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El material didáctico Guía para el profesor Ciencias
Biológicas 4, para Cuarto Año de Educación Media,
es una obra colectiva, creada y diseñada por el
Departamento de Investigaciones Educativas de
Editorial Santillana, bajo la dirección de
      MANUEL JOSÉ ROJAS LEIVA

Coordinación Área Científico-Matemática :
     GABRIEL MORENO RIOSECO

Autores:
     LUIS FLORES PRADO
     GERMÁN MANRÍQUEZ SOTO

Edición:
      CAROL VALENZUELA CAVIEDES

Ayudante de edición:
     REINALDO VARGAS CASTILLO

Corrección de estilo:
      ISABEL SPOERER VARELA

Documentación:
    PAULINA NOVOA VENTURINO
    RUBÉN ÁLVAREZ ALMARZA

La realización gráfica ha sido efectuada
bajo la dirección de:
      VERÓNICA ROJAS LUNA

con el siguiente equipo de especialistas:

Coordinación gráfica:
     CARLOTA GODOY BUSTOS

Diseño y diagramación:
     MARIELA PINEDA GÁLVEZ

Cubierta:
     MARCELA MONCADA LOMEÑA

Producción:
     NELSON GUAJARDO ARRIAGADA




                                                       Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del
                                                       "Copyright", bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o
                                                           parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la
                                                       reprografía y el tratamiento informático, y la distribución en ejemplares de ella
                                                                                                 mediante alquiler o préstamo público.


                                                         © 2006, by Santillana del Pacífico S.A. de Ediciones,
                                                        Dr. Aníbal Ariztía 1444, Providencia, Santiago (Chile)
                                                                                             PRINTED IN CHILE
                                                                  Impreso en Chile por Quebecor World S.A.
                                                                                      ISBN: 956 - 15 - 1113 - 4
                www.santillana.cl                                                       Inscripción N° 152.084
            areaciencias@santillana.cl                                                       www.santillana.cl
                                                                                                          N.E.
Índice
Introducción                                          4     Unidad 3: Organismo y ambiente                             59
Antecedentes curriculares                             4
Organización del texto del alumno                     6   Propósito de la unidad                                       59
Estructura de la guía para el profesor                9   Objetivos Fundamentales Verticales                           59
                                                          Marco curricular                                             59
                                                          Objetivos Fundamentales Transversales                        61
ORIENTACIONES DIDÁCTICAS                                  Organización de la unidad                                    61
                                                          Planificación de la unidad                                   62
  Unidad 1: Información génica y proteínas           10   Solucionario                                                 67
                                                          Trabajo con los preconceptos                                 76
Propósito de la unidad                               10   Ampliación de contenidos                                     76
Objetivos Fundamentales Verticales                   10   Material anexo                                               78
Marco curricular                                     10
Objetivos Fundamentales Transversales                12
Organización de la unidad                            12
Planificación de la unidad                           13   Evaluaciones                                                 83
Solucionario                                         19
Trabajo con los preconceptos                         26   Unidad 1: Información génica y proteínas                     83
Ampliación de contenidos                             26   Unidad 2: Microbios, sistemas de defensa y salud             86
Material anexo                                       30   Unidad 3: Organismo y ambiente                               89




  Unidad 2: Microbios, sistemas de defensa y salud   35   Bibliografía                                                 94


Propósito de la unidad                               35
Objetivos Fundamentales Verticales                   35
Marco curricular                                     35
Objetivos Fundamentales Transversales                37
Organización de la unidad                            37
Planificación de la unidad                           38
Solucionario                                         44
Trabajo con los preconceptos                         51
Ampliación de contenidos                             51
Material anexo                                       53




                                                                                         Guía de Ciencias Biológicas   3
Introducción

La Guía para el profesor del texto Ciencias Biológicas 4,   Como una forma de enriquecer la labor docente, esta
ha sido creada por Editorial Santillana como un ma-         guía además cuenta con un disco compacto en el
terial de apoyo al proceso de enseñanza- aprendizaje        que se entregan diversas herramientas, entre ellas:
para el subsector Biología.                                 Programa de Biología de 4° Año de Educación Media;
                                                            el portal web con las actividades interactivas a las que
Cada docente del subsector encontrará en sus páginas        los estudiantes pueden acceder también desde Internet
una propuesta editorial actualizada, que incorpora          dirigiéndose a la página www.santillana.cl/bio4 y un
los lineamientos de la Reforma Educacional chilena          set de preguntas tipo PSU.
junto con los nuevos enfoques pedagógicos y un tra-
tamiento riguroso y científico de los contenidos.




  Antecedentes curriculares

La Reforma Educacional en nuestro país responde a           en el programa de cuarto año de Educación Media,
un consenso mundial sobre la importancia de la edu-         y que incorpora estrategias eficaces de enseñanza
cación y a una revisión crítica de su calidad y equidad.    que facilitan el aprendizaje de los estudiantes.

En un contexto general, la política educacional del         Las ideas o principios de aprendizaje incorporados en
gobierno se enmarca en el fortalecimiento de la des-        el texto son:
centralización curricular y en la promoción de una
pedagogía activa que parte de la creación de un             Participación activa del estudiante. Un estudiante que
nuevo currículum que, a su vez, permite establecer          logra comprometerse con su propio aprendizaje tiene
redes de apoyo a la gestión educacional, proyectos          mayores posibilidades de aprender. En este sentido,
institucionales y otorgar espacios para la participa-       presentamos un texto que plantea diversas situaciones
ción de la comunidad educativa en cualquier región          de aprendizaje, brindando así la oportunidad de que
del país.                                                   alumnas y alumnos participen activamente ejercitan-
                                                            do y desarrollando su actividad mental al observar,
A partir de un marco curricular de referencia, formado      describir, comparar, relacionar, interpretar, analizar y
por los Objetivos Fundamentales (OF) y los Contenidos       resolver problemas simples.
Mínimos Obligatorios (CMO), cada establecimiento
tiene la libertad de definir sus propios programas de       Comunicación de los objetivos. Los estudiantes que
estudio, lo que significa un cambio sustantivo en la        conocen de antemano lo que el docente desea ense-
forma de entender el currículum. Se pasa así de un          ñarles, o lo que se espera que aprendan, tienen mayor
diseño curricular centralizado por el MINEDUC a otro        posibilidad de lograr un aprendizaje significativo. Es
en el que el principio de la flexibilidad y autonomía       importante que sepan reconocer la manera en que
de cada centro cobra un papel significante.                 se desea enseñarles y cómo irán logrando su apren-
                                                            dizaje. Estos elementos contribuyen a la reflexión
En este contexto de cambio es indispensable renovar         individual e interna de cada estudiante respecto de
los textos escolares para responder a las demandas          los conocimientos, habilidades y actitudes que desa-
de la sociedad actual. Editorial Santillana se sumó a       rrollarán. En el texto, los contenidos (conceptuales,
esta tarea mediante la creación del texto Ciencias          procedimentales y actitudinales) se entregan en las
Biológicas 4 que responde a los OF y CMO propuestos         páginas de inicio de cada unidad.




  4    Guía de Ciencias Biológicas
Conocimientos previos. Cada estudiante posee una           Evaluación continua. Tradicionalmente, las evalua-
variada gama de conocimientos adquiridos en forma          ciones más frecuentes son las que se hacen al iniciar
empírica, a partir de su entorno particular, de las        una unidad (evaluación diagnóstica) y después de la
experiencias vividas, o derivada de los conocimien-        enseñanza de un cuerpo más o menos extenso de
tos, habilidades y actitudes aprendidas en los niveles     información y de habilidades o procedimientos (eva-
anteriores. Este conocimiento representa el punto          luación sumativa). De acuerdo a la nueva propuesta
de partida que debemos considerar como base para           educativa, todo es evaluable, rompiendo con la ten-
lograr un aprendizaje más duradero. Por esta razón,        dencia a confundir evaluación con calificación. Ade-
se incluye una página del texto destinada a detectar       más, según estas nuevas tendencias, el estudiante
conocimientos previos. Las actividades inducen a los       también debe ir observando el nivel de logro de los
estudiantes permanentemente a recordar sus ideas           aprendizajes esperados que se le han propuesto de
previas, estableciendo conexiones entre la nueva           antemano. Por este motivo, si queremos obtener
información y lo que ya saben.                             información respecto de cómo evoluciona el apren-
                                                           dizaje de alumnos y alumnas, resulta fundamental
Trabajo cooperativo. Sabemos que cada persona se           evaluar durante todo el proceso. De acuerdo con
proyecta desde su individualidad y originalidad en         este principio, se presentan en el texto diversas acti-
todos los ámbitos de la vida, pero es en su relación con   vidades que pueden convertirse en instancias de eva-
los demás donde se estimulan, potencian y desarrollan      luación antes, durante y después del proceso ense-
sus habilidades sociales. En este sentido, la comunica-    ñanza-aprendizaje, las cuales permiten mantener
ción adquiere un rol fundamental para lograr apren-        informado al estudiante y al docente, respecto del
dizajes que surgen de la interacción con el otro.          desarrollo del proceso.
Debido a esto, en el texto se incorporan múltiples
actividades que promueven el trabajo cooperativo.




                                                                                         Guía de Ciencias Biológicas   5
Organización del texto del alumno

En el texto Ciencias Biológicas 4 los contenidos se      – Actividad. Actividades de distinta índole que apa-
organizan en 3 unidades y 10 anexos, distribuidos en       recen numeradas en orden correlativo en cada
160 páginas.                                               unidad.

Las tres unidades son:                                   – Biodatos. Se entrega información complemen-
                                                           taria a los contenidos tratados.
Unidad 1: Información génica y proteínas
                                                         – Reflexiona. Propone temas para reflexionar acerca
Unidad 2: Microbios, sistemas de defensa y salud
                                                           de ciertas actitudes.
Unidad 3: Organismo y ambiente
                                                         – Biolab. Actividad experimental que permite poner
A continuación se describen los tipos de páginas y las     en práctica el método científico.
secciones que aparecen en cada unidad:
                                                         – Biologí@net. Se sugieren direcciones de Internet,
1. Páginas de inicio de unidad                             en las que los estudiantes puedan obtener más
                                                           información para ampliar y/o reforzar los conte-
  En dos páginas se presenta el título de la unidad y      nidos.
  un breve texto introductorio de los contenidos que
                                                         – Ir a la web. Sección que propone diversas activi-
  se desarrollarán en la unidad. En la sección En esta
                                                           dades, tales como animaciones, disponibles en
  unidad… se dan a conocer los contenidos (concep-
                                                           la página www.santillana.cl/bio4 .
  tuales, procedimentales y actitudinales) que se tra-
  bajarán. La sección Antes de comenzar… consiste
  en una actividad diagnóstica que permitirá recoger
  los conocimientos previos de los estudiantes.




2. Páginas de desarrollo de contenidos

  Los contenidos son desarrollados en un lenguaje
  ameno, claro y preciso, pero guardando la riguro-
  sidad que caracteriza a esta disciplina.

  Estas páginas incluyen las secciones que se detallan
  a continuación:



  6   Guía de Ciencias Biológicas
3. Páginas de proyecto

  En estas páginas se plantea una actividad experi-
  mental, a partir de un problema científico que los
  estudiantes deberán resolver mediante la experi-
  mentación y aplicación del método científico.

  Además, analizan sus resultados, guiándose por
  las preguntas propuestas en la página.




                                                           5. Página de Lectura científica

                                                             Texto de carácter científico actualizado y relacio-
                                                             nado con el tema de la unidad, incluye preguntas
                                                             de profundización y reflexión en torno a lo leído
                                                             y a los contenidos tratados.




4. Páginas de Trabajo con las actitudes

  Son cuatro páginas destinadas al desarrollo de
  actitudes y hábitos tendientes a la mantención de la
  salud y a la preservación de los seres vivos y del me-
  dio ambiente. Estas páginas incluyen las secciones:

1. Explorar el problema. Se expone el tema a desarro-
   llar, en relación a la salud y el medio ambiente, con
   la ayuda de gráficos y tablas.

2. Analizar el problema. Se entrega un listado de
   preguntas que guían el análisis de los datos entre-
   gados en la sección Explorar el problema.

3. Tomar una decisión. Se propone una instancia pa-
   ra que los estudiantes manifiesten su actitud y
   opinión respecto al tema planteado.

4. Mi compromiso. Actividad a través de la cual se pro-
   pone que los estudiantes promuevan el cuidado
   de la salud, de los seres vivos y del medio ambiente.



                                                                                        Guía de Ciencias Biológicas   7
Organización del texto del alumno

6. Páginas de Resumen de la unidad

  En dos páginas se presenta la síntesis de la unidad.
  Incluyen la sección Mapa conceptual, cuyo objetivo
  es que los estudiantes relacionen los principales
  contenidos desarrollados en la unidad.




                                                         9. Páginas de Anexos

                                                           Se incluyen diez anexos que apoyan el trabajo de
                                                           los estudiantes en distintas actividades.

                                                           Anexo 1: Medidas de seguridad en el trabajo de
                                                                    laboratorio
7. Páginas de evaluación                                   Anexo 2: Uso del microscopio óptico
   (Comprueba lo que aprendiste)                           Anexo 3: Secuencia de bases de la hormona
                                                                    del crecimiento
  Son dos páginas en las que se entregan preguntas         Anexo 4: Actividad enzimática de la catalasa
  tipo PSU relacionadas con los contenidos desarro-        Anexo 5: ¿Los tejidos vegetales presentan
  llados en la unidad y cuyas respuestas se entregan                el mismo contenido de ADN?
  en el Solucionario al final del libro.                   Anexo 6: Observación de bacterias del yogur
                                                           Anexo 7: Cultivo de microorganismos
                                                           Anexo 8: Medidas de prevención del virus Hanta
                                                           Anexo 9: Compatibilidad de los grupos
                                                                    sanguíneos
                                                           Anexo 10: Diagrama de estructura de edades




8. Página de Glosario

  Página que incluye una breve definición de los
  conceptos más importantes desarrollados en la
  unidad.


