GUÍA DEL DOCENTE
BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO
ÁREA DE CIENCIAS EXPERIMENTALES ASIGNATURA: DE BIOLOGÍA
SEGUNDO CURSO - BLOQUE UNO
Tabla de Contenido Introducción ...................................................................................... 3 Estrategias y actividades 1 ............................................................. 4 Experiencia .............................................................................................................................................. 4 Reflexión .................................................................................................................................................. 6 Conceptualización .................................................................................................................................... 6 Aplicación ................................................................................................................................................ 7
Estrategias y actividades 2 ............................................................. 8 Experiencia .............................................................................................................................................. 8 Reflexión ................................................................................................................................................ 10 Conceptualización .................................................................................................................................. 10 Aplicación .............................................................................................................................................. 11 Experiencia ............................................................................................................................................ 13 Reflexión ................................................................................................................................................ 13 Conceptualización .................................................................................................................................. 14 TEMA: CARBOHIDRATOS .................................................................................................................... 14 TEMA: PROTEINAS ............................................................................................................................. 14 TEMA: LIPIDOS O GRASAS .................................................................................................................. 15 TEMA: ÁCIDOS NUCLÉICOS ................................................................................................................. 16
ANEXOS .............................................................................................. 18 Anexo 1: carbohidratos .......................................................................................................................... 18 Anexo 2: proteínas ................................................................................................................................. 19 Anexo 3: lípidos y grasas. ........................................................................................................................ 20 Anexo 4: Transcripción del ARN .............................................................................................................. 20
GLOSARIO ......................................................................................... 23 BIBLIOGRAFÍA. ................................................................................ 23
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BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO GUÍA DEL DOCENTE DE LA ASIGNATURA DE BIOLOGÍA SEGUNDO CURSO - BLOQUE 1
Introducción A través del estudio de la Biología de segundo curso, se pretende que los estudiantes aprendan principios y procesos básicos de la vida, proporcionándoles los conocimientos generales que le permitan entender los fenómenos biológicos en términos metabólicos y homeostáticos, que a su vez les provean herramientas mentales que les ayuden a caminar con los avances científicos, como actores y constructores de su propio conocimiento. De ahí que se plantea en el nuevo Bachillerato general unificado, un eje integrador que es “Comprender la vida como un sistema dinámico” el mismo que estimule y desafíe a los estudiantes a entender la vida desde una perspectiva analítica, crítica y reflexiva. El primer bloque curricular, propone el estudio de la biología referido a dos niveles: el primero, llamado nivel molecular que pretende llegar a la comprensión de las biomoléculas y de las moléculas inorgánicas cuya estructura y función tiene participación en el segundo nivel, llamado nivel celular, es en éste, en donde se estudia los procesos que permiten el mantenimiento de las células. El estudio de la asignatura se lo realiza a través de los cuatro pasos didácticos: experiencia, reflexión, conceptualización y aplicación. Es mediante este ciclo del aprendizaje donde se desarrollarán las macrodestrezas de las ciencias experimentales. Partimos de los objetivos que direccionan el segundo curso de bachillerato: · · · ·
Comprender la estructura química y biológica que conforma a los seres vivos para entender procesos biológicos. Realizar cuestionamientos de las causas y consecuencias del quehacer científico, aplicando pensamiento crítico – reflexivo en sus argumentaciones. Utilizar habilidades de indagación científica de forma sistemática en la resolución de problemas Integrar conocimientos de la Biología a diferentes situaciones de su vida cotidiana que le permita mantener una buena calidad de vida.
En coherencia con los objetivos planteados se desarrolla en este primer bloque las siguientes destrezas con criterios de desempeño. ·
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Explicar las funciones biológicas del agua en los seres vivos, desde la descripción como elemento termorregulador, vehículo de transporte, formador de biomoléculas, y el análisis crítico de su importancia dentro de las funciones metabólicas de los sistemas de vida. Analizar las propiedades y funciones biológicas que tienen los bioelementos, desde su descripción como elementos de la materia viva y la relación con las funciones que cumplen en los organismos. Analizar las características químicas y propiedades de las biomoléculas que conforman la estructura celular, desde la experimentación y análisis de datos obtenidos, para comprender su función en los procesos biológicos.
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Describir las funciones de relación, reproducción y nutrición celular, desde la indagación científica y la argumentación de sus resultados, estableciendo relación entre las estructuras que las realizan y las moléculas que participan.
A continuación se propone una serie de sugerencias metodológicas para facilitar el trabajo del docente en el aula.
Bloque 1: Bases biológicas y químicas Estrategias y actividades 1 Destreza con criterios de desempeño: · Explicar las funciones biológicas del agua en los seres vivos, desde la descripción como elemento termorregulador, vehículo de transporte, formador de biomoléculas, y el análisis crítico de sus importancia dentro de las funciones metabólicas de los sistemas de vida. Indicador esencial de evaluación. Explica las razones por las cuales el agua es fundamental en los procesos celulares.
Experiencia En general para el estudio de los bloques curriculares, partimos de los conocimientos previos que tienen los estudiantes. Para el desarrollo del bloque curricular “Bases Biológicas y químicas de la vida” el docente puede formular las siguientes interrogantes a los estudiantes: · · ·
¿Por qué la célula es considerada la unidad básica de la vida? ¿Qué importancia tiene el estudio de la célula su estudio, para comprender como funciona un sistema de vida? ¿Por qué el agua se le considera como sustancia o compuesto indispensable para la vida?
Para incentivar el estudio del tema y considerar estar al tanto de los conocimientos previos de los estudiantes sobre las propiedades básicas del agua tanto físicas como químicas, su sugiere desarrollar la siguiente actividad: 1. Forme grupos con los estudiantes y pida que cada grupo tenga sobre su mesa cuatro vasos de plástico rotulados (a, b, c, d) cada uno debe contener una muestra de líquido transparente dado por el maestro, así: el vaso “a” debe tener una muestra de gaseosa blanca sin gas, el vaso “b” agua, el vaso “c” vinagre y el vaso “d” alcohol. Los recipientes pueden ser rotulados de diferente manera, según sea el criterio del docente. 2. Sobre la mesa del docente se sugiere tener, diferentes materiales, así: una muestra de sal, otra de azúcar, otra de aceite, lámpara de alcohol, termómetro, tubos capilares, colorantes líquidos, papel pH, entre otros. 3. Explique a sus estudiantes que los materiales están a disposición de cada grupo, y que son ellos que deben realizar las mezclas correspondientes para determinar qué muestra líquida corresponde al agua.
