a partir de la invaginación de su membrana plasmática, que resulta en la formación de una vesícula que contiene dichas sustancias extracelulares. La exocitosis es el mecanismo mediante el cual una célula secreta o expulsa sustancias producidas en el interior de la célula al exterior; en este caso, dichas sustancias se encuentran contenidas en una vesícula que se fusiona a la membrana celular. El transporte pasivo se produce mediante difusión de las moléculas a través de la membrana celular, sin gasto de energía (contrariamente a la endocitosis y la exocitosis). En el transporte activo, una proteína de membrana bombea un soluto en contra de su gradiente de concentración a un lado u otro de la membrana plasmática. 7. a. la membrana celular y el interior de la célula blanco. b . forman parte de canales que permiten la entrada o salida de iones de la célula. c . durar un corto período de tiempo. 8. a. F. Las etapas de la señalización celular son recepción de la señal, transducción de la señal y respuesta celular. b . F. Es un tipo de comunicación celular a larga distancia. c . F. La comunicación autocrina ocurre cuando la molécula señal solo afecta a la propia célula emisora de la señal. d . Verdadero. 9. Si se realiza el experimento de la página 103 utilizando glóbulos rojos, estos se plasmolizarían en agua destilada (explotan debido a la incorporación de agua desde el medio hipotónico); en solución fisiológica se mantendrían estables (la solución fisiológica es isotónica con el contenido del citoplasma de los glóbulos rojos), y en solución de sacarosa al 10% (5 veces mayor que la concentración del citoplasma de los glóbulos rojos, es decir, hipertónica), los glóbulos rojos se deshidratarían. 10. El receptor de insulina se encuentra en la membrana plasmática, y el de progesterona es intracelular. 45
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La insulina, al ser hidrofílica, no puede atravesar la bicapa fosfolipídica, mientras que la progesterona, que es hidrofóbica, puede hacerlo. 11. La unión ligando-receptor es específica (los receptores se unen solo a un tipo de molécula señal), reversible (de corta duración; luego de la unión, ambos componentes se separan) y de elevada afinidad (el ligando y el receptor son moléculas con propiedades diferentes pero con tendencia a combinarse entre sí). 12. Las consecuencias pueden ser muy variadas: puede alterarse el ciclo celular con la consiguiente multiplicación desregulada o muerte celular; puede modificarse el aspecto de la célula; puede alterarse el crecimiento celular, e incluso, degenerar en una línea celular cancerosa. 13. Se supone que los mecanismos de señalización celular aparecieron muy temprano en la historia de la vida debido a que organismos muy diferentes, como los mamíferos, las levaduras, las bacterias y las plantas (cuyo ancestro común vivió hace millones de años), comparten muchos aspectos en el mecanismo de señalización y transducción de la señal entre células.
Página 114 Actividades de integración 1. Actividad de producción personal por los alumnos. Algunas opciones pueden ser las siguientes:
Entidades entre las que se produce Emisor
Mensaje
Comunicación humana
Comunicación celular
Individuos
Células
Fuente de donde parte el mensaje
Célula que libera una molécula señal o ligando.
Información oral o escrita
Información de la señal (por ejemplo, activación o inhibición de una reacción).
Receptor
Destinatario del mensaje
Célula blanco (receptores de membrana o intracelulares).
Código
Lingüístico
Químico, molecular
Canal
Medio físico (visual, auditivo, etc.)
Ligando (molécula señal, por ejemplo, hormona).
2. Sí, estos cambios se relacionan con el envejecimiento celular, de otra manera, las células se dividirían infinitamente y el organismo no moriría. Al no reconocer señales relacionadas con el crecimiento y la división celular, la célula se mantiene estable y no se multiplica ni crece, hasta que recibe señales de apoptosis o muerte celular programada. 3. a. Por ejemplo, cuando una persona está resfriada, que tiene las vías nasales obstruidas, pierde parte de su capacidad para distinguir los sabores. b . El texto pone de manifiesto la relación entre
ambos sentidos, pero no plantea la relación de correspondencia entre el sentido del gusto y el del olfato. Es decir, la hipótesis es plausible, aunque no puede confirmarse con lo presentado hasta ahí. En páginas subsiguientes se habla de la influencia determinante del olfato en el gusto, razón por la cual no es lógico pensar en una persona con extraordinario sentido del gusto y pésimo sentido del olfato.
Actividades relacionadas con la historieta ¿Las levaduras, que son hongos unicelulares, responden a estímulos? Hipótesis: las levaduras son seres vivos; por lo tanto, se nutren, respiran, responden a estímulos, etc. Predicción: en presencia de azúcar (estímulo), las levaduras saldrán de su estado de latencia, comenzarán a nutrirse y respirarán, liberando burbujas de gas (respuesta). Resultados: Recipiente
¿Hay burbujas?
1: levadura, agua y azúcar
Sí
2: levadura y agua
No
3: azúcar y agua
No
Conclusiones: Solo se observa aparición de burbujas en el recipiente que contiene levadura, agua y azúcar. En consecuencia, se puede afirmar que el gas observado es producto del metabolismo celular que se activa como respuesta al estímulo de presencia de azúcar.
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Unidad 6. El sistema nervioso
Introducción El objetivo del presente capítulo es que los alumnos indaguen y relacionen las acciones que perciben a diario en sí mismos y en otros animales (por ejemplo, un perro “para” las orejas y focaliza la mirada al sentir un determinado ruido u olor, y luego reacciona según qué produjo el estímulo) con los procesos que ocurren en el organismo en esos momentos. Es decir, analizar la percepción sensorial y lograr la abstracción de ejemplos concretos mediante la aplicación del modelo EPIR. Resulta importante destacar las diferencias en los sistemas nerviosos de los distintos grupos animales y cómo esto incide en las características de dichos seres vivos (por ejemplo, en su velocidad de respuesta y en la capacidad de desarrollar diversos comportamientos). Asimismo, es interesante proponer el ejercicio de que los alumnos imaginen el universo que perciben diferentes animales, como introducción al abordaje del funcionamiento del sistema nervioso en ellos. Por otra parte, no resulta excesivo recordar que el análisis de un determinado conjunto de órganos que cumplen una función común como una entidad individual, en este caso, el sistema nervioso, se emplea en el estudio científico para simplificar la naturaleza del fenómeno analizado, pero que, en realidad, el organismo no se encuentra compuesto por “sistemas de órganos” como unidades independientes, sino que todos ellos están de algún modo interconectados y relacionados. Finalmente, el tratamiento de los temas relacionados con las afecciones del sistema nervioso y el efecto de las drogas en el organismo no debe ser dogmático ni doctrinario. Por el contrario, es recomendable escuchar los comentarios y las inquietudes de los alumnos, con la intención de formar criterio y concientizar acerca de los daños que las drogas pueden provocar y cómo abordar situaciones que las involucren.
Ideas básicas a construir por los estudiantes • El sistema nervioso participa de la recepción del es-
• El sistema nervioso se subdivide en diversas partes
tímulo, de la integración de la información y de la elaboración de la respuesta. • Los diversos grupos de animales poseen diferencias en la complejidad de sus sistemas nerviosos, esto influye directamente en su capacidad de irritabilidad, en su grado de inteligencia y en el desarrollo de su universo sensorial. • La integración de un estímulo o una señal consiste en su “transformación” a un lenguaje común al organismo, el impulso eléctrico. • El impulso nervioso es un fenómeno electroquímico que se transmite entre las neuronas del tejido nervioso mediante sucesivas sinapsis (que en los vertebrados son mayormente químicas).
o componentes, según diferentes criterios que facilitan su comprensión. • Especialmente en el ser humano, la salud del sistema nervioso afecta directamente la personalidad y la calidad de vida de las personas. • Una manera de investigar científicamente un fenómeno de interés es mediante el estudio de casos anómalos, como ocurre con el funcionamiento del cerebro y el análisis de enfermedades y de accidentes que lo afectan. • Las drogas alteran el equilibrio del sistema nervioso, aumentan la tolerancia a ciertas sustancias y, de este modo, modifican el sistema de recompensa, lo que conduce a un ciclo adictivo.
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Página 119 ¿Cómo se procesan los estímulos que percibimos a través de los órganos sensoriales? Con la unidad 6, comienza el segundo bloque temático del libro, dedicado a los sistemas de integración y control en los seres humanos. La pregunta que anticipa la exploración a estos contenidos invita a pensar sobre los mecanismos que intervienen en la percepción de los estímulos captados por estructuras receptoras y en los procesos de integración y de elaboración de respuestas en el organismo. El presente capítulo se centrará en el sistema nervioso, mientras que el siguiente lo hará en el sistema endocrino. En el transcurso del bloque 1, los estudiantes han tenido oportunidad de conocer un amplio muestrario de estructuras vinculadas con la recepción de estímulos internos y externos, tanto en distintos seres vivos como a nivel celular. Asimismo, han comenzado a analizar algunas de las acciones generadas por los organismos en respuesta a dichos estímulos. Hasta aquí, ha sido útil un modelo de “caja negra” que permitió considerar a los estímulos como inputs de sistemas que generaban respuestas como outputs, sin adentrarse en los mecanismos fisiológicos que dan cuenta de estos procesos. En este bloque, los estudiantes comenzarán a complejizar este enfoque y tendrán oportunidad de abordar modelos explicativos más sofisticados sobre el proceso de integración en los seres humanos. De este modo, se analizarán aspectos morfológicos y funcionales de los sistemas involucrados en la integración y el control, construyendo así un “puente conceptual” entre estímulos y respuestas. No hace falta abordar estos fenómenos en detalle en esta instancia introductoria; no obstante, se espera que las respuestas a esta pregunta logren poner el foco en la necesidad de analizar el modelo de “caja negra” para interpretar los mecanismos que intervienen en la generación de respuestas por parte de los seres vivos.
¿Todos los animales tienen cerebro? La pregunta invita a pensar sobre las ideas previas vinculadas con la estructura del sistema nervioso en distintos grupos de animales. A menudo, los estudiantes asocian la presencia de estructuras nerviosas con el desarrollo de cerebro, como si se tratase de sinónimos. Hay animales que carecen de estructuras nerviosas (los poríferos), hay animales con modelos sencillos de sistemas nerviosos (como los cnidarios) y hay sistemas de complejidad creciente
entre moluscos, otros invertebrados y vertebrados. La diversidad de estructuras nerviosas es enorme. Como se explica en las páginas 122 y 123, el proceso de cefalización tiene representantes con estructuras sencillas (como las lombrices y las planarias, con sus ganglios neuronales) y órganos comparativamente más complejos (como el enorme desarrollo cerebral de los mamíferos en general, y de los humanos, en particular). En síntesis, no todos los animales tienen cerebro.