  8   Guía de Ciencias Biológicas
Estructura de la guía para el profesor

La Guía para el profesor del texto Ciencias Biológicas 4,     – Contenidos. Se entrega un listado de los conte-
para Cuarto Año de Educación Media, es un material              nidos desarrollados en la(s) página(s).
creado por Editorial Santillana como apoyo al proce-
so de enseñanza-aprendizaje para el subsector                 – Sugerencias metodológicas. Esta sección también
Biología. Esta propuesta de guía incorpora material             incluye actividades complementarias a las pro-
concreto de apoyo a la labor docente a través de                puestas en el texto del alumno, que pueden con-
diversos elementos que se desarrollan al interior de            siderar nuevas actividades de laboratorio (Guía de
sus páginas y en el disco compacto que la acompaña,             trabajo), proyectos científicos y debates, entre
en el que se entrega: Programa de Biología de 4°                otros.
Año de Educación Media; el portal web con las acti-
                                                              – Sugerencias de evaluación. En esta sección se
vidades interactivas a las que los estudiantes pue-
                                                                proponen diferentes formas e instrumentos de
den acceder también desde Internet dirigiéndose a
                                                                evaluación.
la página www.santillana.cl/bio4 y un set de pregun-
tas tipo PSU.
                                                            • Solucionario. Respuestas a todas las preguntas y
                                                              actividades planteadas en la unidad.
En cada unidad se distinguen los siguientes elementos:

                                                            • Trabajo con los preconceptos. En esta sección se
• Propósito de la unidad. Define en términos breves
                                                              entregan propuestas metodológicas para identificar
  el objetivo principal de la unidad.
                                                              los preconceptos y corregir los errores conceptuales
• Objetivo Fundamental Vertical. Propuesto por el             más frecuentes en los que incurren los estudiantes.
  MINEDUC en el Decreto Nº 220, de mayo de 1998 y
  que se desarrolla en la unidad.                           • Ampliación de contenidos. Sección destinada a la
                                                              actualización docente, en la que se profundizan al-
• Marco curricular. Cuadro que organiza los Conteni-          gunos de los temas tratados en la unidad, entre-
  dos Mínimos Obligatorios, Aprendizajes esperados            gando información actualizada.
  y habilidades a desarrollar por los estudiantes en la
  unidad, de acuerdo a lo propuesto en los planes y         • Material anexo. Sección que entrega a los docentes
  programas.                                                  material fotocopiable de diversa índole, lo que in-
                                                              cluye: guías de trabajo y sugerencias de esquemas
• Objetivo Fundamental Transversal. En esta sección           e ilustraciones para elaborar transparencias.
  se enuncian los OFT propuestos por el MINEDUC que
  se abordan en la unidad.                                  • Evaluaciones. Al término de las orientaciones di-
                                                              dácticas, se propone una evaluación para ser apli-
• Organización del texto. Esta sección resume, en una         cada al finalizar cada unidad. Este instrumento
  red conceptual sencilla, los contenidos tratados a          incluye preguntas tipo PSU que permitirán la ejer-
  lo largo de la unidad y su interrelación.                   citación y desarrollo de habilidades para enfrentar
                                                              este sistema de evaluación.
• Planificación de la unidad. Se entregan por página
  o tema las siguientes secciones:                          • Bibliografía. Esta sección va al término de la guía y
                                                              da referencias de libros, revistas y páginas web
  – Objetivos. Se presentan los objetivos específicos         para apoyar el trabajo de la unidad.
    de la(s) página(s).




                                                                                          Guía de Ciencias Biológicas   9
UNIDAD


         1            Información génica y proteínas

          Propósito de la unidad

     Esta unidad se centra en los fundamentos químicos         nuidad de generación en generación. Además, se
     de la información genética que origina, mantiene y        estudia el impacto del conocimiento de la estructura
     perpetúa la vida. Esto incluye el conocimiento básico     del ADN, tanto para explicar el fenotipo de los indi-
     sobre la composición química del material genético,       viduos, sus variaciones y herencia, como para el diseño
     su expresión en la secuencia de proteínas y su conti-     de aplicaciones biotecnológicas.



          Objetivos Fundamentales Verticales

     – Comprender los principios básicos y conocer los         – Entender y valorar el conocimiento sobre el
       hallazgos experimentales sobre la naturaleza y            genoma y los fenómenos de transferencia de
       estructura del material genético, el tipo de              información génica, apreciando sus aplicaciones
       información que contiene y cómo esta se expresa.          en salud y biotecnología, y sus dimensiones
       Valorar el aporte de este conocimiento para               éticas y culturales.
       explicar los seres vivos.



          Marco curricular

         Contenidos Mínimos Obligatorios         Aprendizajes esperados                     Habilidades
         • Proteínas como expresión de la    Los alumnos y alumnas saben y       Los alumnos y alumnas mejoran
           información genética.             entienden:                          sus habilidades de:

         • El material genético.             • El ADN es el material que         • Manejar conceptos abstractos.
                                               especifica las propiedades
         • Estructura del ADN.                 hereditarias de cada especie,     • Discutir y comunicar observa-
                                               su conservación y sus cambios       ciones e información.
         • El código genético, lectura y       evolutivos.
           traducción del mensaje de los                                         • Razonar utilizando conoci-
           genes.                            • El fundamento de la continui-       mientos previos, estableciendo
                                               dad de la vida a través de la       relaciones entre conceptos,
         • Continuidad del material            replicación del ADN y del flujo     interpretando resultados
           genético: Replicación del ADN.      de la información genética          experimentales.
                                               desde el ADN a las proteínas.
                                                                                 • Realizar montajes experimen-
         • Biotecnología.
                                                                                   tales sencillos.
         • Enzimas.



          10   Guía de Ciencias Biológicas
Contenidos Mínimos Obligatorios        Aprendizajes esperados           Habilidades
                                  • Los genes que codifican para
                                    ARN mensajeros determinan la
                                    secuencia de aminoácidos de las
                                    distintas proteínas y su mensaje
                                    está escrito en un código
                                    universal de tres nucleótidos
                                    que especifica cada aminoácido.
                                  • El mensaje de cada gen se
                                    transforma en una proteína
                                    mediante dos etapas de
                                    transferencia de información:
                                    la transcripción y la traducción.
                                  • La secuencia de aminoácidos
                                    recién sintetizada se pliega
                                    y adquiere una estructura
                                    tridimensional, particular para
                                    cada secuencia.
                                  • El código genético es universal:
                                    se basa en tripletes de nucleó-
                                    tidos (codones) que correspon-
                                    den a aminoácidos específicos
                                    o a señales de inicio y término
                                    en la síntesis de una proteína.
                                  • Las proteínas son las moléculas
                                    que ejecutan la información
                                    génica.
                                  • La mayoría de los genes
                                    codifican enzimas que son una
                                    categoría especial de proteínas
                                    que aumentan la velocidad de
                                    las reacciones químicas.
                                  • Las enzimas son catalizadores
                                    biológicos específicos respecto
                                    de las reacciones químicas que
                                    realizan y de los sustratos que
                                    modifican.
                                  • El material genético se duplica
                                    antes de la división celular. La
                                    replicación del ADN reproduce
                                    fielmente toda la secuencia de
                                    nucleótidos del genoma por un
                                    mecanismo semiconservativo.



                                                                        Guía de Ciencias Biológicas   11
Objetivos Fundamentales Transversales

– Interés y capacidad de conocer la realidad, de                                  – Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y
  utilizar el conocimiento y seleccionar información                                el cumplimiento, por un lado, y la flexibilidad, la
  relevante.                                                                        originalidad, la capacidad de recibir consejos y
                                                                                    críticas y el asumir riesgos, por el otro, como
– Capacidad de exponer ideas, opiniones,                                            aspectos fundamentales en el desarrollo y la
  convicciones, sentimientos y experiencias de                                      consumación exitosa de tareas y trabajos.
  manera coherente y fundamentada, haciendo
  uso de diversas y variadas formas de expresión.




  Organización de la unidad



                                                           Información génica y proteínas




         Expresión de la                  Material genético          Traducción y replicación
                                                                                                        Biotecnología              Enzimas
       información génica               y estructura del ADN          del material genético




                                                                Traspaso de la          Replicación
                                                               información de            del ADN
                                                               los genes a las
                                                                   proteínas




                                                       Relación entre                      Manipulación del      Proyecto Genoma
                                       ADN
                                                      genes y proteínas                    material genético         Humano




  12     Guía de Ciencias Biológicas
Páginas             Objetivos                      Contenidos                          Sugerencias metodológicas                                Sugerencias de evaluación
                              10 y 11 • Explicar el concepto de         • Información genética.        • Antes de comenzar, desarrolle la actividad sugerida    • En parejas desarrollan la Actividad 1 de la página 10
                                        fenotipo y su relación con      • Fenotipo.                      en la sección Trabajo con los preconceptos.              y señalan al menos un ejemplo de fenotipo para
                                        la síntesis de proteínas.                                                                                                 cada nivel de organización.
                                                                                                       • Señalar que un fenotipo es una característica, gene-
                                                                                                         ralmente, observable y que es posible heredar a la   • Responden el punto a de la Actividad 2 de la
                                                                                                         descendencia. No son fenotipos el pelo teñido y los    página 11.
                                                                                                         tatuajes, tampoco lo son los rasgos modificados
                                                                                                         mediante cirugías plásticas.                         • Reconocen en ellos algunos fenotipos.


                              12 y 13 • Explicar el concepto de gen     • Gen.                         • Recordar el concepto de gen desarrollado en segundo • Comentan con el curso las definiciones realizadas
                                        y sus propiedades.              • El gen como unidad de          año medio, preguntándoles: ¿Qué son los genes?,          para el punto b de la Actividad 3.
                                                                          la herencia, segregación,      ¿dónde se localizan?
                                                                          mutación y recombinación.                                                             • Desarrollan la Actividad 4 de la página 13.
                                                                                                       • Antes de trabajar los contenidos de la página 13,
                                                                                                         pedirles que desarrollen el punto b de la Actividad 3.

                                                                                                       • Leen en voz alta cada una de las propiedades de los
                                                                                                                                                                                                                          Planificación de la unidad




                                                                                                         genes y explican a sus compañeros y compañeras
                                                                                                         por qué los genes son la unidad de la herencia,
                                                                                                         segregación, mutación y recombinación.


                                14      • Reconocer que la molécula     • Experimento de transforma-   • Comentarles que los neumococos con cápsula             • Analizan el esquema del experimento de Griffith y
                                          de ADN es la portadora de       ción bacteriana.               producen colonias lisas y brillantes, en cambio los      desarrollan la Actividad 5. Finalmente, realizan una
                                          la información genética.                                       que carecen de ella producen colonias rugosas de         puesta en común de sus respuestas.
                                        • Analizar un experimento e                                      apariencia opaca. La cápsula protege a las bacterias
                                          interpretar sus resultados.                                    de las defensas del organismo. Las letras S y R, se
                                                                                                         utilizan para identificar cada cepa de bacterias.
                                                                                                         Estas letras son las iniciales de liso y rugoso en
                                                                                                         inglés (smooth y rouge, respectivamente). Luego,
                                                                                                         preguntarles: ¿Qué ventajas le confiere a la cepa S
                                                                                                         la presencia de cápsula?


                                15      • Distinguir la composición     • Composición química del      • Sugerir que modelen la estructura de un nucleótido     • Revisar los modelos realizados. Poner especial
                                          química de la molécula de       ADN.                           con plasticina y palitos de fósforos. Indicarles los     atención en el uso de los colores establecidos y
                                          ADN.                                                           colores que deben utilizar para cada molécula, por       en la estructura de cada modelo.
                                                                                                         ejemplo amarillo para la pentosa, blanco para el
                                                                                                         grupo fosfato y cuatro colores distintos para las
                                                                                                         bases nitrogenadas. La idea es que esta simbología
                                                                                                         sea común para todo el curso.




Guía de Ciencias Biológicas
                                                                                                        Pedirles que guarden sus modelos para una actividad
                                                                                                        posterior.




13
Páginas             Objetivos                     Contenidos                     Sugerencias metodológicas                                   Sugerencias de evaluación




14
                              16 y 17 • Identificar la estructura de   • Estructura del ADN.     • Explicar el sentido de polimerización de cada hebra       • Resuelven la Actividad 6 y discuten sus respuestas
                                        la molécula de ADN y su        • Empaquetamiento en el     del ADN, utilizando los nucleótidos modelados por           con el curso.
                                        ubicación al interior de la      núcleo celular.           ellos, y pedirles que identifiquen los extremos 5`- 3`.
                                        célula.                                                    Posteriormente, señalar que las hebras de ADN son
                                                                                                   antiparalelas puesto que su sentido de polimeriza-
                                                                                                   ción es opuesto.

                                                                                                 • Reforzar la idea de que los puentes de hidrógeno




Guía de Ciencias Biológicas
                                                                                                   son enlaces débiles, pero que pese a esto le otorgan
                                                                                                   estabilidad a la molécula de ADN.

                                                                                                 • Explicar que el carácter ácido de los nucleótidos se
                                                                                                   debe a la presencia del grupo fosfato, que libera
                                                                                                   iones hidrógeno y le confiere la carga negativa al
                                                                                                   fosfato. Estas cargas atraen a las proteínas, sobre
                                                                                                   las cuales la doble hélice de ADN se enrollará para
                                                                                                   formar los cromosomas.
                                                                                                                                                                                                                       Planificación de la unidad




                                                                                                 • Averiguan sobre el ADN no codificante o ADN
                                                                                                   basura, que corresponde al 90% de nuestro
                                                                                                   genoma (entre 30.000 y 40.000 genes).


                              18-20     • Relacionar el efecto de la   • Relación entre gen y    • Señalar que las enfermedades de base hereditaria          • Analizan la genealogía de la Actividad 8 y comentan
                                          variación de un gen con la     proteína.                 no se deben confundir con enfermedades congéni-             sus respuestas con el curso.
                                          síntesis de proteínas.       • Enfermedades de base      tas, que se producen por un trastorno durante el
                                                                         hereditaria.              desarrollo embrionario o durante el parto; y enfer-       • Exponen la información recopilada de una de las
                                                                       • Mutación.                 medades genéticas, que son aquellas producidas              enfermedades hereditarias con ayuda de papelógrafos
                                                                       • Anemia falciforme.        por alteraciones en el ADN, pero que no necesaria-          e imágenes.
                                                                                                   mente se heredan de los progenitores.

                                                                                                 • Para la Actividad 9, de la página 19, sugerirles que
                                                                                                   se organicen en grupos para investigar acerca de
                                                                                                   una de las enfermedades hereditarias, evitando que
                                                                                                   estas se repitan.


                                21      • Comprender el método         • Experimento de pulso    • Preguntarles: ¿Por qué en el experimento de pulso         • Desarrollan la Actividad 10 y discuten sus respuestas
                                          experimental a través          y caza.                   y caza se usó uracilo radiactivo? Las respuestas            con el curso.
                                          del cual se identificó al                                deben orientarse hacia la idea desarrollada en la
                                          ARN como la molécula                                     página 21 del libro.
                                          intermediaria entre genes
                                          y proteínas.
Páginas              Objetivos                       Contenidos                         Sugerencias metodológicas                                 Sugerencias de evaluación
                              22-24     • Identificar la estructura del   • Estructura del ARN.         • Después que realizan la Actividad 11, ubican los         • Elaboran una maqueta del proceso de transcripción
                                          ARN.                            • Proceso de transcripción.     procesos de transcripción y traducción en el esquema       y rotulan las estructuras más relevantes. Realizan
                                        • Comprender el proceso de                                        de la página 22 del texto.                                 una exposición de sus trabajos.
                                          transcripción y la relación
                                          con la síntesis de proteínas.                                 • Señalar que la maquinaria de transcripción se acopla
                                        • Reconocer los principales                                       a una región denominada caja TATA y que es dife-
                                          eventos de la expresión                                         rente al sitio de inicio de la transcripción que está
                                          génica.                                                         determinado por la secuencia TAC.

                                                                                                        • Señalar que en el proceso de transcripción solo se
                                                                                                          transcribe un sector de una hebra de las hebras del
                                                                                                          ADN.