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El docente debe tomar en cuenta las propiedades del agua como puntos de ebullición (tener las debidas precauciones), solubilidad, tensión superficial, pH, entre otras. Recuerde que los estudiantes están demostrando sus habilidades científicas, por lo tanto permita a cada uno de los grupos realizar la o las experiencias necesarias hasta llegar a determinar la muestra correcta, lo que implicará una explicación del proceso científico, seguido con las argumentaciones correspondientes. Es importante permitir a los estudiantes demostrar sus aptitudes personales de cooperación, perseverancia y responsabilidad lo que fomentará la resolución de problemas y desarrollo de investigaciones científicas de manera eficaz. Finalice la experiencia con la presentación grupal de los resultados y la entrega de los reportes de cada estudiante. A continuación se sugiere un ejemplo de rúbrica para evaluar la experiencia de laboratorio propuesta, sea en grupos o de forma individual. El docente puede aplicarla, durante la experiencia en laboratorio o después de ella. El momento en que la aplique dependerá de cada grupo y docente. Reporte de laboratorio: MATRIZ DE EVALUACIÓN
Nombre del docente: _____________________________ Nombre del estudiante: ___________________________ Categoría
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Diseño Experimental
El diseño experimental es una prueba bienconstruida de la hipótesis presentada
Procedimientos
Los procedimientos están enlistados con pasos claros. Cada paso está enumerado y es una oración completa
Conclusión
La conclusión incluye los descubrimientos que apoyan la hipótesis, posibles fuentes de error y lo que se aprendió del experimento.
7-6 El diseño experimental es adecuado para la prueba de la hipótesis, pero deja algunas preguntas sin responder. Los procedimientos están enlistados en un orden lógico, pero los pasos no están enumerados y/o no son oraciones completas. La conclusión incluye los descubrimientos que apoyan la hipótesis y lo que se aprendió del experimento.
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5-4
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El diseño experimental está relacionado a la hipótesis, pero no es una prueba completa.
El diseño experimental no está relacionado a la hipótesis.
Los procedimientos están enlistados, pero no están en un orden lógico o son difíciles de seguir.
Los procedimientos no enlistan en forma precisa todos los pasos del experimento.
La conclusión incluye lo que fue aprendido del experimento.
No hay conclusión incluida en el informe.
Reflexión En el segundo paso del ciclo del aprendizaje, usted puede ayudar a los estudiantes a relacionar los conocimientos adquiridos anteriormente con situaciones o conocimientos nuevos. De esta manera usted provocará en el estudiante un desequilibrio cognitivo que le permitirá empezar el siguiente paso del proceso, la conceptualización. En éste paso es importante formular preguntas utilizando interrogantes como: ¿qué?, ¿cuál es el significado?, ¿por qué?. Tomando en cuenta los aspectos de este proceso, el docente utilizará los conocimientos de la experiencia anterior para conversar con los estudiantes y formular algunas preguntas como las siguientes: 1. El agua posee propiedades físicas así como químicas, desde éste conocimiento sugiera que interpreten estas propiedades y las relacionen con el funcionamiento del organismo de los seres vivos. Para direccionar las respuestas, y como un ejemplo sencillo, usted puede preguntar: ¿Cómo los árboles pueden transportar los elementos nutritivos disueltos en el suelo desde las raíces hasta las hojas? 2. Sugiera a sus estudiantes investigar los términos hidrófilicas e hidrofóbico, y cómo estas propiedades permiten la solubilidad de ciertas substancias en nuestro organismo. 3. Permita a los estudiantes emitir sus comentarios sobre la siguiente afirmación: “El agua y el aceite no se mezclan”.
Conceptualización En esta etapa del ciclo del aprendizaje los procesos que usted siga, van hacer un punto fundamental para el correcto desarrollo de las destrezas con criterios de desempeño en el aula. Para que el estudiante pueda “explicar y argumentar” se debe generar actividades que le permitan llegar al desarrollo de la destreza con criterios de desempeño. Para la conceptualización del tema, los docentes, deben partir de la interpretación de la molécula del agua, comprender su estructura y enlaces. Se sugiere realizar las siguientes actividades: · ·
·
Esquematice en la pizarra la estructura y conformación de la molécula del agua. Permita a los estudiantes observar los enlaces covalente polares que tiene la molécula y sus uniones con otras moléculas a través de los puentes de hidrógeno. Explique la importancia de los mismos para la caracterización de sus propiedades. El siguiente link le puede servir de mucha ayuda: http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?l=s&mid=57 Explique sobre las soluciones en agua que pueden ser ácidas, básicas y neutras y como los fluidos corporales están ajustados a un pH determinado. Por ejemplo, en el caso del ácido clorhídrico, el pH es 1 y en la orina es pH 5.7. Comente con los estudiantes los efectos que tiene en el organismo el cambio del pH. Permita a los estudiantes hacer comparaciones entre algunas sustancias con escala de pH diferentes. v Ayuda didáctica: Usted puede realizar una práctica de laboratorio para reforzar los conocimientos adquiridos. En los siguientes links encontrará prácticas de laboratorio de ácidos – bases y escala pH, que le ayudarán a complementar su trabajo en el aula.
