FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA Código-Materia: 21000 - Biología general y Laboratorio Programa: Biología, Química, Química farmacéutica - Primer semestre Período académico: 2016-2 Intensidad: 4 h. teoría / semana; 3 h. laboratorio / quincenal Créditos: 4 Profesores: María Isabel Rivas Marín Descripción La biología es una ciencia, hoy en día, muy diversificada. Ésta ciencia estudia organismos muy disímiles, desde virus y bacterias, pasando por hongos, plantas y animales. Además se ocupa de los diferentes grados jerárquicos, desde las biomoléculas y los genes, pasando por células, organismos complejos, y las interacciones ecológicas y organización sistemática y taxonómica. A partir de la biología se desarrollan campos de conocimiento especializado: citología, anatomía, genética, ecología, etología, entre otros. Y a partir de estos, en los últimos años se han desarrollado una serie de avances científicos y tecnológicos, que han llevado a una mayor diversificación del pensamiento biológico. La biología y sus aplicaciones son hoy en día la base del desarrollo de las sociedades humanas (Mayr, 1995). Nuevos retos están enfrentando las sociedades, el control de brotes rápidos de epidemias generadas por virus y bacterias, el impacto del cambio climático en los recursos naturales y la salud humana, los procesos de degradación ecológica de origen antrópico, son algunos ejemplos de temas en los que la biología está llamada a generar información y dar soluciones. A esto se dedica la biología moderna, siempre bajo una visión evolutiva de los hechos, y basada en el pensamiento del gran evolucionista Theodosius Dobzhansky (1973), según el cual «en biología nada tiene sentido si no es bajo la luz de la evolución». El curso de Biología general y laboratorio de la Universidad ICESI introduce a los estudiantes a los aspectos básicos y fundamentales de los diferentes grupos de organismos, su estructura, función, interacción con otros organismos y con el ambiente, siempre desde una perspectiva evolutiva como idea transversal de estos temas; este curso inicial en el área de las ciencias naturales promueve la indagación y la investigación, al integrar conceptos de la biología en la resolución de problema actuales. Objetivos General: Al concluir el curso cada uno de los estudiantes estará en capacidad de analizar qué es la vida, desde las formas más sencillas hasta las organizaciones más complejas, dentro de un marco evolutivo y funcional. Así como entender los fundamentos de la biología en sus disciplinas principales como son: biología molecular, celular, biología vegetal y animal, genética, ecología y evolución; todo bajo un marco de las relaciones entre estructura, función y adaptación como mecanismo central del proceso evolutivo. Terminales: Al finalizar el semestre el estudiante estará en capacidad de: Explicar los procesos que originaron la vida y su resultado: la biodiversidad. Estos desde una perspectiva evolutiva, que integra la estructura, función y ecología. Reconocer y comprender las características de los dominios biológicos, desde una visión molecular-bioquímica hasta una ecológica y adaptativa. Analizar el concepto del método científico en la investigación biológica dentro de la práctica del laboratorio, y utilizarlo en la investigación moderna. Biología general y Laboratorio (21000) Página 1 de 6
Específicos 1. Identificar los caracteres estructurales en diferentes niveles jerárquicos de las entidades vivas en forma teórica y práctica. 2. Establecer relaciones entre estructuras y funciones que permitan entender los cambios evolutivos que han tenido los sistemas vivos. 3. Analizar las diferentes relaciones de los entes biológicos y su entorno. 