¿De qué manera se ejecutan nuestros actos involuntarios, como respirar? Los actos involuntarios son regulados por el sistema nervioso autónomo. No se espera que los alumnos respondan a esta pregunta con exactitud. Bastará con que reconozcan que el sistema nervioso humano ejecuta una serie de respuestas voluntarias (de las cuales somos conscientes) y también genera respuestas involuntarias, sin las cuales no podríamos vivir.
¿Las personas usamos toda nuestra capacidad cerebral? Esta pregunta apunta a indagar sobre el falso mito que afirma que los humanos solo usamos un porcentaje menor de nuestra capacidad cerebral. Como se explica en el desarrollo de la unidad (página 132 del libro), esta idea es falsa. En esta instancia no será necesario dar con la respuesta correcta a esta incógnita. Bastará con invitar a los estudiantes a pensar sobre el asunto y registrar sus ideas para luego retomarlas en el momento en que resulte oportuno.
¿Cómo percibimos los olores? Las neuronas sensoriales ubicadas en el epitelio olfatorio en la nariz captan estímulos químicos que luego son interpretados como olores en el sistema nervioso central. La pregunta apunta a poner el foco en el intercambio de los personajes de la historieta en torno de la afección de la protagonista. Como se verá en la continuidad de la historia, la hiperosmia responde a alteraciones en el sistema nervioso. No es necesario profundizar en este fenómeno, bastará con comprender que muchas alteraciones en el funcionamiento de los sentidos no necesariamente están vinculados con problemas en los órganos receptores, sino que muchas veces se producen por alteraciones en el funcionamiento de los mecanismos de integración y control.
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¿Qué relación hay entre el sentido del gusto y el olfato? Como se verá en las actividades de integración de la unidad, en la página 142, los sentidos del gusto y el olfato se encuentran estrechamente vinculados. En buena medida, la percepción del sabor está dada por los receptores olfativos, que complementan los estímulos percibidos a través de las papilas gustativas de la lengua. Esta es la razón por la cual nuestra capacidad de percibir sabores resulta disminuida cuando estamos resfriados. Además de la relación funcional, existe una vinculación estructural entre los sentidos del gusto y del olfato, ya que las áreas cerebrales encargadas de procesar estos estímulos se encuentran próximas entre sí.
Página 121 ¿Qué tipos de receptores poseen los órganos de los sentidos? ¿Y los órganos internos? Los órganos de los sentidos tienen exteroceptores: mecanorreceptores (oídos y piel), quimiorreceptores (nariz y lengua), termorreceptores (piel), fotorreceptores (ojos), nociceptores (piel). Los órganos internos tienen interoceptores.
Página 122 ¿Qué ventaja evolutiva representa la cefalización? Va acompañada del cambio en la simetría del cuerpo y de la separación de los órganos sensoriales y la boca con respecto al orificio del sistema urinario y del ano.
Página 123 ¿El cerebro humano es el más grande de todos? Leer el artículo de la página 132. No, pero es el de mayor relación peso cerebral/peso del cuerpo.
Página 124 ¿En qué se parecen las neuronas al resto de las células? ¿En qué se diferencian? Se parecen en que poseen un núcleo con material hereditario, están rodeadas por una membrana plasmática y su contenido es líquido, el citoplasma. Se diferencian en su forma, estrellada, y en su capacidad de transmitir el impulso nervioso, entre otros aspectos.
Página 126 {$ØNPTFQVFEFEFmOJSFMDPODFQUPEFJNQVMTP nervioso? ¿Cuáles son las características del impulso nervioso? El impulso nervioso es un fenómeno electroquímico que funciona como mensajero dentro del organismo de los estímulos recibidos del exterior y del medio interno. Sus características principales son que posee siempre una misma intensidad y que avanza en un único sentido, no puede retroceder; además, que su velocidad depende del tipo de fibra por el que se transmite (con o sin mielina).
Página 128 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 14 1. El objetivo de usar el líquido del corazón sin estimular fue establecer un control. Si en ese caso el corazón B hubiese enlentecido sus latidos, entonces la hipótesis no se hubiese podido comprobar. 2. Se trata de una respuesta inhibitoria ejercida por el sistema autónomo (ver página 135).
Página 130 ¿Cuál es la utilidad de distinguir tantas partes en el sistema nervioso? ¿Qué criterios se aplican para delimitar cada una de esas partes? La utilidad de dividir el sistema nervioso en diferentes componentes radica en facilitar su estudio y mejorar la comprensión de su funcionamiento. En este caso se aplican diversos criterios: funcionales, estructurales, anatómicos y fisiológicos.
Página 131 Parte del encéfalo
Funciones
Tallo encefálico
Control de actividades vitales, mayormente automáticas.
Cerebelo
Control de los movimientos del cuerpo y la motricidad.
Cerebro
Control de la integración y del procesamiento sensorial; regulación de la memoria, el aprendizaje y otros procesos complejos; control del medio interno; control del movimiento voluntario de los músculos.
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el cerebro y personas sin daños) y, de este modo, establecer los procesos que ocurren o que se controlan en esa parte del cerebro.
Página 132 Los mitos del cerebro 1. Los animales con mayor relación tamaño del cerebro/tamaño del cuerpo son los más inteligentes.
3.
Respuesta personal. Pueden surgir, por ejemplo, mal de Parkinson, autismo, alzhéimer, agnosia, encefalitis, hidrocefalia, síndrome de Tourette, enfermedad de Lyme, neuromielitis óptica, etcétera.
4.
Cambiaría la personalidad de la persona trasplantada, porque en el cerebro ocurren todos los procesos que determinan nuestra identidad e individualidad.
2. La corteza cerebral, porque coordina funciones relacionadas con la percepción, la imaginación y la toma de decisiones, entre otras funciones. 3. Porque se creía que el tamaño absoluto del cerebro estaba relacionado con la inteligencia de las especies, desde una concepción antropocéntrica. Siguiendo un criterio similar, desde una concepción patriarcal, se buscaba evidencia de la superioridad intelectual del varón sobre la mujer. 4. Actividad de producción personal por parte de los alumnos. Se pretende que los estudiantes pongan en tela de juicio “verdades” cotidianas y realicen un análisis crítico de mitos y frases hechas que pueden no tener sustento científico, en pos de promover instancias de debate y pensamiento crítico como una manera de generar ciudadanía.
Página 134 ¿Qué órganos controlan los nervios espinales? ¿Y los craneales? Los nervios espinales controlan las vías aferentes y eferentes del cuerpo, especialmente, de la zona troncal y de las extremidades. Los craneales controlan el nervio óptico y los movimientos de los músculos de la cara y de la cabeza.
Página 136 15 minutos de fama 1.
2.
El cerebro humano se puede estudiar a partir de eventos anómalos, como una cirugía que salió mal; a partir de afecciones o enfermedades (como el autismo, la enfermedad de Alzheimer, la ceguera al color, etcétera), o bien mediante herramientas tecnológicas que permiten el análisis del funcionamiento de cerebros saludables in vivo, durante la realización de diferentes tareas o estados emocionales. Permiten comparar un cerebro dañado en una zona concreta y conocida con un cerebro normal (antes y después de un cierto evento en una misma persona o entre personas con daños en
Página 138 ¿A qué grupo de drogas pertenecerán los barbitúricos y las benzodiacepinas? ¿Y las anfetaminas? Los barbitúricos y las benzodiacepinas son drogas depresoras. La anfetaminas son drogas estimulantes.
Página 140 ¿En qué sentido se usa aquí la palabra “cultura”? Se emplea haciendo referencia a cada conjunto de memes creados a partir de la inteligencia humana en una población y en un momento dados.
Página 141 Actividades de repaso 1.
Actividad de producción personal. Se espera que los alumnos construyan una línea del tiempo donde indiquen eventos destacados relacionados con la evolución del sistema nervioso (especialmente los mencionados en el texto de contenido). A continuación se brinda información para su elaboración. • Aprox. 700 millones de años (Ma): radiados (simetría radial, plexo nervioso). • Aprox. 500 Ma (Cámbrico): acelomados (incluyen platelmintos) con simetría bilateral (cefalización), SN en escalera de cuerda (ganglios anteriores con cordones nerviosos longitudinales conectados con cordones trasversales); oligoquetos (lombrices) con cerebro primitivo (ganglios fusionados), cadena de glanglios con nervios sensitivos y motores, cefalópodos (moluscos, que incluyen calamares y pulpos); surgen los cordados (de los que derivan los vertebrados) con cordón nervioso tubular, simple y dorsal.
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el aumento del ritmo cardíaco y de la frecuencia respiratoria; además, aumentan el azúcar en sangre y la presión, y los músculos se tensan. Para la mayoría de estas acciones, se fabrican previamente hormonas (en especial, cortisol y adrenalina). Es decir, los sentidos captan el peligro (particularmente mediante la vista, el oído y, en determinados casos, el olfato, por ejemplo, en un incendio). Las señales se transmiten al cerebro por las vías aferentes, este procesa la información y envía impulsos nerviosos a través de las vías eferentes, que activan la acción de las glándulas suprarrenales que fabrican adrenalina y cortisol. Estas hormonas son transportadas por la sangre hasta los órganos y tejidos blanco, donde provocan, por ejemplo, el aumento de azúcar en sangre y de la presión arterial. Otros impulsos nerviosos son enviados a las vías motoras, que provocan el movimiento de los músculos esqueléticos durante la huida. El sistema simpático controla la respuesta de huida, y el parasimpático, el retorno a la calma.