                                25      • Identificar el código genético • Código genético.             • Desarrollan en parejas la Actividad 13. Recordarles    • A partir de la siguiente secuencia de ADN, elaboran
                                          y los aminoácidos para los                                      que en la estructura del ARN se utiliza uracilo (U) en   la hebra de ARN y la secuencia de aminoácidos para
                                          que codifica.                                                   vez de timina (T). Posteriormente, en una puesta en      las que codifican.
                                                                                                          común exponen sus respuestas al curso.                   AAATCAATTCTGTGAACGATAATCCAGTCATTGATGTTGC
                                                                                                                                                                   CAGAGACAAAG
                                                                                                        • Señalar que el código genético posee las siguientes
                                                                                                          tres características principales: tiene codones como
                                                                                                          unidades de codificación, posee codones de inicio
                                                                                                          y término, y que un codón determinado codifica
                                                                                                          siempre el mismo aminoácido.

                              26 y 27 • Comprender el proceso de          • Maduración del ARN: corte   • Señalar que los intrones son secuencias de nucleóti-     • Desarrollan la guía de trabajo Maduración del ARNm
                                        maduración del ARN.                 de intrones y empalme de      dos presentes en el ADN, pero que no codifican.            disponible en la sección Material Anexo, de la
                                      • Relacionar el proceso de            exones.                       Las secuencias codificantes se denominan exones.           página 31.
                                        transcripción con la síntesis     • Proceso de traducción.
                                        de proteínas.                                                   • Explicar el proceso de corte de intrones y empalme de
                                                                                                          exones proyectando el esquema que aparece en la
                                                                                                          sección Material anexo, de la página 30. Preguntarles:
                                                                                                          ¿Qué procesos representan las flechas?

                                                                                                        • Proponerles que averigüen acerca de la enzima
                                                                                                          encargada de cortar los intrones y ensamblar los
                                                                                                          exones.

                                                                                                        • Sugerirles que visten la página www2.uah.es/
                                                                                                          biomodel/biomodel-misc/anim/inicio.htm en ella
                                                                                                          encontrarán animaciones de la transcripción y
                                                                                                          traducción.




Guía de Ciencias Biológicas
                                                                                                        • Señalar que el ARN ribosomal se sintetiza y madura
                                                                                                          en el nucléolo.




15
Páginas             Objetivos                     Contenidos                          Sugerencias metodológicas                                Sugerencias de evaluación




16
                                28      • Reconocer el efecto de las     • Mutaciones cromosómicas    • Reforzar que una mutación ocurre producto de una • Elaboran un informe donde expliquen el tipo de
                                          mutaciones en la informa-        y puntuales.                 alteración mal o no reparada de la información         mutación realizada, el ARNm resultante y la cadena
                                          ción genética y en la síntesis • Sustitución.                 genética y que se transmite a través de las genera-    de aminoácidos resultante.
                                          proteica.                      • Agentes mutágenos.           ciones. Este cambio puede ocurrir espontáneamente
                                                                                                        o inducidas por agentes físicos o químicos.          • Desarrollan la guía de trabajo Analizando secuencias
                                                                                                                                                               de proteínas propuesta en la sección Material
                                                                                                      • Proponerles que a partir de la secuencia de ADN        anexo, de la página 32.
                                                                                                        entregada en la sugerencia de evaluación para la




Guía de Ciencias Biológicas
                                                                                                        página 25, simulen una sustitución en la base nitro-
                                                                                                        genada 38 para que, luego, construyan el ARNm
                                                                                                        y la cadena de aminoácidos correspondientes.

                                                                                                      • Comparan los productos de ambas deleciones y
                                                                                                        discuten sobre la importancia del sitio de inicio de
                                                                                                        la transcripción.


                              29 y 30 • Comprender el proceso de       • Replicación del ADN y        • Señalar que al proceso de replicación de ADN tam-      • Desarrollan la guía de trabajo Código genético
                                                                                                                                                                                                                      Planificación de la unidad




                                        replicación del ADN.             corrección de errores.         bién se le conoce como síntesis de ADN y duplicación     disponible en la sección Material anexo, de la
                                                                                                        del ADN, preguntarles: ¿En qué período del ciclo         página 33.
                                                                                                        celular se lleva a cabo?

                                                                                                      • Explicar que, si bien la hebra de ADN sintetizada
                                                                                                        es una hebra complementaria a la hebra molde,
                                                                                                        la copia de esta generará una replica de la hebra
                                                                                                        original. Como ambas hebras se replican a la vez,
                                                                                                        cada hebra molde quedará apareada con su copia,
                                                                                                        por este motivo se dice que la replicación es un
                                                                                                        proceso semiconservativo.

                                                                                                      • Comentarles que la helicasa permite desenrollar y
                                                                                                        separar las hebras de ADN, lo que lleva a la forma-
                                                                                                        ción de superenrollamientos. Proponerles que averi-
                                                                                                        güen cómo se evitan estos superenrollamientos y
                                                                                                        por qué es importante evitar su formación.


                              31 y 32 • Reconocer los principales       • Tecnología del ADN recom-   • Comentarles que en la actualidad existen múltiples     • En grupos elaboran un informe acerca de la técnica
                                        fundamentos de la biotecno- binante, sus aplicaciones           técnicas de manipulación del material genético,          investigada.
                                        logía, sus técnicas, aplicacio-   y el impacto sobre los        entre ellas está la reacción en cadena de la polime-
                                        nes e impactos.                   ecosistemas.                  rasa, a través de la cual se obtienen muchas copias
                                                                        • Organismos transgénicos.      de un segmento de ADN.

                                                                                                       Proponerles que investiguen acerca de las áreas de
                                                                                                       aplicación de la biotecnología.
Páginas              Objetivos                       Contenidos                          Sugerencias metodológicas                                 Sugerencias de evaluación
                                                                                                         • Proponerles que investiguen qué organismos han
                                                                                                           sido modificados genéticamente, qué genes se les
                                                                                                           han incorporado y con qué finalidad.

                                33      • Comprender la implicancias      • Proyecto Genoma Humano.      • Comentarles que a partir del Proyecto Genoma            • Debaten en torno a las implicancias de la informa-
                                          éticas, biológicas y sociales                                    Humano se abrió camino a dos nuevas disciplinas:          ción otorgada por el Proyecto Genoma Humano y
                                          del Proyecto Genoma                                              genómica y proteómica, que tienen como tarea              sus potenciales usos.
                                          Humano.                                                          dar sentido a la información del genoma humano
                                                                                                           (y de otras especies) estudiando los genes y sus
                                                                                                           funciones y las proteínas que se generan a partir
                                                                                                           de ellos.

                                                                                                         • Proponerles que hagan una investigación bibliográfica
                                                                                                           acerca de estas dos disciplinas y sus funciones.


                              34-36     • Reconocer algunas de las    • Enzimas.                         • Señalar que las proteínas tienen múltiples funciones    • Realizan una investigación acerca de la estructura
                                          funciones de las proteínas. • Acción enzimática: energía         en nuestro cuerpo, pedirles que indiquen algunos          primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las
                                        • Comprender los mecanismos de activación, sitio activo,           ejemplos.                                                 proteínas y elaboran una exposición para presentarla
                                          de acción enzimática.         especificidad enzimática,                                                                    al curso.
                                                                        complejo enzima – sustrato.      • Comentarles que las enzimas actúan en ciertos
                                                                      • Reacciones anabólicas y            rangos de temperatura y pH, por lo que al estar         • Desarrollan la guía de trabajo Estructura de las
                                                                        catabólicas.                       en condiciones desfavorables de pH o temperatura          enzimas y actividad catalítica propuesta en la
                                                                                                           se afecta su actividad, disminuyéndola o, simple-         sección Material anexo, de la página 34.
                                                                                                           mente, inactivándola.

                                                                                                         • Explicar que la funcionalidad de una proteína
                                                                                                           está dada por su estructura. Las proteínas a altas
                                                                                                           temperaturas, superiores a los 60 ºC, se denaturan,
                                                                                                           es decir, pierden su estructura o conformación
                                                                                                           tridimensional, provocando una pérdida de su
                                                                                                           función.


                                37      • Inferir que los tejidos vege-   • Contenido de ADN relativo.   • Si no consiguen brócoli, sugiérales que utilicen        • Elaboran un informe del trabajo en el laboratorio
                                          tales en crecimiento o en                                        coliflor.                                                 que incluya marco teórico, hipótesis, procedimientos,
                                          desarrollo presentan mayor                                                                                                 resultados y conclusiones.
                                          contenido de ADN.                                              • Existe un protocolo que permite observar hebras de
                                        • Desarrollar habilidades                                          ADN al microscopio óptico, los detalles se entregan
                                          relacionadas con el uso                                          en la sección Ampliación de contenidos de la
                                          de material de laboratorio,                                      página 26.
                                          técnicas de laboratorio y




Guía de Ciencias Biológicas
                                          aplicación del método
                                          científico.




17
Páginas              Objetivos                       Contenidos                           Sugerencias metodológicas                               Sugerencias de evaluación




18
                              38-41     • Conocer la legislación chilena • Legislación sobre organismos • Pedirles que realicen una lectura grupal de las         • En una puesta en común exponen las respuestas a
                                          respecto a los organismos        transgénicos: México y Chile.  páginas en 20 minutos; que busquen en Internet,           las preguntas de las secciones Analizar el problema
                                          transgénicos.                  • Organismos transgénicos:       diarios o revistas, información acerca de la legisla-     y Tomar una decisión de la página 41 del texto.
                                        • Identificar las aplicaciones     técnicas de obtención y        ción y de las medidas que se toman en Chile
                                          que tienen los organismos        aplicaciones.                  respecto al uso de organismos transgénicos.
                                          transgénicos.                  • Riesgos potenciales: salud
                                        • Detectar los riesgos             y medio ambiente.
                                          ambientales potenciales




Guía de Ciencias Biológicas
                                          del uso de organismos
                                          transgénicos.

                                42      • Desarrollar habilidades de    • ARN de interferencia.           • Pedirles que lean el texto durante 10 minutos.        • Desarrollan las preguntas propuestas en la página y
                                          lectura comprensiva de textos • Regulación de la expresión        Luego, que elaboren un esquema para explicar            comparan sus respuestas con el curso.
                                          científicos simples.            génica.                           cómo actúan los ARNi en el silenciamiento de
                                        • Aplicar conceptos aprendidos                                      los genes.                                            • Exponen al curso el esquema de silenciamiento de
                                          acerca del ARN y la expresión                                                                                             ARNi.
                                          génica, en la comprensión
                                                                                                                                                                                                                          Planificación de la unidad




                                          de textos científicos.

                              43 y 44 • Reforzar los principales         • Información y expresión        • Leen el Resumen de la unidad e ir haciendo pausas     • Responden las preguntas planteadas respecto a los
                                        conceptos desarrollados en         génica.                          para formularles algunas preguntas respecto del         contenidos leídos.
                                        la unidad.                       • Proteínas.                       contenido expuesto en el párrafo leído.

                              45 y 46 • Desarrollar habilidades de       • Información y expresión        • Pedirles que resuelvan las preguntas en forma         • Resuelven las preguntas propuestas y participan
                                        resolución de problemas y          génica.                          individual. Posteriormente, las preguntas son           explicando sus respuestas.
                                        preguntas tipo Prueba de         • Proteínas.                       respondidas por diferentes estudiantes, indicando
                                        Selección Universitaria (PSU)                                       la respuesta correcta y explicando por qué las        • Desarrollar la Evaluación de la unidad 1 de las
                                        aplicando los contenidos                                            demás son incorrectas.                                  páginas 83-85 de la guía.
                                        aprendidos en la unidad.

                                47      • Reconocer y comprender los • Información génica.                • Proponerles que, en voz alta, definan con sus palabras • Comparan sus definiciones con las que aparecen en
                                          conceptos más importantes • Expresión de la información           los conceptos que se entregan en el Glosario.            la página para corregir los posibles errores.
                                          desarrollados con el tema    génica.
                                          de Información génica y    • Proteínas.                         • Revisan la unidad e incorporan nuevos conceptos
                                          proteínas.                                                        que consideren importante recordar, los definen e
                                                                                                            incorporan al glosario en una hoja aparte.
Solucionario
 Actividad 1 (página 10)                                   c. En anafase I.

                                                           d. Los trabajos de Mendel fueron muy importantes
Fenotipos a nivel de:
                                                              para determinar, posteriormente, que los genes
                                                              (factores responsables de la herencia) se encon-
– Organismo: color de ojos, color de pelo, estatura,
                                                              traban en los cromosomas y que se encontraban
  color de piel, entre otros.
                                                              en número par en las células germinales y reducían
– Células: forma y tamaño celular, estructura de la
                                                              su número a la mitad en los gametos. De esta
  membrana plasmática, entre otros.
                                                              manera los genes (que corresponden a los fac-
– Núcleo: estructura de la membrana nuclear, tama-
                                                              tores de la herencia propuestos por Mendel, más
  ño y ubicación del nucléolo.
                                                              tarde denominados genes) se transmitían a la
– Cromosomas: disposición en el núcleo.
                                                              descendencia.
– ADN: las histonas que posibilitan el enrollamiento
  del ADN.
                                                            Actividad 5 (página 14)

 Actividad 2 (página 11)                                   a. Con este experimento se pretende establecer si la
                                                              información hereditaria está contenida en algún
a. Algunos fenotipos en que participan proteínas              compuesto químico que puede transferirse de
   son: color de pelo, de ojos y de piel, forma del pelo      una célula a otra.
   (liso u ondulado), etc.
                                                           b. Se utilizaron células muertas de la cepa S para
b. Algunas proteínas son enzimas, y su función es             verificar si “alguna sustancia” pasaba de esa cepa
   permitir que se lleven a cabo las reacciones quí-          a la cepa R, cambiando el fenotipo de las células
   micas que ocurren en nuestro organismo.                    R vivas. Si se hubiesen usado células de la cepa S
                                                              vivas, la muerte de los ratones se habría debido a
                                                              su presencia.
 Actividad 3 (página 12)
                                                           c. Las células de la cepa R se “transforman” en célu-
a. Hombre: ojos verde, piel morena, pelo negro y              las de la cepa S, es decir, adquieren fenotipos de
   liso, orejas grandes, cejas rectas y cara angulosa         estas últimas, como superficie lisa de sus colonias,
   en las mandíbulas.                                         y la capacidad de producir la muerte de los rato-
                                                              nes. Esta transformación se produciría por la
  Pato lile: pico puntudo, colores y forma de las plu-
                                                              incorporación de información genética desde la
  mas, patas palmeadas, cola de plumas más largas.
                                                              cepa S a la cepa R. Más tarde, Avery descubriría
  Joven: ojos verdes, piel blanca, pelo rubio y ondu-         que la molécula que se traspasaba de una cepa a
  lado, nariz recta, frente amplia, ojos pequeños,            otra era el ADN.
  pestañas crespas.

  Jaguar: tamaño de las manchas, largo (aproximado)
                                                            Actividad 6 (página 16)
  del bigote, orejas pequeñas.
                                                           a. La secuencia complementaria de la hebra es:
                                                              AATCGAAATGGGCCT
 Actividad 4 (página 13)
                                                           b. Si se cambia una purina por una pirimidina, sin
a. 2 copias.                                                  cambiar su base complementaria, las bases no esta-
                                                              blecerían los puentes de hidrógeno, por lo que la
b. Los genes se ubican en los cromosomas.                     doble hebra quedaría abierta en ese punto.


