libro de biologia

Temas Selectos de Biologa I

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE SONORA Director General Mtro. Jorge Luis Ibarra Mendvil Director Acadmico Profr. Julio Alfonso Martnez Romero Director de Administracin y Finanzas C.P. Jess Urbano Limn Tapia Director de Planeacin Mtro. Pedro Hernndez Pea TEMAS SELECTOS DE BIOLOGA I Mdulo de Aprendizaje. Copyright , 2008 por Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora Todos los derechos reservados. Tercera edicin 2010. Impreso en Mxico. DIRECCIN ACADMICA Departamento de Desarrollo Curricular Blvd. Agustn de Vildsola, Sector Sur Hermosillo, Sonora. Mxico. C.P. 83280 Registro ISBN, en trmite. COMISIN ELABORADORA: Elaboracin: Fidel Luna Lobio Revisin Disciplinaria: Erick Jordan Garca Saldvar Revisin de Contenido: Jos Alberto Marroqun Jimnez Supervisin Acadmica: Diana Irene Valenzuela Lpez Corrector de Estilo Alejandro Ernesto Rivas Santoyo Edicin: Cynthia Deyanira Meneses Avalos Coordinacin Tcnica: Claudia Yolanda Lugo Peuri Coordinacin General: Profr. Julio Alfonso Martnez RomeroEsta publicacin se termin de imprimir durante el mes de junio de 2010. Diseada en Direccin Acadmica del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora Blvd. Agustn de Vildsola; Sector Sur. Hermosillo, Sonora, Mxico La edicin consta de 1,614 ejemplares.

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Ubicacin CurricularCOMPONENTE: FORMACIN PROPEDUTICA GRUPO: QUMICOBIOLGICO

Esta asignatura se imparte en el V Semestre; tiene como antecedente Biologa I, la asignatura consecuente es Temas Selectos de Biologa II, y se relaciona con Biologa II y todas las del Grupo Qumico-Biolgico.

HORAS SEMANALES: 3

CRDITOS: 6

DATOS DEL ALUMNONombre: ______________________________________________________ Plantel: _________________________________________________________ Grupo: ____________ Turno: _____________ Telfono:_______________ Domicilio: _____________________________________________________ ______________________________________________________________

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Mapa Conceptual de la Asignatura

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ndiceRecomendaciones para el alumno......................................................................7 Presentacin ........................................................................................................8 RIEMS ...................................................................................................................9 UNIDAD 1. LA INVESTIGACIN EN BIOLOGA ...................................... 11 1.1. La biologa actual en el mundo y en Mxico ................................................13 1.1.1. Los avances de la biologa en el siglo XX ......................................13 1.1.2. Los avances biolgicos en Mxico .................................................15 1.2. La tecnologa al servicio de la ciencia ..........................................................15 1.2.1. El microscopio .................................................................................16 1.2.2. La teora celular ...............................................................................16 1.2.3. Elaboracin de preparaciones microscpicas ...............................17 1.2.4. Descripcin de equipo de laboratorio biolgico ............................18 1.2.5. La computadora en la biologa .......................................................20 1.3. Diseo de una investigacin cientfica .........................................................21 1.3.1. Avances tecnolgicos en nuestra regin ........................................23 Seccin de tareas ................................................................................................25 Autoevaluacin .....................................................................................................39 Ejercicio de reforzamiento ....................................................................................41 UNIDAD 2. PROCESOS CELULARES ...................................................... 43 2.1. Procesos de transporte a travs de la membrana .......................................45 2.1.1. Modelo del mosaico fluido ..............................................................45 2.1.2. Transporte pasivo ............................................................................46 2.1.3. Transporte activo .............................................................................48 2.1.4. Endocitosis y exocitosis ..................................................................48 2.1.5. Turgencia y plasmolisis ...................................................................50 2.2. Procesos de comunicacin celular ..............................................................51 2.2.1. Transmisin del impulso nervioso ...................................................54 2.3. Procesos de diferenciacin celular ..............................................................57 2.3.1. Capas germinales de animales.......................................................58 2.3.2. Clulas madre y sus aplicaciones ..................................................58 2.3.3. Desarrollo de tejidos animales ........................................................60 2.3.4. Tejidos vegetales .............................................................................64 2.3.5. Cultivo de tejidos y sus aplicaciones ..............................................66 Seccin de tareas ................................................................................................67 Autoevaluacin .....................................................................................................85 Ejercicio de reforzamiento ....................................................................................87