• Aprox. 450-400 Ma: peces (desarrollo del encéfalo). • Aprox. 350 Ma: anfibios (primeros tetrápodos, cuatro patas, pasaje del agua al ambiente terrestre). • Aprox. 250 Ma (finales del Paleozoico): reptiles. • Aprox. 150 Ma: aves y mamíferos (mayor tamaño del encéfalo en relación con el cuerpo). 2. Las neuronas tienen un soma que contiene al núcleo y prolongaciones citoplasmáticas que forman las dendritas y el axón; la permeabilidad de su membrana es diferente al resto de las células y son capaces de transmitir el impulso nervioso. 3. El impulso nervioso es un fenómeno electroquímico que se produce a partir de la despolarización de la membrana de la neurona que permite el avance del potencial de acción desde el soma hacia la terminación del axón. Se puede proponer a los alumnos que realicen un esquema para completar la explicación sobre el impulso nervioso, tanto de la célula completa como de lo que ocurre a nivel molecular en la membrana celular. 4. Se espera que los alumnos realicen un esquema similar al del final de la página 129, con sus rótulos, junto con una breve descripción de cada etapa ilustrada. 5. Según la localización de los órganos y tejidos, el sistema nervioso se clasifica en central (encéfalo y médula espinal) y periférico (vías sensoriales y motoras). De acuerdo con el grado de control de los movimientos, el sistema periférico se divide en somático (coordina las acciones voluntarias, controla los músculos esqueléticos) y autónomo (mayormente, regula las acciones involuntarias, y controla músculos lisos y el cardíaco). Según criterios funcionales y fisiológicos, el sistema autónomo se clasifica en parasimpático (promueve el reposo y mantiene las funciones basales) y simpático (prepara el cuerpo para la acción). 6. En la respuesta de huida se genera la visión en túnel, la inhibición de las glándulas salivales y lacrimales, el enlentecimiento de la digestión,
7. Enfermedad
Parte del SN que se encuentra dañada
Síntomas
¿Es reversible?
Alzhéimer
Trastorno neurodegenerativo (muerte de neuronas).
Deterioro de la memoria y cambios en la personalidad.
No
Párkinson
Temblores en las manos y en la mandíbula, Falla en la rigidez en las producción de extremidades un neuroy el tronco, transmisor. lentitud en los movimientos y problemas de coordinación.
Se puede tratar con estimulación cerebral profunda.
Tétanos
Es provocado por una toxina producida por la bacteria Clostridium tetani, que altera la sinapsis química.
Sí, con fármacos.
Prosopagnosia
Lesión en uno Incapacidad de los lóbulos de reconocer del cerebro. rostros.
Amnesia global transitoria
Disfunción de la zona del encéfalo encargada de la memoria a corto plazo.
Rigidez muscular que provoca la curvatura del cuerpo, espasmos, fiebre, apnea, babeo, sudoración.
No
Pérdida de la memoria a corto Sí plazo.
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8. Las drogas pueden ser estimulantes, cuando actúan sobre los receptores de la neurona presináptica, impidiendo su eliminación y, por lo tanto, la finalización de la transmisión del impulso nervioso. Las drogas depresoras inhiben o reducen la actividad del SNC al impedir la unión del neurotransmisor con la neurona postsinápica y, como consecuencia, la transmisión del impulso de una neurona a la siguiente. Las drogas alucinógenas alteran la percepción sensorial y provocan la pérdida de noción del tiempo y del espacio. 9. a. Se activa el sistema autónomo que regula el reposo del cuerpo de manera consciente. b . El cerebro es un órgano plástico en el sentido de que es flexible y puede modificar en parte sus funciones; por ejemplo, mediante la práctica de la meditación de manera regular es posible regular en cierta medida la acción del sistema autónomo. c . La reorganización del cerebro se basa en una mayor actividad de ciertas zonas en comparación con el cerebro de otras personas; en este caso, por ejemplo, de la atención. Se produce mediante la práctica de determinadas actividades o el empleo de técnicas, como si se estuviese ejercitando un músculo (es una analogía, el cerebro no es un músculo). d . Una tomografía es una técnica utilizada en medicina que implica el procesamiento de imágenes, y sirve para “ver” órganos internos, como el cerebro. 10. Las drogas son compuestos químicos que alteran el funcionamiento del sistema nervioso central y, además, pueden generar dependencia. No todos los medicamente son drogas, por ejemplo, los antibióticos no tienen estas características. 11. Las drogas con estructura similar a la dopamina reemplazan a este neurotransmisor y provocan la transmisión del impulso. De este modo, disminuyen la sensación de dolor y provocan euforia, dado que modifican el mecanismo de recompensa del cerebro que está relacionado con la sensación de placer. Al consumir con frecuencia estas drogas, el organismo desarrolla tolerancia a la sustancia y por esto sus efectos son más leves; por lo tanto, es necesario incorporar una dosis mayor para provocar la sensación inicial. Al repetir y aumentar este ciclo, comienza a desarrollarse el comportamiento adictivo.
12. Los memes de la red se parecen al concepto de Dawkins en que son productos de la creatividad humana, que son unidades replicadoras y que pueden viralizarse. En general, estos memes no son estables, sino que se pierden rápidamente.
Página 142 Actividades de integración 1. a. Los olores se perciben mediante receptores específicos localizados en las neuronas del epitelio olfatorio. Como los olores son mezclas de sustancias químicas, la percepción de un olor particular resulta de la estimulación de un conjunto de receptores, cada uno de ellos detecta un compuesto del olor en especial. b . Podría estar dañada la zona del encéfalo que integra la información sensorial y la “traduce” en olores; también podría deberse al daño de las neuronas olfativas, por ejemplo, por pólipos, o a una infección en los senos paranasales. La hiperosmia es poco frecuente y se relaciona en general con la menopausia y con el embarazo, por esto su causa podría ser hormonal. c . Primeramente, la información pasa por el bulbo olfatorio y, luego, llega a la corteza cerebral. Sí, ambas zonas son cercanas (ver ilustración en esa página). Los sentidos del gusto y del olfato están relacionados porque la boca y la nariz están conectadas, y en ambos casos se trata de estímulos químicos. 2. a. Entre las hipótesis propuestas se encontraban las siguientes: que se trataba de una encefalopatía tóxica; que era una epidemia de naturaleza psicogénica (psicosis masiva); que se debía a un efecto químico del gas radón (por contaminación a partir de una mina de uranio cercana); que estaba provocada por la presencia de monóxido de carbono, y que era una patología debida a carencia genética del neurotransmisor orexina. b . Encefalopatía tóxica: se realizaron veinte mil análisis clínicos pero no se alcanza respuesta consensuada, los síntomas no se asemejan completamente. Monóxido de carbono: no se detectaron niveles significativamente altos y los análisis clínicos no resultaron concluyentes. Patología genética: se registra en varias familias pero el cuadro no alcanza para explicar las características de las fases de sueño que se desarrollan en esta población.
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c . Se trata de episodios de adormecimiento, y los
ciclos de sueño y vigilia están regulados por el SNC.
Actividades relacionadas con la historieta Volver a leer las preguntas de la página 119 y subrayar las partes del capítulo que permiten responderlas. Producción personal de los estudiantes.
Hiperosmia: trastorno que supone una sensibilidad extrema a los olores. La hiperosmia de Maitén se debe a una alteración del funcionamiento del sistema nervioso. ¿Qué parte del sistema estaría involucrada? ¿Se puede relacionar la hiperosmia de Maitén con su exquisito sentido del gusto? ¿Cómo?
No se dispone de información para arribar a una respuesta concluyente, pero la condición de Maitén podría explicarse por una alteración en las neuronas del epitelio olfatorio o por una disfunción en el área del cerebro que interviene en la percepción de estímulos olfativos (corteza olfativa). Sería posible vincular la hiperosmia de Maitén con su refinado sentido del gusto, ya que como se explicó en la unidad 2 y en el artículo reproducido en esta página, el sentido del gusto está fuertemente influido por el olfato.
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Unidad 7. El sistema endocrino y la regulación hormonal
Introducción El estudio de la regulación hormonal es de suma importancia para comprender la integración de funciones, ya que, junto con la regulación nerviosa, controla todos los procesos que se llevan a cabo en el organismo. El control hormonal suele ser más lento que el nervioso, pero es más duradero. Está involucrado en la regulación de procesos relacionados con el crecimiento y el desarrollo, como la madurez sexual, y en otros que intervienen en el mantenimiento de la homeostasis, como el control de la concentración de glucosa en la sangre. El abordaje de este tema suele ser complejo, debido a la gran cantidad de órganos que participan, a la diversidad de mensajeros químicos que estos producen, a la diversidad de señales que dichos mensajeros transmiten, y a las numerosas respuestas que generan en otros órganos y/o tejidos. Si estos contenidos no son contemplados en su contexto general y vincular, se puede caer en un enfoque memorístico y enumerativo, que lejos de acercar a los alumnos a la función de integración, les brinda una mirada “atomizada” sobre los fenómenos regulatorios. En este capítulo se desarrolla el tema de la regulación hormonal desde una concepción global, analizando las distintas glándulas y hormonas a partir del fenómeno que regulan. Por ejemplo, se estudian las hormonas pancreáticas de acuerdo con su participación en la regulación de la glucemia, o las hormonas sexuales en el marco de la adquisición y desarrollo de la madurez sexual. No se profundiza acerca de las características particulares de cada hormona y/u órgano, sino en la forma en la que estas vías actúan integrando y controlando funciones en el organismo. También se analiza de qué modo la regulación hormonal actúa en conjunto y complementa a la regulación nerviosa; de qué forma el control hormonal se autorregula (a través de la retroalimentación), y por qué las regulaciones pueden ser interdependientes, por ejemplo, las que dependen del eje hipotálamo-hipófisis (pertenecientes al sistema nervioso y al sistema endocrino, respectivamente).
Ideas básicas a construir por los estudiantes • La regulación hormonal depende de la partici-
• Los mecanismos de retroalimentación negativa o la
pación de órganos específicos llamados glándulas endocrinas. • Las glándulas endocrinas producen sustancias que liberan a la sangre y funcionan como mensajeros químicos. • Las hormonas actúan en sitios por lo general alejados de las glándulas, que reciben el nombre de tejidos u órganos blanco. • Los tejidos u órganos blanco poseen receptores que se unen de manera específica a las hormonas, y su unión desencadena una respuesta.
acción de hormonas antagónicas funcionan como “autorreguladores” de la regulación hormonal. • La regulación hormonal es más lenta que la regulación nerviosa, y tiene efectos más duraderos y sostenidos en el tiempo. • El desarrollo y el crecimiento son procesos regulados por el sistema endocrino. • La regulación hormonal y nerviosa se encuentran integradas en el control de diversos procesos del organismo. • La regulación hormonal responde al modelo EPIR.
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Página 143 ¿Qué información transmiten las hormonas?
¿Por qué muchas mujeres tienen mejor olfato durante el embarazo?
La pregunta conduce a reflexionar sobre el rol del sistema endocrino, en particular, el papel desempeñado por las hormonas en la regulación y control del organismo humano. En unidades anteriores se mencionó la influencia de este tipo de mensajeros químicos en numerosos procesos fisiológicos, en particular, el rol que desempeñan en las nastias y en los tropismos de las plantas (unidad 4) y en la comunicación de los animales, en el caso de las feromonas (unidad 2). En esta oportunidad, se profundizará sobre la función de las hormonas en la regulación metabólica del organismo. En esta instancia, será importante que los estudiantes comiencen a distinguir las características de las señales nerviosas de las señales hormonales en cuanto a la velocidad y perdurabilidad del mensaje, las vías de transmisión de señal, la especificidad de recepción, etcétera. Como se suele plantear en esta sección, no es objetivo de este espacio buscar que los alumnos den con respuestas correctas o rigurosas. Se busca, en cambio, que desarrollen paulatinamente la capacidad de elaborar respuestas basadas en argumentos sólidos y coherentes con la información que manejan.