                                                                                         Guía de Ciencias Biológicas   19
Solucionario
c. Los puentes de hidrógeno son enlaces intermole-         spanish/ encontrarán mucha información sobre
   culares débiles, puesto que ocurren solo por            las diferentes enfermedades.
   interacciones entre el átomo de hidrógeno perte-
   neciente a una molécula y un átomo de oxígeno
   perteneciente a otra molécula (u otro elemento         Actividad 10 (página 21)
   altamente electronegativo, como el flúor), pero
   sin ceder, recibir ni compartir electrones.           a. La detección del ARNm a diferentes tiempos per-
                                                            mite establecer el movimiento de estas moléculas
                                                            en la célula, desde el núcleo al citoplasma.
 Actividad 7 (página 17)
                                                         b. La hipótesis que este experimento intenta poner a
                                                            prueba es que el ARNm es una molécula interme-
a. El ADN de las células procariontes es de doble
                                                            diaria entre los genes codificantes y las proteínas.
   hebra circular cerrado, en cambio el ADN euca-
   rionte es una doble hebra lineal, pero con forma      c. Si el ARNm se hubiese ubicado en el mismo lugar
   helicoidal.                                              a diferentes tiempos, ya sea en el núcleo o en el
                                                            citoplasma, se rechazaría la hipótesis.
b. Las proteínas que están asociadas al ADN son las
   histonas.

c. Síndrome de Down que se produce por tener un           Actividad 11 (página 22)
   cromosoma extra en el par 21. Síndrome de Kline-
   felter que se produce por un aumento en uno o         a. En la transcripción se transcribe la hebra de ADN,
   dos cromosomas en el par sexual. Síndrome de             que contiene la información para la síntesis de
   Turner que se caracteriza por tener un solo cro-         una proteína, a una hebra de ARNm. La hebra de
   mosoma sexual X.                                         ARNm se traslada hasta el citoplasma y a partir
                                                            de ella se lleva a cabo la traducción, es decir la
                                                            lectura de la hebra de ARNm para sintetizar una
 Actividad 8 (página 18)                                    proteína.

a. La genealogía de la fenilcetonuria representa
                                                                                  ADN
   una enfermedad de herencia recesiva, lo que se
   manifiesta en el “salto” de generación.                                              Transcripción

b. Los heterocigotos son sanos, pues la expresión
   del alelo dominante permite la síntesis de la enzi-                           ARNm
   ma normal que determina la condición de sano.
   En cambio, el homocigoto recesivo expresa solo
   proteínas que pueden ser inactivas, total o par-
                                                                               Citoplasma
   cialmente, en las vías metabólicas de las células.

c. En la fenilcetonuria está involucrado solo un gen,
   aquel que codifica para la síntesis de la enzima.
                                                                               Traducción

 Actividad 9 (página 19)

a. En la página www.nlm.nih.gov/medlineplus/                                    Proteína



 20   Guía de Ciencias Biológicas
Actividad 12 (página 23)                                 Entre entre un gen y el siguiente pueden haber
                                                          miles de bases, pues solo alrededor del 3% del
a. La secuencia complementaria es: TGAGCGCATTT            genoma está formado por genes codificantes, por
   AGTCGGCGCCAT                                           lo tanto, lo que está más allá del sitio de término
                                                          ATT es simplemente ADN vecino codificante para
b. La secuencia de bases del ARNm que se formaría         otros genes.
   a partir de la secuencia de ADN señalada es:
   ACUCGCGUAAAUCAGCCGCGGUA. La secuencia                b. El ARNm tiene 624 nucleótidos.
   de ARNm que se formaría a partir de la hebra de
                                                        c. Hay 193 aminoácidos codificados a partir de la
   ADN complementaria es: UGAGCGCAUUUAGUC
                                                           secuencia de bases del gen de la hormona del
   GGCGCCAU.
                                                           crecimiento.

                                                        d. Esta secuencia codifica para los siguientes amino-
 Actividad 13 (página 25)                                  ácidos, respectivamente: metionina–fenilalanina-
                                                           prolina-triptófano-isoleucina-triptófano-serina-
• A continuación se destacan las secuencias de inicio      arginina-leucina. La secuencia nucleótidos de los
  (TAC) y de término (ATT), respectivamente, de la         10 primeros aminoácidos es la siguiente: TACA
  secuencia de bases de la hormona del crecimiento:        AGGGCTGGTAGGGCGACAGGGCAGAC. Para deter-
                                                           minar los aminoácidos correspondientes a estas
  GCCTTAAGATTCATCCTCCGTAATTATGTATAC                        secuencias, primero se debe establecer la secuen-
  AAGGGCTGGTAGGGCGACAGGGCAGA                               cia de ARNm complementaria.
  CAAGCTGTTGCGATACGACGCACGAGTGGCA
                                                        e. La secuencia de ARNm que codificaría para estos
  GACGTGGTCGACCGAAAGCTGTGGATGGTCC
                                                           10 aminoácidos es: AUGUUCCCGACCAUCCCGUCC
  TCAAGCTTCTTCGTATGTAGGGCTTTCTTGTCTT
                                                           CGUCUG.
  TATGAGGAAGGACGTCTTGGGCGTCTGGAGGGA
  CACGAAGAGGCTTAGCTAGGGCTGGGGCAG                        f. Existen 6 codones que codifican para el aminoá-
  GTTGGCACTTCTTTGGGTCGTCTTTAGGTTGGAC                       cido serina (Ser): UCU, UCC, UCA, UCG, AGC y AGC.
  CTCGAGGACGCATAGAGGGACGACGACTAG                           Esto es un ejemplo de la redundancia del código
  GTCAGGACCGAGCTCGGCCAAGTCAAGGACG                          genético.
  CAAGGCAAAAGCGATTGAGGGACCAAATGCCAC
  GATCGCTGAGGTTGCAAATGCTGGAC
  GACTTTCTGGACCTTCTTCCATAGGTCTGGGAC                      Actividad 14 (página 27)
  TACCCAGCAGACCTTCTGCCAAGGGGCGCATG
  GCCAGTCTAGAAGTTTGTCTGGATGAGGTT                          Etapa A. El ARNt que codifica para fenilalanina se
  TAAGCTGTGGTTGAGGGTGTTGCTGCTGCGAGAC                      une al codón del ARNm que se está traduciendo
  GACTTTTTGATGCCAGACGACATGACGAAG                          en el ribosoma.
  GCATTTCTGTACCTGTTTCAACTTTGGAAGGACG
                                                          Etapa B. El ARNt que codifica para triptófano se
  CATAGCAAGTCACGGCAAGGCAACTTCCAAG
                                                          une al codón UGG del ARNm que codifica para
  GACGCCAAAGATTAAGATCTTCGAACCC
                                                          este aminoácido.

a. Primero se debe separar los tripletes de nucleóti-     Etapa C. El aminoácido triptófano se une a la
   dos. En esta secuencia se observan dos sitios de       cadena de aminoácidos de la proteína que se está
   término: ATT y ATC. Pero la información para la        sintetizando.
   proteína termina en el primer triplete de término.


                                                                                     Guía de Ciencias Biológicas   21
Solucionario
  Etapa D. El ARNt que codificaba para fenilalanina          ponde a la etapa de reparación de los errores
  (aminoácido que ya se ha unido a la cadena de              que ocurren durante la replicación.
  aminoácidos) se retira del ribosoma para dar cabi-
                                                           c. Los rayos ultravioleta producen daños en el ADN
  da a la llegada de otros ARNt.
                                                              durante la replicación, pues en esta etapa el ADN
                                                              queda “descubierto” y, por lo tanto, es suscepti-
                                                              ble de sufrir daños. Por otro lado, hay que consi-
  Actividad 15 (página 28)                                    derar los errores acumulados por la maquinaria
                                                              de replicación.
• En la secuencia se elimina el nucleótido número
  12 que es una citosina.
                                                            Actividad 18 (página 34)
  GCCTTAAGATTCATCCTCCGTAATTATGTATACAAG
  GGCTGGTAGGGCGACAGGGCAGAC                                 a. La energía de activación que se requiere en presen-
                                                              cia de una enzima es inferior a la energía requerida
• Por lo que la secuencia de ADN resultante es:               en ausencia de esta.
  GCCTTAAGATTATCCTCCGTAATTATGTATACAAG
                                                           b. Esta es una de las propiedades básicas del funcio-
  Como la mutación no afectó a los nucleótidos que            namiento de las enzimas: facilitan el desarrollo
  están después del sitio de inicio no hubo modifi-           de las reacciones químicas disminuyendo la ener-
  cación en la composición del ADN, por lo que los            gía de activación.
  aminoácidos son los mismos

a. La mutación simulada es una deleción, pues se            Actividad 19 (página 35)
   elimina una base nitrogenada.
                                                           • En la elaboración del modelo de llave-cerradura,
b. Esta mutación cambia los codones, y por este cam-
                                                             se debe guiar la discusión de los estudiantes en
   bio se origina un cambio en los aminoácidos que
                                                             torno a cómo se produce la unión entre la enzi-
   componen dicha proteína.
                                                             ma y el sustrato. Este proceso es dinámico, ya que
                                                             tanto la enzima como el sustrato modifican su
                                                             estructura al unirse y al separarse. Estas modifica-
 Actividad 16 (página 29)
                                                             ciones en su forma están relacionadas con el cam-
                                                             bio en el plegamiento de las proteínas debido a
a. En la hebra superior, las bases que faltan son A, C
                                                             interacciones, principalmente eléctricas e hidro-
   y T; y en la inferior faltan T, G y C.
                                                             fóbicas, entre la enzima y el sustrato.
b. Para la hebra superior, el producto de la replicación
                                                           • Los modelos más aceptados de unión enzima sus-
   es: TTGTGGTGGTCAACAG; mientras que para la
                                                             trato son: llave-cerradura y encaje inducido.
   hebra inferior es: AACACCACCAGTTGTC.


                                                            Actividad 20 (página 36)
 Actividad 17 (página 30)

                                                           a. En la situación B, la forma de la enzima cambia
a. La etapa G2 ha presentado un aumento en el tiem-
                                                              producto de interacciones físicas con el sustrato.
   po de duración.
                                                           b. El cambio de la forma en la enzima induce un
b. Esta situación coincide con el hecho de que corres-        cambio en la estructura del sustrato, lo que se


  22   Guía de Ciencias Biológicas
traduce en la disminución de energía de activa-         b. Un ejemplo de definición: “Son organismos trans-
  ción de la reacción química.                               génicos aquellos que, por medios artificiales, se
                                                             les ha insertado ADN proveniente de otra especie
c. Una vez que ha ocurrido la reacción, la enzima            mediante un vector, generalmente de origen
   vuelve a la estructura que presentaba en forma            bacteriano o viral”.
   libre.
                                                          c. La propuesta de México propone regular explíci-
                                                             tamente el manejo y producción de organismos
 Proyecto (página 37)                                        transgénicos, en una ley aprobada por el Congreso.
                                                             En cambio, la propuesta chilena se limita a exigir
a. La juguera rompe el tejido vegetal por acción             una difusión pública de los alimentos con con-
   mecánica mientras que el detergente permite               tenidos transgénicos, en un decreto que espera
   desagregar la membrana celular por acción bio-            ser promulgado.
   química. Gracias a sus propiedades anfipáticas,         Los aspectos científicos relevantes que propone la
   disuelve los lípidos de la bicapa y forma comple-       postura mexicana, en forma indirecta, busca pre-
   jos (micelos) que son eliminados de la solución en      venir, evitar o reducir los riesgos que la producción
   la etapa de filtración, dejando el ADN en el líquido    de organismos transgénicos podría acarrear a la
   filtrado.                                               salud humana y a los ecosistemas. Por otro lado,
                                                           la propuesta chilena busca, en forma muy indirec-
b. Por excesiva agitación, antes de precipitar, se pue-
                                                           ta, informar a la población sobre el contenido de
   de fragmentar demasiado el ADN, obteniéndose
                                                           productos transgénicos en los alimentos que nor-
   un precipitado de menor calidad.
                                                           malmente consume
c. Se espera que haya diferencias, y estas serán
                                                          d. No hay un listado oficial de los productos alimen-
   dependientes de la cantidad de agua presente en
                                                             ticios comercializados en Chile que contengan pro-
   cada tejido, así como del contenido de pared
                                                             ductos transgénicos, porque el decreto ley arriba
   celular.
                                                             mencionado aún no está vigente (se encuentra a
d. Se espera mayor cantidad relativa en el plátano,          la espera de su promulgación desde 2002). Existe
   por no poseer pared celular y tener una mayor             sí, un listado difundido por organizaciones ecolo-
   densidad celular (menor contenido de agua).               gistas, disponible en Internet.

                                                          e. Las células de polen no contienen cloroplastos, de
e. A mayor densidad celular y menor contenido de
                                                             modo que no habría riesgo de difusión de los
   agua, mayor contenido relativo de ADN.
                                                             genes transgénicos por contaminación biológica.


 Analizar el problema (página 41)
                                                           Tomar una decisión (página 41)

a. El termino “organismo genéticamente modifica-
                                                          a. Aunque se trata de respuestas personales que no
   do” no es el más adecuado porque debido a los
                                                             se pueden evaluar directamente, se sugiere consi-
   procesos de mutación y recombinación genética
                                                             derar las contradicciones generadas, por un lado,
   (en seres vivos con reproducción sexual), no existe
                                                             entre la creciente necesidad de alimentos para la
   organismo que no esté, en mayor o menor medi-
                                                             población mundial, eventualmente resuelta con el
   da, “genéticamente modificado”. La variabilidad
                                                             uso de alimentos transgénicos, y por el otro, por los
   genética es un hecho que caracteriza a todas las
                                                             peligros que conlleva para los ecosistemas y la salud
   poblaciones naturales de organismos.
                                                             de las personas el manejo de dichos alimentos.


                                                                                         Guía de Ciencias Biológicas   23
Solucionario

b. Influyen positivamente todos los factores que             c. Se conoce un caso ya “clásico”, de silenciamiento
   promuevan el conocimiento de las ventajas y des-             de uno de los cromosomas X en las hembras de
   ventajas que plantea el manejo, desarrollo y,                mamíferos por molécula de preARN mensajero
   especialmente, la comercialización y consumo de              que lo cubre en toda su extensión, impidiendo la
   alimentos que contienen productos transgénicos.              expresión de sus secuencias génicas. Esta función
   Influyen negativamente todos los factores que                explica la dosis única de genes activos que tienen
   evitan que dicho conocimiento sea divulgado de               las hembras de mamíferos, cariotípicamente XX,
   manera explícita. En ambos casos, la comunidad               y que es equivalente a la dosis única del X del
   científica, las autoridades de educación y salud,            macho, siempre activo.
   las empresas del rubro de la alimentación y los
   medios de comunicación comparten responsabili-
   dades.

c. Probablemente, en esa encuesta la opción rela-
   cionada con los productos transgénicos ocuparía
   uno de los últimos lugares. Esta respuesta estaría
   asociada al bajo nivel de difusión que tienen
   entre el público en general los problemas cientí-
   ficos, éticos, sociales y legislativos relacionados con
   el manejo y consumo de productos transgénicos.

d. Un rol central, en la medida en que el conoci-
   miento sobre este tema está en permanente evo-
   lución, y los expertos son quienes tienen el más
   rápido acceso a dicha información.



