Biología Celular GUÍA DIDÁCTICA

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1 Biología Celular GUÍA DIDÁCTICA

2 JUSTIFICACIÓN... 3 USUARIOS DE LA APLICACIÓN... 4 OBJETIVOS GENERALES... 4 CONTENIDOS La base molecular y fisicoquímica de la vida Morfología, estructura y funciones celulares La herencia. Genética molecular El mundo de los microorganismos y sus aplicaciones La inmunología y sus aplicaciones UNIDADES DIDÁCTICAS La base molecular y fisicoquímica de la vida... 8 Objetivos... 8 Contenidos... 9 Criterios de evaluación Unidad 2. Morfología, estructura y funciones celulares Objetivos didácticos Contenidos Criterios de evaluación Unidad 3: La herencia. Genética molecular Objetivos didácticos Contenidos Criterios de evaluación Unidad 4: El mundo de los microorganismos y sus aplicaciones Objetivos didácticos Contenidos Criterios de evaluación Unidad 5: La inmunología y sus aplicaciones Objetivos didácticos Contenidos Criterios de evaluación PROCEDIMIENTO ADECUADO DE ESTUDIO ACTIVIDADES Y DOCUMENTACIÓN METODOLOGÍA PRUEBAS DE USUARIO REQUERIMIENTOS TÉCNICOS Hardware: Software: ACCESIBILIDAD Javier Mateos García / Biología Celular /

3 JUSTIFICACIÓN La materia de Biología de 2º de Bachillerato de Ciencias y Tecnología presenta una gran variedad y cantidad de contenidos. El temario no ha dejado de crecer en los últimos años, empujado por el avance científico y médico, la aparición de nuevas enfermedades, el desarrollo vertiginoso de la ingeniería genética y la prevalencia en los medios de comunicación de noticias relacionadas con sus contenidos. La materia debe preparar a los alumnos para comprender o interpretar la realidad del mundo que les ha tocado vivir y eso implica entender noticias presentadas por los medios, incluso entender los fundamentos de muchos guiones de películas de amplia difusión como Jurassic Park, Misión Imposible 2, Soy Leyenda, 12 Monos y muchas más. Para los alumnos y para los profesores es cada vez más la selectividad la que decide acerca de la amplitud de conocimientos exigida a nuestros alumnos. En el examen de selectividad de Biología se miden cosas diferentes, porque hay objetivos y contenidos diferentes de hecho y también hay instrumentos de medida diferentes en las diferentes comunidades autónomas, lo que nos lleva a cierta indeterminación a nivel del Estado en la concreción de lo que es importante en la asignatura. En algunas comunidades se miden más los conocimientos, en otras se da prioridad a las capacidades de interpretación de textos, o bien a la capacidad de análisis global de un problema. Las herramientas de medida también difieren: desde las preguntas de V/F a las preguntas abiertas de corta extensión o a las preguntas de relación de varios tópicos de la asignatura. Los contenidos acerca de los que se pregunta también son diferentes aunque en muchos casos no estén en el currículo: a veces historia de la biología, otras veces contenidos de evolución de las especies y finalmente, en algunos casos, contenidos que están en la prensa pero no en los currículos. La Biología Celular incluye el estudio de procesos difíciles de concretar por ocurrir a nivel molecular, por lo que precisa de tres direcciones de apoyo a la asignatura: animaciones que reproduzcan procesos y faciliten su comprensión por los alumnos, prácticas de laboratorio que conecten la teoría con la realidad científica y análisis de textos de prensa que ayuden a incardinar lo aprendido en el cumplimiento de objetivos sociales, de salud publica y asistencia humanitaria. Javier Mateos García / Biología Celular /

4 USUARIOS DE LA APLICACIÓN Los usuarios son principalmente los estudiantes del Bachillerato de Ciencias y Tecnología, pero también puede ser útil para cualquier persona interesada en el tema. Biología Celular es una aplicación para ser usada principalmente a través de Internet, de manera que pueda ser utilizado en el aula, en línea o en el hogar, tanto por profesores como por alumnos o padres. Biología Celular desarrolla los contenidos curriculares de la asignatura Biología de 2º de Bachillerato de Ciencias y Tecnología. OBJETIVOS GENERALES La enseñanza de la Biología en el Bachillerato tendrá como finalidad el desarrollo de las siguientes capacidades: 1. Conocer y comprender los principales conceptos de la Biología y su articulación en leyes, teorías y modelos apreciando el papel que estos desempeñan en el conocimiento e interpretación de la naturaleza. Valorar en su desarrollo como ciencia los profundos cambios producidos a lo largo del tiempo y la influencia del contexto histórico, percibiendo el trabajo científico como una actividad en constante construcción. Darwin 2. Interpretar la naturaleza de la Biología, sus avances y limitaciones, y las interacciones con la tecnología y la sociedad. Conocer y apreciar la aplicación de conocimientos biológicos como el genoma humano, la ingeniería genética, o la biotecnología, etcétera, para resolver problemas de la vida cotidiana y valorar sus implicaciones en los diferentes aspectos éticos, sociales, ambientales, económicos, políticos, etcétera, relacionados con los nuevos descubrimientos, desarrollando actitudes positivas hacia la ciencia y la tecnología por su contribución al bienestar humano. 3. Utilizar información procedente de distintas fuentes, incluidas las tecnologías de la información y la comunicación, para formarse una opinión que permita expresarse críticamente sobre los problemas actuales de la sociedad Javier Mateos García / Biología Celular /