De acuerdo con numerosas investigaciones, el aumento en la sensibilidad en el sentido del olfato, es frecuente en mujeres embarazadas, en particular durante el primer trimestre de la gestación. El fenómeno estaría relacionado con el aumento en los niveles de estrógeno y de progesterona en esta etapa.
¿Cambian las hormonas de una persona a lo largo de su vida, por ejemplo, durante el embarazo? Sí. En la unidad se mencionan ejemplos de cambios hormonales a lo largo de la vida, entre otros, las variaciones en los niveles de las hormonas sexuales estrógeno y testosterona, que cumplen un papel preponderante en la adquisición de la madurez sexual, y de la somatotropina (hormona de crecimiento), que interviene en el desarrollo de huesos, de músculos y de órganos. Durante el embarazo son varios los cambios hormonales. Por ejemplo, el aumento en los niveles de prolactina, relacionada con la producción de leche, y de oxitocina, que además de afectar la producción de leche interviene en el parto. Asimismo, el incremento en los niveles de glucosa en sangre de las embarazadas, factor determinante para el normal desarrollo del feto, está regulado por cambios en los niveles de insulina y glucagón, hormonas decisivas en la regulación de la glucemia.
Este tema no se explica en profundidad en el libro, apenas se plantea en las actividades de integración de la presente unidad. Por esto, la ocasión resulta oportuna para invitar a los estudiantes a contrastar sus ideas con búsquedas de información en internet. Será conveniente que el docente comparta con los estudiantes las hipótesis aceptadas sobre el fenómeno de aumento de sensibilidad del olfato en embarazadas para que estos tomen conocimiento de las explicaciones científicas sobre este fenómeno.
Página 144 Si a través de la sangre las hormonas pueden llegar a cualquier parte del cuerpo, ¿por qué actúan solo sobre ciertas estructuras? Esto se debe a que las estructuras sobre las que actúan tienen receptores específicos que las reconocen.
¿Por qué la regulación hormonal no siempre está activa? ¿Cómo se frenará? Esta pregunta apunta a que los alumnos elaboren hipótesis, puesto que no figura la respuesta en este primer abordaje del tema (el concepto de retroalimentación negativa se verá más adelante). Con la orientación del docente, pueden llegar a formular la hipótesis de que un exceso de la hormona producida (o su efecto final) frena la liberación de esta.
Página 146 ¿Por qué los productos de las glándulas exocrinas no son hormonas? Porque no se liberan a la sangre.
Tipos de hormonas: Peptídicas (proteínas) Esteroideas (lípidos) Derivadas de aminoácidos
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Notas de laboratorio. Experiencia n.° 15 1. Para asegurarse de que las condiciones fueran las mismas para todos los gallos, y poder tener una referencia de comparación que no estuviera enmascarada en algún efecto que pudiera llegar a producir el corte y/o la sutura. 2. Porque los gallos sin testículos no desarrollaron dichas características, y cuando se les inyectó en la sangre un extracto testicular, comenzaron a generarlas.
Página 147 ¿Cuánto demorarán las hormonas en viajar desde las glándulas hacia otras partes del cuerpo? ¿Será comparable con la transmisión de las señales eléctricas a través de los nervios? Aquí también los alumnos podrán elaborar hipótesis respecto del tiempo y, seguramente, dirán que la liberación y la conducción de las hormonas para ejercer su actividad regulatoria es mucho más lenta que la transmisión de las señales eléctricas a través de los nervios.
Página 148 ¿Qué sucedería si las condiciones internas no fueran estables? Esta pregunta también apunta a que los estudiantes propongan hipótesis sobre qué sucedería en una condición de desequilibrio. Probablemente, puedan señalar que el funcionamiento de los órganos podría verse afectado si no existieran mecanismos que compensen los cambios; por ejemplo, un aumento o disminución del volumen sanguíneo afecta al funcionamiento del corazón y del riñón.
Página 149 ¿Qué sucedería con la regulación de la glucemia si en lugar de haber dos hormonas antagónicas hubiera solo una? Esta pregunta se relaciona con una de las preguntas laterales de la página 144 del libro, puesto que apunta a que los estudiantes comprendan por qué la regulación hormonal no está siempre activa y/o debe tener un mecanismo antagónico de control. Aquí los alumnos podrían pensar que, si solo hubiera una hormona, no se frenaría nunca la señal, y los efectos se pronunciarían hasta llegar a situaciones extremas (por ejemplo, que no quede glucosa en la sangre).
Página 150 ¿Por qué la orina de los diabéticos contiene glucosa y la de los que no tienen diabetes no? ¿Por qué será que los diabéticos tienen tanta sed? Es una pregunta en la que los alumnos deberán formular hipótesis, puesto que no pueden contestarla de forma directa a partir del texto. Con orientación del docente quizás puedan comprender que la glucosa aparece en la orina debido a que su concentración es demasiado elevada en la sangre, y se debe eliminar para recuperar una condición de homeostasis. Asimismo, la sed también es desencadenada por esta concentración elevada; al incorporar líquido, se “diluye” la sangre y, de esta forma, disminuye la concentración de glucosa. Estos síntomas responden a mecanismos regulatorios que tienden a recuperar la condición homeostática.
Notas de laboratorio. Experiencia n.° 16 1.
Los investigadores habrán concluido que su hipótesis era correcta, puesto que los perros sin páncreas desarrollaron los síntomas de la enfermedad.
2.
El “factor antidiabético” era la insulina.
3.
Cuando se les inyectó el extracto de páncreas, los síntomas de la enfermedad probablemente hayan mermado, puesto que comenzó a actuar el “factor antidiabético”.
Página 151 ¿Cómo se relaciona la diabetes tipo I con el experimento realizado por Banting y Best? La diabetes tipo I o insulinodependiente se revierte con la inyección de insulina, del mismo modo que se revirtieron los síntomas de los perros cuando Banting y Best les inyectaron el extracto de páncreas.
Súper engórdame 1.
El consumo de comida “chatarra” está relacionado con la diabetes tipo II, ya que esta variedad de la enfermedad es la que se asocia con la obesidad.
2.
Esta es una pregunta de reflexión personal; incluso puede conducir a reflexionar sobre los propios hábitos alimenticios. Los alumnos podrán detectar ciertos factores, como la publicidad y el bajo costo. No es el caso de la Argentina, pero hay lugares en los Estados Unidos en los que la
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comida “chatarra” es la de más fácil acceso, y es la que consume mayormente la gente de bajos recursos económicos.
dea y, por lo tanto, manifestar síntomas de hipotiroidismo (aumento de peso, reducción de la frecuencia cardíaca, intolerancia al frío y depresión). Además, la glándula tiroidea se agranda.
Página 153 ¿Cuál será el efecto de la oxitocina en los varones?
2.
Actividad de investigación. La oxitocina cumple otras funciones, además de las que se mencionan en el texto, que se presentan en ambos sexos. Se puede consultar el siguiente trabajo científico, en relación con la función de la oxitocina en el estrés y en la cognición social: http://bit.ly/EDVBII-GD-59.
Página 156 ¿Cuáles son los órganos blanco de las hormonas sexuales? ¿La señal que transmiten es la misma?
Las dos grandes pasiones de mi vida 1.
2.
La succión por parte del bebé es la señal que estimula la producción y liberación de oxitocina, y esta hormona, a su vez, es la que estimula la eyección de la leche. Si el bebé no succiona, no se produce oxitocina, y no se libera más leche. Además, deja de producirse prolactina, que es la hormona de la que depende la producción de la leche. La leche materna es el mejor alimento para el bebé en los primeros meses de vida. Además, como se vio en el texto, una vez que se deja de dar el pecho, la leche ya no se produce.
Página 154 )PSNPOBTEFMBBEFOPIJQØmTJT Regulan la acción de otras glándulas: gonadotrofinas (luteinizante, LH y folículo estimulante, FSH), adrenocorticotropa (ACTH), hormona estimulante de la tiroides (TSH). Ejercen su acción directamente sobre tejidos o células: prolactina, somatotropina u hormona de crecimiento.
Página 155 ¿Qué consecuencias puede traer el hipotiroidismo en la infancia? Puede generar un retraso en la maduración del sistema nervioso, lo que puede provocar, entre otras cosas, complicaciones en el aprendizaje.
Añadido de yodo a la sal de mesa 1.
Una persona que consuma baja cantidad de yodo puede tener baja producción de hormona tiroi-
Se le debe recomendar consumir alimentos que poseen yodo, como pescados, mariscos y coles.
Los órganos blanco de las hormonas sexuales son las gónadas (ovarios en las mujeres y testículos en los varones). Las señales que transmiten tienen ciertas similitudes, como la estimulación de la fabricación de hormonas sexuales (estrógeno, progesterona y testosterona), pero cada sexo presenta sus particularidades.
¿Por qué los caracteres sexuales secundarios se llaman así? Porque son caracteres asociados, pero no son los que determinan el sexo del individuo. Estos se manifiestan a partir de la pubertad, como el ensanchamiento de caderas y crecimiento de los senos en las mujeres, o el ensanchamiento de la espalda y el cambio en el tono de voz en los varones.
¿Cuáles serán los caracteres sexuales primarios? Los caracteres sexuales primarios son los que determinan el sexo del individuo desde el nacimiento, como los órganos del sistema reproductor femenino y masculino. Externamente, se distinguen las diferencias a través de los genitales externos (pene y testículos en los varones, y vulva en las mujeres).
Página 158 ¿Cuál es la hormona cuyo exceso causa el gigantismo? La hormona de crecimiento o somatotropina.
Notas de laboratorio. Experiencia n.° 17 1. Sobre los mismos órganos sobre los que actúa la insulina (músculos, hígado, tejidos en general), pero con el efecto opuesto. 2. Experimento 1 Hipótesis: la hipófisis fabrica una hormona que atenúa los efectos de la insulina.