4. Entender cómo los sistemas vivos y ecológicos son impactados en la actualidad y establecer mecanismos de control a estos impactos. De formación académica: Unidad 1: Qué es un sistema vivo y cómo funciona? Plantear los conceptos generales sobre estructuras bioquímicas, y sus procesos evolutivos hasta el desarrollo de la célula. Introducir a las teorías sobre los procesos originarios de la vida. Identificar desde una perspectiva evolutiva las interacciones en procesos de flujo energético, respiración celular y fotosíntesis. Establecer los procesos clave de la reproducción celular y la división nuclear identificando las implicaciones a nivel de organismo y evolutivas por fallos en estos procesos. Unidad 2: Información genética e implicaciones de su trasmisión Plantear los conceptos generales asociados a los genes y la herencia. Explicar cómo son la estructura del ADN y los procesos de replicación, transcripción y traducción. Identificar las implicaciones evolutivas en los fallos de éstos últimos procesos. Unidad 3: Historia de la vida y su resultado: la Biodiversidad Explicar conceptos de la biología evolutiva. Plantear los retos ambientales en los tres medios principales y los mecanismos adaptativos para enfrentarlos. Establecer qué es la evolución y explicar por qué es la idea estructural de la Biología moderna. Presentar en forma general las características de los tres dominios biológicos: Arqueobacterias y Bacterias desde su diversidad bioquímica; y Eucariotas desde su diversidad morfológica. Exponer aspectos de las relaciones ecológicas de los grupos eucariotas y su importancia para el hombre. Unidad 4. Aplicaciones y retos de la biología moderna Se plantean algunos temas actuales en los que la biología, interactuando con otras disciplinas como la bioquímica y la química farmacéutica, está llamada a dar respuestas y soluciones. Los estudiantes trabajan con la metodología de aprendizaje basado en problemas (ABP), para indagar cómo se está generando investigación en éstas áreas, integrando los conceptos que se han trabajado en las tres primeras unidades. De formación en valores y competencias: Al terminar el curso cada estudiante habrá tenido la oportunidad de reflexionar sobre los siguientes valores, así como de desarrollar estas capacidades: La perseverancia y la autonomía, resolviendo los ejercicios propuestos en cada tema de estudio. La capacidad crítica para poner a prueba las teorías científicas a nivel teórico o experimental. La curiosidad intelectual y la capacidad de análisis, tratando de explicar los resultados teóricos y experimentales y la relación entre estos, así como la aplicación o extensión de los conceptos en otros campos científicos o tecnológicos. La responsabilidad, mediante el cumplimiento en las fechas de entrega de los trabajos e informes de laboratorio, cumplimiento de las normas de higiene y seguridad en el laboratorio. La honestidad, al reportar los resultados de la práctica, independiente de si funcionó o no. El respeto por la naturaleza, evitando la contaminación ambiental al no verter en los desagües los residuos de los experimentos y manejando los organismos vivos en el laboratorio. Metodología El trabajo presencial se desarrolla durante dieciséis semanas seguidas. Durante las primeras doce semanas se trabaja el programa de teoría mientras que durante las últimas cuatro semanas del curso se lleva a cabo un proyecto de aprendizaje basado en problemas (ABP). Esta actividad está organizada en Biología general y Laboratorio (21000) Página 2 de 6
grupos de 4 estudiantes (aprox.), para analizar y resolver, un problema complejo relacionado con la Biología. Las clases serán desarrolladas siguiendo la filosofía del aprendizaje activo. Siguiendo el temario propuesto en la programación, se buscará que los estudiantes estén en capacidad de analizar y discutir sobre las modificaciones morfológicas y las adaptaciones de los diferentes grupos animales. El profesor hará una breve introducción al tema y dejará que los estudiantes desarrollen la exposición del tema. Así mismo orientará y moderará las discusiones que se den en clase respecto al tema presentado. El profesor orientará a los estudiantes a encontrar las respuestas a sus interrogantes, aunque en algunos casos resolverá las dudas que surjan entre los estudiantes de manera oportuna. El curso ha sido desarrollado en cuatro unidades que serán abordadas principalmente mediante la lectura de un libro guía. Los temas que estructuran estos capítulos son actualizados conforme nuevos hallazgos o teorías son desarrollados. Se harán tres exámenes a lo largo del curso. Con el objetivo de preparar a los estudiantes con una visión investigativa se desarrollará un ejercicio grupal en la parte final del curso (semanas 13 a 16), mediante la metodología de aprendizaje basado en problemas (ABP). En ésta se analizan problemas