5 relacionados con la Biología, como son la salud y el medio ambiente, la biotecnología, etcétera, mostrando una actitud abierta frente a diversas opiniones. 4. Conocer y aplicar las estrategias características de la investigación científica (plantear problemas, formular y contrastar hipótesis, planificar diseños experimentales, etcétera) para realizar pequeñas investigaciones y explorar situaciones y fenómenos en este ámbito que puedan ser desconocidos para ellos. 5. Conocer las características químicas y propiedades de las moléculas básicas que configuran la estructura celular para comprender su función en los procesos biológicos. 6. Interpretar globalmente la célula como la unidad estructural, funcional y genética de los seres vivos, conocer sus diferentes modelos de organización y la complejidad de las funciones celulares. 7. Comprender las leyes y mecanismos moleculares y celulares de la herencia, interpretar los descubrimientos más recientes sobre el genoma humano y sus aplicaciones en ingeniería genética y biotecnología, valorando sus implicaciones éticas y sociales. 8. Analizar las características de los microorganismos y valorar la importancia de su intervención en numerosos procesos naturales e industriales y las numerosas aplicaciones industriales de la microbiología. Conocer el origen infeccioso de numerosas enfermedades provocadas por microorganismos y los principales mecanismos de respuesta inmunitaria. Células ciliadas del mejillón Javier Mateos García / Biología Celular /

6 CONTENIDOS Los contenidos para esta materia se establecen en la orden ESD/1729/2008, de 11 de junio, por la que se regula la ordenación y se establece el currículo del bachillerato: 1. La base molecular y fisicoquímica de la vida. De la Biología descriptiva a la moderna Biología molecular experimental. La importancia de las teorías y modelos como marco de referencia de la investigación. Los componentes químicos de la célula. Tipos, estructura, propiedades y funciones. Bioelementos y oligoelementos. Los enlaces químicos y su importancia en Biología. Moléculas e iones inorgánicos: Agua y sales minerales. Fisicoquímica de las dispersiones acuosas. Difusión, ósmosis y diálisis. Moléculas orgánicas. Biocatalizadores. Exploración e investigación experimental de algunas características de los componentes químicos fundamentales de los seres. 2. Morfología, estructura y funciones celulares. La célula: Unidad de estructura y función. La teoría celular. Aproximación práctica a diferentes métodos de estudio de la célula. Morfología celular. Modelos de organización en procariotas y eucariotas. Estructura y función de los orgánulos celulares. Células animales y vegetales. La célula como un sistema complejo integrado: Estudio de las funciones celulares y de las estructuras donde se desarrollan. El ciclo celular. La división celular. La mitosis en células animales y vegetales. La meiosis. Importancia Zapatero sobre el agua en la evolución de los seres vivos. Las membranas y su función en los intercambios celulares. Permeabilidad selectiva. Los procesos de endocitosis y exocitosis. Introducción al metabolismo: Catabolismo y anabolismo. Papel del ATP y de las enzimas. La respiración celular, su significado biológico. Orgánulos celulares implicados en el proceso respiratorio. Las fermentaciones y sus aplicaciones. Javier Mateos García / Biología Celular /