  Lectura científica (página 42)

a. De haberse considerado un “dogma” que el ARN
   solo puede constituirse bajo la forma de las tres
   estructuras “clásicas” (mensajero, ribosomal y de
   transferencia), y que es una molécula de hebra
   simple, probablemente no se habría establecido
   el rol que juega el ARN de interferencia en los
   procesos de regulación génica. Antes del descu-
   brimiento del ARNi, el rol en estos procesos era
   asignado de manera casi exclusiva a las proteínas
   y a las secuencias de ADN no codificante.

b. En general, conformaciones de ARN que tuvieran
   funciones hasta ahora adscritas exclusivamente al
   ADN o a proteínas (hebra doble, con bases nucleo-
   tídicas análogas a C, T, G y U, de gran tamaño, con
   propiedades autocatalíticas, etc.).



  24   Guía de Ciencias Biológicas
Mapa conceptual (página 44)

Uno de los posibles mapas conceptuales es el que se
entrega a continuación:

                                                                                  Material genético


                                                                                  presente en forma de
                   Grupo fosfato



                   Desoxirribosa               formado por           ADN                                       ARN


                                                                   forma los
                       Bases
                   nitrogenadas
                                                                 Cromosomas                      ARNt                          ARNm
                         que son

                                                                                                        permiten el traspaso
                                                                 que portan los                          de la información
    Adenina                        Citosina                                                                  desde los


                Timina                          Guanina
                                                                                        Genes


                                                                                         a las


                                                                                      Proteínas


                                                                                     a través de la


                                          Fenotipo           expresando un          Transcripción




 Comprueba lo que aprendiste (páginas 45 y 46)

 1. c                         5. c
 2. d                         6. d
 3. c                         7. e
 4. d


                                                                                                            Guía de Ciencias Biológicas   25
Trabajo con los preconceptos

Genes y fenotipos                                      3. La forma de una proteína, como la albúmina,
                                                          está determinada solamente por el gen que la
Existen muchos errores en torno a cómo funcionan          codifica.
los genes y cómo están determinados los fenoti-        4. Un gen determina solo un fenotipo a la vez.
pos. Para detectar errores en torno a estos temas
se sugiere pedirles que lean las siguientes asevera-   5. Si conocemos el genoma completo de una
ciones e indiquen por qué su veracidad es discuti-        persona antes de nacer, podremos predecir todas
ble y corrijan los errores que detecten.                  sus características físicas.

                                                       6. Los seres humanos tenemos el mayor número de
1. La forma de una proteína no es un fenotipo, pues       genes codificantes, ya que somos evolutivamente
   no se puede observar a simple vista.                   superiores a otras especies.
2. Existe un solo gen que determina la forma de        7. El Proyecto Genoma Humano permitió conocer
   las orejas, y otro que determina el número de          los genes que determinan, por ejemplo, que una
   dedos.                                                 persona sea alcohólica.



Ampliación de contenidos

Puentes de hidrógeno                                     de arena lavada, y comience a moler el trozo de
                                                         tejido.
Los puentes de hidrógeno se establecen entre ele-      3. Muela el material hasta que todo el hígado apa-
mentos muy electronegativos (por ejemplo, oxíge-          rezca como una mezcla homogénea y semilíqui-
no, nitrógeno, cloro y flúor) y un átomo de hidró-        da. Deje reposar la mezcla por algunos minutos,
geno. Estos son enlaces muy débiles, donde un             hasta que la arena sedimente.
átomo de hidrógeno interactúa con dos átomos
electronegativos, por lo que el átomo de hidrógeno     4. Con una pipeta Pasteur o gotario, extraiga la fase
es compartido por dos moléculas distintas creán-          líquida y póngala en una probeta de 100 mL.
dose un puente.                                        5. Agregue 20 mL de una solución de lavaloza o
                                                          champú (diluir una cucharada de lavaloza o
                                                          champú en 20 mL de agua destilada) agitando
Protocolo de extracción de ADN                            la mezcla suavemente con una varilla de vidrio,
de hepatocitos                                            y evitando producir espuma.

                                                       6. Agregue a la probeta 20 mL de alcohol frío y
El hígado es un excelente material biológico para
                                                          continúe agitando. Después de haber agregado
obtener ADN, dado que los hepatocitos son célu-
                                                          el alcohol se observará una fase entre cada
las multinucleadas.
                                                          solución. En esta fase es donde se encuentran
                                                          las hebras de ADN.
1. Corte un trozo de hígado, de rata o pollo, de
   aproximadamente dos centímetros por lado. Lue-      7. Use la misma varilla de vidrio para trasladar el
   go, córtelo en pedazos tan pequeños como le sea        material a un portaobjetos limpio, agregue 3
   posible y póngalos en un mortero de porcelana.         gotas de azul de metileno; coloque un cubreob-
                                                          jetos y observe la preparación al microscopio.
2. Agregue 5 mL de agua destilada y algunos granos
                                                          Se observará una hebra translúcida y brillante.