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http://www.mysvarela.nom.es/quimica/practicas_quimica_2.htm http://200.69.103.48/comunidad/grupos/fluoreciencia/capitulos_fluoreciencia/qexp_cap 8.pdf ·
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Explique otra propiedad del agua, que es que tiene un alto calor específico, lo que permite moderar los cambios corporales de temperatura. Se puede ejemplificar con lo que sucede cuando hay temperaturas altas (fiebre) que daña las enzimas que dirigen reacciones químicas indispensables para la vida y lo que ocurre cuando sucede lo contrario. Comente con los estudiantes, que la mayoría de reacciones químicas que se dan en los organismos vivos, involucran la molécula del agua. Un ejemplo es la fotosíntesis, para lo cual es necesario que usted esquematice en la pizarra la ecuación del proceso de la fotosíntesis e indique la importancia del agua en la obtención de materia orgánica y oxígeno.
Aplicación En este paso del ciclo del aprendizaje, el estudiante utiliza su conocimiento en una nueva situación, responde desde su conocimiento adquirido, resuelve problemas, parafrasea. Forme grupos con sus estudiantes y entregue a cada uno de ellos una de las preguntas descritas a continuación. Pida que expliquen y argumenten con bases científicas. · ·
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¿Qué característica fundamental del agua permite explicar sus propiedades? R: La presencia de enlace covalente polar y puentes de hidrógeno. Aplicando las propiedades del agua, contesta: “Algunas personas sufren de una condición que hace que sea imposible para ellos poder transpirar”. ¿Cómo podría esto limitar su actividad física? R. Las propiedades del agua como el alto calor específico y calor de vaporización, ayudan a mantener los límites de temperatura tolerable para los organismos, en este caso al no funcionar el calor de vaporización, la regulación de la temperatura será deficiente. Explica ¿Porqué el agua y una esponja no son efectivos para limpiar la grasa? R: Debido a la propiedad hidrofóbica de la grasa ya que se encuentra formado por enlaces covalentes no polares. ¿Qué pasaría con las plantas si el agua no tendría la propiedad de cohesión y tensión superficial? R: Las moléculas del agua no estarían unidas en cadena, por lo que no podría ascender por los capilares. A pesar de que los estomas de las hojas, actúan como bombas succionadores, al no existir cohesión, las cadenas de la moléculas del agua se romperían. Comenta ¿El calor específico y el calor de vaporización del agua influyen en la conducta humana? Influye por que el alto calor de vaporización y del calor específico en conjunto, hace que el agua sea un refrigerante que permite mantener el equilibrio en la temperatura corporal, por lo tanto nuestra conducta no se verá afectada en momentos de cambios de temperaturas extremas.
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Rúbricas para la evaluación. Indicadores de logros Indicador esencial de evaluación Explica las razones por las cuales el agua es fundamental en los procesos celulares.
Escasamente logrado
Medianamente logrado
Logrado
Identifica las propiedades del agua
Reconoce las propiedades del agua y las aplica en situaciones problema.
Explica y argumenta la importancia del agua en los organismos.
Instrumento de evaluación Indicador esencial de evaluación
Explica las razones por las cuales el agua es fundamental en los procesos celulares.
Nombre y apellido De las/los estudiantes Escasamente logrado
Medianamente logrado
Logrado
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Juan Torres.
Estrategias y actividades 2 Destrezas con criterios de desempeño: · Analizar las propiedades y funciones biológicas que tienen los bioelementos, desde su descripción como elementos de la materia viva y la relación con las funciones que cumplen en los organismos. Indicador esencial de evaluación. · Establece relación de los bioelementos y biomoléculas con su función biológica en la célula, reconociendo sus unidades constituyentes. Indicadores de logros · Identificar los bioelementos e interpretar su función en el organismo. TEMA 1: LOS BIOELEMENTOS
Experiencia Para el desarrollo del tema, empiece formulando las siguientes preguntas · ¿Qué elementos químicos forman parte de los seres vivos? Sugiera que los nombren. · ¿Por qué son importantes los elementos químicos para los seres vivos? · ¿A qué se llama materia orgánica e inorgánica? Para motivar a los estudiantes, realice la siguiente práctica de laboratorio para determinar la presencia de carbono en algunas clases de materia. 1. Forme grupos y pida a cada uno de ellos, traer al aula varias clases de materia como: piedra, madera, hojas de árbol, salchichas, alambre de cobre, clavo, cuchara, pan, cachitos. 2. Facilite a cada grupo una lámpara de alcohol.
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3. Solicite a los estudiantes llevar al fuego, cada uno de los materiales anteriormente mencionados y anotar sus observaciones en una tabla de datos como la siguiente: SUSTANCIA Piedra Madera Hojas de árbol Salchichas papas Clavos Cucharas Pan cachitos
ANTES (COLOR)
DESPUÉS (COLOR)
4. Recordamos que el término orgánico describe las moléculas que tienen en su estructura carbono y a la vez contiene algunos átomos de hidrógeno. Forma parte de todos los seres vivos. Incentive a los estudiantes en este nuevo tema, leyendo el siguiente reportaje científico. .
Marte posee "los ingredientes básicos de la vida"
Las piezas esenciales para el surgimiento de la vida están presentes en Marte, según científicos en Estados Unidos. El hallazgo da respuesta a un intenso debate sobre el origen de moléculas de carbono halladas en meteoritos provenientes del planeta rojo. El estudio confirmó ahora el que carbono presente en diez meteoritos, que representan más de cuatro mil años de historia marciana, sí son propios de ese planeta y no producto de la contaminación con la Tierra o con otros meteoritos. Sin embargo, los investigadores concluyeron que el carbono hallado en los meteoritos marcianos no es biológico, sino que es el resultado de actividad volcánica.
Carbono reducido
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El vehículo explorador Curiosity se encuentra rumbo a Marte y aterrizará en agosto de 2012. El carbono hallado por los científicos es "carbono reducido", como se denomina a las moléculas compuestas de carbono combinado con sí mismo o con hidrógeno. "Durante los últimos 40 años hemos intentado constatar la existencia de carbono reducido en Marte", dijo Andrew Steele, del Instituto Carnegie para la Ciencia con sede en Washington, y uno de los autores del estudio. "Sin carbono, los elementos básicos de la vida no pueden existir. El carbono reducido, junto al hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, son los ingredientes de las moléculas orgánicas vitales". http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2012/05/120525_marte_carbono_planeta_am.shtml
Cuando termine la lectura, formule preguntas a sus estudiantes, como la siguiente: · Cuando el explorador Curiosity aterrice en Marte, ¿Qué evidencias debería encontrar en el planeta rojo, a parte del carbono, para inferir que pudo haber existido vida?