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ndice (continuacin)UNIDAD 3. BIOLOGA MOLECULAR ....................................................... 89 3.1. Respuesta inmune y otras defensas ........................................................... 91 3.1.1. Barreras primarias .......................................................................... 92 3.1.2. Respuesta inflamatoria ................................................................... 93 3.1.3. Antgenos y anticuerpos ................................................................. 94 3.1.4. Respuesta inmune humoral y celular ............................................. 98 3.1.5. Grupos sanguneos ........................................................................ 99 3.1.6. Vacunas .......................................................................................... 100 3.1.7. Transplantes ................................................................................... 101 3.2. Enzimas ........................................................................................................ 103 3.2.1. Sitio activo y sustrato ...................................................................... 103 3.2.2. Enzimas alostricas ........................................................................ 104 3.2.3. Factores que afectan la rapidez de las reacciones enzimticas .. 105 3.2.4. Desnaturalizacin de enzimas ....................................................... 105 3.2.5. Importancia de las enzimas en los procesos biolgicos .............. 106 3.3. cidos nucleicos .......................................................................................... 107 3.3.1. El ADN............................................................................................. 107 3.3.2. El ARN ............................................................................................. 108 3.3.3. Procesos de control de la expresin gnica .................................. 111 3.4. Biotecnologa ............................................................................................... 112 3.4.1. Procesos microbiolgicos .............................................................. 112 3.4.2. Tcnicas de la ingeniera gentica ................................................. 117 3.4.3. Productos obtenidos: transgnicos, vacunas, enzimas ................ 118 3.4.4. Terapia gentica: tratamiento de cncer y otras enfermedades .. 120 3.4.1. Biotica ........................................................................................... 122 Seccin de tareas ............................................................................................... 125 Autoevaluacin .................................................................................................... 147 Ejercicio de reforzamiento ................................................................................... 149 Bibliografa ........................................................................................................... 151

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Recomendaciones para el alumnoEl presente Mdulo de Aprendizaje constituye un importante apoyo para ti; en l se manejan los contenidos mnimos de la asignatura Temas Selectos de Biologa I. No debes perder de vista que el Modelo Acadmico del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora propone un aprendizaje activo, mediante la investigacin, el anlisis y la discusin, as como el aprovechamiento de materiales de lectura complementarios; de ah la importancia de atender las siguientes recomendaciones: Maneja el Mdulo de Aprendizaje como texto orientador de los contenidos temticos a revisar en clase. Utiliza el Mdulo de Aprendizaje como lectura previa a cada sesin de clase. Al trmino de cada unidad, resuelve la autoevaluacin, consulta la escala de medicin del aprendizaje y realiza las actividades que en sta se indican. Realiza los ejercicios de reforzamiento del aprendizaje para estimular y/o reafirmar los conocimientos sobre los temas ah tratados. Utiliza la bibliografa recomendada para apoyar los temas desarrollados en cada unidad. Para comprender algunos trminos o conceptos nuevos, consulta el glosario que aparece al final del mdulo. Para el Colegio de Bachilleres es importante tu opinin sobre los mdulos de aprendizaje. Si quieres hacer llegar tus comentarios, utiliza el portal del Colegio: www.cobachsonora.edu.mx

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PresentacinLa asignatura de Temas Selectos de Biologa I refuerza los conocimientos bsicos de la Biologa ya vistos y conduce a un conocimiento ms amplio de los conceptos y aplicaciones de esta ciencia. Asimismo, fortalece el manejo del mtodo cientfico para el diseo de experimentos, de manera que al ingresar a cualquier carrera relacionada con la investigacin cientfica, el estudiante cuente con un pensamiento formal que lo estimule para desarrollar su capacidad de abstraccin o de pensar a travs de concepto, que irn guiando la observacin, el anlisis y el razonamiento, indispensables en todo trabajo relacionado con la ciencia. Dentro de esta asignatura, se plantea tambin que el alumno analice de manera reflexiva y crtica el quehacer cientfico, su importancia actual y futura, y tome conciencia del impacto social, econmico y ambiental del desarrollo tecnolgico, para que est en condiciones de asumir una actitud comprometida con su entorno ambiental y social.

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RIEMS IntroduccinEl Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora, en atencin a los programas de estudio emitidos por la Direccin General de Bachillerato (DGB), ha venido realizando la elaboracin del material didctico de apoyo para nuestros estudiantes, con el fin de establecer en ellos los contenidos acadmicos a desarrollar da a da en aula, as como el enfoque educativo de nuestra Institucin. Es por ello, que actualmente, se cuenta con los mdulos y guas de aprendizaje para todos los semestres, basados en los contenidos establecidos en la Reforma Curricular 2005. Sin embargo, de acuerdo a la reciente Reforma Integral de Educacin Media Superior, la cual establece un enfoque educativo basado en competencias, es necesario conocer los fines de esta reforma, la cual se dirige a la totalidad del sistema educativo, pero orienta sus esfuerzos a los perfiles del alumno y del profesor, siendo entonces el camino a seguir el desarrollo de las competencias listadas a continuacin y aunque stas debern promoverse en todos los semestres, de manera ms precisa entrarn a partir de Agosto de 2009, en el primer semestre.

Competencias GenricasCATEGORAS I. Se autodetermina y cuida de s. COMPETENCIAS GENRICAS 1. Se conoce y valora a s mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. 2. Es sensible al arte y participa en la apreciacin e interpretacin de sus expresiones en distintos gneros. 3. Elige y practica estilos de vida saludables. 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilizacin de medios, cdigos y herramientas apropiados. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de mtodos establecidos. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de inters y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crtica y reflexiva. 7. Aprende por iniciativa e inters propio a lo largo de la vida. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 9. Participa con una conciencia cvica y tica en la vida de su comunidad, regin, Mxico y el mundo. 10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prcticas sociales. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crtica, con acciones responsables.

