Postítulo de Mención en Ciencias Naturales ( )

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1 Postítulo de Mención en Ciencias Naturales ( ) Tema 1: Seres vivos y célula Prof. Gricelda Iturra Lara

2 ESTUDIO DEL NIVEL CELULAR DE LA MATERIA. Introducción La naturaleza está integrada por una gran cantidad de elementos que interactúan a través del traspaso de materia y energía. Ellos en un primer término, se pueden diferenciar como elementos inertes o elementos vivos. Todos los seres vivos están constituidos por unidades que se repiten muchas veces, llamadas CÉLULAS. Ellas son muy pequeñas, de manera que para observarlas es necesario contar con un instrumento llamado MICROSCOPIO, que permite aumentar varias veces el tamaño de éstas. El estudio de los seres vivos es muy complejo debido a la gran diversidad de especies que existen. Hay muchos organismos microscópicos los que enriquecen aún más esta biodiversidad y complican la identificación y clasificación de ellos. El descubrimiento del microscopio fue la solución a este problema. Las ideas actuales acerca de la unidad estructural y funcional en el mundo de los seres vivos, comenzaron a gestarse a mediados del siglo XVII, cuando un instrumento relativamente nuevo en esa época (el microscopio) permitió a los científicos penetrar, por primera vez, en la compleja estructura de los organismos pluricelulares y conocer a los organismos unicelulares. Objetivos: - Diferenciar la materia inerte de la materia viva. - Conocer las características de los seres vivientes. - Diferenciar y caracterizar células procariotas y eucariotas. - Conocer las principales estructuras de una célula. - Comparar las células vegetales y animales. - Deducir el significado de los conceptos unicelular y pluricelular. - Conocer el microscopio óptico y su utilidad en el logro de aprendizajes significativos relacionados con los seres vivos que el ojo humano no es capaz de visualizar. Contenidos Disciplinarios - Seres vivos - Características de los seres vivos - Células: Conceptos y función - Células procarióticas y eucarióticas - Células vegetales y animales - Nivel biológico: Células, Tejidos, órganos, sistemas y aparatos biológicos. Habilidades científicas - Aplicación del método científico - Observación de un ser vivo

3 INFORMACIÓN TEÓRICA I. LOS SERES VIVOS 1. Características de los seres vivos En la naturaleza existen objetos inertes, como las rocas, el aire o el viento, y seres vivos, como las personas, los animales y las plantas. Podemos reconocer a los seres vivos porque tienen en común las siguientes características: Nacen. Todos los seres vivos proceden de otros seres vivos. Se alimentan. Todos los seres vivos necesitan tomar alimento, aunque cada uno tome un tipo de alimento diferente. Crecen. Los seres vivos aumentan de tamaño a lo largo de su vida y, a veces, cambian de aspecto. Se relacionan. Los seres vivos son capaces de captar lo que ocurre a su alrededor y de reaccionar como corresponda. Se reproducen. Los seres vivos pueden producir otros seres vivos parecidos a ellos. Mueren. Todos los seres vivos dejan de funcionar en algún momento y dejan, por tanto, de estar vivos. 2. Las funciones vitales. Las funciones vitales son los procesos que todos los seres vivos realizan para mantenerse con vida. Las funciones vitales son tres: Nutrición, relación y reproducción. 3. La función de nutrición La nutrición es el proceso por el que los seres vivos toman alimentos, los aprovechan y expulsan las sustancias de desecho que se producen. Los alimentos contienen nutrientes, que son sustancias que los seres vivos emplean para crecer y conseguir la energía necesaria para realizar el resto de sus funciones vitales. 4. La función de relación La relación es el proceso por el que los seres vivos captan lo que ocurre en su entorno y responden en consecuencia. Gracias a esta función, todos los seres vivos son capaces, al menos, de conseguir alimentos y huir de lo que les pudiera dañar. Por ejemplo, las personas usamos los órganos de los sentidos para informarnos de lo que ocurre y luego actuamos: nos movemos, hablamos La función de reproducción La reproducción es el proceso por el que los seres vivos pueden dar lugar a descendientes que son parecidos a ellos. De este modo, los nuevos seres vivos reemplazan a los que mueren. Muchos animales, como las personas, necesitan de la cooperación de una pareja para reproducirse. II. LAS CÉLULAS