7 La fotosíntesis. Fases, estructuras celulares implicadas y resultados. La quimiosíntesis. Planificación y realización de investigaciones o estudios prácticos sobre problemas relacionados con las funciones celulares. 3. La herencia. Genética molecular. Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia. La herencia del sexo. Herencia ligada al sexo. Genética humana. La teoría cromosómica de la herencia. La genética molecular o química de la herencia. Identificación del ADN como portador de la información genética. Concepto de gen. Las características e importancia del código genético y las pruebas experimentales en que se apoya. Trascripción y traducción genéticas en procariotas y eucariotas. La genómica y la proteómica. Organismos modificados genéticamente. Investigación actual sobre el genoma humano. Manipulación genética: Importancia en medicina y mejora de recursos. Repercusiones sociales y valoraciones éticas de la manipulación genética Alteraciones en la información genética; las mutaciones. Los agentes mutagénicos. Mutaciones y cáncer. Implicaciones de las mutaciones en la evolución y aparición de nuevas especies. 4. El mundo de los microorganismos y sus aplicaciones. Estudio de la diversidad de los microorganismos. Bacterias y virus. Sus formas de vida. Genética bacteriana: Mutaciones y transferencia de información entre microorganismos. Otros agentes infecciosos: Viroides y priones. Interacciones con otros seres vivos. Intervención de los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos. Los microorganismos y las enfermedades infecciosas. Introducción experimental a los métodos de estudio y cultivo de los microorganismos. Utilización de los microorganismos en los procesos industriales. Importancia social y económica. Biorremediación. Productos elaborados por medio de biotecnología. Aplicaciones más frecuentes y sus implicaciones en la sociedad. 5. La inmunología y sus aplicaciones. El concepto actual de inmunidad. El cuerpo humano como ecosistema en equilibrio. El sistema inmunitario. Tipos de respuesta inmunitaria. Javier Mateos García / Biología Celular /

8 Las barreras externas. Las defensas internas inespecíficas. La inmunidad específica. Características y tipos celular y humoral. Concepto de antígeno y de anticuerpo. Estructura y función de los anticuerpos. Mecanismo de acción de la respuesta inmunitaria. Memoria inmunológica. Inmunidad natural y artificial o adquirida. Sueros y vacunas. Disfunciones y deficiencias del sistema inmunitario. Alergias, inmunodeficiencias y autoinmunidad. El sida y sus efectos en el sistema inmunitario. Medidas de prevención. Sistema inmunitario y cáncer. Anticuerpos monoclonales e ingeniería genética. El trasplante de órganos y los problemas de rechazo. Histocompatibilidad. Implicaciones sociales en la donación de órganos. UNIDADES DIDÁCTICAS 1. La base molecular y fisicoquímica de la vida. Objetivos 1- Comprender las características fundamentales de la materia viva y la unidad y diversidad de constitución química de los seres vivos. 2- Señalar las características de las disoluciones acuosas y de los fenómenos osmóticos. 3- Reconocer la importancia del agua, su estructura e importancia biológica. 4- Elaborar e interpretar modelos moleculares de los grupos funcionales de química orgánica y de los compuestos moleculares de la célula. 5- Identificar la relación existente entre los isómeros que presentan las moléculas glucídicas y las propiedades biológicas que manifiestan determinados compuestos. 6- Distinguir los distintos tipos de isomería espacial y óptica en los carbohidratos y, escribir sus moléculas mediante representaciones lineales y fórmulas cíclicas 7- Analizar cualitativamente la presencia de determinados azúcares mediante el uso de reactivos específicos. 8- Identificar las fórmulas de los principales carbohidratos y lípidos, comprender algunas de sus propiedades físico químicas y conocer las funciones biológicas que desempeñan. 9- Comprender que los aminoácidos son los monómeros constituyentes de las proteínas Javier Mateos García / Biología Celular /

9 10- Analizar la arquitectura molecular de las proteínas y describir los distintos niveles de complejidad que pueden encontrarse en la conformación espacial o estructura tridimensional de estos biopolímeros. 11- Comprender que la funcionalidad de proteínas depende de la composición y de la secuencia de sus monómeros constituyentes. 12- Comprender el mecanismo de acción de los enzimas y la cinética enzimática. 13- Analizar la arquitectura molecular de los ácidos nucleicos y describir los distintos niveles de complejidad que pueden encontrarse en la conformación espacial o estructura tridimensional de estos biopolímeros. 14- Comprender que la funcionalidad de ácidos nucleicos depende de la composición y de la secuencia de sus monómeros constituyentes. 15- Conocer las semejanzas y diferencias entre el ADN y el ARN. Comentar la experimentación llevada a cabo en la historia que permitió descubrimientos esenciales en la investigación del ADN. Valorar su importancia y repercusiones sociales. Estructuras con sales minerales Contenidos - De la Biología descriptiva a la moderna Biología molecular experimental. La importancia de las teorías y modelos como marco de referencia de la investigación. - Los componentes químicos de la célula. Tipos, estructura, propiedades y funciones. - Bioelementos y oligoelementos. - Los enlaces químicos y su importancia en Biología. - Moléculas e iones inorgánicos: Agua y sales minerales. - Fisicoquímica de las dispersiones acuosas. Difusión, ósmosis y diálisis. - Moléculas orgánicas. Biocatalizadores. - Exploración e investigación experimental de algunas características de los componentes químicos fundamentales de los seres. - Realizar e interpretar esquemas y modelos moleculares. - Realizar e interpretar esquemas y modelos moleculares en forma lineal y cíclica. - Establecer relaciones entre un determinado concepto y su función, entre su estructura química y sus propiedades y funciones. - Realizar técnicas sencillas de identificación de compuestos a partir de reacciones específicas. Javier Mateos García / Biología Celular /