II. Se expresa y comunica.

III. Piensa crtica y reflexivamente. IV. Aprende de forma autnoma. V. Trabaja en forma colaborativa. VI. Participa con responsabilidad en la sociedad.

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Competencias Disciplinarias BsicasCiencias experimentales1. Establece la interrelacin entre la ciencia, la tecnologa, la sociedad y el ambiente en contextos histricos y sociales especficos. 2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnologa en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones ticas. 3. Identifica problemas, formula preguntas de carcter cientfico y plantea las hiptesis necesarias para responderlas. 4. Obtiene, registra y sistematiza la informacin para responder a preguntas de carcter cientfico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigacin o experimento con hiptesis previas y comunica sus conclusiones. 6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenmenos naturales a partir de evidencias cientficas. 7. Explicita las nociones cientficas que sustentan los procesos para la solucin de problemas cotidianos. 8. Explica el funcionamiento de maquinas de uso comn a partir de nociones cientficas. 9. Disea modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios cientficos. 10. Relaciona las expresiones simblicas de un fenmeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos cientficos. 11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio fsico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. 12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. 13. Relaciona los niveles de organizacin qumica, biolgica, fsica y ecolgica de los sistemas vivos. 14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realizacin de actividades de su vida cotidiana.

Competencias docentes:1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Organiza su formacin continua a lo largo de su trayectoria profesional. Domina y estructura los saberes para facilitar experiencias de aprendizaje significativo. Planifica los procesos de enseanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencias, y los ubica en contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios. Lleva a la prctica procesos de enseanza y de aprendizaje de manera efectiva, creativa e innovadora a su contexto institucional. Evala los procesos de enseanza y de aprendizaje con un enfoque formativo. Construye ambientes para el aprendizaje autnomo y colaborativo. Contribuye a la generacin de un ambiente que facilite el desarrollo sano e integral de los estudiantes. Participa en los proyectos de mejora continua de su escuela y apoya la gestin institucional.

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La investigacin en BiologaObjetivos:El alumno: Desarrollar un proyecto de investigacin en Biologa a partir de la consulta sobre los avances que se han logrado en este campo, recuperando la importancia del uso de la tecnologa, distinguiendo el papel del microscopio y las computadoras como medios de apoyo para desarrollar planes de investigacin que le aporten referentes para aplicar los pasos del mtodo cientfico, y mostrando una actitud participativa y de colaboracin.

Unidad 1

Contrariamente a lo que piensa la mayora de la gente, la ciencia no es ni mucho menos un conjunto de libros, la ciencia es un mtodo lgico de proceder para adquirir nuevos conocimientos. (Juan Aguilar M. Bilogo terico). La Biologa actual en el mundo y en Mxico. La tecnologa al servicio de la ciencia. El diseo de una investigacin cientfica.

Temario:


Mapa Conceptual de Unidad

LA INVESTIGACIN EN BIOLOGA

LA BIOLOGA ACTUAL EN EL MUNDO Y EN MXICO

LA TECNOLOGA AL SERVICIO DE LA CIENCIA

EL DISEO DE UNA INVESTIGACIN CIENTFICA

Los avances de la Biologa en el siglo XX.

El microscopio.

Avances tecnolgicos en nuestra regin.

Los avances biolgicos en Mxico.

La teora celular.

Elaboracin de preparaciones microscpicas.

Descripcin de equipo de Laboratorio biolgico.

La computadora en la Biologa.

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La investigacin en biologa

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LA BIOLOGA ACTUAL EN EL MUNDO Y EN MXICO

La investigacin en Biologa. La investigacin en Biologa est orientada a la produccin de conocimientos sobre los seres vivos. Si bien es cierto que la experimentacin es la base fundamental de la investigacin en Biologa, tambin lo es que no todas las especialidades permiten la experimentacin, ya sea por limitantes metodolgicas o ticas. Es el caso de la investigacin clnica humana o de la gentica humana, reas en las cuales hay restricciones universales. La biloga actual es una ciencia experimental y aplicada, muy amplia y estudia a los seres vivos en sus distintos aspectos como: La organizacin molecular, estructural y fisiolgica de los organismos, de la biodiversidad de las relaciones de los seres vivos con el medio ambiente, en forma de sistemas ecolgicos, de las formas de reproduccin y de la trasmisin hereditaria del origen y evolucin de la vida en el planeta tierra; hoy en da cada uno de stos aspectos constituye un rea de la biologa muy especializada. Sin embargo la biologa actual sigue siempre teniendo los mismos profundos objetivos de la biologa de otros tiempos, que es llegar a comprender cul es la naturaleza de la vida, como fue su origen y porque mecanismo se rige.

1.1.1. Los avances de la Biologa en el siglo XXEl progreso de la Biologa en el siglo XX, est relacionado con los avances de la ciencia, y se logr de manera espectacular, como lo demuestran los siguientes descubrimientos: Santiago Ramn y Cajal descubre las neuronas, por lo que reciben el premio Nbel en 1906; Alexander Fleming, la penicilina, en 1928; Oswald Theodore Avery descubre el ADN como material hereditario en 1944, James Watson y Francis Crick descubren la estructura molecular del ADN en 1953, el ADN fue sintetizado por Arthur Kornberg en 1955; Severo Ochoa, de Albornez, sintetiza el ARN en 1955, Marahall Niremberg y Han Goding Jorana descubren el cdigo gentico por lo que reciben el premio Nobel en 1968. En los aos setentas aparecen los primeros organismos alterados por ingeniera gentica. Las investigaciones de la estructura de los seres vivos permiti la manipulacin gentica de las plantas que nos sirven de alimento, y posteriormente de los animales; esto logr la revolucin verde y en la actualidad los alimentos transgnicos.