26   Guía de Ciencias Biológicas
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  • 1. El material didáctico Guía para el profesor Ciencias Biológicas 4, para Cuarto Año de Educación Media, es una obra colectiva, creada y diseñada por el Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, bajo la dirección de MANUEL JOSÉ ROJAS LEIVA Coordinación Área Científico-Matemática : GABRIEL MORENO RIOSECO Autores: LUIS FLORES PRADO GERMÁN MANRÍQUEZ SOTO Edición: CAROL VALENZUELA CAVIEDES Ayudante de edición: REINALDO VARGAS CASTILLO Corrección de estilo: ISABEL SPOERER VARELA Documentación: PAULINA NOVOA VENTURINO RUBÉN ÁLVAREZ ALMARZA La realización gráfica ha sido efectuada bajo la dirección de: VERÓNICA ROJAS LUNA con el siguiente equipo de especialistas: Coordinación gráfica: CARLOTA GODOY BUSTOS Diseño y diagramación: MARIELA PINEDA GÁLVEZ Cubierta: MARCELA MONCADA LOMEÑA Producción: NELSON GUAJARDO ARRIAGADA Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del "Copyright", bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución en ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. © 2006, by Santillana del Pacífico S.A. de Ediciones, Dr. Aníbal Ariztía 1444, Providencia, Santiago (Chile) PRINTED IN CHILE Impreso en Chile por Quebecor World S.A. ISBN: 956 - 15 - 1113 - 4 www.santillana.cl Inscripción N° 152.084 areaciencias@santillana.cl www.santillana.cl N.E.
  • 2. Índice Introducción 4 Unidad 3: Organismo y ambiente 59 Antecedentes curriculares 4 Organización del texto del alumno 6 Propósito de la unidad 59 Estructura de la guía para el profesor 9 Objetivos Fundamentales Verticales 59 Marco curricular 59 Objetivos Fundamentales Transversales 61 ORIENTACIONES DIDÁCTICAS Organización de la unidad 61 Planificación de la unidad 62 Unidad 1: Información génica y proteínas 10 Solucionario 67 Trabajo con los preconceptos 76 Propósito de la unidad 10 Ampliación de contenidos 76 Objetivos Fundamentales Verticales 10 Material anexo 78 Marco curricular 10 Objetivos Fundamentales Transversales 12 Organización de la unidad 12 Planificación de la unidad 13 Evaluaciones 83 Solucionario 19 Trabajo con los preconceptos 26 Unidad 1: Información génica y proteínas 83 Ampliación de contenidos 26 Unidad 2: Microbios, sistemas de defensa y salud 86 Material anexo 30 Unidad 3: Organismo y ambiente 89 Unidad 2: Microbios, sistemas de defensa y salud 35 Bibliografía 94 Propósito de la unidad 35 Objetivos Fundamentales Verticales 35 Marco curricular 35 Objetivos Fundamentales Transversales 37 Organización de la unidad 37 Planificación de la unidad 38 Solucionario 44 Trabajo con los preconceptos 51 Ampliación de contenidos 51 Material anexo 53 Guía de Ciencias Biológicas 3
  • 3. Introducción La Guía para el profesor del texto Ciencias Biológicas 4, Como una forma de enriquecer la labor docente, esta ha sido creada por Editorial Santillana como un ma- guía además cuenta con un disco compacto en el terial de apoyo al proceso de enseñanza- aprendizaje que se entregan diversas herramientas, entre ellas: para el subsector Biología. Programa de Biología de 4° Año de Educación Media; el portal web con las actividades interactivas a las que Cada docente del subsector encontrará en sus páginas los estudiantes pueden acceder también desde Internet una propuesta editorial actualizada, que incorpora dirigiéndose a la página www.santillana.cl/bio4 y un los lineamientos de la Reforma Educacional chilena set de preguntas tipo PSU. junto con los nuevos enfoques pedagógicos y un tra- tamiento riguroso y científico de los contenidos. Antecedentes curriculares La Reforma Educacional en nuestro país responde a en el programa de cuarto año de Educación Media, un consenso mundial sobre la importancia de la edu- y que incorpora estrategias eficaces de enseñanza cación y a una revisión crítica de su calidad y equidad. que facilitan el aprendizaje de los estudiantes. En un contexto general, la política educacional del Las ideas o principios de aprendizaje incorporados en gobierno se enmarca en el fortalecimiento de la des- el texto son: centralización curricular y en la promoción de una pedagogía activa que parte de la creación de un Participación activa del estudiante. Un estudiante que nuevo currículum que, a su vez, permite establecer logra comprometerse con su propio aprendizaje tiene redes de apoyo a la gestión educacional, proyectos mayores posibilidades de aprender. En este sentido, institucionales y otorgar espacios para la participa- presentamos un texto que plantea diversas situaciones ción de la comunidad educativa en cualquier región de aprendizaje, brindando así la oportunidad de que del país. alumnas y alumnos participen activamente ejercitan- do y desarrollando su actividad mental al observar, A partir de un marco curricular de referencia, formado describir, comparar, relacionar, interpretar, analizar y por los Objetivos Fundamentales (OF) y los Contenidos resolver problemas simples. Mínimos Obligatorios (CMO), cada establecimiento tiene la libertad de definir sus propios programas de Comunicación de los objetivos. Los estudiantes que estudio, lo que significa un cambio sustantivo en la conocen de antemano lo que el docente desea ense- forma de entender el currículum. Se pasa así de un ñarles, o lo que se espera que aprendan, tienen mayor diseño curricular centralizado por el MINEDUC a otro posibilidad de lograr un aprendizaje significativo. Es en el que el principio de la flexibilidad y autonomía importante que sepan reconocer la manera en que de cada centro cobra un papel significante. se desea enseñarles y cómo irán logrando su apren- dizaje. Estos elementos contribuyen a la reflexión En este contexto de cambio es indispensable renovar individual e interna de cada estudiante respecto de los textos escolares para responder a las demandas los conocimientos, habilidades y actitudes que desa- de la sociedad actual. Editorial Santillana se sumó a rrollarán. En el texto, los contenidos (conceptuales, esta tarea mediante la creación del texto Ciencias procedimentales y actitudinales) se entregan en las Biológicas 4 que responde a los OF y CMO propuestos páginas de inicio de cada unidad. 4 Guía de Ciencias Biológicas
  • 4. Conocimientos previos. Cada estudiante posee una Evaluación continua. Tradicionalmente, las evalua- variada gama de conocimientos adquiridos en forma ciones más frecuentes son las que se hacen al iniciar empírica, a partir de su entorno particular, de las una unidad (evaluación diagnóstica) y después de la experiencias vividas, o derivada de los conocimien- enseñanza de un cuerpo más o menos extenso de tos, habilidades y actitudes aprendidas en los niveles información y de habilidades o procedimientos (eva- anteriores. Este conocimiento representa el punto luación sumativa). De acuerdo a la nueva propuesta de partida que debemos considerar como base para educativa, todo es evaluable, rompiendo con la ten- lograr un aprendizaje más duradero. Por esta razón, dencia a confundir evaluación con calificación. Ade- se incluye una página del texto destinada a detectar más, según estas nuevas tendencias, el estudiante conocimientos previos. Las actividades inducen a los también debe ir observando el nivel de logro de los estudiantes permanentemente a recordar sus ideas aprendizajes esperados que se le han propuesto de previas, estableciendo conexiones entre la nueva antemano. Por este motivo, si queremos obtener información y lo que ya saben. información respecto de cómo evoluciona el apren- dizaje de alumnos y alumnas, resulta fundamental Trabajo cooperativo. Sabemos que cada persona se evaluar durante todo el proceso. De acuerdo con proyecta desde su individualidad y originalidad en este principio, se presentan en el texto diversas acti- todos los ámbitos de la vida, pero es en su relación con vidades que pueden convertirse en instancias de eva- los demás donde se estimulan, potencian y desarrollan luación antes, durante y después del proceso ense- sus habilidades sociales. En este sentido, la comunica- ñanza-aprendizaje, las cuales permiten mantener ción adquiere un rol fundamental para lograr apren- informado al estudiante y al docente, respecto del dizajes que surgen de la interacción con el otro. desarrollo del proceso. Debido a esto, en el texto se incorporan múltiples actividades que promueven el trabajo cooperativo. Guía de Ciencias Biológicas 5
  • 5. Organización del texto del alumno En el texto Ciencias Biológicas 4 los contenidos se – Actividad. Actividades de distinta índole que apa- organizan en 3 unidades y 10 anexos, distribuidos en recen numeradas en orden correlativo en cada 160 páginas. unidad. Las tres unidades son: – Biodatos. Se entrega información complemen- taria a los contenidos tratados. Unidad 1: Información génica y proteínas – Reflexiona. Propone temas para reflexionar acerca Unidad 2: Microbios, sistemas de defensa y salud de ciertas actitudes. Unidad 3: Organismo y ambiente – Biolab. Actividad experimental que permite poner A continuación se describen los tipos de páginas y las en práctica el método científico. secciones que aparecen en cada unidad: – Biologí@net. Se sugieren direcciones de Internet, 1. Páginas de inicio de unidad en las que los estudiantes puedan obtener más información para ampliar y/o reforzar los conte- En dos páginas se presenta el título de la unidad y nidos. un breve texto introductorio de los contenidos que – Ir a la web. Sección que propone diversas activi- se desarrollarán en la unidad. En la sección En esta dades, tales como animaciones, disponibles en unidad… se dan a conocer los contenidos (concep- la página www.santillana.cl/bio4 . tuales, procedimentales y actitudinales) que se tra- bajarán. La sección Antes de comenzar… consiste en una actividad diagnóstica que permitirá recoger los conocimientos previos de los estudiantes. 2. Páginas de desarrollo de contenidos Los contenidos son desarrollados en un lenguaje ameno, claro y preciso, pero guardando la riguro- sidad que caracteriza a esta disciplina. Estas páginas incluyen las secciones que se detallan a continuación: 6 Guía de Ciencias Biológicas
  • 6. 3. Páginas de proyecto En estas páginas se plantea una actividad experi- mental, a partir de un problema científico que los estudiantes deberán resolver mediante la experi- mentación y aplicación del método científico. Además, analizan sus resultados, guiándose por las preguntas propuestas en la página. 5. Página de Lectura científica Texto de carácter científico actualizado y relacio- nado con el tema de la unidad, incluye preguntas de profundización y reflexión en torno a lo leído y a los contenidos tratados. 4. Páginas de Trabajo con las actitudes Son cuatro páginas destinadas al desarrollo de actitudes y hábitos tendientes a la mantención de la salud y a la preservación de los seres vivos y del me- dio ambiente. Estas páginas incluyen las secciones: 1. Explorar el problema. Se expone el tema a desarro- llar, en relación a la salud y el medio ambiente, con la ayuda de gráficos y tablas. 2. Analizar el problema. Se entrega un listado de preguntas que guían el análisis de los datos entre- gados en la sección Explorar el problema. 3. Tomar una decisión. Se propone una instancia pa- ra que los estudiantes manifiesten su actitud y opinión respecto al tema planteado. 4. Mi compromiso. Actividad a través de la cual se pro- pone que los estudiantes promuevan el cuidado de la salud, de los seres vivos y del medio ambiente. Guía de Ciencias Biológicas 7
  • 7. Organización del texto del alumno 6. Páginas de Resumen de la unidad En dos páginas se presenta la síntesis de la unidad. Incluyen la sección Mapa conceptual, cuyo objetivo es que los estudiantes relacionen los principales contenidos desarrollados en la unidad. 9. Páginas de Anexos Se incluyen diez anexos que apoyan el trabajo de los estudiantes en distintas actividades. Anexo 1: Medidas de seguridad en el trabajo de laboratorio 7. Páginas de evaluación Anexo 2: Uso del microscopio óptico (Comprueba lo que aprendiste) Anexo 3: Secuencia de bases de la hormona del crecimiento Son dos páginas en las que se entregan preguntas Anexo 4: Actividad enzimática de la catalasa tipo PSU relacionadas con los contenidos desarro- Anexo 5: ¿Los tejidos vegetales presentan llados en la unidad y cuyas respuestas se entregan el mismo contenido de ADN? en el Solucionario al final del libro. Anexo 6: Observación de bacterias del yogur Anexo 7: Cultivo de microorganismos Anexo 8: Medidas de prevención del virus Hanta Anexo 9: Compatibilidad de los grupos sanguíneos Anexo 10: Diagrama de estructura de edades 8. Página de Glosario Página que incluye una breve definición de los conceptos más importantes desarrollados en la unidad. 8 Guía de Ciencias Biológicas
  • 8. Estructura de la guía para el profesor La Guía para el profesor del texto Ciencias Biológicas 4, – Contenidos. Se entrega un listado de los conte- para Cuarto Año de Educación Media, es un material nidos desarrollados en la(s) página(s). creado por Editorial Santillana como apoyo al proce- so de enseñanza-aprendizaje para el subsector – Sugerencias metodológicas. Esta sección también Biología. Esta propuesta de guía incorpora material incluye actividades complementarias a las pro- concreto de apoyo a la labor docente a través de puestas en el texto del alumno, que pueden con- diversos elementos que se desarrollan al interior de siderar nuevas actividades de laboratorio (Guía de sus páginas y en el disco compacto que la acompaña, trabajo), proyectos científicos y debates, entre en el que se entrega: Programa de Biología de 4° otros. Año de Educación Media; el portal web con las acti- – Sugerencias de evaluación. En esta sección se vidades interactivas a las que los estudiantes pue- proponen diferentes formas e instrumentos de den acceder también desde Internet dirigiéndose a evaluación. la página www.santillana.cl/bio4 y un set de pregun- tas tipo PSU. • Solucionario. Respuestas a todas las preguntas y actividades planteadas en la unidad. En cada unidad se distinguen los siguientes elementos: • Trabajo con los preconceptos. En esta sección se • Propósito de la unidad. Define en términos breves entregan propuestas metodológicas para identificar el objetivo principal de la unidad. los preconceptos y corregir los errores conceptuales • Objetivo Fundamental Vertical. Propuesto por el más frecuentes en los que incurren los estudiantes. MINEDUC en el Decreto Nº 220, de mayo de 1998 y que se desarrolla en la unidad. • Ampliación de contenidos. Sección destinada a la actualización docente, en la que se profundizan al- • Marco curricular. Cuadro que organiza los Conteni- gunos de los temas tratados en la unidad, entre- dos Mínimos Obligatorios, Aprendizajes esperados gando información actualizada. y habilidades a desarrollar por los estudiantes en la unidad, de acuerdo a lo propuesto en los planes y • Material anexo. Sección que entrega a los docentes programas. material fotocopiable de diversa índole, lo que in- cluye: guías de trabajo y sugerencias de esquemas • Objetivo Fundamental Transversal. En esta sección e ilustraciones para elaborar transparencias. se enuncian los OFT propuestos por el MINEDUC que se abordan en la unidad. • Evaluaciones. Al término de las orientaciones di- dácticas, se propone una evaluación para ser apli- • Organización del texto. Esta sección resume, en una cada al finalizar cada unidad. Este instrumento red conceptual sencilla, los contenidos tratados a incluye preguntas tipo PSU que permitirán la ejer- lo largo de la unidad y su interrelación. citación y desarrollo de habilidades para enfrentar este sistema de evaluación. • Planificación de la unidad. Se entregan por página o tema las siguientes secciones: • Bibliografía. Esta sección va al término de la guía y da referencias de libros, revistas y páginas web – Objetivos. Se presentan los objetivos específicos para apoyar el trabajo de la unidad. de la(s) página(s). Guía de Ciencias Biológicas 9
  • 9. UNIDAD 1 Información génica y proteínas Propósito de la unidad Esta unidad se centra en los fundamentos químicos nuidad de generación en generación. Además, se de la información genética que origina, mantiene y estudia el impacto del conocimiento de la estructura perpetúa la vida. Esto incluye el conocimiento básico del ADN, tanto para explicar el fenotipo de los indi- sobre la composición química del material genético, viduos, sus variaciones y herencia, como para el diseño su expresión en la secuencia de proteínas y su conti- de aplicaciones biotecnológicas. Objetivos Fundamentales Verticales – Comprender los principios básicos y conocer los – Entender y valorar el conocimiento sobre el hallazgos experimentales sobre la naturaleza y genoma y los fenómenos de transferencia de estructura del material genético, el tipo de información génica, apreciando sus aplicaciones información que contiene y cómo esta se expresa. en salud y biotecnología, y sus dimensiones Valorar el aporte de este conocimiento para éticas y culturales. explicar los seres vivos. Marco curricular Contenidos Mínimos Obligatorios Aprendizajes esperados Habilidades • Proteínas como expresión de la Los alumnos y alumnas saben y Los alumnos y alumnas mejoran información genética. entienden: sus habilidades de: • El material genético. • El ADN es el material que • Manejar conceptos abstractos. especifica las propiedades • Estructura del ADN. hereditarias de cada especie, • Discutir y comunicar observa- su conservación y sus cambios ciones e información. • El código genético, lectura y evolutivos. traducción del mensaje de los • Razonar utilizando conoci- genes. • El fundamento de la continui- mientos previos, estableciendo dad de la vida a través de la relaciones entre conceptos, • Continuidad del material replicación del ADN y del flujo interpretando resultados genético: Replicación del ADN. de la información genética experimentales. desde el ADN a las proteínas. • Realizar montajes experimen- • Biotecnología. tales sencillos. • Enzimas. 10 Guía de Ciencias Biológicas
  • 10. Contenidos Mínimos Obligatorios Aprendizajes esperados Habilidades • Los genes que codifican para ARN mensajeros determinan la secuencia de aminoácidos de las distintas proteínas y su mensaje está escrito en un código universal de tres nucleótidos que especifica cada aminoácido. • El mensaje de cada gen se transforma en una proteína mediante dos etapas de transferencia de información: la transcripción y la traducción. • La secuencia de aminoácidos recién sintetizada se pliega y adquiere una estructura tridimensional, particular para cada secuencia. • El código genético es universal: se basa en tripletes de nucleó- tidos (codones) que correspon- den a aminoácidos específicos o a señales de inicio y término en la síntesis de una proteína. • Las proteínas son las moléculas que ejecutan la información génica. • La mayoría de los genes codifican enzimas que son una categoría especial de proteínas que aumentan la velocidad de las reacciones químicas. • Las enzimas son catalizadores biológicos específicos respecto de las reacciones químicas que realizan y de los sustratos que modifican. • El material genético se duplica antes de la división celular. La replicación del ADN reproduce fielmente toda la secuencia de nucleótidos del genoma por un mecanismo semiconservativo. Guía de Ciencias Biológicas 11