4 Si vemos una casa desde lejos, nos parecerá que está hecha de una sola pieza. Pero si la miramos de cerca, veremos que está formada por muchos componentes (ladrillos, vigas, etc..) unidos entre sí. Del mismo modo, nuestro cuerpo y los de todos los seres vivos están formados por unos componentes pequeñísimos: las células. La célula es la parte más pequeña de la que están formados los seres vivos y que está viva. Algunos seres vivos se componen de una sola célula (unicelulares), pero la mayoría tienen muchas más (pluricelulares): en nuestro cuerpo, por ejemplo, hay al menos unos diez billones de células. Las células son tan pequeñas que sólo pueden verse con un microscopio. Suelen medirse en milésimas o en centésimas de milímetro. Las células presentan formas muy diferentes: algunas son redondeadas; otras tienen forma de polígono; las hay que son alargadas, etc.. Aunque parezcan muy diferentes, todas las células poseen la misma estructura: Un material gelatinoso: el citoplasma. Es el espacio que queda entre el núcleo y la membrana. Una membrana finísima que rodea el citoplasma: la membrana celular. Es una cubierta que rodea a la célula. Un cuerpo redondeado que se encuentra dentro del citoplasma y que dirige las actividades de la célula: el núcleo. Las células vegetales poseen, además, una pared dura por fuera de la membrana. Por eso, los tallos de algunas plantas son tan duros. III. CARACTERÍSTICAS DE LAS CÉLULAS Célula, unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas son organismos pluricelulares que están formados por muchos millones de células, organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen. Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de

5 metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Las células vegetales tienen habitualmente más de 100 µm de longitud (pudiendo alcanzar los 2-5 cm en las algas verdes) y forma poligonal, ya que están encerradas en una pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada. Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están envueltas en una membrana llamada membrana plasmática que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significa cambio). Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre la Tierra. IV. CÉLULAS PROCARIÓTICAS Y EUCARIÓTICAS Entre las células procarióticas y eucarióticas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. Las procarióticas, que comprenden bacterias y cianobacterias (bacterias fotosintéticas), son células pequeñas, de entre 1 y 10 µm de diámetro, y de estructura sencilla; carecen de citoesqueleto, retículo endoplasmático, cloroplastos y mitocondrias. El material genético (ADN) está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que

6 separe esta región del resto de la célula. Las células eucarióticas, que forman todos los demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son mucho mayores (entre 10 y 100 µm de longitud) y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De hecho, el término eucariótico deriva del griego núcleo verdadero, mientras que procariótico significa antes del núcleo. Procariota: cianobacteria Las bacterias y otras células procarióticas carecen casi siempre de muchas de las estructuras internas propias de las células eucarióticas. Así, el citoplasma de las procarióticas está rodeado por una membrana plasmática y una pared celular (como en las células vegetales), pero no hay membrana nuclear ni, por tanto, núcleo diferenciado. Las moléculas circulares de ADN están en contacto directo con el citoplasma. Además carecen de mitocondrias, retículo endoplasmático, cloroplastos y aparato de Golgi. Aunque, en general, las células procarióticas carecen de estructuras internas delimitadas por membrana, las cianobacterias, como la ilustrada aquí, sí contienen numerosas membranas llamadas tilacoides, que contienen clorofila y pigmentos fotosintéticos que utilizan para captar la energía de la luz solar y sintetizar azúcares. envuelve el material genético celular. Eucariota: célula animal Las estructuras internas de la célula animal están separadas por membranas. Destacan las mitocondrias, orgánulos productores de energía, así como las membranas apiladas del retículo endoplasmático liso (productor de lípidos) y rugoso (productor de proteínas). El aparato de Golgi agrupa las proteínas para exportarlas a través de la membrana plasmática, mientras que los lisosomas contienen enzimas que descomponen algunas de las moléculas que penetran en la célula. La membrana nuclear