Severo Ochoa sintetiza el ARN en 1955.

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Las ciencias biolgicas han impulsado el desarrollo en todos los mbitos: nuevos frmacos, vacunas, ciruga especializada, diagnstico y prevencin de enfermedades, nuevas cepas de organismos vivos, por slo nombrar algunos temas de actualidad. Hasta en campos tan alejados de la actividad cientfica, como son temas judiciales, se ha hecho presente y ha tenido gran influencia. Hoy en da a nadie le llama la atencin que un juez solicite la aplicacin de tcnicas de PCR (Reaccin en Cadena de Polimerasa) para comparar el ADN de un supuesto agresor y dictar sentencia sobre un asesinato, o simplemente para determinar la paternidad responsable. TAREA 2 La Biologa en la actualidad busca aplicar la interdisciplinariedad de sus tareas y relacionarla con las otras ciencias bsicas, fundamentalmente para interrelacionar los conocimientos que se obtienen en los laboratorios de los pases de todo el mundo. En este sentido, la biotecnologa ofrece un modelo integrador, donde concluye e interactan un conjunto de disciplinas. En los momentos actuales es muy difcil predecir el futuro de cualquier ciencia, pues dicho futuro est muy ligado al destino de la humanidad que crea y desarrolla la ciencia, pero en el caso de la biologa, es aun ms difcil la prediccin, pues el hombre, al mismo tiempo que es autor de la ciencia, es tambin por lo menos en parte, objeto de estudio en esta ciencia, y esta situacin introduce factores ticos en la investigacin biolgica, que puede interferir en el desarrollo de algunas de sus direcciones, acelerando o retardando su ritmo o aplicacin.

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EJERCICIO 1

Renete en equipo para que discutan, sobre los avances biolgicos que consideres ms importantes. Posteriormente realiza una exposicin ante el grupo en forma de mapa conceptual.

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1.1.2. Los avances biolgicos en MxicoEn Mxico, la biotecnologa agrcola ha logrado avances significativos, como es la obtencin de un maz transgnico capaz de tolerar las sequas, debido a que alrededor del 70% del agua disponible en nuestro pas se destina a la agricultura; con esto se mejora la optimizacin del uso del agua existente y, por lo tanto, reduce sustancialmente los costos de riego. Otro logro importante es la obtencin de un maz transgnico, capaz de obtener hasta 500 ml. de alcohol, de 1000 gramos de maz ya procesado. Las solicitudes para siembras de plantas transgnicas experimentales en nuestro pas se han incrementado de 32 permisos, en 1993, hasta 300 liberaciones en campos de plantas genticamente modificadas con fines de experimentacin, invernaderos y, en algunos casos, a nivel de programas piloto. En Mxico se empezaron a realizar estudios por parte del Instituto Nacional de Medicina Genmica (INMEGEN) y la Secretara de Salud de Michoacn, para una investigacin del genoma humano de la poblacin michoacana. Esta investigacin forma parte del proyecto estudio de la variabilidad genmica de la poblacin mexicana que est llevando a cabo el INMEGEN con la finalidad de determinar el mapa genmico de los mexicanos y conocer en detalle las frecuencias de las variaciones comunes en el genoma humano de la poblacin de Mxico. El objetivo es contribuir al desarrollo de una plataforma nacional en medicina genmica para poder, en el futuro, realizar una prctica mdica ms individualizada, ms predictiva y ms preventiva.La nanotecnologa tiene muchas aplicaciones: mdicas, alimenticias, industriales, etctera.

EJERCICIO 2

Renete en equipo para que discutan, la importancia de saber el genoma de los habitantes de nuestro pas. Posteriormente, comenta sus conclusiones ante el grupo.

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LA TECNOLOGA AL SERVICIO DE LA CIENCIA

El desarrollo econmico y social sostenible del pas, est estrechamente vinculado con la proteccin y el uso racional de los recursos naturales, en particular, la diversidad biolgica, los suelos, las aguas y los bosques. En tanto la ciencia y la tecnologa estn diseadas en relacin a ese desarrollo, puede sealarse una marcada convergencia de objetivos econmicos, sociales y a ambientales. De hecho, todos los resultados de la aplicacin de la ciencia y de la tecnologa que tienen como efecto un ahorro de recursos o un uso de energas alternativas y menos contaminantes, expresan una relacin directa con la proteccin ambiental. Sin embargo, resultan tambin muy importantes las acciones que contribuyen a un mejor conocimiento del medio natural, mediante estudios e investigacin.