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Predicción: si a un grupo de perros se les extirpan distintas partes de la hipófisis y luego se les inyecta insulina, los efectos de esta hormona serán muy marcados cuando se extraiga la parte de la hipófisis que fabrica la hormona. Procedimiento: se extirparon distintas partes de la hipófisis a un grupo de perros. Luego se les inyectó insulina y se determinaron los efectos producidos. Resultados: los perros a los que se les había extirpado el lóbulo anterior presentaron una mayor respuesta a la insulina. Conclusiones: el lóbulo anterior de la hipófisis es el que produce la hormona que atenúa los efectos de la insulina. Experimento 2 Hipótesis: el lóbulo anterior de la hipófisis es el que fabrica la hormona que atenúa los efectos de la insulina. Predicción: si a un grupo de perros a los que se les extirpó el lóbulo anterior, se les inyecta insulina y, en algunos casos, un extracto de lóbulo anterior hipofisario, aquellos que reciban el extracto tendrán menos sensibilidad a la insulina que aquellos que no lo reciban. Procedimiento: a un grupo de perros se les extrajo el lóbulo anterior de la hipófisis, y luego se les inyectó insulina. A algunos perros, además, se les inyectó un extracto de lóbulo anterior hipofisario. Se determinaron los efectos de la insulina. Resultados: los perros que recibieron el extracto del lóbulo anterior hipofisario tenían menos sensibilidad a la insulina que aquellos que no lo recibieron. Conclusiones: la sustancia que atenúa los efectos de la insulina es producida en el lóbulo anterior de la hipófisis, y se trata de una hormona, ya que actúa cuando es inyectada en la sangre. Experimento 3 Hipótesis: la hormona producida por el lóbulo anterior hipofisario pronuncia los síntomas de la diabetes. Predicción: si a perros diabéticos se les inyecta un extracto de lóbulo anterior hipofisario, sus síntomas empeorarán. Procedimiento: a un grupo de perros diabéticos se les inyectó extracto de lóbulo anterior hipofisario, y se determinaron los efectos.
Resultados: los síntomas de la diabetes empeoraron al inyectar el extracto. Conclusiones: la hormona que produce el lóbulo anterior hipofisario genera síntomas similares a los de la diabetes. Experimento 4 Hipótesis: la hormona producida por el lóbulo anterior hipofisario produce efectos prodiabéticos. Predicción: si a un grupo de perros sanos se les inyecta un extracto de lóbulo anterior hipofisario, se induce un estado diabético. Procedimiento: a un grupo de perros sanos se les inyectó una dosis alta de extracto de lóbulo anterior hipofisario, y luego se observó si había síntomas diabéticos. Resultados: los perros manifestaron una condición de diabetes inducida. Conclusiones: la hormona hipofisaria es contraria a la insulina respecto de sus efectos y, por este motivo, puede inducir diabetes. Sería interesante que los docentes hagan notar a los alumnos que los experimentos están concatenados y que la conclusión de uno corresponde prácticamente con la hipótesis del siguiente. En http://bit.ly/EDVBII158b se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Más recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar.
Página 159 ¿Cuál puede ser la “ventaja” de que la glucosa no ingrese a otros órganos y sí al cerebro o al corazón frente a una situación de estrés? El corazón y el cerebro utilizan únicamente glucosa. En una condición de estrés se reserva la glucosa para dichos órganos vitales.
Página 160 Si el hipotálamo estuviera todo el tiempo enviando IPSNPOBTFTUJNVMBEPSBTIBDJBMBIJQØmTJTZOPTF frenara la señal, ¿qué sucedería? Esta pregunta está conectada con otras que han aparecido a lo largo del capítulo. Si el hipotálamo estuviera enviando todo el tiempo las hormonas estimuladoras, la hipófisis liberaría continuamente las hormonas que llevan la señal a ciertos órganos donde ejercen su acción (prolactina y hormona de crecimiento), o bien actuarían, a su vez, sobre otras
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glándulas, generando la liberación permanente de hormonas. Las señales nunca se frenarían, y estarían siempre generando una respuesta.
monales que promueven la liberación de hormonas adenohipofisarias, como por ejemplo, GnRH, CRH y TRH. d . Falso. Las glándulas exocrinas no forman parte del sistema endocrino debido a que no liberan hormonas a la sangre, sino que liberan secreciones al exterior (por ejemplo, las glándulas sudoríparas). e . Falso. Las glándulas endocrinas fabrican y liberan hormonas a la sangre. f . Falso. Las hormonas pueden ser proteicas, esteroideas o pueden estar constituidas por derivados de aminoácidos. g . Verdadero. Muchas hormonas participan en el mantenimiento de la homeostasis, por ejemplo, las hormonas que participan en la regulación de la glucemia (insulina, glucagón, glucocorticoides), las que participan en la regulación de la calcemia (calcitonina, paratiroidea), y las que intervienen en la regulación de la concentración de sustancias en la sangre (antidiurética o vasopresina y mineralocorticoides). h . Verdadero. El páncreas tiene una función endocrina (liberación de insulina y glucagón), pero también tiene una función exocrina (libera enzimas digestivas al interior del duodeno).
Página 161 ¿Qué sucederá con la hormona antidiurética si tomamos agua con alta concentración de sales (por ejemplo, agua de mar)? Si se consume agua con alta concentración de sales, se estimula la liberación de hormona antidiurética como mecanismo compensador para recuperar la homeostasis. Se forma una orina con poco líquido (se retiene más líquido en la sangre) y de concentración salina elevada (de modo de eliminar el exceso de sales).
Página 163 Actividades de repaso 1.
a. Aspecto
Sistema nervioso
Sistema endocrino
Velocidad de las respuestas
Muy elevada
Baja
Características de la señal
Eléctrica
Hormona (sustancia química)
Vía por la que viaja la información
Nervios
Sangre
Tipo de procesos que regula
De corta duración, respuestas rápidas
De larga duración, con efectos sostenidos en el tiempo
Característica
Insulina
Glucagón
Nivel de glucosa en sangre
Disminuye el nivel de glucosa en sangre (es hipoglucemiante).
Aumenta el nivel de glucosa en sangre (es hiperglucemiante).
Glucógeno en el hígado
Favorece la síntesis de glucógeno en el hígado.
Promueve la ruptura del glucógeno hepático.
Reservas de ácidos grasos
Favorece la síntesis de ácidos grasos.
Promueve la ruptura de ácidos grasos.
Tipo de procesos que regula
Promueve procesos de síntesis de reservas de glucosa.
Promueve procesos de degradación de las reservas y liberación de glucosa a la sangre.
b.
2.
a. Verdadero. Como demostró Houssay, una hormona hipofisaria (la ACTH) participa en la regulación de la glucemia, a través de la estimulación de glucocorticoides por parte de la corteza adrenal. b . Verdadero. La neurohipófisis está formada por las terminaciones de neuronas hipotalámicas, que secretan las hormonas directamente a la sangre. c . Verdadero. El hipotálamo secreta factores hor-
3.
a. La hormona que interviene en el gigantismo es la somatotropina u hormona de crecimiento. Si la adenohipófisis está hiperactiva, la persona también podría tener los siguientes problemas: • Liberará una gran cantidad de TSH, que promoverá la producción y liberación de hormona tiroidea, motivo por el cual seguramente tenga hipertiroidismo. • Liberará una gran cantidad de ACTH que, entre otras cosas, promoverá la liberación de glucocorticoides; por este motivo, manifestará síntomas diabéticos, por ejemplo, glucemia elevada en sangre. b . En contraste con la respuesta anterior, se puede pensar que esta persona, entre otras cosas, manifestará los siguientes síntomas: • Si la extirpación ocurre durante su desarrollo, podrá tener problemas en el crecimiento, debido a la ausencia de somatotropina. • Tendrá hipotiroidismo, ya que no producirá ni liberará hormona tiroidea. • Tendrá mayor sensibilidad a la insulina (debido a la falta de glucocorticoides).
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• Puede tener problemas para alcanzar la madurez sexual (si la extirpación ocurre antes de la pubertad). c . Debido al exceso de hormona tiroidea ocasionada por el suministro de pastillas, sufrían una inhibición sobre el eje hipotálamo-hipófisis (retroalimentación negativa). d . Las hormonas tiroideas están formadas por derivados de aminoácidos (del aminoácido tirosina), que están presentes en las proteínas. Una dieta baja en proteínas puede ser la causa de una condición de hipotiroidismo, y su impacto sobre el desarrollo puede ser muy grande, debido a que esta hormona participa en la regulación del desarrollo del sistema nervioso. Los niños con una dieta pobre en proteínas pueden sufrir retrasos madurativos. 4.
5.
a. Adenohipófisis: LH y FSH; ovarios: estrógeno y progesterona; testículos: testosterona. b . Adenohipófisis: LH y FSH; ovarios: estrógeno y progesterona; testículos: testosterona. c . Páncreas: insulina y glucagón; adenohipófisis: ACTH; glándula adrenal o suprarrenal: glucocorticoides. d . Glándula tiroidea: calcitonina; glándula paratiroidea: parathormona; adenohipófisis: ACTH; glándula adrenal o suprarrenal: mineralocorticoides; neurohipófisis: hormona antidiurética o vasopresina. e . Adenohipófisis: somatotropina u hormona de crecimiento, TSH; glándula tiroidea: hormonas tiroideas. f . Neurohipófisis: oxitocina. g . Neurohipófisis: hormona antidiurética o vasopresina; adenohipófisis: ACTH; glándula adrenal o suprarrenal: mineralocorticoides. La retroalimentación (retro, en el sentido de ‘vuelta’ o ‘retroceso’) es un proceso en el que el producto final incide sobre la etapa inicial, ya sea inhibiendo (retroalimentación negativa) o estimulando (retroalimentación positiva). La retroalimentación es muy frecuente en la regulación hormonal. La mayoría de las hormonas reguladas por el eje hipotálamo-hipófisis tienen retroalimentación negativa (por ejemplo, la liberación de hormonas tiroideas). Durante el ciclo menstrual, en cambio, en la primera fase del
ciclo, los estrógenos provocan una retroalimentación positiva sobre el eje hipotálamo-hipófisis. 6.
Aquí los alumnos pueden mencionar dos ejemplos: insulina/glucagón o calcitonina/parathormona. Debido a lo que indica el diseño curricular, sería conveniente sugerir a los alumnos que desarrollen el ejemplo con las hormonas de la regulación de la glucemia. Pueden hacer un esquema con distintos órganos, como el que figura en la página 149 del capítulo.
7.
En los órganos blanco debe haber receptores específicos que reconozcan a las hormonas, y que al unirse con ellas, desencadenen una señal. Algunos ejemplos son los siguientes: • TSH (liberada por la adenohipófisis): actúa sobre la glándula tiroidea (órgano blanco). • GH (liberada por la adenohipófisis): actúa sobre los huesos (órgano blanco). • Vasopresina (liberada por la neurohipófisis): actúa sobre el riñón.