7 Eucariota: célula vegetal Las células vegetales, así como las animales, presentan un alto grado de organización, con numerosas estructuras internas delimitadas por membranas. La membrana nuclear establece una barrera entre la cromatina (material genético) y el citoplasma. Las mitocondrias, de interior sinuoso, convierten los nutrientes en energía que utiliza la planta. A diferencia de la célula animal, la vegetal contiene cloroplastos, unos orgánulos capaces de sintetizar azúcares a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar. Otro rasgo diferenciador es la pared celular, formada por celulosa rígida, y la vacuola única y llena de líquido, muy grande en la célula vegetal. V. TEJIDOS A medida que los organismos tienen estructura más compleja se produce un aumento en el número en sus células y una especialización de ellas para poder realizar mejor una función determinada. Las células que forman cualquier organismo multicelular no son todas iguales, cada una se especializa en ciertas funciones. Esta especialización permite que las células funcionen con más eficacia, pero significa también la dependencia mutua entre las partes del organismo. Esas células especializadas para desempeñar una función común constituyen los tejidos; conjuntos de células que tienen un mismo origen embriológico y que se han especializado en realizar una determinada actividad. Un tejido puede estar constituido por células de una sola clase, todas iguales, o por varios tipos de células ordenadamente dispuestas. VI. Órganos Los órganos son estructuras constituidas por varios tejidos que conjuntamente realizan una función determinada. Por ejemplo, el corazón, que es el órgano que impulsa la sangre, y que está constituido por tejido muscular; o en el caso de los vegetales las hojas encargadas de captar la luz para realizar la fotosíntesis. VII. SISTEMAS Y APARATOS Los Sistemas son conjuntos de órganos, formados por los mismos tipos de tejidos, que pueden realizar actos independientes. Los aparatos son conjuntos de órganos, que pueden ser de tejidos muy diferentes, que actúan coordinadamente en la realización de una función.

8 VIII. LA ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS En los seres vivos pluricelulares las células no se unen de cualquier manera, sino que se organizan y dan lugar a los siguientes niveles de organización: Las células forman tejidos. Los tejidos están formados por células similares que realizan la misma función. Por ejemplo, el tejido muscular se forma por la unión de numerosas células musculares. Los tejidos forman órganos. Los órganos están formados por varios tejidos que trabajan conjuntamente para realizar una función. Por ejemplo, los músculos y los huesos son órganos. Los órganos forman sistemas. Los sistemas están formados por órganos que realizan la misma función. Por ejemplo, el sistema óseo está formado por los huesos. Los sistemas y los órganos forman aparatos. Los aparatos están formados por sistemas y órganos diferentes que realizan coordinadamente una función. Por ejemplo, el sistema óseo y el sistema muscular constituyen el aparato locomotor. La unión de todos los aparatos y sistemas da lugar a un organismo. Un organismo es un ser vivo completo. Todos los aparatos y sistemas del organismo han de funcionar coordinadamente para que el ser vivo esté sano. Actividades Act.1: Conociendo a los seres vivos 1) A modo de diagnóstico realicen la actividad Conociendo a los seres vivos, cuyas indicaciones serán dadas por la profesora. (Material de apoyo PPT) 2) Complete los siguientes crucigramas y obtenga información de ellos.

9 Crucigrama 1 1 p L U R I C E L U L A R N 3 A N I M A L E S C 4 V E G E T A L E S L 5 A U T O T R O F O S L 6 B A C T 7 E R I A S R S P 8 A 9 L G A S E 10 R E I N O S V 11 H C A O 12 V I R U 13 S D N E E U G 14 H E T E R O T R O F O S A A S Pistas en horizontal 1: Cuando un individuo está formado por muchas células. Pistas en vertical 2: Cuando un individuo está formado por una sola célula Pistas en horizontal 3: Somos un grupo muy variado. En nuestro cuerpo hay tejidos y somos heterótrofos.