Reflexión Para empezar este paso del ciclo de aprendizaje, le sugerimos proponer a los estudiantes analizar las siguientes frases: 1. ¿Has escuchado el dicho “Eres lo que comes”? Sugiera a los estudiantes que analicen la frase y argumenten sus respuestas. 2. Motive a sus estudiantes a analizar el siguiente texto observado en el letrero de una tienda de víveres “Se vende frutas y verduras orgánicas”.
Conceptualización 1. Proponga a sus estudiantes la lectura del siguiente texto para dar inicio al estudio de los bioelementos y oligoelementos. La verdad sobre las bebidas energizantes Ninguna bebida energizante puede reemplazar una correcta hidratación y alimentación. La mayoría de estas bebidas están compuestas por agua, hidratos de carbono, cafeína y electrolitos (sodio, potasio, cloro, fósforo, magnesio, calcio, etc.). Algunas marcas incluyen vitaminas y aditivos colorantes, aromatizantes y edulcorantes. La diferencia entre unas y otras estriba principalmente en el grado de concentración de sus componentes. La función de estos elementos es estimular el sistema nervioso central y ocultar momentáneamente la fatiga. "Esto puede hacer que el deportista se sienta energizado y olvide recuperar sus reservas energéticas y fluidos pudiendo, a la larga, perjudicar su rendimiento". Los científicos han analizado los ingredientes de estas bebidas para determinar sus contraindicaciones y efectos secundarios. Así, han detectado altos contenidos de carbohidratos, lo que "impide la correcta absorción de los fluidos por el intestino hasta la sangre" y la correcta hidratación durante el ejercicio. Además, advierten de que una serie de ingredientes no han podido demostrar sus efectos beneficiosos en el rendimiento del deportista. Adaptación www.mtbaction.cl/html/bebidas energizantes verdad1htm.htm 2. Pida a los estudiantes investigar sobre los términos “bioelemento”, “biomolécula” y “oligoelementos” Asegúrese de la correcta conceptualización de éstos términos. 3. Incentive a los estudiantes llevar a la clase las etiquetas de bebidas energizantes de diferentes marcas, para realizar una lectura de su composición química.
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4. A partir de esta información usted puede pedir a los estudiantes elaborar un cuadro con los elementos biogenésicos como son: C, H, O, N, P, S, y oligoelementos como: Fe, Na, Ca, K, entre otros. Para esta actividad, forme equipos de trabajo y pida que cada grupo complete el cuadro con el símbolo y las funciones que cumplen estos elementos en diferentes procesos metabólicos en el organismo. Como ejemplo se propone el siguiente cuadro: ELEMENTO CARBONO NITRÓGENO
SIMBOLO C N
HIERRO CALCIO
Fe Ca
FUNCIÓN EN EL ORGANISMO Constituyente principal de las moléculas orgánicas. Constituyente de la vitaminas, proteínas y ácidos nucléicos. Constituyente de la hemoglobina y citocromos. Componente de los hueso; participa en la contracción muscular.
Es importante que los estudiantes conozcan las características del carbono y el por qué es parte constitutiva de la materia orgánica. Los siguientes insumos le podrían ayudar: · El átomo de carbono se caracteriza por presentar cuatro electrones en su último nivel de energía que puede compartirlos fácilmente consigo mismo, con el hidrógeno o con otros elementos. · Los enlaces covalentes entre el carbono e hidrógeno pueden presentar diferentes distribuciones espaciales. · El carbono gracias a su capacidad de rotar sobre su eje puede adquirir diferente posición y localización espacial.
Aplicación 1. Pida a los estudiantes que en un organizador gráfico escriban la definición de oligoelementos y bioelementos, así como su clasificación. 2. Se sugiere a los docentes plantear a los estudiantes las siguientes situaciones problema para que puedan argumentar desde el conocimiento adquirido. ·
Patricia ha sufrido una deshidratación severa por vómito y diarrea, ocasionándole calambres, debilitamiento. El doctor le envía a tomar suero oral. ¿Por qué el médico recomienda este tratamiento a Patricia? Pida a sus estudiantes responder con la argumentación correspondiente. R: La carencia de oligoelementos en general produce trastornos como los anteriormente descritos. Recuerde que la bomba de sodio y potasio mantiene el equilibrio del sistema nervioso, así como el Ca participa en la contracción muscular.
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La deficiencia de hierro en la sangre produce un tipo de anemia. Pida a los estudiantes que expliquen la función que cumple éste bioelemento en la sangre. R: El hierro es un elemento constitutivo de la hemoglobina de la sangre y de los citocromos de la cadena respiratoria. La hemoglobina tiene la facilidad transportar el oxígeno en la sangre.
Análisis de cuadros estadísticos En el estudio de la asignatura es indispensable aplicar con los estudiantes la lectura de cuadros estadísticos. A continuación presentamos un cuadro estadístico sencillo sobre los porcentajes de los bioelementos en el planeta Tierra y en los organismos.
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Analice el cuadro con los estudiantes y pídales contestar las siguientes preguntas: 1. ¿Qué oligoelemento se encuentra en mayor cantidad en los organismos? 2. ¿Qué bioelementos se encuentran en menos cantidad en la corteza terrestre? 3. ¿Qué bioelementos se encuentran en la misma cantidad en los organismos? ¿Cuál es su porcentaje? 4. ¿Qué bioelemento abunda en la corteza terrestre?
Fuente: http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_ambiental/T1.htm Rúbricas para la evaluación Indicadores de logros Indicador esencial de evaluación Identificar los bioelementos e interpretar su función en el organismo.
Escasamente logrado
Medianamente logrado
Logrado
Identifica los bioelementos y oligoelementos
Identifica y clasifica a los bioelementos y oligoelementos
Identifica los bioelementos y oligoelementos e interpreta sus funciones en los organismos.