actuales, que serán abordados con artículos científicos y se integraran conceptos trabajados a lo largo del curso; el producto de este trabajo de investigación será presentado en forma oral y escrita. Actividades del estudiante Antes de la clase: El estudiante preparará cada sesión mediante la lectura y estudio (fuente variable, no solo lectura del libro guía acceso Internet) y comprensión de cada asignación, la preparación de preguntas propias y la resolución de los problemas y preguntas asignadas por el profesor. Durante la clase: Se realizarán discusiones orientadas por el profesor, centradas en los tópicos asignados para cada sesión. Se partirá de una lectura y estudio previo del material asignado. En cada sesión se revisará por parte del profesor los conceptos básicos necesarios para entender cada tema, se abrirá un espacio para preguntas y discusiones por parte de los estudiantes con preguntas de los estudiantes y del profesor. El profesor será guía, moderador de las discusiones y acompañará en el desarrollo de la síntesis del tema. El desarrollo del tema estará acompañado de ayudas didácticas como videos y actividades propuestas enmarcadas en la aplicación del método científico. Después de la clase: Se revisará por parte del estudiante todo el material visto en clase para establecer los conceptos entre los materiales vistos y las lecturas. Desarrollará preguntas sobre las dudas surgidas en la clase y en las lecturas preparatorias de clase. Evaluación Evaluación Tipo Porcentaje Unidad Teoría 100% (80% del total del curso) Parcial 1 individual 35% 1 Parcial 2 individual 35% 2 y 3 Trabajo de investigación (ABP) individual 15% 4 Presentación final de investigación individual 15% (escrito: 7.5%; oral-visual: 7.5%) 4 Laboratorio 100% (20% del total del curso) 5 prácticas grupal 20% cada práctica 1, 2, 3 La nota del curso corresponderá a la suma de los porcentajes de la Teoría (80%) más Laboratorio (20%), independiente del valor de ellos. Bibliografía Libro guía (teoría): Biología. Freeman. 2009. Pearson / Addison Wesley Biología general y Laboratorio (21000) Página 3 de 6
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Departamento de Biología Código - Materia: 21000 Biología general y Laboratorio Planeación para: 2016-2 Grupos: 1, 3 Profesores: María Isabel Rivas Marín Fechas a tener en cuenta: Inicio del clases: G1 y G3: martes 02 de agosto Finalización de clases: G1 y G3: jueves 17 de noviembre Primer Parcial: sábado 17 de septiembre. Segundo Parcial: sábado 29 de octubre. Presentación oral de investigación: semana 16. Entrega de notas individuales: jueves 24 de noviembre. Planeación por semana: Teoría SEMANA TEMA CONCEPTOS A DESARROLLAR PROFESOR 1 2 Qué es la vida Cómo se originó la vida Las células Introducción al curso. Características de lo vivo. Biomoléculas: carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos. Condiciones básicas para que se desarrolle un sistema vivo. Teorías endógena, exógena y mixta. Estructuras celulares en procariontes y eucariontes. 3 4 Membranas celulares Modelos celulares en arqueas, bacterias, protistas, plantas y animales. Características de la bicapa lipídica. Proteínas de la membrana y sus funciones. Flujo de materiales a través de las membranas y entre células. 5 Metabolismo celular Reproducción celular Etapas de la respiración aerobia. Respiración anaerobia y fermentación. Fases lumínica y oscura de la fotosíntesis. Comparación de los modelos C3, C4 y CAM. Ciclo celular: Implicaciones de los fallos en los puntos de control. 6 Mitosis y Meiosis: procesos en la división nuclear e implicaciones en la transmisión de la información genética. Biología general y Laboratorio (21000) Página 4 de 6