  • 11. Objetivos Fundamentales Transversales – Interés y capacidad de conocer la realidad, de – Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y utilizar el conocimiento y seleccionar información el cumplimiento, por un lado, y la flexibilidad, la relevante. originalidad, la capacidad de recibir consejos y críticas y el asumir riesgos, por el otro, como – Capacidad de exponer ideas, opiniones, aspectos fundamentales en el desarrollo y la convicciones, sentimientos y experiencias de consumación exitosa de tareas y trabajos. manera coherente y fundamentada, haciendo uso de diversas y variadas formas de expresión. Organización de la unidad Información génica y proteínas Expresión de la Material genético Traducción y replicación Biotecnología Enzimas información génica y estructura del ADN del material genético Traspaso de la Replicación información de del ADN los genes a las proteínas Relación entre Manipulación del Proyecto Genoma ADN genes y proteínas material genético Humano 12 Guía de Ciencias Biológicas
  • 12. Páginas Objetivos Contenidos Sugerencias metodológicas Sugerencias de evaluación 10 y 11 • Explicar el concepto de • Información genética. • Antes de comenzar, desarrolle la actividad sugerida • En parejas desarrollan la Actividad 1 de la página 10 fenotipo y su relación con • Fenotipo. en la sección Trabajo con los preconceptos. y señalan al menos un ejemplo de fenotipo para la síntesis de proteínas. cada nivel de organización. • Señalar que un fenotipo es una característica, gene- ralmente, observable y que es posible heredar a la • Responden el punto a de la Actividad 2 de la descendencia. No son fenotipos el pelo teñido y los página 11. tatuajes, tampoco lo son los rasgos modificados mediante cirugías plásticas. • Reconocen en ellos algunos fenotipos. 12 y 13 • Explicar el concepto de gen • Gen. • Recordar el concepto de gen desarrollado en segundo • Comentan con el curso las definiciones realizadas y sus propiedades. • El gen como unidad de año medio, preguntándoles: ¿Qué son los genes?, para el punto b de la Actividad 3. la herencia, segregación, ¿dónde se localizan? mutación y recombinación. • Desarrollan la Actividad 4 de la página 13. • Antes de trabajar los contenidos de la página 13, pedirles que desarrollen el punto b de la Actividad 3. • Leen en voz alta cada una de las propiedades de los Planificación de la unidad genes y explican a sus compañeros y compañeras por qué los genes son la unidad de la herencia, segregación, mutación y recombinación. 14 • Reconocer que la molécula • Experimento de transforma- • Comentarles que los neumococos con cápsula • Analizan el esquema del experimento de Griffith y de ADN es la portadora de ción bacteriana. producen colonias lisas y brillantes, en cambio los desarrollan la Actividad 5. Finalmente, realizan una la información genética. que carecen de ella producen colonias rugosas de puesta en común de sus respuestas. • Analizar un experimento e apariencia opaca. La cápsula protege a las bacterias interpretar sus resultados. de las defensas del organismo. Las letras S y R, se utilizan para identificar cada cepa de bacterias. Estas letras son las iniciales de liso y rugoso en inglés (smooth y rouge, respectivamente). Luego, preguntarles: ¿Qué ventajas le confiere a la cepa S la presencia de cápsula? 15 • Distinguir la composición • Composición química del • Sugerir que modelen la estructura de un nucleótido • Revisar los modelos realizados. Poner especial química de la molécula de ADN. con plasticina y palitos de fósforos. Indicarles los atención en el uso de los colores establecidos y ADN. colores que deben utilizar para cada molécula, por en la estructura de cada modelo. ejemplo amarillo para la pentosa, blanco para el grupo fosfato y cuatro colores distintos para las bases nitrogenadas. La idea es que esta simbología sea común para todo el curso. Guía de Ciencias Biológicas Pedirles que guarden sus modelos para una actividad posterior. 13
  • 13. Páginas Objetivos Contenidos Sugerencias metodológicas Sugerencias de evaluación 14 16 y 17 • Identificar la estructura de • Estructura del ADN. • Explicar el sentido de polimerización de cada hebra • Resuelven la Actividad 6 y discuten sus respuestas la molécula de ADN y su • Empaquetamiento en el del ADN, utilizando los nucleótidos modelados por con el curso. ubicación al interior de la núcleo celular. ellos, y pedirles que identifiquen los extremos 5`- 3`. célula. Posteriormente, señalar que las hebras de ADN son antiparalelas puesto que su sentido de polimeriza- ción es opuesto. • Reforzar la idea de que los puentes de hidrógeno Guía de Ciencias Biológicas son enlaces débiles, pero que pese a esto le otorgan estabilidad a la molécula de ADN. • Explicar que el carácter ácido de los nucleótidos se debe a la presencia del grupo fosfato, que libera iones hidrógeno y le confiere la carga negativa al fosfato. Estas cargas atraen a las proteínas, sobre las cuales la doble hélice de ADN se enrollará para formar los cromosomas. Planificación de la unidad • Averiguan sobre el ADN no codificante o ADN basura, que corresponde al 90% de nuestro genoma (entre 30.000 y 40.000 genes). 18-20 • Relacionar el efecto de la • Relación entre gen y • Señalar que las enfermedades de base hereditaria • Analizan la genealogía de la Actividad 8 y comentan variación de un gen con la proteína. no se deben confundir con enfermedades congéni- sus respuestas con el curso. síntesis de proteínas. • Enfermedades de base tas, que se producen por un trastorno durante el hereditaria. desarrollo embrionario o durante el parto; y enfer- • Exponen la información recopilada de una de las • Mutación. medades genéticas, que son aquellas producidas enfermedades hereditarias con ayuda de papelógrafos • Anemia falciforme. por alteraciones en el ADN, pero que no necesaria- e imágenes. mente se heredan de los progenitores. • Para la Actividad 9, de la página 19, sugerirles que se organicen en grupos para investigar acerca de una de las enfermedades hereditarias, evitando que estas se repitan. 21 • Comprender el método • Experimento de pulso • Preguntarles: ¿Por qué en el experimento de pulso • Desarrollan la Actividad 10 y discuten sus respuestas experimental a través y caza. y caza se usó uracilo radiactivo? Las respuestas con el curso. del cual se identificó al deben orientarse hacia la idea desarrollada en la ARN como la molécula página 21 del libro. intermediaria entre genes y proteínas.
  • 14. Páginas Objetivos Contenidos Sugerencias metodológicas Sugerencias de evaluación 22-24 • Identificar la estructura del • Estructura del ARN. • Después que realizan la Actividad 11, ubican los • Elaboran una maqueta del proceso de transcripción ARN. • Proceso de transcripción. procesos de transcripción y traducción en el esquema y rotulan las estructuras más relevantes. Realizan • Comprender el proceso de de la página 22 del texto. una exposición de sus trabajos. transcripción y la relación con la síntesis de proteínas. • Señalar que la maquinaria de transcripción se acopla • Reconocer los principales a una región denominada caja TATA y que es dife- eventos de la expresión rente al sitio de inicio de la transcripción que está génica. determinado por la secuencia TAC. • Señalar que en el proceso de transcripción solo se transcribe un sector de una hebra de las hebras del ADN. 25 • Identificar el código genético • Código genético. • Desarrollan en parejas la Actividad 13. Recordarles • A partir de la siguiente secuencia de ADN, elaboran y los aminoácidos para los que en la estructura del ARN se utiliza uracilo (U) en la hebra de ARN y la secuencia de aminoácidos para que codifica. vez de timina (T). Posteriormente, en una puesta en las que codifican. común exponen sus respuestas al curso. AAATCAATTCTGTGAACGATAATCCAGTCATTGATGTTGC CAGAGACAAAG • Señalar que el código genético posee las siguientes tres características principales: tiene codones como unidades de codificación, posee codones de inicio y término, y que un codón determinado codifica siempre el mismo aminoácido. 26 y 27 • Comprender el proceso de • Maduración del ARN: corte • Señalar que los intrones son secuencias de nucleóti- • Desarrollan la guía de trabajo Maduración del ARNm maduración del ARN. de intrones y empalme de dos presentes en el ADN, pero que no codifican. disponible en la sección Material Anexo, de la • Relacionar el proceso de exones. Las secuencias codificantes se denominan exones. página 31. transcripción con la síntesis • Proceso de traducción. de proteínas. • Explicar el proceso de corte de intrones y empalme de exones proyectando el esquema que aparece en la sección Material anexo, de la página 30. Preguntarles: ¿Qué procesos representan las flechas? • Proponerles que averigüen acerca de la enzima encargada de cortar los intrones y ensamblar los exones. • Sugerirles que visten la página www2.uah.es/ biomodel/biomodel-misc/anim/inicio.htm en ella encontrarán animaciones de la transcripción y traducción. Guía de Ciencias Biológicas • Señalar que el ARN ribosomal se sintetiza y madura en el nucléolo. 15
  • 15. Páginas Objetivos Contenidos Sugerencias metodológicas Sugerencias de evaluación 16 28 • Reconocer el efecto de las • Mutaciones cromosómicas • Reforzar que una mutación ocurre producto de una • Elaboran un informe donde expliquen el tipo de mutaciones en la informa- y puntuales. alteración mal o no reparada de la información mutación realizada, el ARNm resultante y la cadena ción genética y en la síntesis • Sustitución. genética y que se transmite a través de las genera- de aminoácidos resultante. proteica. • Agentes mutágenos. ciones. Este cambio puede ocurrir espontáneamente o inducidas por agentes físicos o químicos. • Desarrollan la guía de trabajo Analizando secuencias de proteínas propuesta en la sección Material • Proponerles que a partir de la secuencia de ADN anexo, de la página 32. entregada en la sugerencia de evaluación para la Guía de Ciencias Biológicas página 25, simulen una sustitución en la base nitro- genada 38 para que, luego, construyan el ARNm y la cadena de aminoácidos correspondientes. • Comparan los productos de ambas deleciones y discuten sobre la importancia del sitio de inicio de la transcripción. 29 y 30 • Comprender el proceso de • Replicación del ADN y • Señalar que al proceso de replicación de ADN tam- • Desarrollan la guía de trabajo Código genético Planificación de la unidad replicación del ADN. corrección de errores. bién se le conoce como síntesis de ADN y duplicación disponible en la sección Material anexo, de la del ADN, preguntarles: ¿En qué período del ciclo página 33. celular se lleva a cabo? • Explicar que, si bien la hebra de ADN sintetizada es una hebra complementaria a la hebra molde, la copia de esta generará una replica de la hebra original. Como ambas hebras se replican a la vez, cada hebra molde quedará apareada con su copia, por este motivo se dice que la replicación es un proceso semiconservativo. • Comentarles que la helicasa permite desenrollar y separar las hebras de ADN, lo que lleva a la forma- ción de superenrollamientos. Proponerles que averi- güen cómo se evitan estos superenrollamientos y por qué es importante evitar su formación. 31 y 32 • Reconocer los principales • Tecnología del ADN recom- • Comentarles que en la actualidad existen múltiples • En grupos elaboran un informe acerca de la técnica fundamentos de la biotecno- binante, sus aplicaciones técnicas de manipulación del material genético, investigada. logía, sus técnicas, aplicacio- y el impacto sobre los entre ellas está la reacción en cadena de la polime- nes e impactos. ecosistemas. rasa, a través de la cual se obtienen muchas copias • Organismos transgénicos. de un segmento de ADN. Proponerles que investiguen acerca de las áreas de aplicación de la biotecnología.
  • 16. Páginas Objetivos Contenidos Sugerencias metodológicas Sugerencias de evaluación • Proponerles que investiguen qué organismos han sido modificados genéticamente, qué genes se les han incorporado y con qué finalidad. 33 • Comprender la implicancias • Proyecto Genoma Humano. • Comentarles que a partir del Proyecto Genoma • Debaten en torno a las implicancias de la informa- éticas, biológicas y sociales Humano se abrió camino a dos nuevas disciplinas: ción otorgada por el Proyecto Genoma Humano y del Proyecto Genoma genómica y proteómica, que tienen como tarea sus potenciales usos. Humano. dar sentido a la información del genoma humano (y de otras especies) estudiando los genes y sus funciones y las proteínas que se generan a partir de ellos. • Proponerles que hagan una investigación bibliográfica acerca de estas dos disciplinas y sus funciones. 34-36 • Reconocer algunas de las • Enzimas. • Señalar que las proteínas tienen múltiples funciones • Realizan una investigación acerca de la estructura funciones de las proteínas. • Acción enzimática: energía en nuestro cuerpo, pedirles que indiquen algunos primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las • Comprender los mecanismos de activación, sitio activo, ejemplos. proteínas y elaboran una exposición para presentarla de acción enzimática. especificidad enzimática, al curso. complejo enzima – sustrato. • Comentarles que las enzimas actúan en ciertos • Reacciones anabólicas y rangos de temperatura y pH, por lo que al estar • Desarrollan la guía de trabajo Estructura de las catabólicas. en condiciones desfavorables de pH o temperatura enzimas y actividad catalítica propuesta en la se afecta su actividad, disminuyéndola o, simple- sección Material anexo, de la página 34. mente, inactivándola. • Explicar que la funcionalidad de una proteína está dada por su estructura. Las proteínas a altas temperaturas, superiores a los 60 ºC, se denaturan, es decir, pierden su estructura o conformación tridimensional, provocando una pérdida de su función. 37 • Inferir que los tejidos vege- • Contenido de ADN relativo. • Si no consiguen brócoli, sugiérales que utilicen • Elaboran un informe del trabajo en el laboratorio tales en crecimiento o en coliflor. que incluya marco teórico, hipótesis, procedimientos, desarrollo presentan mayor resultados y conclusiones. contenido de ADN. • Existe un protocolo que permite observar hebras de • Desarrollar habilidades ADN al microscopio óptico, los detalles se entregan relacionadas con el uso en la sección Ampliación de contenidos de la de material de laboratorio, página 26. técnicas de laboratorio y Guía de Ciencias Biológicas aplicación del método científico. 17
  • 17. Páginas Objetivos Contenidos Sugerencias metodológicas Sugerencias de evaluación 18 38-41 • Conocer la legislación chilena • Legislación sobre organismos • Pedirles que realicen una lectura grupal de las • En una puesta en común exponen las respuestas a respecto a los organismos transgénicos: México y Chile. páginas en 20 minutos; que busquen en Internet, las preguntas de las secciones Analizar el problema transgénicos. • Organismos transgénicos: diarios o revistas, información acerca de la legisla- y Tomar una decisión de la página 41 del texto. • Identificar las aplicaciones técnicas de obtención y ción y de las medidas que se toman en Chile que tienen los organismos aplicaciones. respecto al uso de organismos transgénicos. transgénicos. • Riesgos potenciales: salud • Detectar los riesgos y medio ambiente. ambientales potenciales Guía de Ciencias Biológicas del uso de organismos transgénicos. 42 • Desarrollar habilidades de • ARN de interferencia. • Pedirles que lean el texto durante 10 minutos. • Desarrollan las preguntas propuestas en la página y lectura comprensiva de textos • Regulación de la expresión Luego, que elaboren un esquema para explicar comparan sus respuestas con el curso. científicos simples. génica. cómo actúan los ARNi en el silenciamiento de • Aplicar conceptos aprendidos los genes. • Exponen al curso el esquema de silenciamiento de acerca del ARN y la expresión ARNi. génica, en la comprensión Planificación de la unidad de textos científicos. 43 y 44 • Reforzar los principales • Información y expresión • Leen el Resumen de la unidad e ir haciendo pausas • Responden las preguntas planteadas respecto a los conceptos desarrollados en génica. para formularles algunas preguntas respecto del contenidos leídos. la unidad. • Proteínas. contenido expuesto en el párrafo leído. 45 y 46 • Desarrollar habilidades de • Información y expresión • Pedirles que resuelvan las preguntas en forma • Resuelven las preguntas propuestas y participan resolución de problemas y génica. individual. Posteriormente, las preguntas son explicando sus respuestas. preguntas tipo Prueba de • Proteínas. respondidas por diferentes estudiantes, indicando Selección Universitaria (PSU) la respuesta correcta y explicando por qué las • Desarrollar la Evaluación de la unidad 1 de las aplicando los contenidos demás son incorrectas. páginas 83-85 de la guía. aprendidos en la unidad. 47 • Reconocer y comprender los • Información génica. • Proponerles que, en voz alta, definan con sus palabras • Comparan sus definiciones con las que aparecen en conceptos más importantes • Expresión de la información los conceptos que se entregan en el Glosario. la página para corregir los posibles errores. desarrollados con el tema génica. de Información génica y • Proteínas. • Revisan la unidad e incorporan nuevos conceptos proteínas. que consideren importante recordar, los definen e incorporan al glosario en una hoja aparte.