10 Pistas en horizontal 4: Somos terrestres y de color verde Pistas en horizontal 5: Los vegetales lo son porque realizan la fotosíntesis Pistas en horizontal 6: Los seres vivos más simples Pistas en vertical 7: El perro, el gato y el ratón pertenecen a distinta... Pistas en horizontal 8: Somos verdes y acuáticas Pistas en vertical 9: Un tipo de hongo que se utiliza para fabricar pan y bizcochos Pistas en horizontal 10: Cinco grandes grupos de seres vivos, con características básicas muy diferentes entre sí Pistas en vertical 11: Reino al que pertenecen las setas Pistas en horizontal 12: Causamos enfermedades, pero no somos seres vivos Pistas en vertical 13: Muchas somos comestibles, pero algunas, cuidado! Pueden ser muy tóxicas Pistas en horizontal 14: Los animales lo son porque no pueden realizar la fotosíntesis Crucigrama 2: 1 2 P L 3 U H R I C E L U L A R 4 V 5 E G E T A L R N T U O I E C T C 6 P R O C A R I O T A O E O R C L 7 A U T O T R O F O I T U N R O I L I O 8 T E J I D O S A M 9 F U N G I A T R A O A L Pistas en vertical 1: Ser vivo que utiliza materia orgánica para formar otra materia orgánica Pistas en horizontal 2: Ser vivo formado por más de una célula Pistas en vertical 2: Reino que agrupa a seres eucariotas unicelulares, entre otros. Pistas en vertical 3: Ser vivo formado por una sola célula Pistas en horizontal 4: Reino de seres autótrofos cuyas células están organizadas formando tejidos Pistas en vertical 5: Célula con núcleo definido Pistas en horizontal 6: Célula sin núcleo definido Pistas en horizontal 7: Ser vivo que utiliza materia inorgánica para formar materia orgánica Pistas en vertical 7: Reino de seres heterótrofos, con células asociadas formando tejidos

11 Pistas en horizontal 8: Estructura compuesta por células que tienen el mismo aspecto y cumplen la misma función Pistas en horizontal 9: En latín, reino de seres eucariotas, pluricelulares, heterótrofos y sin tejidos. Act. 3: Célula vegetal y animal Identificar las estructuras celulares de los diferentes tipos de células: a) Célula Eucariótica Vegetal Cloroplasto Mitocondria Citoplasma Nucléolo Ribosomas Vesículas Microtúbulos Vacuolas ADN Aparato de Golgi Núcleo Pared Vegetal Retículo endoplasmático liso Estructura celular Núcleo Función Aparato de Golgi

12 Vacuolas Micro túbulos Citoplasma cloroplasto b) Célula Eucariótica Animal CENTRIOLOS RIBOSOMA Microtúbulos Núcleo Retículo endoplasmático Membrana plasmática Citoplasma Aparato de Golgi Nucléolo Lisosoma Estructura celular Descripción Función

13 Desarrollo de habilidades científicas EL METODO CIENTIFICO A lo largo de la historia, el hombre ha enfrentado un sinnúmero de obstáculos y problemas para desentrañar los secretos de la naturaleza. Para superar esos problemas, empleó diversas estrategias que con el tiempo dieron paso a la formalización de procedimientos que constituyen hoy en día el llamado método científico. El método científico es un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos del entorno. Tiene su fundamento en la observación del mundo circundante y sus logros han llevado a la Humanidad al momento cultural actual. El método científico está 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. Este pilar se basa, esencialmente, en la comunicación y publicidad de los resultados obtenidos. El segundo pilar es la falsabilidad; es decir, que toda proposición científica tiene que ser susceptible de ser falsada, lo que implica que se pueden diseñar experimentos que en el caso de dar resultados distintos a los predichos negarían la hipótesis puesta a prueba. Se puede afirmar que el método científico es un proceso creativo de resolución de problemas y en general consta de las etapas que se describen a continuación: El proceso de observar es fundamental en el aprendizaje de las ciencias y es la base de los demás procesos. Para observar adecuadamente es necesario utilizar el máximo de sentidos posibles, y no solo el de la vista, al que en la mayoría de las veces se reduce la observación.