8.
a. Se puede mencionar la participación de la insulina y el glucagón, debido a que está haciendo ejercicio y consumiendo glucosa. También de las hormonas adrenalina y noradrenalina, producidas por la médula adrenal, en respuesta a la activación del sistema nervioso simpático (integración de la respuesta endocrina y nerviosa). b . Se puede mencionar la participación de las hormonas adrenalina y noradrenalina, producidas por la médula adrenal, en respuesta a la activación del sistema nervioso simpático (integración de la respuesta endocrina y nerviosa). c . Participan los glucocorticoides producidos por la corteza suprarrenal, en respuesta a la ACTH, debido a la condición de estrés. d . Participan la oxitocina, producida por la neurohipófisis, en respuesta al reflejo de succión. También interviene la prolactina, producida por la adenohipófisis, en respuesta a la succión. e . Se puede mencionar la participación de la insulina y el glucagón, debido al aumento en el nivel de glucosa en sangre. f . Participan los glucocorticoides producidos por la corteza suprarrenal, en respuesta a la ACTH, debido a la condición de estrés.
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Página 164 Actividades de integración 1. a. La adenohipófisis, ya que es la que produce la hormona de crecimiento o somatotropina. b . Fundamentalmente, sobre los músculos y huesos. c . Podría no haber alcanzado los parámetros normales de crecimiento, y quizás no sería tan buen jugador. 2. a. Seguramente no se trate de esas hormonas, ya que cuando la mujer está embarazada se inhibe la producción de gonadotrofinas. Podría deberse a la acción de alguna hormona específica que aparezca o que aumente durante el embarazo, como por ejemplo, la progesterona. b . Si la condición de hiperosmia responde a una regulación hormonal, esta debe tener como tejidos blanco la zona receptiva de la nariz y/o la región del sistema nervioso donde se integra y procesa la respuesta olfativa. c . Para averiguar cuáles son las hormonas que produce la placenta, pueden consultar el siguiente enlace: http://bit.ly/EDVBII-GD-63. Una hipótesis respecto de la aparición de hiperosmia durante el embarazo es que puede estar inducida por una concentración elevada de alguna de las hormonas placentarias, que solamente están presentes cuando la mujer está embarazada.
Regulación hormonal + Regulación nerviosa = homeostasis Completar tabla con ejemplos de regulación hormonal mencionados en el capítulo. Glándula
Hormona
Órgano blanco
Páncreas
Insulina/glucagón
Hígado
Neurohipófisis
Hormona antidiurética
Riñones
Neurohipófisis
Oxitocina
Mama, útero.
Adenohipófisis
Somatotropina
Huesos, músculos y demás órganos.
Adenohipófisis
Prolactina
Mama
Hipófisis
LH y FSH
Gónadas
Volver a leer las preguntas de la página 143 y subrayar las partes del capítulo que permiten responderlas. Producción personal por parte de los estudiantes.
¿La chica embarazada percibirá algún olor que los perros sienten y que el resto de las personas no? Sí. Como se dijo, las mujeres embarazadas suelen incrementar su sensibilidad a los olores, en particular, a aquellos que son desagradables.
Actividades relacionadas con la historieta Elegir un ejemplo de regulación endocrina y explicarlo bajo el modelo estímulo-percepción-integración-respuesta (EPIR). ¡Releer página 30! Succión del bebé. Mecanorreceptores en el pezón. ESTÍMULO
Señal nerviosa hacia el hipotálamo. PERCEPCIÓN
Factores hormonales que viajan a la adenohipófisis. INTEGRACIÓN
Adenohipófisis libera prolactina, que viaja por el torrente sanguíneo hacia la mama, donde estimula la producción de leche. RESPUESTA 61
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Unidad 8. Las proteínas
Introducción Como se menciona en la primera página del capítulo, las proteínas son las biomoléculas más abundantes y diversas en las células de los seres vivos. A partir de esa premisa, el objetivo principal del presente capítulo es introducir a los estudiantes en las funciones que cumplen estas macromoléculas en el organismo, y dar cuenta de sus múltiples relaciones con todos los procesos estudiados hasta el momento y con el tema final, la información genética. De este modo, se busca comprender la estructura proteica, tanto a nivel de la secuencia de aminoácidos como de la conformación espacial, la existencia de diferentes subunidades o de grupos protéticos, la solubilidad y la interacción con el ambiente celular, entre otros factores. Para poder luego establecer conexiones entre la estructura de las proteínas con los diversos roles que estas cumplen en los seres vivos. Por ejemplo, analizar las reacciones enzimáticas sobre la base de la analogía con el modelo llave-cerradura; comprender la señalización por parte de las hormonas, estudiadas en el capítulo anterior; y examinar ciertos aspectos generales de la defensa y el movimiento, abordados en el primer bloque del libro a nivel organísmico. Por otra parte, se introduce la noción de las proteínas como productos generados a partir de la información genética contenida en el ácido desoxirribonucleico (ADN). Como consecuencia, se desprende que la comparación entre proteínas homólogas de diferentes especies aporta información al pool de datos analizados en estudios evolutivos, que permiten establecer relaciones de parentesco entre las especies estudiadas. De la misma manera, si bien pueden producirse errores durante la síntesis de las proteínas, cuando existe una proteína defectuosa en un organismo se debe especialmente a mutaciones en la información genética, que se repiten en cada nueva proteína que se fabrica en las células. Por eso, se postula que las alteraciones en las secuencias primarias de los polipéptidos y las proteínas no necesariamente disminuyen la aptitud biológica del organismo, sino que constituyen la materia prima sobre la que actúa la selección natural a lo largo del proceso evolutivo.
Ideas básicas a construir por los estudiantes • Las proteínas cumplen roles diversos y esenciales
en el mantenimiento del organismo. • Las proteínas son secuencias de unidades llama-
das aminoácidos, cuya alteración provoca errores que pueden ser deletéreos, beneficiosos o neutrales para los organismos que los portan; sobre estas modificaciones actúa la selección natural. • La secuencia primaria de las proteínas (generada a partir de la información genética) permite realizar análisis filogenéticos entre especies y establecer su relación de parentesco.
• La conformación espacial de las proteínas está
determinada por la información genética y por el ambiente donde estas se encuentran, y tiene implicancias directas sobre su funcionamiento. • Existen factores que alteran la estructura de las proteínas y las desnaturalizan; en algunos casos, de manera reversible. • Las enzimas son catalizadores biológicos que actúan de manera similar a como lo hacen los receptores de señales (también proteínas) y los ligandos en la comunicación celular.
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Página 169 ¿Qué tipos de estructuras son los receptores de las células del olfato?
Página 173 ¿La insulina es una proteína simple y globular? ¿Todas las hormonas son proteínas?
La pregunta conduce a indagar sobre la naturaleza de los receptores olfativos. Como se explicó en la unidad 6, la recepción de estímulos químicos a distancia vinculados con el olfato se produce a través de neuronas olfativas. Dichas neuronas tienen receptores de naturaleza proteica que tienen un alto grado de especificidad sobre las moléculas que son capaces de estimularlos. La unidad 8 da inicio al tercer bloque del libro, vinculado con los procesos de síntesis de proteínas a partir de la información contenida en el ADN. Como se verá en las páginas siguientes del libro, el modelo EPIR continúa siendo útil para interpretar los mecanismos de replicación, transcripción y traducción de la información hereditaria y de la producción de proteínas, macromoléculas fundamentales para el sostenimiento de la vida tal como la conocemos.
Sí, la insulina es una proteína simple y globular. No, además de las hormonas peptídicas, existen hormonas derivadas de aminoácidos y hormonas lipídicas.
¿Los perros tienen el sentido del olfato más desarrollado que los humanos? Sí. Los estudiantes son conscientes del poderoso sentido del olfato de los perros por experiencia propia o por información presente en los medios de comunicación masiva.
¿Distintas razas de perros tienen distinta sensibilidad a los olores?
Página 174 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 18 1. Permitió confirmar que cada proteína tiene una secuencia única y específica. 2. La comparación entre proteínas similares en especies diferentes aporta datos que permiten establecer relaciones filogenéticas, es decir, de parentesco evolutivo. 3. El cambio de un aminoácido puede alterar la conformación tridimensional de la proteína y, por lo tanto, impedir que esta realice su función.
Página 177 ¿Qué diferencias hay en la secuencia de aminoácidos de la hemoglobina entre alguien que padece anemia falciforme y alguien que no la padece? Las personas con hemoglobina normal tienen ácido glutámico en la sexta posición de la secuencia de la globina ß; mientras que en las personas con anemia falciforme, este aminoácido es reemplazado por valina.
Como se verá en el final del capítulo, existen estudios que indican que existen diferencias en la sensibilidad del olfato entre distintas razas caninas. Ciertas razas vinculadas con la caza, como collies y labradores, cuentan con un olfato más agudo que otras. Este dato está sugerido en uno de los cuadros de la historieta de esta misma página.
Página 178 ¿De qué factores dependerá que se revierta la desnaturalización de una proteína?
Página 171 ¿Qué ocurre con los alimentos durante la digestión? ¿Las enzimas ayudarán a descomponer los alimentos?
Página 179 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 19
Los alimentos se “desarman” en compuestos simples, los nutrientes. Sí, las enzimas participan de la digestión química de los alimentos, junto con la digestión mecánica que ejercen los músculos del sistema digestivo, los dientes y la lengua.
2. La clara se volvió insoluble, opaca y sólida con el calor; la gelatina se solidificó y formó un coloide (en cada repetición, se logra una menor solidificación y, si el calor es excesivo, la desnaturalización puede tornarse irreversible).
Del grado de alteración de la conformación de la proteína y de la presencia de otros compuestos que interaccionen con los aminoácidos de la cadena e impidan que esta vuelva a su forma original.
1. El cambio en la gelatina es reversible y en la clara de huevo es irreversible.
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Página 180 "EFNÈTEFTVBQMJDBDJØOQBSBHSBmDBSMBVOJØO entre la enzima y el sustrato, ¿en qué otros casos se utiliza la analogía de la llave y la cerradura para explicar el mecanismo de funcionamiento de un proceso en los organismos? De los procesos estudiados en el libro, la analogía llave-cerradura también se aplica para graficar la unión específica entre un ligando y el receptor de la señal, en el proceso de comunicación celular.
sencillos, como una muestra de sangre. También resulta de utilidad en el estudio de diversas enfermedades, para comprender sus causas y poder desarrollar medicamentos, etcétera. 3. La cantidad de información es enorme y con un potencial inmenso en el diseño de experimentos y en el enfoque de las investigaciones; por eso, que esté disponible para toda la comunidad científica agiliza su conocimiento y resulta un hecho clave en su democratización.