  • 18. Solucionario Actividad 1 (página 10) c. En anafase I. d. Los trabajos de Mendel fueron muy importantes Fenotipos a nivel de: para determinar, posteriormente, que los genes (factores responsables de la herencia) se encon- – Organismo: color de ojos, color de pelo, estatura, traban en los cromosomas y que se encontraban color de piel, entre otros. en número par en las células germinales y reducían – Células: forma y tamaño celular, estructura de la su número a la mitad en los gametos. De esta membrana plasmática, entre otros. manera los genes (que corresponden a los fac- – Núcleo: estructura de la membrana nuclear, tama- tores de la herencia propuestos por Mendel, más ño y ubicación del nucléolo. tarde denominados genes) se transmitían a la – Cromosomas: disposición en el núcleo. descendencia. – ADN: las histonas que posibilitan el enrollamiento del ADN. Actividad 5 (página 14) Actividad 2 (página 11) a. Con este experimento se pretende establecer si la información hereditaria está contenida en algún a. Algunos fenotipos en que participan proteínas compuesto químico que puede transferirse de son: color de pelo, de ojos y de piel, forma del pelo una célula a otra. (liso u ondulado), etc. b. Se utilizaron células muertas de la cepa S para b. Algunas proteínas son enzimas, y su función es verificar si “alguna sustancia” pasaba de esa cepa permitir que se lleven a cabo las reacciones quí- a la cepa R, cambiando el fenotipo de las células micas que ocurren en nuestro organismo. R vivas. Si se hubiesen usado células de la cepa S vivas, la muerte de los ratones se habría debido a su presencia. Actividad 3 (página 12) c. Las células de la cepa R se “transforman” en célu- a. Hombre: ojos verde, piel morena, pelo negro y las de la cepa S, es decir, adquieren fenotipos de liso, orejas grandes, cejas rectas y cara angulosa estas últimas, como superficie lisa de sus colonias, en las mandíbulas. y la capacidad de producir la muerte de los rato- nes. Esta transformación se produciría por la Pato lile: pico puntudo, colores y forma de las plu- incorporación de información genética desde la mas, patas palmeadas, cola de plumas más largas. cepa S a la cepa R. Más tarde, Avery descubriría Joven: ojos verdes, piel blanca, pelo rubio y ondu- que la molécula que se traspasaba de una cepa a lado, nariz recta, frente amplia, ojos pequeños, otra era el ADN. pestañas crespas. Jaguar: tamaño de las manchas, largo (aproximado) Actividad 6 (página 16) del bigote, orejas pequeñas. a. La secuencia complementaria de la hebra es: AATCGAAATGGGCCT Actividad 4 (página 13) b. Si se cambia una purina por una pirimidina, sin a. 2 copias. cambiar su base complementaria, las bases no esta- blecerían los puentes de hidrógeno, por lo que la b. Los genes se ubican en los cromosomas. doble hebra quedaría abierta en ese punto. Guía de Ciencias Biológicas 19
  • 19. Solucionario c. Los puentes de hidrógeno son enlaces intermole- spanish/ encontrarán mucha información sobre culares débiles, puesto que ocurren solo por las diferentes enfermedades. interacciones entre el átomo de hidrógeno perte- neciente a una molécula y un átomo de oxígeno perteneciente a otra molécula (u otro elemento Actividad 10 (página 21) altamente electronegativo, como el flúor), pero sin ceder, recibir ni compartir electrones. a. La detección del ARNm a diferentes tiempos per- mite establecer el movimiento de estas moléculas en la célula, desde el núcleo al citoplasma. Actividad 7 (página 17) b. La hipótesis que este experimento intenta poner a prueba es que el ARNm es una molécula interme- a. El ADN de las células procariontes es de doble diaria entre los genes codificantes y las proteínas. hebra circular cerrado, en cambio el ADN euca- rionte es una doble hebra lineal, pero con forma c. Si el ARNm se hubiese ubicado en el mismo lugar helicoidal. a diferentes tiempos, ya sea en el núcleo o en el citoplasma, se rechazaría la hipótesis. b. Las proteínas que están asociadas al ADN son las histonas. c. Síndrome de Down que se produce por tener un Actividad 11 (página 22) cromosoma extra en el par 21. Síndrome de Kline- felter que se produce por un aumento en uno o a. En la transcripción se transcribe la hebra de ADN, dos cromosomas en el par sexual. Síndrome de que contiene la información para la síntesis de Turner que se caracteriza por tener un solo cro- una proteína, a una hebra de ARNm. La hebra de mosoma sexual X. ARNm se traslada hasta el citoplasma y a partir de ella se lleva a cabo la traducción, es decir la lectura de la hebra de ARNm para sintetizar una Actividad 8 (página 18) proteína. a. La genealogía de la fenilcetonuria representa ADN una enfermedad de herencia recesiva, lo que se manifiesta en el “salto” de generación. Transcripción b. Los heterocigotos son sanos, pues la expresión del alelo dominante permite la síntesis de la enzi- ARNm ma normal que determina la condición de sano. En cambio, el homocigoto recesivo expresa solo proteínas que pueden ser inactivas, total o par- Citoplasma cialmente, en las vías metabólicas de las células. c. En la fenilcetonuria está involucrado solo un gen, aquel que codifica para la síntesis de la enzima. Traducción Actividad 9 (página 19) a. En la página www.nlm.nih.gov/medlineplus/ Proteína 20 Guía de Ciencias Biológicas
  • 20. Actividad 12 (página 23) Entre entre un gen y el siguiente pueden haber miles de bases, pues solo alrededor del 3% del a. La secuencia complementaria es: TGAGCGCATTT genoma está formado por genes codificantes, por AGTCGGCGCCAT lo tanto, lo que está más allá del sitio de término ATT es simplemente ADN vecino codificante para b. La secuencia de bases del ARNm que se formaría otros genes. a partir de la secuencia de ADN señalada es: ACUCGCGUAAAUCAGCCGCGGUA. La secuencia b. El ARNm tiene 624 nucleótidos. de ARNm que se formaría a partir de la hebra de c. Hay 193 aminoácidos codificados a partir de la ADN complementaria es: UGAGCGCAUUUAGUC secuencia de bases del gen de la hormona del GGCGCCAU. crecimiento. d. Esta secuencia codifica para los siguientes amino- Actividad 13 (página 25) ácidos, respectivamente: metionina–fenilalanina- prolina-triptófano-isoleucina-triptófano-serina- • A continuación se destacan las secuencias de inicio arginina-leucina. La secuencia nucleótidos de los (TAC) y de término (ATT), respectivamente, de la 10 primeros aminoácidos es la siguiente: TACA secuencia de bases de la hormona del crecimiento: AGGGCTGGTAGGGCGACAGGGCAGAC. Para deter- minar los aminoácidos correspondientes a estas GCCTTAAGATTCATCCTCCGTAATTATGTATAC secuencias, primero se debe establecer la secuen- AAGGGCTGGTAGGGCGACAGGGCAGA cia de ARNm complementaria. CAAGCTGTTGCGATACGACGCACGAGTGGCA e. La secuencia de ARNm que codificaría para estos GACGTGGTCGACCGAAAGCTGTGGATGGTCC 10 aminoácidos es: AUGUUCCCGACCAUCCCGUCC TCAAGCTTCTTCGTATGTAGGGCTTTCTTGTCTT CGUCUG. TATGAGGAAGGACGTCTTGGGCGTCTGGAGGGA CACGAAGAGGCTTAGCTAGGGCTGGGGCAG f. Existen 6 codones que codifican para el aminoá- GTTGGCACTTCTTTGGGTCGTCTTTAGGTTGGAC cido serina (Ser): UCU, UCC, UCA, UCG, AGC y AGC. CTCGAGGACGCATAGAGGGACGACGACTAG Esto es un ejemplo de la redundancia del código GTCAGGACCGAGCTCGGCCAAGTCAAGGACG genético. CAAGGCAAAAGCGATTGAGGGACCAAATGCCAC GATCGCTGAGGTTGCAAATGCTGGAC GACTTTCTGGACCTTCTTCCATAGGTCTGGGAC Actividad 14 (página 27) TACCCAGCAGACCTTCTGCCAAGGGGCGCATG GCCAGTCTAGAAGTTTGTCTGGATGAGGTT Etapa A. El ARNt que codifica para fenilalanina se TAAGCTGTGGTTGAGGGTGTTGCTGCTGCGAGAC une al codón del ARNm que se está traduciendo GACTTTTTGATGCCAGACGACATGACGAAG en el ribosoma. GCATTTCTGTACCTGTTTCAACTTTGGAAGGACG Etapa B. El ARNt que codifica para triptófano se CATAGCAAGTCACGGCAAGGCAACTTCCAAG une al codón UGG del ARNm que codifica para GACGCCAAAGATTAAGATCTTCGAACCC este aminoácido. a. Primero se debe separar los tripletes de nucleóti- Etapa C. El aminoácido triptófano se une a la dos. En esta secuencia se observan dos sitios de cadena de aminoácidos de la proteína que se está término: ATT y ATC. Pero la información para la sintetizando. proteína termina en el primer triplete de término. Guía de Ciencias Biológicas 21
  • 21. Solucionario Etapa D. El ARNt que codificaba para fenilalanina ponde a la etapa de reparación de los errores (aminoácido que ya se ha unido a la cadena de que ocurren durante la replicación. aminoácidos) se retira del ribosoma para dar cabi- c. Los rayos ultravioleta producen daños en el ADN da a la llegada de otros ARNt. durante la replicación, pues en esta etapa el ADN queda “descubierto” y, por lo tanto, es suscepti- ble de sufrir daños. Por otro lado, hay que consi- Actividad 15 (página 28) derar los errores acumulados por la maquinaria de replicación. • En la secuencia se elimina el nucleótido número 12 que es una citosina. Actividad 18 (página 34) GCCTTAAGATTCATCCTCCGTAATTATGTATACAAG GGCTGGTAGGGCGACAGGGCAGAC a. La energía de activación que se requiere en presen- cia de una enzima es inferior a la energía requerida • Por lo que la secuencia de ADN resultante es: en ausencia de esta. GCCTTAAGATTATCCTCCGTAATTATGTATACAAG b. Esta es una de las propiedades básicas del funcio- Como la mutación no afectó a los nucleótidos que namiento de las enzimas: facilitan el desarrollo están después del sitio de inicio no hubo modifi- de las reacciones químicas disminuyendo la ener- cación en la composición del ADN, por lo que los gía de activación. aminoácidos son los mismos a. La mutación simulada es una deleción, pues se Actividad 19 (página 35) elimina una base nitrogenada. • En la elaboración del modelo de llave-cerradura, b. Esta mutación cambia los codones, y por este cam- se debe guiar la discusión de los estudiantes en bio se origina un cambio en los aminoácidos que torno a cómo se produce la unión entre la enzi- componen dicha proteína. ma y el sustrato. Este proceso es dinámico, ya que tanto la enzima como el sustrato modifican su estructura al unirse y al separarse. Estas modifica- Actividad 16 (página 29) ciones en su forma están relacionadas con el cam- bio en el plegamiento de las proteínas debido a a. En la hebra superior, las bases que faltan son A, C interacciones, principalmente eléctricas e hidro- y T; y en la inferior faltan T, G y C. fóbicas, entre la enzima y el sustrato. b. Para la hebra superior, el producto de la replicación • Los modelos más aceptados de unión enzima sus- es: TTGTGGTGGTCAACAG; mientras que para la trato son: llave-cerradura y encaje inducido. hebra inferior es: AACACCACCAGTTGTC. Actividad 20 (página 36) Actividad 17 (página 30) a. En la situación B, la forma de la enzima cambia a. La etapa G2 ha presentado un aumento en el tiem- producto de interacciones físicas con el sustrato. po de duración. b. El cambio de la forma en la enzima induce un b. Esta situación coincide con el hecho de que corres- cambio en la estructura del sustrato, lo que se 22 Guía de Ciencias Biológicas
  • 22. traduce en la disminución de energía de activa- b. Un ejemplo de definición: “Son organismos trans- ción de la reacción química. génicos aquellos que, por medios artificiales, se les ha insertado ADN proveniente de otra especie c. Una vez que ha ocurrido la reacción, la enzima mediante un vector, generalmente de origen vuelve a la estructura que presentaba en forma bacteriano o viral”. libre. c. La propuesta de México propone regular explíci- tamente el manejo y producción de organismos Proyecto (página 37) transgénicos, en una ley aprobada por el Congreso. En cambio, la propuesta chilena se limita a exigir a. La juguera rompe el tejido vegetal por acción una difusión pública de los alimentos con con- mecánica mientras que el detergente permite tenidos transgénicos, en un decreto que espera desagregar la membrana celular por acción bio- ser promulgado. química. Gracias a sus propiedades anfipáticas, Los aspectos científicos relevantes que propone la disuelve los lípidos de la bicapa y forma comple- postura mexicana, en forma indirecta, busca pre- jos (micelos) que son eliminados de la solución en venir, evitar o reducir los riesgos que la producción la etapa de filtración, dejando el ADN en el líquido de organismos transgénicos podría acarrear a la filtrado. salud humana y a los ecosistemas. Por otro lado, la propuesta chilena busca, en forma muy indirec- b. Por excesiva agitación, antes de precipitar, se pue- ta, informar a la población sobre el contenido de de fragmentar demasiado el ADN, obteniéndose productos transgénicos en los alimentos que nor- un precipitado de menor calidad. malmente consume c. Se espera que haya diferencias, y estas serán d. No hay un listado oficial de los productos alimen- dependientes de la cantidad de agua presente en ticios comercializados en Chile que contengan pro- cada tejido, así como del contenido de pared ductos transgénicos, porque el decreto ley arriba celular. mencionado aún no está vigente (se encuentra a d. Se espera mayor cantidad relativa en el plátano, la espera de su promulgación desde 2002). Existe por no poseer pared celular y tener una mayor sí, un listado difundido por organizaciones ecolo- densidad celular (menor contenido de agua). gistas, disponible en Internet. e. Las células de polen no contienen cloroplastos, de e. A mayor densidad celular y menor contenido de modo que no habría riesgo de difusión de los agua, mayor contenido relativo de ADN. genes transgénicos por contaminación biológica. Analizar el problema (página 41) Tomar una decisión (página 41) a. El termino “organismo genéticamente modifica- a. Aunque se trata de respuestas personales que no do” no es el más adecuado porque debido a los se pueden evaluar directamente, se sugiere consi- procesos de mutación y recombinación genética derar las contradicciones generadas, por un lado, (en seres vivos con reproducción sexual), no existe entre la creciente necesidad de alimentos para la organismo que no esté, en mayor o menor medi- población mundial, eventualmente resuelta con el da, “genéticamente modificado”. La variabilidad uso de alimentos transgénicos, y por el otro, por los genética es un hecho que caracteriza a todas las peligros que conlleva para los ecosistemas y la salud poblaciones naturales de organismos. de las personas el manejo de dichos alimentos. Guía de Ciencias Biológicas 23
  • 23. Solucionario b. Influyen positivamente todos los factores que c. Se conoce un caso ya “clásico”, de silenciamiento promuevan el conocimiento de las ventajas y des- de uno de los cromosomas X en las hembras de ventajas que plantea el manejo, desarrollo y, mamíferos por molécula de preARN mensajero especialmente, la comercialización y consumo de que lo cubre en toda su extensión, impidiendo la alimentos que contienen productos transgénicos. expresión de sus secuencias génicas. Esta función Influyen negativamente todos los factores que explica la dosis única de genes activos que tienen evitan que dicho conocimiento sea divulgado de las hembras de mamíferos, cariotípicamente XX, manera explícita. En ambos casos, la comunidad y que es equivalente a la dosis única del X del científica, las autoridades de educación y salud, macho, siempre activo. las empresas del rubro de la alimentación y los medios de comunicación comparten responsabili- dades. c. Probablemente, en esa encuesta la opción rela- cionada con los productos transgénicos ocuparía uno de los últimos lugares. Esta respuesta estaría asociada al bajo nivel de difusión que tienen entre el público en general los problemas cientí- ficos, éticos, sociales y legislativos relacionados con el manejo y consumo de productos transgénicos. d. Un rol central, en la medida en que el conoci- miento sobre este tema está en permanente evo- lución, y los expertos son quienes tienen el más rápido acceso a dicha información. Lectura científica (página 42) a. De haberse considerado un “dogma” que el ARN solo puede constituirse bajo la forma de las tres estructuras “clásicas” (mensajero, ribosomal y de transferencia), y que es una molécula de hebra simple, probablemente no se habría establecido el rol que juega el ARN de interferencia en los procesos de regulación génica. Antes del descu- brimiento del ARNi, el rol en estos procesos era asignado de manera casi exclusiva a las proteínas y a las secuencias de ADN no codificante. b. En general, conformaciones de ARN que tuvieran funciones hasta ahora adscritas exclusivamente al ADN o a proteínas (hebra doble, con bases nucleo- tídicas análogas a C, T, G y U, de gran tamaño, con propiedades autocatalíticas, etc.). 24 Guía de Ciencias Biológicas
  • 24. Mapa conceptual (página 44) Uno de los posibles mapas conceptuales es el que se entrega a continuación: Material genético presente en forma de Grupo fosfato Desoxirribosa formado por ADN ARN forma los Bases nitrogenadas Cromosomas ARNt ARNm que son permiten el traspaso que portan los de la información Adenina Citosina desde los Timina Guanina Genes a las Proteínas a través de la Fenotipo expresando un Transcripción Comprueba lo que aprendiste (páginas 45 y 46) 1. c 5. c 2. d 6. d 3. c 7. e 4. d Guía de Ciencias Biológicas 25
  • 25. Trabajo con los preconceptos Genes y fenotipos 3. La forma de una proteína, como la albúmina, está determinada solamente por el gen que la Existen muchos errores en torno a cómo funcionan codifica. los genes y cómo están determinados los fenoti- 4. Un gen determina solo un fenotipo a la vez. pos. Para detectar errores en torno a estos temas se sugiere pedirles que lean las siguientes asevera- 5. Si conocemos el genoma completo de una ciones e indiquen por qué su veracidad es discuti- persona antes de nacer, podremos predecir todas ble y corrijan los errores que detecten. sus características físicas. 6. Los seres humanos tenemos el mayor número de 1. La forma de una proteína no es un fenotipo, pues genes codificantes, ya que somos evolutivamente no se puede observar a simple vista. superiores a otras especies. 2. Existe un solo gen que determina la forma de 7. El Proyecto Genoma Humano permitió conocer las orejas, y otro que determina el número de los genes que determinan, por ejemplo, que una dedos. persona sea alcohólica. Ampliación de contenidos Puentes de hidrógeno de arena lavada, y comience a moler el trozo de tejido. Los puentes de hidrógeno se establecen entre ele- 3. Muela el material hasta que todo el hígado apa- mentos muy electronegativos (por ejemplo, oxíge- rezca como una mezcla homogénea y semilíqui- no, nitrógeno, cloro y flúor) y un átomo de hidró- da. Deje reposar la mezcla por algunos minutos, geno. Estos son enlaces muy débiles, donde un hasta que la arena sedimente. átomo de hidrógeno interactúa con dos átomos electronegativos, por lo que el átomo de hidrógeno 4. Con una pipeta Pasteur o gotario, extraiga la fase es compartido por dos moléculas distintas creán- líquida y póngala en una probeta de 100 mL. dose un puente. 5. Agregue 20 mL de una solución de lavaloza o champú (diluir una cucharada de lavaloza o champú en 20 mL de agua destilada) agitando Protocolo de extracción de ADN la mezcla suavemente con una varilla de vidrio, de hepatocitos y evitando producir espuma. 6. Agregue a la probeta 20 mL de alcohol frío y El hígado es un excelente material biológico para continúe agitando. Después de haber agregado obtener ADN, dado que los hepatocitos son célu- el alcohol se observará una fase entre cada las multinucleadas. solución. En esta fase es donde se encuentran las hebras de ADN. 1. Corte un trozo de hígado, de rata o pollo, de aproximadamente dos centímetros por lado. Lue- 7. Use la misma varilla de vidrio para trasladar el go, córtelo en pedazos tan pequeños como le sea material a un portaobjetos limpio, agregue 3 posible y póngalos en un mortero de porcelana. gotas de azul de metileno; coloque un cubreob- jetos y observe la preparación al microscopio. 2. Agregue 5 mL de agua destilada y algunos granos Se observará una hebra translúcida y brillante. 26 Guía de Ciencias Biológicas