14 La observación puede inducir a preguntas sobre un evento o fenómeno y tratando de contestar la pregunta realizada en la etapa de observación nacen posibles respuestas a lo que llamamos Hipótesis. Para comprobar, o refutar, una hipótesis el científico diseñará un experimento. De todos los pasos en el método científico, es esta etapa la que verdaderamente separa la Ciencia de otras disciplinas. El análisis de los datos experimentales (resultados) permite al científico comprobar si su hipótesis era correcta y dar una explicación científica al hecho o fenómeno observado. La interpretación de los hechos observados de acuerdo con los datos experimentales, dará origen a las conclusiones. Finalmente agregar que el método científico es dinámico, es decir, se retroalimenta constantemente.

15 Act.: UNA BUENA OBSERVACIÓN NOS PERMITE PLANTEAR PROBLEMAS Y FORMULAR HIPÓTESIS

16 Materiales: Envase desechable, material de estudio (ser vivo o estructura de un ser vivo), palitos helado, lupas. Procedimiento: Observe cuidadosamente el ser vivo que contiene el envase y anote el máximo de observaciones. Observación Cualitativa - Tiene: cabeza, tórax y abdomen. - Es de color gris oscuro y su dorso es café claro. - Cuerpo ovalado. - Tiene antenas. - Se desplaza rápidamente (caminando). Observación Cuantitativa - tiene 7 pares de patas, 14 en total. - tiene 7 partes separadas en el abdomen. - Tiene 2 antenas. - Su cuerpo está dividido en 3 partes. Qué preguntas surgen al observar este ser vivo? 1. Es un crustáceo o un insecto? 2. De qué se alimenta?

17 3. Cómo se reproduce? Qué Hipótesis sugiere? 1. Los chanchitos de tierra se alimentan de vegetales. 2. Los chanchitos de tierra se reproducen por huevos. 3. Los chanchitos de tierra respiran a través de los pulmones. Búsqueda de información en Internet 1.- Son omnívoros, se alimentan de madera en descomposición, restos blandos de vegetales y atacan también vegetales guardados. 2.-En la parte de abajo, en la base de algunas de sus patas, las hembras tienen crecimientos que parecen hojas. Estos saquillos de incubación son para guardar los huevos y los embriones que se están desarrollando. 3.- Respiran con agallas, así que necesitan quedarse en un área de alta humedad, debajo de piedras o troncos, en mantillo de hojas o fisuras.

18 Fuente de información: ( Son acertadas sus hipótesis? Explique No, solo la número 2 ya que efectivamente los chanchitos de tierra se reproducen por huevos ( son ovíparos) Producto 1: Habilidad científica Presente un informe escrito de la actividad anterior, considerando lo siguiente: - Título, Observación, Problema, Hipótesis, Predicciones, Fuente de investigación, Resultados, Conclusión. - Anexar material pertinente. Producto 2: Actividad pedagógica Realice una secuencia didáctica de los objetivos de aprendizajes relacionados con el tema de los seres vivos, completando la siguiente tabla.

19 SECUENCIA DIDÁCTICA - Seres vivos Integrantes: María Luisa Barrientos, Sandra Rogel Navarro, Kelly Altamirano Manel, Claudia Mansilla, Juana González, Jaqueline Henríquez, Ana Catalina Salgado. Curso 3 básico Objetivo de aprendizaje Contenido principal Actividad de aprendizaje (Desarrollo) Habilidades científicas Describir la importancia de las plantas para los seres vivos, el ser humano y el medio ambiente (por ejemplo: alimentación, aire para respirar, productos derivados, ornamentación, uso medicinal) proponiendo y comunicando medidas de cuidado. Las plantas como alimento de los chanchitos de tierra. -Observar chanchitos de tierra. -Hacer hipótesis de cómo se alimentan los chanchitos de tierra. -Investigar en internet tipo de alimentación de los chanchitos de tierra. Observa, plantear preguntas, formular inferencias y predicciones, en forma guiada, sobre

20 Actitud científica Evaluación objetos eventos del entorno. Demostrar curiosidad e interés por conocer seres vivos, objetos y/o eventos que conforman el entorno. Presentar un informe escrito sobre la alimentación de los chanchitos de tierra.