Saber ms: http://www.und.org.cu/idh %20cuba/cap5.pdf

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1.2.1. El MicroscopioCuando vemos, usamos nuestros ojos, y es debido a que la luz se refleja desde las cosas que estamos viendo. En su afn de llegar siempre ms lejos en la investigacin de la naturaleza, el hombre ha construido mltiples instrumentos que le han permitido acceder all donde sus sentidos no pueden penetrar.Antoni Van Leeuwenhoek Inventor del microscopio.

El microscopio, de micro (pequeo) y scopio (observar) es un instrumento que permite observar objetos que son demasiados pequeos para ser visto a simple vista. La primera persona que vio microorganismos vivos con algn detalle, fue un comerciante de origen holands, Anton van Leeuwenhoek, quien tena cierta fascinacin en pulir lentes y construy un microscopio, por lo que se considera el inventor de dicho instrumento. Existen en la actualidad diferentes tipos de microscopios, como son: el microscopio ptico compuesto, electrnico, de contraste, de fases, de fluorescencia, invertido, entre otros. El microscopio ptico compuesto es de uso general desde el siglo XIX, y fue de importancia crucial para la evolucin de la microbiologa como ciencia, y es todava el principal apoyo de la investigacin. El microscopio ptico est conformado por tres sistemas: a) El Sistema Mecnico: Est constituido por una serie de piezas en donde van instalados los lentes que permiten los movimientos para el enfoque. b) El Sistema ptico: Comprende un conjunto de lentes dispuestos de tal manera que produce el aumento de las imgenes, que se observan a travs de ellas.

Microscopio inventado por Microscopio de Antoni Van Leeuwenhock

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c) El Sistema de Iluminacin: Comprenden las partes del microscopio que reflejan, transmiten y regulan la cantidad de luz necesaria para efectuar la observacin.

1.2.2. La teora celularTodos los seres vivos estn formados por unidades bsicas llamadas clulas. Las caractersticas asociadas con la vida dependen de las actividades que ocurren dentro de ellas. Algunos organismos pequeos se componen de una clula y son llamados unicelulares. Mientras que los organismos ms grandes estn formados por muchas clulas y son llamados organismos pluricelulares. La teora celular fue debatida a lo largo del siglo XIX, pero fue Luis Pasteur el que, con sus experimentos sobre la multiplicacin de los microorganismos unicelulares, dio lugar a su aceptacin rotunda y definitiva.

Jacob Schleiden Botnico alemn que postul la teora celular.

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Se puede resumir el concepto moderno de teora celular en los siguientes principios: 1. 2. 3. 4. Todo en los seres vivos est formado por clulas o por sus productos de secrecin. La clula es la unidad bsica anatmica de la materia viva. Todas las clulas proceden de clulas preexistentes por divisin de estas. Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las clulas, o en su entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas liberan. Cada clula contiene toda la informacin hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo, desarrollo y funcionamiento de un organismo, as como para la transmisin de esta informacin a la siguiente generacin.

Theodor Schwann Zologo alemn que postul la teora celular.

La teora celular fue el resultado de los descubrimientos de muchos cientficos, hoy se reconoce la teora celular como la base para los bilogos que buscan nuevos conocimientos acerca de la clula y de sus propiedades.EJERCICIO 3

Individualmente resuelve lo siguiente: Resume con tus propias palabras la teora celular. Y cmo podemos observar las caractersticas celulares?

1.2.3. Elaboracin de preparaciones microscpicasUn examen microscpico es el primer paso a realizar para el estudio de muestras de tipo biolgico. Es un examen que nos proporciona datos, como la presencia de microorganismos, su morfologa, movilidad y caractersticas estructurales. Debemos tomar en cuenta que a travs del microscopio slo se pueden observar objetos que dejen pasar los rayos de luz, por esta razn los preparados deben de ser lo ms delgado y transparente posible, en el caso que se realice un preparado grueso slo nos permite observar una mancha negra. Para realizar preparaciones microscpicas, los portaobjetos y cubreobjetos deben limpiarse antes de usarse; un buen mtodo es guardarlos en alcohol, y antes de utilizarles, secarlos con un pao limpio y libre de grasa. Las tcnicas de observacin microscpica de microorganismos pueden dividirse en: Examen en fresco. Consiste en observar los microorganismos vivos que puede haber en la muestra de estudio y la presencia de otros elementos, como son leucocitos, clulas, eritrocitos, cristales, etctera, que puedan ser de gran ayuda en la valoracin de las muestras. Y se prepara de la siguiente manera: Es una tcnica fcil de realizar, en la que la muestra a examinar se sita entre un portaobjetos y cubreobjetos. Si la muestra proviene de una muestra slida, se debe de emulsificar en una gota de agua destilada o solucin salina; si el material es lquido, se deposita directamente entre el porta y cubreobjetos (Ver fig. 1.1) 17

Cepa cultivada de Escherichia coli en EMB.