10 - Elaboración de cuadros resumen. - Valoración de la importancia biológica de los componentes moleculares en la composición de la materia viva. - Valorar positivamente el trabajo científico y tecnológico. Criterios de evaluación - Escribir un esquema con los niveles de organización de la materia, bióticos y abióticos. - Dibujar e interpretar la estructura del agua. - Enumerar las razones por las cuales el agua y las sales minerales son fundamentales en los procesos celulares, indicando algunos ejemplos de las repercusiones de su ausencia. - Definir el concepto de ph, escribir su fórmula e interpretar su significado ante casos concretos. - Explicar el concepto de ósmosis y describir ejemplos. - Explicar las funciones de las sales inorgánicas. - Reconocer los monómeros constituyentes de las macromoléculas estudiadas. Identificar y explicar los enlaces. - Identificar y escribir las fórmulas más importantes. - Dibujar las dos proyecciones de la forma cíclica de los glúcidos. - Escribir las propiedades de dichas macromoléculas. - Relacionar las macromoléculas estudiadas con su ubicación y función biológica en la célula. - Explicar la ventaja adaptativa de la ramificación en los biopolímeros de reserva energética. - Describir procesos de identificación de estas sustancias en el laboratorio a partir de reactivos específicos. - Explicar, mediante un esquema el mecanismo de acción enzimática. - Escribir un esquema con las clases de enzimas. Degradación de los pigmentos fotosintéticos - Relaciona cada una de las vitaminas con la acción fisiológica y los síntomas que origina su carencia o exceso. - Escribe en un cuadro las semejanzas y diferencias entre ADN y ARN. Javier Mateos García / Biología Celular /

11 - Interpretar un esquema con el empaquetamiento del ADN. - Describe los distintos tipos de ARN. Unidad 2. Morfología, estructura y funciones celulares. Objetivos didácticos 1- Reconocer los modelos de organización procariota y eucariota. Conocer sus características generales y sus tamaños relativos. 2- Conocer las técnicas más importantes de estudio de las células y la relación entre estas y los avances tecnológicos. 3- Reconocer en microfotografías los diferentes compartimentos y orgánulos celulares relacionando su estructura con la función que desempeñan. 4- Comprender que la célula es un sistema abierto en continua interacción con su medio ambiente. 5- Comprender el concepto de metabolismo intermediario como un conjunto de reacciones acopladas, catalizadas por enzimas en las que hay rutas de degradación y rutas de biosíntesis de nuevas moléculas. 6- Distinguir entre los procesos aerobios y anaerobios y entre la respiración y la fermentación. 7- Conocer los diferentes procesos en los que se puede sintetizar ATP y valorar las principales aplicaciones industriales de las fermentaciones. 8- Relacionar la ubicación de las rutas metabólicas que tienen lugar en la mitocondria con las distintas partes de este orgánulo y con la presencia de determinadas moléculas en las membranas y matriz mitocondriales. 9- Conocer las enfermedades metabólicas más comunes. 10- Distinguir en la fotosíntesis las reacciones de la fase luminosa y oscura. 11- Comprender que la fotosíntesis es un proceso que ha ido evolucionando desde las primeras etapas de la evolución celular y que las variaciones en las condiciones ambientales influyen directamente sobre su eficacia. 12- Conocer los mecanismos alternativos de la fijación del CO2 por las plantas C Comprender los hechos básicos que tienen lugar a lo largo del ciclo celular 14- Interpretar gráficas que relaciones el contenido en ADN del núcleo con las diferentes etapas del ciclo celular 15- Identificar los componentes nucleares, representarlos y describir la función que desempeñan 16- Comparar los modelos de organización del núcleo mitótico y del núcleo interfásico. Javier Mateos García / Biología Celular /