Información genética Herencia. Alelos. ARN y ADN: Estructura y función. 7 8 9 Replicación: cadena líder y rezagada. Proteínas de la replicación. Transcripción: formación del ARN mensajero maduro. PARCIAL 1: EVALUACIÓN DE LOS TEMAS TRABAJADOS HASTA LA SEMANA 6. Expresión de la información Traducción: Código genético. Genes y Proteínas. genética Mutaciones y sus implicaciones evolutivas. Interacción organismo-ambiente Adaptaciones y homeóstasis. La vida en el medio marino, dulceacuícola y terrestre. Retos adaptativos. 10 Diversidad biológica 11 Diversidad biológica 12 Diversidad biológica 13 14 Introducción a la investigación (metodología de aprendizaje mediante resolución de problemas) Especiación y evolución. El árbol de la vida. Diversidad bioquímica en arqueas, bacterias y protistas. Diversidad morfológica y función ecológica de las plantas. Diversidad morfológica y función ecológica de los hongos. Diversidad morfológica y función ecológica de los animales. Organización jerárquica en biología y propiedades emergentes. Presentación de temas y metodología para el desarrollo del trabajo de investigación en biología. Establecimiento del problema de trabajo a partir de los temas planteados. PARCIAL 2: EVALUACIÓN DE LOS TEMAS TRABAJADOS HASTA LA SEMANA 12. TEMAS DE INVESTIGACIÓN Biología de la conservación - La fragmentación de áreas naturales. - Impacto ambiental antropogénico. - Tráfico de especies y especies invasoras. - La sobreexplotación de recursos naturales. - Servicios ecosistémicos. Estructura del plan de investigación: - Generación de preguntas básicas para el establecimiento de los marcos conceptuales del problema a tratar. - Cómo hacer la búsqueda o consulta de información para las ciencias. 15 Biología molecular y Biotecnología - La biotecnología frente al Cambio climático. - Fármacos a partir de transgénicos. - La era de las ómicas. - Investigación actual en Cáncer. - Alimentos genéticamente modificados. Elaboración del trabajo final: - Reseña escrita del trabajo de investigación. - Cómo se desarrolla una presentación visual-oral para un evento de investigación. Presentaciones orales de los trabajos de investigación. Biología general y Laboratorio (21000) Página 5 de 6
16 PRESENTACIONES ORALES DE LOS TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN Laboratorio PRÁCTICA SEMANA TEMA ACTIVIDADES PROFESOR I 3 II 5 III 7 IV 9 V 11 El método científico desde la perspectiva de la biología Fuentes de información confiables en la era de la información. La Biología moderna: su impacto más allá de lo científico Conocimiento, conservación y uso de la Biodiversidad Cómo ayudan las ciencias biológicas en el manejo de la crisis ambiental - Registro de observaciones y formulación de preguntas e hipótesis en biología. - Observación de fenómenos biológicos en laboratorio: muestras de aguas, organismos del suelo y la hojarasca. - Inducción al trabajo en laboratorio y manejo de equipos ópticos. - Presentación oral grupal sobre la aplicación del método científico para el entendimiento de un fenómeno biológico. - Búsqueda de información en internet y uso de bases de datos de la UICESI. - Revisión de artículos actuales sobre bacterias, arqueobacterias, protistos y virus y su asociación con diferentes aspectos de la biología aplicada. - Identificación de las estructuras de un documento científico: artículo de investigación, artículos de divulgación científica y revisiones. - Generación de un documento escrito grupal, en formato de resumen extendido, sobre la investigación actual en linajes unicelulares y virus. - Diálogo sobre las implicaciones sociales, culturales, ambientales y éticas del uso del conocimiento de la biología. - Discusión sobre aplicaciones y tendencias actuales de la investigación en genética, biotecnología y las ómicas. - Planteamiento del papel de los científicos en los problemas actuales. - Participación individual en un foro virtual sobre los alcances e implicaciones de la biología moderna. - Establecimiento de las relaciones entre los organismos y su ambiente. - Identificación de los rasgos adaptativos de los animales, plantas y hongos asociados a un ecosistema tipo Humedal. - Inducción al trabajo en campo y manejo de equipos para el registro de variables ambientales. - Presentación de un documento escrito grupal de investigación sobre aspectos de la historia natural de los grupos vistos. - Análisis del impacto antrópico en el ambiente mediante el uso de un programa virtual de uso libre para la evaluación de la huella orgánica. - Identificación de la escala de trabajo como un elemento clave en la investigación en biología. - Planificación en el registro de datos a partir de una pregunta de trabajo. - Presentación de un documento escrito grupal de investigación sobre el impacto ambiental antrópico, basado en los indicadores de la huella orgánica. Biología general y Laboratorio (21000) Página 6 de 6