Exmenes en preparaciones coloreadas. Las tcnicas de coloracin permiten la observacin morfolgica con un mejor contraste que en el examen en fresco, as como la observacin de estructuras celulares. El examen microscpico de preparaciones teidas tiene una serie de pasos comunes previos a la tincin, los cuales son: Preparacin del frotis: La extensin de la muestra sobre el portaobjetos se har de diferentes formas, dependiendo de la procedencia de la muestra a examinar. Si es lquida, se deposita una pequea cantidad del material en el centro del portaobjetos y se extiende con otro portaobjetos hasta conseguir una capa fina y homognea. Si el material de estudio es slido, se emulsificar en una gota de agua destilada o solucin salina estril, colocado en el centro del portaobjetos, y se extiende de la misma forma que una muestra lquida. (Ver fig. 1.2). Secado: Una vez realizado el frotis, debemos dejar secar al aire la preparacin, cuando est seca la superficie pasa de ser brillante a mate; para acelerar el secado se puede calentar ligeramente la parte inferior del portaobjetos (sin quemar). Fijado: La fijacin es el ltimo paso antes de proceder a la tincin, y tiene como objetivo no permitir que la muestra de estudio se pierda (o se barra) en el proceso de tincin. En frotis hematolgicos no se requiere de fijacin debido a que existe una coagulacin rpida de las albminas citoplasmticas; o si el material a teir posee abundante material celular, se recomienda fijar con alcohol metlico despus de secar la preparacin. TAREA 4 Los frotis de origen microbiolgicos se deben de fijar con calor suave, pasando el portaobjetos sobre una llama, tras la fijacin es muy importante esperar que se enfre antes de proceder a realizar cualquier procedimiento de tincin. Tincin: Consiste en cubrir la preparacin con uno o varios colorantes de forma secuencial durante un tiempo determinado, si adiciona el colorante en un frotis sin enfriar, puede provocar la precipitacin del colorante y la visualizacin de artefactos que pueden confundir en el proceso de observacin al microscopio. Despus de la tincin, la preparacin se lava con agua, procurando que el chorro no caiga con fuerza sobre la preparacin, y finalmente se seca al aire o mediante absorcin con papel.

Fig. 1.1 Examen en fresco

Fig. 1.2

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1.2.4. Descripcin de equipo de laboratorio biolgico.Primero debemos mencionar que un laboratorio es un lugar equipado con diversos instrumentos de medida o equipos donde se realizan experimentos o investigaciones diversas, segn la rama de la ciencia a la que se dedique. (Ver fig. 1.3).

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Fig. 1.3 Laboratorio.

En un laboratorio de Biologa se trabaja con material de origen biolgico, desde nivel celular hasta rganos y sistemas. Consta de microscopio de luz o electrnico, cajas petri, termmetros, asas microbiolgicas, incubadoras, autoclave, todo esto para microbiologa; y equipo de ciruga, como son los estuches y tablas de diseccin, elementos de bioseguridad como guantes, cubre boca y bata de laboratorio. Entre los materiales de laboratorio ms comunes se encuentran: Tubo de ensayo, es donde se observan reacciones de las sustancias que se depositan en l; caja petri, en ella se cultivan microorganismos como hongos o bacterias; portaobjetos, son laminillas de vidrio, en ellas se depositan muestras para su observacin; cubreobjetos, sirven para proteger las preparaciones que se observarn al microscopio e impiden que se desprendan o muevan al ser observadas. Tambin se utilizan algunos instrumentos como el termmetro, con l se mide la temperatura a diversas sustancias reaccionantes; mechero Bunsen, se emplea para el calentamiento rpido de sustancias; balanza, con ella se conoce el peso de objetos; microscopio, hace visible al ojo humano objetos diminutos; estuche de diseccin, el cual contiene bistur, agujas de diseccin, pinzas, tijeras, etctera; charola de diseccin, sobre ella se colocan rganos o especmenes completas para examinar.

Microscopio electrnico

Micro centrifuga

Autoclaves

EJERCICIO 4

Realiza una visita al laboratorio de tu plantel, observa con detalle la instalacin: Tamao, iluminacin y ventilacin; anota en tu cuaderno cual de estos tres factores crees que es ms importante, para el trabajo eficiente en el laboratorio.

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1.2.5. La computadora en la BiologaEl siglo XXI se distinguir, sin duda, por la relacin de dos disciplinas que se han desarrollado de manera muy importante durante la segunda parte del siglo XX: La computadora y la Biologa. Existen estudios escrupulosos de cientficos y tcnicos que sirvindose sobre todo de complicados cerebros electrnicos, manipulan miles de datos estadsticos, examinan las metas alcanzadas en los sectores de la investigacin cientfica y en el campo experimental, con el propsito de sealar metas y modos de conseguir los objetivos trazados, distantes pero tangibles y tiles para la humanidad; en un futuro no muy lejano se prev perspectivas de progreso en los siguientes campos de la biloga. Debido a esto surge la bioinformtica, que es una disciplina cientfica que se interesa por los aspectos relacionados con la informacin biolgica mediante la aplicacin de tcnicas y herramientas propias de las matemticas, la Biologa y la informtica, con el propsito de comprender el significado biolgico de una gran variedad de datos (Ver fig. 1.4).

Los biochips se utilizarn en la rama mdica.

Fig. 1.4 Importancia de la informtica en la Biologa.