12 17- Conocer los elementos estructurales del cromosoma mitótico e identificar los diferentes tipos de cromsomas metafásicos del cariotipo. 18- Distinguir y analizar las modalidades de división del núcleo y del citoplasma 19- Relacionar la meiosis con la variabilidad genética de las especies 20- Comparar las ventajas biológicas y evolutivas de la reproducción sexual y asexual 21- Identificar en distintas microfotografías y esquemas las diferentes fases de la mitosis y meiosis Contenidos - Aproximación práctica a diferentes métodos de estudio de la célula. - Morfología celular. Modelos de organización en procariotas y eucariotas. Estructura y función de los orgánulos celulares. Células animales y vegetales. - La célula como un sistema complejo integrado: Estudio de las funciones celulares y de las estructuras donde se desarrollan. El ciclo celular. Cromoplastos de tomate - La división celular. La mitosis en células animales y vegetales. La meiosis. Importancia en la evolución de los seres vivos. - Las membranas y su función en los intercambios celulares. Permeabilidad selectiva. Los procesos de endocitosis y exocitosis. - Introducción al metabolismo: Catabolismo y anabolismo. Papel del ATP y de las enzimas. - La respiración celular, su significado biológico. Orgánulos celulares implicados en el proceso respiratorio. Las fermentaciones y sus aplicaciones. - La fotosíntesis. Fases, estructuras celulares implicadas y resultados. La quimiosíntesis. - Planificación y realización de investigaciones o estudios prácticos sobre problemas relacionados con las funciones celulares. - Representar gráficamente la replicación comparándola en células eucariotas y procariotas. - Establecer secuencias de ARNm a partir de fragmentos de genes - Manejar el código genético. - Representar en esquema los procesos de transcripción y traducción. Javier Mateos García / Biología Celular /

13 - Motivación por la búsqueda de información que permita un buen conocimiento de la influencia de la mitosis sobre células cancerígenas. - Interés en la búsqueda de información que permita conocer enfermedades que se producen a causa de las anomalías cromosómicas de la meiosis. Criterios de evaluación - Escribir e interpretar las fases de la mitosis y la meiosis - Relacionar la cantidad de material genético con las distintas fases del ciclo celular y la meiosis explicando su significado - Describir las ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual - Identificar en distintas microfotografías las distintas fases de mitosis y meiosis. - Mediante la observación de microfotografías, interpretar la estructura del núcleo interfásico. - Explicar cómo se producen las células cancerígenas - Realizar un esquema con las anomalías cromosómicas que se pueden producir en la meiosis. - Explicar mediante un esquema y comparar la transcripción en procariotas y eucariotas. - Dibujar y comentar el ciclo vital de un retrovirus. Javier Mateos García / Biología Celular /

14 Unidad 3: La herencia. Genética molecular. Objetivos didácticos 1- Relacionar la meiosis con la variabilidad genética de las especies 2- Comparar las ventajas biológicas y evolutivas de la reproducción sexual y asexual 3- Reconocer que un gen es un segmento de ADN que contiene las instrucciones necesarias para que se lleve a cabo la síntesis de una cadena peptídica. 4- Comprender que un gen se expresa cuando se transcribe y se traduce. 5- Comprender el funcionamiento del código genético. 6- Comprender el modo de actuación de los sistemas encargados de la corrección de los errores de apareamiento entre bases y de la reparación de las secuencias dañadas por los agentes mutágenos. 7- Explicar el papel desarrollado por las mutaciones en la variabilidad del contenido génico de los organismos y en la evolución y adaptabilidad de las especies. 8- Identificar la presencia de mutágenos en algunos tóxicos ambientales, conocer su mecanismo de acción, valorar sus efectos y la manera de prevenir su actividad nociva 9- Definir los conceptos básicos de la genética mendeliana como genotipo, fenotipo, alelo, homocigosis, heterocigosis, dominancia, etc, 10- Explicar las tres leyes de Méndel 11- Explicar algunas variaciones que puede sufrir el modelo mendeliano como la herencia ligada al sexo, epistasia, etc. Contenidos - Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia. - La herencia del sexo. Herencia ligada al sexo. Genética humana. - La teoría cromosómica de la herencia. - La genética molecular o química de la herencia. Identificación del ADN como portador de la información genética. Concepto de gen. - Las características e importancia del código genético y las pruebas experimentales en que se apoya. Trascripción y traducción genéticas en procariotas y eucariotas. - La genómica y la proteómica. Organismos modificados genéticamente. Investigación actual sobre el genoma humano. Manipulación genética: Importancia en medicina y mejora de recursos. Repercusiones sociales y valoraciones éticas de la manipulación genética Javier Mateos García / Biología Celular /