Instrumento de evaluación Indicador esencial de evaluación
Identificar los bioelementos e interpretar su función en el organismo.
Nombre y apellido De las/los estudiantes Escasamente logrado
Medianamente logrado
Pedro Andrade.
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Logrado
TEMA 2: LAS BIOMOLÉCULAS Destreza con criterio de desempeño. · Analizar las características químicas y propiedades de las biomoléculas que conforman la estructura celular, desde la experimentación y análisis de datos obtenidos, para comprender su función en los procesos biológicos Indicador esencial de evaluación · Reconocer las biomoléculas, sus unidades constituyentes y su importancia en las funciones metabólicas del organismo.
Experiencia Para determinar los conocimientos previos, solicite a los estudiantes contestar las siguientes preguntas: · ¿Cuáles son los principales elementos químicos que conforman a los seres vivos? · ¿Qué diferencia hay entre un bioelemento y una biomoléculas? · ¿Qué tipo de alimentos consumen diariamente y a qué grupo de alimentos pertenecen? · ¿Qué función cumplen cada uno de los grupos de alimentos en los organismos? 1. Sugiera a los estudiantes visitar un supermercado cercano a su casa. Pida que busquen productos light (de bajo contenido calórico) y productos no dietéticos. Puede ser una muestra de 8 productos. 2. Solicite que elaboren un cuadro comparativo entre los productos. El cuadro debe indicar el contenido de carbohidratos y grasas de los productos solicitados. La investigación proporcionará datos con los cuales usted puede generar una discusión en el aula sobre los nutrientes que ingerimos en nuestra dieta diaria y los beneficios de estos para la salud. 3. Forme grupos con los estudiantes y solicíteles hacer el siguiente trabajo: · Con los datos obtenidos en el punto anterior pida que los estudiantes elaboren un cuadro estadístico comparativo entre productos dietéticos y no dietéticos. · Pida a los diferentes grupos exponer su trabajo y explicarlo.
Reflexión Pida a sus estudiantes contestar las siguientes preguntas: ¿En qué tejidos se almacenan los lípidos en nuestro organismo? ¿Cuál es la fuente energética principal para el organismo, cuando se requiere de energía de forma rápida? Sugiera a los estudiantes realizar una investigación sobre la Keratina en el cabello y su importancia para la piel y las uñas en el cuerpo humano?
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Conceptualización TEMA: CARBOHIDRATOS Para el estudio de los carbohidratos se sugiere desarrollar las siguientes actividades: 1. Solicite a los estudiantes traer a la clase palillos y plastilina. Pida que elaboren en plastilina, bolitas de colores que representen al carbono, oxígeno e hidrógeno, en total 15 bolitas por cada bioelemento. 2. Esquematice en la pizarra la unión de los bioelementos en este caso del carbono, hidrógeno y oxígeno para la formación de los diversos monosacáridos llegando a constituir la primera molécula orgánica llamada glucosa y la representación gráfica en forma hexagonal. 3. Pida a los estudiantes que formen moléculas de glucosa hexagonales (con plastilina). Cada estudiante deberá tener mínimo diez moléculas orgánicas. 4. Usted indicará que cada una de estas moléculas son subunidades llamadas monosacáridos o monómeros que se combinan para formar moléculas más complejas. 5. Forme equipos y sugiérales empezar a unir las moléculas sencillas de dos en dos obteniendo los disacáridos y finalmente uniendo todas las moléculas obteniendo un polisacárido o polímero. Es necesario además indicar que el nombre vulgar de estos es “azúcares”. 6. El docente explicará que cuando las subunidades se unen para formar las moléculas biológicas más complejas lo hacen mediante una reacción química llamada “síntesis por deshidratación”(es decir eliminan agua) a este proceso se le conoce como condensación y deberán indicar la cantidad de agua que se elimina, cuando unen monosacáridos. 7. En la pizarra se diagramará el proceso de pérdida de un ión hidrógeno (H+) y un ión hidroxilo (OH) y la formación de un enlace covalente entre las moléculas llamado enlace glucosídico. 8. Luego se preguntará a los estudiantes si queremos el proceso inverso, es decir de un polímero formar monómeros ¿qué es lo que se debe hacer? Indique que dicho proceso se conoce con el nombre de “hidrólisis”. 9. Luego de haber trabajado las actividades anteriores, el estudiante puede llegar a conceptualizar los términos: Carbohidratos, monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. 10. Pida a los estudiantes que consulten la importancia de los carbohidratos en la dieta diaria (productores de energía) y en la formación de paredes celulares de vegetales, hongos, bacterias e incluso insectos. La información deberá constar en carteles que quedarán expuesto en el curso iniciando así una nueva técnica de las paredes parlantes. 11. Sugiera a los estudiantes elaborar un organizador gráfico con la clasificación de los carbohidratos y dos ejemplos de cada uno. 12. Finalmente realice una práctica de laboratorio (Anexo 1)
TEMA: PROTEINAS Para el estudio de las proteínas se sugiere desarrollar las siguientes actividades: 1. Organice a los estudiantes para que en grupo traigan información sobre proteínas importantes como: el colágeno de la piel, actina y miosina de los músculos, keratina del cabello, amilasa, entre otros. 2. Luego de la lectura de la información traída a la clase, sugiera a los estudiantes deducir la importancia de las proteínas. 3. Esquematice en la pizarra la estructura de un aminoácido que es la unidad básica de las proteínas y rotule sus partes. 4. Al igual que en los carbohidratos, modele con plastilina los aminoácidos, empiece uniendo dos aminoácidos por condensación liberando un ión hidrógeno H+ del grupo amino y un ión
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hidroxilo OH del grupo carboxilo del siguiente aminoácido, los cuales formarán agua que se elimina, entre los aminoácidos se estable un enlace covalente llamado enlace peptídico. Utilizando los términos anteriormente conocidos, el estudiante estará en capacidad de inferir el concepto de un dipéptido y un polipéptido. Utilizando así mismo plastilina de diferentes colores se pedirá a los estudiantes que modelen 10 aminoácidos, luego se formarán grupos de tres y se unen todos los aminoácidos constituyendo las diferentes estructuras en las cuales se pueden encontrar las proteínas, estructura primaria ( una sola hilera), estructura secundaria ( como que fuera una escalera con dos peldaños), estructura terciaria( se enrosca la cadena) y finalmente la cuaternaria ( mezcla de todas las cadenas). Se aprovechará el modelado para indicar que cuando las condiciones externas cambian se puede producir la desnaturalización de las proteínas y sus consecuencias. Refuerce el conocimiento, explicando que en la naturaleza hay más de 20 aminoácidos, sin embargo en el ser humano solo se puede elaborar algunos de ellos. Es recomendable que el estudiante consulte sobre los 10 aminoácidos esenciales y la importancia biológica de las proteínas. En el Anexo 2 puede visualizar una práctica de laboratorio.