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Los avances de la Biologa molecular permiten la generacin de una gran cantidad de informacin cuyo anlisis requiere el uso de herramientas de clculo altamente especializados. La bioinformtica ha tenido una expansin notoria en sus aplicaciones en los ltimos aos, y se ha utilizado en problemas como el anlisis de los datos obtenidos en el proyecto genoma humano, donde se realiza un mapa gentico de las posiciones de los genes, y la determinacin de la secuencia de las bases de ADN, marcadores genticos, modelaje molecular, etctera. Como ustedes saben, el ADN puede almacenar ms informacin que un chip convencional de computadora. Existen grandes compaas computacionales que suman sus esfuerzos para fabricar biochips, que son dispositivos similares a los microchips, aunque con una amplia variedad de funciones para medicina y la agricultura.

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Igual que sucede con los circuitos de las computadoras, que son capaces de calcular millones de operaciones matemticas en slo segundos, los biochips realizarn millones de reacciones biolgicas, como decodificar genes, en cuestin de segundos.

1.3.

DISEO DE UNA INVESTIGACIN CIENTFICA

El conocimiento cientfico se adquiere a travs de pasos metdicos y reflexivos, que conducen a conocer el qu y por qu de los fenmenos o hechos. Una herramienta esencial para alcanzar dicho conocimiento es el Mtodo Cientfico (del griego: meta= hacia, a lo largo, y odos= camino hacia el conocimiento), y se define como: el procedimiento que se aplica al ciclo entero de una investigacin, en el marco de cada problema del conocimiento. El mtodo cientfico est sustentado por dos pilares fundamentales. El primero de ellos es la reproducibilidad; es decir, la capacidad de repetir un determinado experimento en cualquier lugar y por cualquier persona. El segundo es la falsabilidad; es decir, que toda proposicin cientfica tiende a ser susceptible a dar un resultado falso. Esto implica que se pueden disear experimentos que en el caso de dar resultados distintos a los dichos, negaran la hiptesis puesta a prueba. Aqu se mencionan algunos pasos del mtodo cientfico: a) El primer paso de una investigacin es la determinacin de un problema en forma de pregunta, el cual debe ser claro y preciso, se establece considerando la informacin obtenida de la observacin del fenmeno a estudiar y hacer consultas bibliogrficas de tal fenmeno, para as, recabar toda la informacin posible. b) Planteamiento de una o varias hiptesis: Se puede definir como una solucin provisional o tentativa para un fenmeno a estudiar, y esto depender de las variables involucradas. Existen diferentes tipos de variables: Variable independiente: Es la variable que se manipula para conocer la forma en que interviene en el fenmeno de estudio y depende nicamente del criterio del investigador. Son independientes del objeto de estudio. Variable dependiente: Es el cambio que sufre el fenmeno de estudio, el cual es provocado por la variable independiente; es decir, los resultados producidos por la variacin de un valor controlado por el investigador. Variable extraa: Son aquellas variables que acontecen al azar en una investigacin, sin control alguno por parte del investigador, y que pueden afectar el resultado de dicho experimento. c) Diseo del experimento: Es el plan o estrategias que se deben de seguir para responder a las preguntas de la investigacin, y se trata de repetir, las veces Pgina 35.

Galileo Galilei. Se considera el creador del Mtodo cientfico

TAREA 6

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que sean necesarias, el fenmeno a estudiar, bajo condiciones controladas para recabar todos los datos posibles. d) Anlisis de resultados: Es la obtencin de datos cualitativos y cuantitativos de la experimentacin, con los cuales se elaborarn tablas y grficas que respondern la interrogante planteada durante la investigacin. e) Obtencin de conclusiones: En este paso se analizarn e interpretarn los resultados para saber si la hiptesis planteada fue aceptada o rechazada. f) Elaboracin de principios o leyes: Una vez que se comprueba la hiptesis, de acuerdo a los resultados obtenidos de la investigacin, esto nos ayuda a formular un principio o ley.

EJERCICIO 5

Realiza la siguiente actividad individualmente. Imagnate que una abeja africana ataca a una persona, y en cuestin de minutos lo rodean cientos de abejas ms. Elabora una hiptesis sobre la forma en que la primera abeja les comunico a las otras.

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1.3.1. Avances tecnolgicos en nuestra reginEn nuestro Estado se ha avanzado de manera significativa en el sector agropecuario, sobre todo en el sur de la entidad, donde el trigo es el principal cultivo de invierno en aquella regin, ocupando el primer lugar en superficie de siembra. Ah, el programa de mejoramiento gentico del Centro de Investigaciones Agrcolas del Noroeste (CIANO) ha liberado tres diferentes variedades de trigo, cuyo potencial gentico de rendimiento es superior al estndar, con un 7.5 ton/ha, lo cual es un gran logro para optimizar recursos. (Ver fig. 1.5).

TAREA 7

Pgina 37.

Fig. 1.5 Cultivo de trigo en la regin sur de nuestro Estado.

Otro de los sectores que han ido en ascenso en cuestin de tecnologas aplicadas en nuestra regin es el sector acucola, particularmente el cultivo de camarn: La camaronicultura. La acuacultura consiste en la produccin de plantas o animales acuticos en sistemas controlados, donde su crecimiento es manejado por el hombre. Los principales organismos cultivados son peces, moluscos y crustceos. Hace dos dcadas se pens en trabajar en el desarrollo de nuevas tecnologas para el cultivo de camarn en los centros de investigacin, y se capacitaron investigadores en estas nuevas actividades, y en la actualidad nuestro Estado se encuentra entre los primeros lugares en produccin acucola del pas. (Ver fig. 1.6).Fig. 1.6 Camarn blanco obtenido por acuacultura.