15 - Alteraciones en la información genética; las mutaciones. Los agentes mutagénicos. Mutaciones y cáncer. Implicaciones de las mutaciones en la evolución y aparición de nuevas especies. - Relacionar los mecanismos morfológicos y genéticos de la transmisión de la información genética tanto en meiosis como en mitosis. - Establecer secuencias de ARNm a partir de fragmentos de genes - Manejar el código genético. - Comentar textos relacionados con el proceso evolutivo y la manipulación genética - Realizar investigaciones bibliográficas - Resolver problemas relacionados con la transmisión de los caracteres hereditarios según las leyes de Méndel - Valorar las ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual - Interés en la búsqueda de información que permita conocer enfermedades que se producen a causa de las anomalías cromosómicas de la meiosis. Criterios de evaluación - Describir las ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual - Realizar un esquema con las anomalías cromosómicas que se pueden producir en la meiosis. - Describe los distintos tipos de ARN. Explicar el papel del ADN como portador de la información genética. - Escribir las diferencias entre la expresión génica en procariotas y eucariotas. - Explicar mediante un esquema y comparar la transcripción en procariotas y eucariotas. - Explicar con un ejemplo el lenguaje del código genético. Describir sus características - Explica esquemáticamente la forma de codificar cada uno de los aminoácidos proteicos con tan sólo cuatro bases nucleicas. - Definir el concepto de mutación, establecer sus clases y explicar el modo de actuación de los agentes mutágenos - Explicar los sistemas de reparación del ADN - Explicar los conceptos básicos de la genética mendeliana - Explicar las leyes de Méndel - Resolver problemas sobre la herencia de caracteres que se transmiten siguiendo la genética mendeliana. Javier Mateos García / Biología Celular /

16 Unidad 4: El mundo de los microorganismos y sus aplicaciones Objetivos didácticos 1- Definir el concepto de microorganismo y sus clases. 2- Identificar los componentes estructurales de los microorganismos y describir su función 3- Describir los modos de vida de las distintas clases de seres microscópicos 4- Identificar las formas biológicas causantes de enfermedades y describir los pasos que siguen para producir la infección. 5- Familiarizarse con la naturaleza de los virus, su estructura, ciclos y clasificación. 6- Comprender la naturaleza de los viroides y los priones 7- Comprender el concepto de biotecnología 8- Clasificar y explicar las principales aplicaciones de la biotecnología levaduras Contenidos - Estudio de la diversidad de los microorganismos. Bacterias y virus. Sus formas de vida. Genética bacteriana: Mutaciones y transferencia de información entre microorganismos. Otros agentes infecciosos: Viroides y priones. - Interacciones con otros seres vivos. Intervención de los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos. Los microorganismos y las enfermedades infecciosas. - Introducción experimental a los métodos de estudio y cultivo de los microorganismos. - Utilización de los microorganismos en los procesos industriales. Importancia social y económica. Biorremediación. - Biotecnología - La biotecnología en la agricultura y en la industria farmacéutica - Productos elaborados por medio de biotecnología. Aplicaciones más frecuentes y sus implicaciones en la sociedad. - Identificar y clasificar microorganismos a partir de dibujos - Comentar textos relativos a los conceptos impartidos Javier Mateos García / Biología Celular /

17 - Estimar la función de los microorganismos como egentes perjudiciales o beneficiosos para el hombre. - Valorar los desarrollos biotecnológicos en la medida que permitan una vida más digna y humana, rechazando la aplicaciones banales o perniciosas para el medio ambiente. Criterios de evaluación - Escribir las teorías sobre la existencia y el origen de los microorganismos - Describir las características taxonómicas de los principales grupos de microorganismos. - Describir algunos de los procesos de utilización de microorganismos en la producción de alimentos. - Describir alguno de los métodos de cultivo bacteriano en el laboratorio - Explicar el papel de los microorganismos en los principales ciclos biogeoquímicos - Explicar el poder patógeno de los microorganismos en los seres vivos, así como los procesos biológicos aplicados a la mejora de la salud. - Describir algunos de los procesos de utilización de microorganismos en la producción de alimentos. - Identificar ante un esquema las diferentes fases del crecimiento microbiano. - Dibujar e interpretar esquemas representativos de la fisiología microbiana - Interpretar gráficas que recojan datos sobre el crecimiento microbiano - Escribir la clasificación de los distintos microorganismos estudiados. - Definir el concepto de biotecnología - Describir las principales aplicaciones de la biotecnología en el mundo de la medicina, agricultura, etc. Javier Mateos García / Biología Celular /