TEMA: LIPIDOS O GRASAS 1. Se iniciará con una conversación sobre el cambio de hábitos alimenticios (comida chatarra, no hacer deporte, pasar mucho tiempo en la tv o en el internet) y el aumento de obesidad en la actualidad. 2. Formule las siguientes preguntas a sus alumnos: ¿En qué se diferencia una grasa y un aceite? ¿Explique si sería conveniente eliminar las grasas de las dietas? ¿Cuáles son las características de las grasas? 3. Una vez analizadas estas preguntas, el maestro debe esquematizar a las grasas con su composición de carbono, hidrógeno y oxígeno y orientar a los estudiantes observar que, éstas se forman por la unión entre una molécula de glicerol y tres subunidades de ácidos grasos, proceso conocido anteriormente como condensación, durante el proceso se eliminan tres moléculas de agua. Es por esto que se los conoce también como triglicéridos. Aproveche la oportunidad para indicar la presencia de los dobles enlaces en los ácidos, lo que forma una grasa insaturada que por lo general son líquidas a temperatura ambiente y como ejemplos están el aceite de maní, maíz, oliva, entre otras. 4. El docente deberá recordar a sus estudiantes, la estructura de la membrana plasmática, la importancia de los fosfolípidos y el colesterol en la misma. 5. Sugiera a los estudiantes realizar una investigación sobre: a.- El colesterol bueno y malo b.- Una dieta saludable c.- Si las grasas contienen el doble de calorías 9.1 KJ que un carbohidrato 4.1KJ. ¿Por qué no se utiliza mayor cantidad de grasa en una dieta diaria? R: Los carbohidratos se disuelven fácilmente en el agua mientras que las grasas no por lo tanto la liberación de energía demora más tiempo. 6. Para reforzar los conocimientos sobre los lípidos o grasas, realice la práctica de laboratorio incluida en el Anexo 3.
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TEMA: ÁCIDOS NUCLÉICOS 1. Se sugiere al docente empezar con algunas preguntas introductorias, cómo: ¿Qué entienden por ácido nucléico? ¿Cuáles son los ácidos nucléicos? ¿Qué es un polímero? 2. El docente esquematizará en la pizarra una molécula de ADN, la misma que está conformada por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo organizados en una base nitrogenada, azúcar pentavalente y un grupo fosfato, que en conjunto forman un nucleótido. 3. Puede buscar en internet simuladores de moléculas de ADN. 4. Para complementar la clase puede realizar una práctica de laboratorio anexo 6 en donde se indica la estructura del ADN propuesta por Watson y Crick como una doble hélice. 5. Con la ayuda del laboratorio anterior se analiza la estructura del ARN estableciendo un cuadro comparativo que deberá ser llenado por el alumno. CARACTERISTICAS No.de cadenas Azúcar Bases Nitrogenadas Localización Función
ADN
ARN
6. Si el docente y la institución educativa cuenta con la tecnología necesaria, podría observar en la computadora un laboratorio virtual de extracción de ADN, en el siguiente Link: http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/extraction/ . 7. Luego de visualizar los modelos, se procede a explicar con el modelo anterior de ADN y ARN el proceso de transcripción y finalmente de traducción del mensaje genético para la síntesis de proteínas. 8. El maestro puede dictar una secuencia de bases de ADN para que el estudiante complemente con la secuencia de bases del ARN cuando se transcriba y la secuencia de bases cuando se traduzca. Ejemplo: A G C T T T C G A A C G T A A C C 9. Pedir a sus estudiantes leer un texto científico sobre el descubrimiento de la doble hélice. LECTURA CIENTIFICA EL DESCUBRIMIENTO DE LA DOBLE HELICE. A principios de la década de 1950, muchos biólogos comprendieron que la clave para entender la herencia estaba en la estructura del ADN, así mismo sabían que quien dedujera la estructura correcta del ADN se haría acreedor a un reconocimiento, posiblemente el Premio Nobel. Linus Pauling del Caltech era el científico con más posibilidades de resolver el enigma de la estructura del ADN. Pauling probablemente sabía más acerca de la química de las macromoléculas orgánicas que cualquier otro científico vivo en esta época. Al igual que Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, Pauling era un experto en las técnicas de difracción de rayos X. En 1950 empleó estas técnicas para demostrar que muchas proteínas estaban enrolladas formando hélices de una sola cadena. Sin embargo, Pauling tenía dos desventajas importantes. En primer lugar durante años había concentrado sus esfuerzos en las