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Nombre ____________________________________________________________

TAREA 1

Nm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________ Nm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________

INSTRUCCIONES: De forma individual, realiza un informe de las aportaciones de los siguientes investigadores: Louis Pasteur, Charles Darwin, Alexander Oparin, Gregor Mendel y Albert Einstein.

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Revisin: _____________________________________________________ Observaciones:________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ _

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Nombre ____________________________________________________________

TAREA 2


INSTRUCCIONES: Individualmente, realiza un trabajo de investigacin de los avances biolgicos que se han llevado a cabo en nuestro pas, en estos ltimos aos.

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Revisin: _____________________________________________________ Observaciones:________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ _ 28


Nombre ____________________________________________________________

TAREA 3


INSTRUCCIONES: En equipo, lleva a cabo un trabajo de investigacin utilizando los pasos del mtodo cientfico. El maestro te puede sugerir un tema.

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Nombre ____________________________________________________________

TAREA 4


INSTRUCCIONES: De forma individual, describe cmo se realizan las siguientes tinciones diferenciales: Tincin Gram, Tincion Ziehl-Nielsen y cul es su utilidad.

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Nombre ____________________________________________________________

TAREA 5


INSTRUCCIONES: De forma individual, realiza una investigacin de los biochips y el uso de la computadora en la Biologa. ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________

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Nombre ____________________________________________________________

TAREA 6


INSTRUCCIONES: De forma individual, lleva a cabo un trabajo de investigacin acerca de la nanotecnologa en biologa. ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 35


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Nombre ____________________________________________________________

TAREA 7


INSTRUCCIONES: En equipo, elabora un informe sobre los avances tecnolgicos ms significativos en tu regin.

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Nombre _________________________________________________________ AUTOEVALUACIN Nm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno __________ Nm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________

INSTRUCCIONES: Lee cuidadosamente y responde los siguientes cuestionamientos, subrayando la opcin que consideres correcta. 1. 2. 3. 4. Cules son los nombres de los investigadores que descubren la estructura molecular del ADN? Marahall Niremberg y Han Goding. Alexander Fleming y Oswald Avery. James Watson y Francis Crack. Arthur Kornberg y James Watson. Menciona el nombre del estudio que se realiza para comparar el ADN de una persona de otra. Reaccin en Cadena de Polimerasa. ADN sinttico. Reaccin en Cadena. Reaccin de la Polimerasa. Instrumento de un laboratorio que nos permite observar objetos demasiados pequeos. Autoclave. Microcentrfuga. Espectrofotmetro. Microscopio. Qu dice el segundo postulado de la Teora Celular? Cada clula contiene toda la informacin hereditaria. Las funciones vitales de los organismos, ocurren dentro de la clula. Todas las clulas proceden de clulas preexistentes por divisin de estas. Todos los seres vivos estn formados por clulas.

5. Tcnica microscpica que nos permite la observacin morfolgica de estructuras celulares con ms detalle. Tcnicas en preparaciones coloreadas. Examen en fresco. Tinciones. Preparacin de frotis. 6. Disciplina cientfica que se interesa por los aspectos relacionados con la informacin biolgica, utilizando herramientas propias de las matemticas, la Biologa y la informtica. Biochips. Biocomputo. Bioinformtica. Biosensores.

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7. 8. 9. 10.

El Mtodo Cientfico nos permite: Realizar una investigacin en el marco de un problema del conocimiento. Plantear una hiptesis. Disear un experimento. Analizar resultados. Se define como una solucin tentativa para un fenmeno a estudiar. Planteamiento de un problema. Obtencin de conclusiones. Hiptesis. Elaboracin de leyes. Se considera como el creador del Mtodo Cientfico. Aristteles. Hipcrates. Scrates. Galileo Galilei. Seala cul de los siguientes corresponden a pasos del Mtodo Cientfico. Variables, hiptesis y diseo de experimento. Planteamiento del problema, conclusiones y anlisis de resultados. Consulta de bibliografa, conclusiones y elaboracin de principios. Conclusiones, determinacin de problema y graficas.

ESCALA DE MEDICIN DEL APRENDIZAJE Si todas tus respuestas fueron correctas: excelente, por lo que te invitamos a continuar con esa dedicacin. Si tienes de 8 a 9 aciertos, tu aprendizaje es bueno, pero es necesario que nuevamente repases los temas. Si contestaste correctamente 7 o menos reactivos, tu aprendizaje es insuficiente, por lo que te recomendamos solicitar asesora a tu profesor.40


EJERCICIO DE REFORZAMIENTO 1

Nombre _________________________________________________________ Nm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno __________ Nm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________

INSTRUCCIONES: Realiza una investigacin bibliogrfica de cada una de las siguientes cuestiones; entrega un reporte a tu profesor. 1. Qu es el proyecto genoma humano? ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 2. Qu es la biotecnologa? ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 3. Qu es la ingeniera gentica? ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________

libro de biologia

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