Página 183 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 20
Página 185 Actividades de repaso
1.
1. Las funciones de las proteínas incluyen la aceleración de reacciones químicas (actividad enzimática); función estructural (queratina, colágeno y elastina, entre otras); almacenamiento nutricional; transporte de sustancias, como los gases de la respiración; señalización (por ejemplo, las hormonas); recepción de señales (receptores proteicos); defensa del organismo (ejemplo, anticuerpos); función motora (como poseen la actina y la miosina).
Tubo
Resultados esperados
1
La gelatina se licúa (presencia de proteasa).
2
Gelatina sólida (proteasa inactiva por desnaturalización por calor).
3
Gelatina sólida (la manzana no tiene proteasa).
4
Gelatina sin modificación (si la temperatura ambiente es alta, puede licuarse levemente).
5
Menor actividad enzimática debido a la baja temperatura (menor licuefacción de la gelatina que en el tubo 1).
6
Igual que el tubo 2.
7
Igual que el tubo 3.
8
Igual que el tubo 4.
2. Son tratamientos control, para poder comparar los resultados obtenidos con las distintas mezclas respecto de un patrón. 3. La manzana no es una fruta tropical, se empleó para demostrar que no todas las frutas tienen proteasa. 4. La temperatura óptima de la bromelina es alrededor de los 40 °C. A temperaturas de 0 °C a 20 °C y mayores de 70 °C su actividad se ve reducida. En http://bit.ly/EDVBII183 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Más recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar.
Página 184 El mapa de la maquinaria celular humana 1. Al conjunto de todas las proteínas que componen el organismo de una especie. 2. Permite establecer marcadores biológicos, por ejemplo, en la investigación de enfermedades, que pueden ser detectados mediante análisis
2. Un polímero es una molécula formada por la repetición de ciertas subunidades que poseen una estructura básica particular, llamadas monómeros. 3. Se espera que los alumnos indiquen que conocer la estructura primaria de las proteínas permite identificar errores en la secuencia de proteínas que provocan enfermedades o presentan una alteración en su funcionamiento. 4. La estructura de las proteínas, en todos sus niveles, determina su correcto funcionamiento en el organismo; por eso es importante que esta se presente correctamente. Los cambios en la estructura primaria pueden repercutir en el resto de los niveles (estructura secundaria, terciaria y cuaternaria, cuando existe) y provocan el mal funcionamiento de la proteína. 5. El colágeno está formado por tres subunidades helicoidales enlazadas que forman una triple hélice más grande. Es una proteína con estructura cuaternaria. 6. Sí, la estructura de la gelatina sería diferente. Si se utiliza el doble de la concentración indicada,
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la gelatina tiene más cantidad de cadenas polipeptídicas y menos agua, es más dura y consistente, mientras que, si se prepara con una concentración menor, el resultado es el opuesto, y la gelatina es más líquida. 7. Un catalizador es un compuesto que aumenta la velocidad de una reacción química. En el caso de las enzimas, son consideradas catalizadores biológicos debido a que aceleran enormemente la velocidad de todas las reacciones químicas y no se consumen en ellas (una enzima puede actuar sobre 1000 sustratos diferentes por segundo). 8. La acción de las enzimas puede dividirse en tres etapas: 1. Los sustratos de unen a la enzima de manera específica, según un modelo de llave-cerradura. 2. La unión de los sustratos y la enzima genera el complejo enzima-sustrato, donde ocurre la reacción química que transforma los sustratos en productos. 3. La enzima libera los productos y queda libre para catalizar una nueva reacción. 9. Cada enzima tiene su propio rango óptimo de pH. En los ejemplos, el pH óptimo para la actividad de la pepsina es 1,5-2; de la tripsina, 5,5, y de la fosfatasa, 7. 10. a. fibrosas y globulares. b . almacenamiento de la información hereditaria. c . el ambiente celular. 11. a. I. Son polímeros de aminoácidos. b . I. La estructura primaria de las proteínas está definida por el orden de los aminoácidos de la cadena polipeptídica. c . I. Esos cambios son la materia prima sobre la que trabaja la selección natural. d . I. La desnaturalización inactiva las proteínas. 12. En el primer paso se produce la desnaturalización de la queratina; en el segundo, se realiza la renaturalización de la proteína. Se ve alterada la estructura terciaria de la queratina.
Página 186 Actividades de integración 1. El antibiótico ciproflaxina actúa como sustrato de la enzima bacteriana ADN girasa, impidiendo que esta se una al sustrato bacteriano (el ADN de la bacteria) y, por esto, disminuye e inhibe su
reacción original. Si el medicamento se toma en menor dosis o más espaciado, entonces la enzima bacteriana podría actuar mejor y el tratamiento no surtiría efecto. 2. Ambos actúan de manera específica, reversible y con gran afinidad, según el modelo de llavecerradura. 3. Producción personal. Se espera que los alumnos elaboren un mapa conceptual a partir del tema explicado en la página 181, similar al esquema gráfico que se presenta en el lateral de esa página. 4. Producción personal. Se sugiere proponer la actividad de forma grupal y repartir los temas de modo que todos sean investigados por al menos un grupo. Por otra parte, resultaría provechoso que se expusieran las investigaciones grupales frente al resto de la clase o que se compartieran, por ejemplo, mediante entradas en un blog del aula. 5. Los perros perciben el olor desagradable, contrariamente a los humanos, debido a que poseen un epitelio olfatorio entre 7 y 75 veces más extenso que los seres humanos; además, presentan una mayor diversidad de receptores olfativos, por lo que pueden detectar sustancias químicas presentes en el aire que resultan imperceptibles para los humanos. Las razas con cabeza alargada y el hocico pronunciado son las más sensibles a los olores (utilizadas originariamente para la caza).
Actividades relacionadas con la historieta ¡Los receptores de las células olfativas son proteínas! Los perros tienen más células olfativas y más receptores en cada célula. ¿Por qué varía la cantidad de receptores entre las células olfativas de perros y de humanos? Escribir una posible explicación. Desde el punto de vista evolutivo, es lógico que en especies que dependen del olfato para rastrear sus presas el desarrollo de este sentido se viera favorecido mediante selección natural. Como es sabido, la evolución no necesariamente implica un proceso de “perfeccionamiento” de estructuras para el cumplimiento de determinadas funciones. En consecuencia, la explicación brindada es plausible aunque de ninguna manera debe considerarse como un dato cierto.
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¿Qué tipo de función cumplen las proteínas de los receptores? ¡Repasar página 171! Recepción de señales.
Sí; dado que los receptores de membrana tienen naturaleza proteica, sería coherente afirmarlo. Producción personal de los estudiantes.
¿Se puede decir que las proteínas son los “órganos sensoriales” de las células? Subrayar partes del capítulo que permitan sostener esta idea.
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Unidad 9. El ADN
Introducción El objetivo principal de este capítulo radica en la comprensión y el análisis de los diversos mecanismos y procesos celulares relacionados con los ácidos nucleicos, desde la replicación del ADN hasta su transcripción y la traducción del ARN en polipéptidos. Para esto, primeramente, es necesario el estudio de su estructura: cómo se componen las moléculas de ADN y de los diferentes ARN, y qué aspectos adquieren sus conformaciones espaciales dentro de la célula. Luego de la descripción de las moléculas de ácidos nucleicos y sus funciones celulares, mediante el empleo de modelos y analogías, es posible adquirir las nociones básicas relacionadas con la ingeniería genética y las técnicas de biología molecular. En este punto puede abordarse la pregunta: “¿tiene sentido la frase ‘hacerse el ADN’?”. Evidentemente, no. Sin embargo, es importante dar cuenta de este tipo de afirmaciones que resultan casi cotidianas, y reflexionar sobre qué significa hacer un análisis de ADN, en qué casos puede realizarse, cómo pueden interpretarse sus resultados y el grado de robustez de las conclusiones que se desprenden en cada caso particular. De la misma manera, resulta imprescindible el debate, sobre la base del conocimiento acerca de las herramientas biotecnológicas y sus posibles impactos (tanto positivos como negativos), acerca de los organismos genéticamente modificados, la clonación y los transgénicos. ¿Son perjudiciales? ¿Son beneficiosos? ¿En qué casos resultan de utilidad? ¿A quiénes favorecen y a quiénes perjudican? ¿El conocimiento científico puede ser perjudicial, o esto depende de su uso y de la regulación de sus aplicaciones? Todas estas preguntas constituyen una parte importante de las problemáticas actuales, relacionadas con el ambiente, con la salud y con el desarrollo; por eso, su abordaje desde el marco de la contención educativa se convierte en una base imprescindible para la construcción ciudadana de los alumnos como personas científicamente alfabetizadas.
Ideas básicas a construir por los estudiantes • La secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN
• Los diferentes tipos de ARN están relacionados con
genera la enorme diversidad de formas biológicas. • El ADN es una molécula formada por cuatro tipos de nucleótidos que se aparean de una manera determinada (A-T, C-G) y dan lugar a una estructura de doble hélice. • El conocimiento científico se construye de manera gradual y es perfectible, se modifica a medida que surgen nuevos conocimientos o se desarrollan nuevas herramientas. • El código genético es degenerado, altamente conservado y universal; esto apoya la teoría del ancestro común.
la transmisión de la información genética desde el núcleo al citoplasma y con la síntesis de proteínas. • La ingeniería genética permite el desarrollo de múltiples herramientas, a partir del conocimiento de los mecanismos de la maquinaria celular. • Cada ser vivo tiene una secuencia de ADN particular, que no es idéntica a ninguna otra; esta característica permitió el desarrollo de la técnica de fingerprinting, que en humanos hace posible la resolución de casos forenses, de filiación y la detección de enfermedades hereditarias, entre otras aplicaciones.
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Página 187 ¿Dónde se guarda la información hereditaria de los seres vivos? Se espera que los estudiantes sepan de años anteriores que el ADN es la molécula portadora de la información hereditaria. En el desarrollo del último capítulo del libro, los estudiantes tendrán oportunidad de conocer los principales procesos vinculados con la replicación, la transcripción y la traducción del ADN.
¿Cómo hace la célula para convertir la información hereditaria en los componentes que necesita para desarrollar sus funciones? La pregunta busca comenzar a vislumbrar el conjunto de procesos vinculados con la transcripción del ADN (síntesis de moléculas de ARN a partir del ADN); la maduración y la traducción del ARN, y la formación de las proteínas, componentes indispensables para el normal funcionamiento de la célula.