18 Unidad 5: La inmunología y sus aplicaciones. Objetivos didácticos 1- Identificar las formas biológicas causantes de enfermedades y describir los pasos que siguen para producir la infección. 2- Familiarizarse con la naturaleza de los virus, su estructura, ciclos y clasificación. 3- Comprender la naturaleza de los viroides y los priones 4- Comprender la importancia de las defensas externas como barrera eficaz frente a las infecciones. 5- Analizar los mecanismos de las defensas internas no específicas frente a las infecciones y reconocer los tipos de células implicados en la acción fagocítica y en la respuesta inflamatoria. 6- Explicar la cooperación celular que se produce entre macrófagos, linfocitos T y B en el desencadenamiento de la respuesta inmunitaria específica, tanto en la celular como en la humoral. 7- Describir la estructura molecular y las características de los anticuerpos. 8- Explicar las distintas reacciones que se establecen entre los antígenos y sus correspondientes anticuerpos 9- Comprender el concepto de inmunidad, sus causas y las diferentes clases de inmunidad y de inmunización, e identificar algunas enfermedades causadas por el sistema inmunitario, como las enfermedades autoinmunes y las elergias 10- Recoger información de diversas fuentes para formarse una opinión razonada y fundamentada, con el fin de valorar la problemática ética y social suscitada en torno a la donación y los transplantes de órganos 11-.Valorar la necesidad de establecer códigos de conducta y normas bioéticas en las investigaciones relacionadas con la manipulación génica y, en concreto, en las relacionadas con el Proyecto Genoma Contenidos - El concepto actual de inmunidad. El cuerpo humano como ecosistema en equilibrio. - El sistema inmunitario. Tipos de respuesta inmunitaria. - Las barreras externas. - Las defensas internas inespecíficas. - La inmunidad específica. Características y tipos celular y humoral. Javier Mateos García / Biología Celular /

19 - Concepto de antígeno y de anticuerpo. Estructura y función de los anticuerpos. - Mecanismo de acción de la respuesta inmunitaria. Memoria inmunológica. - Inmunidad natural y artificial o adquirida. Sueros y vacunas. - Disfunciones y deficiencias del sistema inmunitario. Alergias, inmunodeficiencias y autoinmunidad. El sida y sus efectos en el sistema inmunitario. Medidas de prevención. Sistema inmunitario y cáncer. - Anticuerpos monoclonales e ingeniería genética. - El trasplante de órganos y los problemas de rechazo. Histocompatibilidad. Implicaciones sociales en la donación de órganos. - Resolver problemas y cuestiones de la vida real relacionados con los conceptos adquiridos - Comentar textos relativos a los conceptos impartidos - Realizar cuadros que relacionen cada componente del sistema inmunitario con el tipo de respuesta inmune en el que interviene - Comparar los distintos métodos de adquisición de inmunidad - Interpretar la información reflejada en gráficas y tablas - Estimar la función de los microorganismos como agentes perjudiciales o beneficiosos para el hombre. - Reconocer la relevancia de ciertos hábitos de higiene para evitar enfermedades infecciosas - Fomentar hábitos de higiene para conservar el buen estado de los sistemas de defensa externas. - Conciencia de la importancia sanitaria y social de la vacunación sistemática contra determinadas enfermedades - Reconocer la relevancia de las medidas preventivas en la lucha contra determinadas enfermedades, como por ejemplo, el SIDA - Valorar la incidencia social y económica de determinadas patologías (alergias, SIDA, cáncer) - Estimular los comportamientos solidario (donación de sangre y órganos) Criterios de evaluación - Explicar el poder pategénico de los microorganismos en los seres vivos, así como los procesos biológicos aplicados a la mejora de la salud. - Ante la presencia de un antígeno, analizar y describir los mecanismos de defensa que desarrollan los seres vivos. Deducir como se puede incidir para reforzar o estimular las defensas naturales Javier Mateos García / Biología Celular /

20 - Interpretar gráficas sobre las características de la respuesta inmunitaria y el fundamento de la vacunación. - Identificar, a partir de un esquema, las células del sistema inmunitario - Escribir las características de la respuesta inmunitaria - Describir las reacciones antígeno anticuerpo - Describir las características de las clases diferentes de anticuerpos - Explicar el mecanismo de acción del sistema del complemento - Describir el virus del SIDA y explicar cómo actúa - Explicar, brevemente, como se producen las reacciones de hipersensibilidad - Explicar el riesgo de rechazo en los trasplantes de órganos. - A partir de un texto, analiza algunas aplicaciones y limitaciones de la manipulación genética en vegetales, animales y en el ser humano, así como sus implicaciones éticas, valorando el interés de la investigación Genoma Humano en la prevención de - enfermedades hereditarias. PROCEDIMIENTO ADECUADO DE ESTUDIO Acceder a las páginas en el orden en que se propone en la Guía de Uso, haciendo tras cada tema las lecturas y los ejercicios propuestos. En el medio escolar conviene que los alumnos realicen las prácticas propuestas ayudados y supervisados por el profesor. Las cuestiones de selectividad son útiles para preparar el examen así como para que los alumnos se hagan una idea de qué es lo que se les va a pedir en dicho examen al acabar el curso. ACTIVIDADES Y DOCUMENTACIÓN mitosis_and_cytokinesis.html Javier Mateos García / Biología Celular /