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investigaciones de las proteínas, así que disponía de muy pocos datos acerca del ADN. En segundo lugar Pauling participaba activamente en el movimiento a favor de la paz. En esta época ciertos funcionarios del gobierno entre ellos el senador Joseph Mc Carthy, consideraban que esta clase de actividades eran subversivas e incluso peligrosas para la seguridad nacional de EEUU. Esta última desventaja resultaría decisiva.Los segundos competidores con más posibilidades eran Wilkins y Franklin, los científicos británicos que se habían propuesto determinar la estructura del ADN mediante el estudio de patrones de difracción de rayos X. De hecho eran los únicos que disponían de datos acerca de la forma general de la molécula de ADN. Por desgracia para ellos su enfoque metódico era demasiado lento. La puerta estaba abierta para quienes finalmente descubrieron la doble hélice: James Watson y Francis Crick, dos científicos que carecían tanto del gran conocimiento de Pauling sobre los enlaces químicos como de la experiencia de Wilkins en el análisis con rayos X. Watson y Crick no hicieron experimentos en sentido ordinario de la palabra; en cambio, emplearon su tiempo reflexionando sobre el ADN, para tratar de construir un modelo molecular que tuviera sentido y ajustar a los datos. Watson y Crick trabajaban en Inglaterra y Wilkins era muy abierto en comunicar sus datos y los de Franklin, así que Watson y Crick conocían muy bien toda la información de los rayos X referente al ADN. Esta información era precisamente lo que le faltaba a Pauling. Ante las supuestas tendencias subversivas de Pauling, el Departamento de EEUU se rehusó a expedirle un pasaporte para que pudiera salir del país, por lo que no pudo asistir a la reunión donde Wilkins presentó sus datos, ni viajar a Inglaterra para hablar directamente con Franklin y Wilkins. Watson y Crick sabían que Pauling trabajaba en la estructura del ADN y les aterraba la posibilidad de que se les adelantara. En su libro THE DOUBLE HELIX (La doble hélice), Watson expone su convicción de que si Pauling hubiera visto las imágenes de rayos X “a más tardar en una semana, Pauling habría determinado la estructura”.Quizá ahora estés pensando: “Un momento, esto no es justo, porque si el objetivo de la ciencia es llevar hacia adelante el conocimiento entonces todo el mundo debería tener acceso a la información, y si Pauling era el mejor tendría que haber descubierto la doble hélice primero”. Tal vez. Pero, después de todo, los científicos son seres humanos. Aunque prácticamente todos quieren ver el proceso y los beneficios para la humanidad, cada uno quiere ser responsable de fomentar el progreso y recibir el crédito y la gloria. Así que Pauling permaneció en segundo plano por no conocer la información sobre los rayos X y no logró determinar la estructura del ADN. Inmediatamente después de que Watson y Crick descifraron la estructura del ADN, Watson la describió en una carta que envió a Max Delbruck, amigo y consejero en Caltech. Cuando Delbruck informó a Pauling del modelo de la doble hélice de ADN, Pauling felicitó amablemente a Watson y Crick por su brillante trabajo. La competencia había terminado. Audesirk Teresa, Audesirk Gerald, Byers Bruce. BIOLOGIA LA VIDA EN LA TIERRA, Octava edición, (Pág. 156.) Pearson Prentice Hall. 10. Reflexione con sus estudiantes sobre esta historia donde hay colaboración entre científicos pero también se puede ver claramente competencia y rivalidad entre los mismos. Solicite que elaboren principios éticos/científicos que deben considerar los investigadores. 11. ¿Cuál es la opinión de los estudiantes acerca del uso de datos sin el debido consentimiento del investigador? 12. En el Anexo 4 encontrará una práctica de laboratorio sobre el tema tratado.
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ANEXOS Anexo 1: carbohidratos Los carbohidratos son la fuente de energía que el organismo utiliza para realizar todas las funciones metabólicas. En los alimentos pueden encontrarse como azúcares simples o como polisacáridos o azúcares compuestos. Cuando se presentan como polisacáridos, el organismo requiere desdoblarlos para que sean utilizados. OBJETIVO Identificar diferentes alimentos que contienen carbohidratos. MATERIALES · 10 ml de jugo natural de uva o de naranja (filtrado) · 1.4g de sulfato de cobre · 40ml de agua · 5 gr. Ácido tartárico · 5gr de potasa cáustica ( en caso de no conseguirla se prepara con: ceniza de leña a la que se agrega agua hirviendo, se filtra, y el filtrado contiene potasa cáustica) · 3 frascos · Etiquetas · Marcador · Mechero · Pinzas PROCEDIMIENTO: 1. Preparar en diferentes frascos a.- Solución 1: sulfato de cobre con 20 ml de agua b.- Solución 2: ácido tartárico con la potasa cáustica o 5ml del filtrado y 20 ml de agua 2. En otro frasco mezclar 0.5 ml de cada una de las soluciones 1 y 2. Debe quedar una solución de color azul fuerte y sin grumos. Será la solución 3 3. Calentar y agitar la solución del frasco 3 hasta el punto de ebullición. 4. Agregar por gotas el jugo de fruta hasta que el reactivo cambie de color. Tomar nota de las observaciones. 5. Añadir más jugo contando las gotas y registrar sus observaciones. CONCLUSIONES: Pida a sus estudiantes que respondan: ¿Cómo cambió la solución al agregar el jugo de fruta? ¿A qué se pueden atribuir los cambios de color de la solución?