¿Cómo se “escriben” las instrucciones para fabricar una proteína? El “alfabeto” con el que se “escriben” las instrucciones para fabricar proteínas está compuesto por cuatro bases nitrogenadas (adenina, guanina, citocina y timina). El orden de estas bases en la secuencia de ADN determina la información necesaria para producir todas las proteínas conocidas.
Página 188 El ADN es un polímero, como las proteínas. ¿Cuáles son los monómeros en cada caso?
circular que se replican y transmiten de manera independiente al ADN cromosómico y, de este modo, pueden pasar de una célula bacteriana a otra. Estas moléculas no contienen información esencial para el mantenimiento de la célula bacteriana, pero en general portan genes que les confieren ciertas ventajas, como la resistencia a antibióticos o, en el caso del experimento de Griffith, la capacidad de provocar neumonía en determinados animales, como los ratones y los seres humanos.
Página 191 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 22 1. La fracción radiactiva debería haberse encontrado en las bacterias, en el ensayo con azufre radiactivo; y en la fracción que contenía a los bacteriófagos, en el ensayo con el fósforo marcado radiactivamente. 2. Porque están compuestos exclusivamente por una cápside proteica y una molécula de ADN que porta su información genética y que es inyectada en las células bacterianas, donde utiliza la maquinaria celular para replicarse. 3. Para demostrar que el ADN sí era el material hereditario de los fagos. En http://bit.ly/EDVBII191 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Más recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar.
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Los monómeros del ADN son los nucleótidos, y en las proteínas, los aminoácidos.
1. La cepa normal funciona como control, para poder comparar los resultados obtenidos con las cepas mutantes.
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2. Descartar que las cepas mutantes dejaran de crecer por tener afectada alguna vía metabólica relacionada con la síntesis de vitaminas.
1. Se destruyen las proteínas (se desnaturalizan), pero el ADN se mantiene. 2. Para provocar la enfermedad en los ratones, las cepas transformadas tuvieron que multiplicarse dentro de su organismo, conservando la capacidad patogénica; por eso, Griffith afirmó que la transformación era permanente y hereditaria. 3. Las bacterias, además del cromosoma circular, poseen plásmidos, pequeñas moléculas de ADN
3. Una cepa mutante para la síntesis de prolina no crecería en ninguno de los medios de este ensayo.
Página 196 ¿Cuáles son las diferencias estructurales y funcionales entre el ADN y el ARN? Las diferencias estructurales son que el ADN está formado por el azúcar desoxirribosa y las bases
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nitrogenadas que lo componen son A, C, T, G, y la estructura de la molécula es de doble hélice; mientras que el ARN está formado por el azúcar ribosa y las bases nitrogenadas A, C, U, G, y la molécula se compone por una única hebra. Las diferencias funcionales son que el ADN contiene la información genética para todas las funciones de la célula, mientras que las funciones del ARN (en sus diferentes tipos) se relacionan con la síntesis de proteínas (a excepción del material hereditario de ciertos virus formado por ARN, y los micro ARN que regulan la activación de los genes).
Página 201 ¿Qué sucedería si una mutación eliminara tres bases en la secuencia de un gen? ¿Cambiarían la secuencia de aminoácidos del polipéptido generado a partir de este? Depende del marco de lectura. Puede ocurrir que el polipéptido resultante tenga un aminoácido menos, o que se corra todo el marco de lectura y, por lo tanto, el polipéptido resulte totalmente diferente desde el lugar de la eliminación hasta su finalización.
Página 202 ¿Un clon y un OGM son lo mismo? Investigar. No, un clon es un organismo idéntico a otro, el progenitor. Un OGM, siglas de organismo genéticamente modificado, es un organismo manipulado genéticamente, por ejemplo, al que se le introdujo un gen de otra especie (los transgénicos son un tipo de OGM).
Página 203 ¿Cómo se fabricaba la insulina cuando no existía la técnica basada en el uso de OGM? Averiguar. Se extraía del páncreas de otros animales; se usaba especialmente insulina bovina y porcina purificada.
Página 204 Si dos hermanos gemelos fueran los sospechosos de un crimen, ¿se podría determinar quién es el culpable mediante la técnica de mOHFSQSJOUJOH? ¿Por qué? No, porque son clones, tienen las mismas moléculas de ADN.
Página 205 Genética para la identidad 1. Paternidad, maternidad, si son hermanos o medio hermanos, abuelo/a y nieto/a, tío/a y sobrina/o. 2. 99,9%, significa que una de cada mil personas tomadas al azar puede compartir las características genéticas con la persona analizada y no ser el padre biológico. 3. Detección de enfermedades hereditarias (fibrosis quística, mal de Alzheimer, ataxia, distrofia muscular, etc.) y aportar datos forenses, en el caso de un crimen.
Página 208 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 24 1. Para generar extremos pegajosos que se aparean al ponerse en contacto. 2. Hay que agregarle el gen Bt para lograr la planta transgénica, sino se modifica el plásmido Ti pasarían los genes de A. tumefaciens, en vez del gen de interés de B. thuringiensis. 3. Poniendo en contacto la planta transgénica con el insecto que la daña, y analizando si presenta la propiedad insecticida. (Previamente al desarrollo de la planta, las células vegetales transgénicas se seleccionan en medio con antibiótico, de modo de continuar solo con aquellas que incorporaron el plásmido con el transgén). 4. Obtener plantas a las que no resulta necesario agregarles productos químicos insecticidas al cultivarlas.
Página 209 Actividades de repaso 1. ADN
ARN
Azúcar
Desoxirribosa
Ribosa
Bases nitrogenadas
A, C, T, G.
A, C, U, G.
Estructura de la molécula
Formada por dos hebras complementarias, unidas en forma de doble hélice.
En general, molécula de una única hebra (salvo ciertos virus con ARN de doble cadena).
Función
Portador de la información genética.
Participa en la síntesis de proteínas, y los micro ARN, en la regulación de la activación génica.
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2. a. A-T; C-G. b . almacenan energía en enlaces inestables. c . las diferentes secuencias de bases del ADN. d . semiconservativa. e . amplificar fragmentos de ADN. 3. Se espera que los alumnos reparen en lo estudiado en el capítulo anterior, en cuanto a la función de las proteínas (no todas son enzimas) y a su estructura (pueden tener más de una subunidad). De modo que elaboren conclusiones similares a las presentadas en la página 194, sobre la evolución del concepto “un gen-un polipéptido”. 4. a. En eucariotas, principalmente tres: ARN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosomal. También hay micro ARN. El mensajero transmite la información del ADN, desde el núcleo al citoplasma; los ARN de transferencia reconocen un triplete en particular del ARN mensajero y conducen el aminoácido correspondiente al ribosoma, y el ARN ribosomal compone los ribosomas y posee actividad enzimática. b . Se transcribe a partir de una de las cadenas de ADN, que genera un pre-ARNm, y luego se produce la maduración, donde se eliminan los intrones y, luego, los exones se unen para dar lugar al ARN maduro. c . Que el código genético sea altamente conservado y universal sugiere que todos los seres vivos derivamos de un mismo ancestro común. d . Una célula germinal, dado que las mutaciones somáticas afectan solo al organismo que las porta, no se transmiten a la descendencia. 5. Producción personal y debate entre alumnos. Algunos ejemplos pueden ser clonación, detección de enfermedades, eugenesia, etcétera. 6. a. F. La ADN ligasa cataliza la unión de los fragmentos de ADN durante la replicación, y permite pegar los extremos pegajosos en ingeniería genética. b . F. Las proteínas recombinantes se obtienen por ingeniería genética, a partir de su producción en otras especies no humanas, por ejemplo, en bacterias o en plantas. c . Verdadero.
d . F. También se evitan incompatibilidades, como reacciones alérgicas, dado que se trata de la proteína de la misma especie; además, permite su producción en grandes cantidades. e . F. Se deben elegir características genéticas, dado que lo que se incorpora al organismo son genes.
7. Se usan fundamentalmente enzimas de restricción (las “tijeras”), plásmidos (los vectores y multiplicadores), y ADN ligasa (el “pegamento”). 8. El culpable es el sospechoso #2, el hombre con el que estuvo la víctima a la tarde, dado que el patrón de bandas obtenido a partir de su muestra de sangre se corresponde con la muestra analizada en la escena del crimen. 9. Producción personal. Se espera que los alumnos expliquen y grafiquen el proceso de traducción de proteínas, de manera similar a como se presenta en la página 199.
Página 210 Actividades de integración 1.
Sí, podría utilizarse el método de fingerprinting. Habría que comparar muestras de los ocho cueros con algunas muestras del criadero y analizar si presentan bandas similares.
2.
Si bien el porcentaje del genoma dedicado al olfato es similar en humanos y en perros (alrededor del 3% en ambos casos); el 30% de esos genes son disfuncionales en humanos. Suponiendo que esto no ocurra en los perros (o al menos no en esa magnitud), entonces los perros poseen una sensibilidad a los olores mucho mayor que las personas, ya que esos aproximadamente 300 genes codifican, por ejemplo, para receptores olfativos que no están presentes en los seres humanos.
3.
a. La afirmación es incorrecta, todas esas vacas son transgénicas puesto que portan un gen humano, es decir, que no pertenece a su especie. b . 576, como mínimo, que corresponden a 191 x 3 (191 aminoácidos que son codificados por tripletes de nucleótidos), más el codón stop, que no se mantiene en el polipéptido. Aunque lo más frecuente es que el gen tenga intrones y se produzca splicing o “maduración” del ARNm, por lo tanto, sería una cantidad mayor de nucleótidos.
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Actividades relacionadas con la historieta ¿Por qué habrá diferencias en la sensibilidad de olores de distintas razas de perros? Proponer una explicación posible. En la misma línea de la respuesta a la actividad de cierre de la unidad 8, se puede inferir que el desarrollo de un sentido del olfato en razas cazadoras puede ser resultado de la selección natural. Sin embargo, habida cuenta de que la evolución de muchas de las razas caninas se encuentra determinada por el factor selectivo de los criadores, el rol de la selección
artificial en el desarrollo del olfato de razas cazadoras sería determinante. Dado que un sentido del olfato agudo mejora notablemente el desempeño de los perros de caza que logran ubicar a sus presas de manera más eficiente, es lógico suponer que los criadores habrán favorecido la cruza de los individuos de la población que tuvieran mejor olfato para lograr, de este modo, que el carácter se fije en la población y que las razas cazadoras tengan mejor olfato en comparación con otras razas.
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