21 dirección de la biblioteca digital mundial contenidos de inmunología funcionamiento de la ATP Sintasa membrana plasmática respiración celular cadena de transporte de electrones cadena transporte de electrones ataque de los virus virus del VIH Méndel y el guisante clonación de plásmidos infección de bacteria por virus T4 METODOLOGÍA El diseño de la aplicación está concebido de forma que el usuario sepa en todo momento dónde se encuentra y qué contenidos ha trabajado. La metodología utilizada se basa en las Tecnologías de la Información y Comunicación y sigue las pautas del constructivismo y del aprendizaje cooperativo. Se pretende que el alumnado aprenda mediante la búsqueda de información. La aplicación está concebida para trabajar individualmente o en grupos 2 alumnos. Los contenidos desarrollados en la aplicación Biología Celular constan de siete tópicos que provienen del desarrollo de las cinco unidades didácticas propuestas en el currículo (dos de las unidades se han desdoblado por ser muy amplias). En cada unidad didáctica se presentan los contenidos acompañados de animaciones, propuestas de prácticas, propuestas de lecturas y ejercicios de autoevaluación. Finalmente se pueden consultar las preguntas de selectividad relativas a cada tema. La prensa es una herramienta muy útil en biología porque presenta a menudo noticias del ámbito de conocimiento que nos interesan para el aprendizaje de los alumnos: problemas climáticos, sanitarios, descubrimientos médicos, dietas, problemas medioambientales, epidemias humanas y animales y nuevos productos y procedimientos biotecnológicos. La utilización de estos textos, ligados a la actualidad y Javier Mateos García / Biología Celular /

22 a su vida cotidiana, constituye un factor de motivación muy importante para los alumnos porque les enfrenta a problemas percibidos por ellos como reales y no meras elucubraciones a estudiar. Para hacer posible un trabajo fecundo con las lecturas, es importante establecer unas pautas de análisis y reflexión, además de una serie de preguntas de relación de lo leído con los contenidos de la asignatura: - Lectura atenta del texto, buscando en el diccionario las palabras que no se comprendan y preguntando al profesor por los términos científicos desconocidos. - Recuperar la información más importante o bien subrayarla. - Reconocer las fuentes de la noticia, la fecha de publicación, el redactor, etc. - Verificar datos, si es posible, en otras fuentes y valorar la fiabilidad de las fuentes aludidas. - Expresar la propia opinión cuando sea pertinente, lo que puede dar lugar al establecimiento de debates en la clase. Las prácticas de laboratorio son un complemento insustituible al trabajo de la clase de biología, pues conecta los contenidos estudiados con la realidad, algo que es básico en la psicología del aprendizaje, pero además porque resulta motivador para el alumno, y porque sin la experimentación muchos de los procesos estudiados se quedan en un nivel de aprendizaje teórico poco contrastado y fácilmente olvidable. Finalmente el trabajo experimental en el laboratorio fomenta el trabajo cooperativo dirigido a un fin, por lo que es muy importante proveer a los alumnos de guiones y pautas de trabajo durante las prácticas. El laboratorio asistido por ordenador es una buena herramienta para el estudio de muchos procesos celulares por su capacidad de discriminación de pequeñas variaciones de Temperatura, presión, % de oxígeno, etc., por la utilización de las TIC en un contexto académico y por su capacidad de conservar registros de datos susceptibles de ser analizados tras la práctica. Biología Celular es una aplicación multimedia que se basa en el aprendizaje activo de la materia a través de actividades multimedia dinámicas, con animaciones atractivas y combinando ejercicios interactivos que posibiliten la autoevaluación en cada paso del aprendizaje. Javier Mateos García / Biología Celular /

23 PRUEBAS DE USUARIO Durante el curso escolar y se han realizado diferentes pruebas de usuario con alumnos del Instituto IES Al Qadir y posteriormente IES Josefina Aldecoa. Los alumnos que han trabajado con estos contenidos eran alumnos de segundo de Bachillerato de Ciencias y Tecnología. Los resultados obtenidos han sido muy satisfactorios, la mayoría de los alumnos que han trabajado han valorado positivamente su experiencia con la aplicación. REQUERIMIENTOS TÉCNICOS Hardware: Un pentium 3 a 1000 MHz o superior con windows 98 SE o versiones posteriores. Un monitor con una resolución mínima de 800x600. Software: El plugin de Flash Player 8 que, en caso de no disponer de él, se puede descargar de Internet. Este visualizador puede encontrarse en la siguiente dirección: Cualquier navegador web de la versión 4 o superior. El programa Acrobat Reader, versión 4 o superior. Este programa también se descarga de forma gratuita desde Internet ACCESIBILIDAD La accesibilidad a la aplicación para los usuarios que presenten problemas físicos o técnicos se garantiza mediante la utilización de la versión HTML, disponible desde la página de inicio con un enlace: versión HTML (normativa WAI). Javier Mateos García / Biología Celular /