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Anexo 2: proteínas Son sustancias orgánicas de importancia fundamental en los seres vivos, las responsables de la estructura y funcionamiento celular. No se conoce ninguna forma de vida que no incluya proteínas en su estructura y puede afirmarse con seguridad que la vida está íntimamente relacionada con ellas. Todas las proteínas conocidas, tanto en plantas como en animales, están constituidas por lo menos de 20 clases de aminoácidos y pueden estar formadas por varios cientos de ellos. OBJETIVO: a.- Reconocer la presencia de proteínas b.- Comprobar la coagulación de las proteínas. MATERIALES: · Gradilla · 10 tubos de ensayo · Lámpara de alcohol · Huevos · Reactivo de Millón, · Solución de hidróxido de sodio al 10%, · Solución de sulfato cúprico al 10% · Alcohol · Ácido nítrico concentrado, · Lana o seda. PROCEDIMIENTO: PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN DE ALBÚMINA - En un vaso poner la clara de huevo; - Batir durante algunos instantes. - Mezclar con 5 veces su volumen de agua - Filtrar la mezcla. REACCIÓN DE BIURET PARA RECONOCER PROTEÍNAS - En un tubo de ensayo poner 4 ml de solución de albúmina - Añadir igual volumen de solución de hidróxido de sodio, - Agregar 3 gotas de solución de sulfato de cobre y agite, - Dejar reposar la mezcla, - Observar la reacción. REACCIÓN XANTOPROTEICA - En un tubo de ensayo ponga 3 ml. De solución de albúmina - Añadir lentamente 1 ml. de ácido nítrico concentrado - Añadir un pedazo pequeño de lana de color o seda. - Calentar el tubo y observe el color que toma la lana o seda. - Agregar unas gotas de hidróxido de sodio y observe el cambio de color. REACCIÓN DE MILLÓN - En un tubo de ensayo ponga 5 ml de solución de albúmina - Añadir 3 gotas de reactivo de Millón, - Calentar a ebullición - Observar el color que toma. COAGULACIÓN DE LAS PROTEÍNAS - En una gradilla poner 5 tubos de ensayo numerados, - En cada uno de ellos colocar 2ml. de solución de albúmina
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- Al tubo No 1 calentar poco a poco, observe lo que ocurre y explique - En el tubo No 2 añadir 4 ml de alcohol, observar lo que ocurre. - En el tubo No 3 poner unas gotas de ácido clorhídrico concentrado, agitar y observar. - Al tubo No 4 agregar unas gotas de ácido nítrico y describir lo que pasa. - Al tubo No 5 poner unas gotas de hidróxido de sodio concentrado, agitar y observar CONCLUSIONES Pida que los estudiantes contesten: ¿Qué son las proteínas? ¿A qué se debe lo que le pasó a la lana que puso en el tubo de ensayo? ¿Qué se entiende por desnaturalización de las proteínas?. Acerque el dedo meñique hasta topar superficialmente el ácido nítrico. ¿Por qué se colorea la piel?
Anexo 3: lípidos y grasas. Los lípidos constituyen un grupo de compuestos orgánicos que incluyen a las grasas y a las sustancias parecidas a éstas. Químicamente son sustancias terciarias formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno con una disposición molecular muy semejante a los hidratos de carbono. Representa la fuente de energía biológica más concentrada de un organismo. OBJETIVO: Determinar la solubilidad de algunos lípidos. MATERIALES: · 12 tubos de ensayo · Pinzas para tubos · 20 ml de cloroformo · Manteca · Glicerina, · Aceite vegetal · Mantequilla PROCEDIMIENTO: 1. Numerar los tubos de ensayo del 1 al 12 2. Colocar en cada uno de los tubos marcados 1- 3, media cucharadita de manteca en los marcados 4-6, media cucharadita de glicerina, en los 7-9, igual cantidad de aceite vegetal, en los 10-12, mantequilla. 3. Agregar a los tubos 1, 4, 7 y 10, 5 ml de agua; a los tubos 2, 5, 8 y 11, 5 ml de alcohol, y a los tubos 3, 6,9 y 12, 5 ml de cloroformo. Registra tus observaciones. CONCLUSIONES: Pida a sus estudiantes que contesten: En la prueba de solubilidad, ¿Qué sustancias se disolvieron en agua y cuáles en cloroformo? Explica ¿Por qué?
Anexo 4: Transcripción del ARN El ADN es la sustancia de la que se componen los genes. El ADN transfiere su información al citoplasma de la célula a través de otro ácido nucleìco, el ARN mensajero. El ARNm se fabrica a partir de un patrón de ADN por medio del apareamiento de bases.
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A través de esta actividad se visualizará el proceso de transcripción con ayuda de modelos de papel de ADN Y ARNm. OBJETIVO: Demostrar como el orden de las bases del ADN determina el orden de las bases de ARNm. MATERIALES: · Cartulina de cinco colores · Tijeras · Cinta adhesiva invisible · Lápiz. · Partes para los nucleótidos de ADN TIMINA
ADENINA
CITOCINA
GUANINA
DESOXIRIBOSA RIBOSA GRUPO FOSFATO
URACILO
PROCEDIMIENTO: 1. Copiar las ilustraciones de los cuatro tipos diferentes de nucleótidos de ADN en las cartulinas. Asegurar que cada nucleótido sea de un color diferente. Se debe hacer diez copias de cada uno. 2. Cortar con la tijera, cuidadosamente cada una de las formas.
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3. Construir una molécula de ADN, colocando los nucleótidos en el orden que quiera. Si se necesita más nucleótidos, se los puede copiar y recortar. 4. Asegurar la molécula usando la cinta adhesiva. No coloque cinta entre los pares de bases. 5. Tal como lo hizo en el paso 1, copiar los nucleótidos A, G, C y U y construir una molécula de ARN. 6. Construir una molécula complementaria de ADN y ejemplificar el proceso de transcripción. Primero, separar la molécula de ADN por los pares de bases, indicando las enzimas que participan. 7. Emparejar los nucleótidos del ARNm con las bases expuestas de la cadena de ADN. 8. Al terminar, pegar la molécula nueva de ARNm con cinta adhesiva.
CONCLUSIONES: · Explica ¿Cómo la estructura del ADN permite que la molécula sea copiada fácilmente?. ¿Por qué esto es importante para la información genética? · ¿Por qué el ARN es importante para la célula? · ¿De qué manera una molécula de ARNm puede transportar información sobre el ADN?.
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GLOSARIO Hidrofílica: Hidrófilo de la palabra griega hydros (agua) y philia (amistad); es el comportamiento de toda molécula que tiene afinidad por el agua. Hidrofóbica: Por definición, una sustancia es hidrofóbica si no es miscible con el agua. Básicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la molécula en cuestión no es capaz de interaccionar con las moléculas de agua ni por interacciones ión-dipolo ni mediante puentes de hidrógeno. Monosacáridos: Azúcares simples como: glucosa, ribosa. Aminoácidos: Unidades básicas de las proteínas. Albúmina: Solución preparada con la clara de huevo y agua. Desnaturalización: Pérdida de las propiedades de las proteínas. Péptido: Unión de dos aminoácidos por medio de cadenas peptídicas. Polipéptido: Cadena formada por muchos péptidos.
BIBLIOGRAFÍA.
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