1 Liceo Parroquial San Antonio Biología Celular y Molecular

Prof. Lorena Villalobos L.

Estimad@s Alumn@s Biología Celular y Molecular, Explicarles antes que nada que en el documento he incluido material educativo que ya hemos visto en clases, he tomado esta decisión para poder mostrarles material que tenga un orden encadenado. Al final del documento incluyo actividades que hubiésemos realizado esta semana. Antes de continuar informarles que el Ministerio de Educación ha puesto a disposición de ustedes material de apoyo para reforzar las materias de las distintas áreas (aprendoenlinea.mineduc.cl). A

pesar de que no hay material específico para el curso, pueden indagar en aprendizajes de octavo, material referido a célula, o segundo medio materia referida a conceptos de genética Al final del documento se agrega las indicaciones dadas para desarrollar y presentar el anteproyecto de investigación (Anexo 2). Este material lo revisamos con un grupos reducido de compañeros, por lo mismo solicito que cualquier duda que puedan tener la hagan a mi correo electrónico, en el cual estaré siempre dispuesta responder dudas. lorenavillalo@gmail.com.

BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR 2020 Programa y unidades

2 Programa de Biología de Ecosistema. Contenidos por unidad.

UNIDAD 1 - COMPRENDIENDO LA ESTRUCTURA Y LA FUNCIÓN DE LA CÉLULA

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE PARA 3° Y 4° MEDIO 1. Investigar el desarrollo del conocimiento de biología celular y molecular a lo largo de la historia y su relación con diversas disciplinas como la química, la física y la matemática, entre otras 2. Explicar la estructura y organización de la célula, basada en biomoléculas, membranas y organelos, su reproducción, mantención y recambio, en procesos de metabolismo, motilidad y comunicación, como fundamento de la continuidad y evolución del fenómeno de la vida. PRIMERA CLASE OBJETIVOS Definir la Biología Celular y Molecular Relacionar la Biología Celular y Molecular con los principales avances de la ciencia y en nuestra vida diaria. INDICADORES DE EVALUACIÓN - Describen evidencias e interpretaciones de las principales investigaciones que han contribuido al desarrollo de la biología celular y molecular. - Describen la contribución de investigaciones al desarrollo de la biología celular y molecular, reconociendo evidencias científicas e inferencias e interpretaciones que emanan de ellas. RELACIÓN ENTRE LA BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR Reflexionando acerca de la importancia de la biología celular y molecular en mi vida

3 Reflexionan acerca de la importancia de la biología celular y molecular en su vida y la de las personas en general, abarcando su rol en ámbitos como medicina, salud, deporte, alimentación y medio ambiente. Registran sus aportes, justificando con una idea o concepto la relación con estas disciplinas. Investigando los hitos de la biología celular y molecular En grupos pequeños, planifican y desarrollan una INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA relacionada con los PRINCIPALES HITOS en el CONOCIMIENTO DE LA BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR, que han sucedido a través del tiempo, en el ámbito local y global, enfatizando los aportes realizados por otras disciplinas científicas, como la química, la física y la matemática, entre otros. Elaboran una LÍNEA DE TIEMPO como síntesis de la investigación realizada. Argumentan las implicancias sociales, éticas, económicas y ambientales relacionadas con la aplicación de la biología celular y molecular al conocimiento científico tanto en el ámbito local como global. Comparan sus trabajos, con el fin de establecer coincidencias y diferencias, llegando a consenso en los hitos establecidos.

Microscopios, lupas e instrumentos de laboratorio son claves para llevar a cabo el curso y comprender parte de sus contenidos. Existen diferentes tipos de microscopios según el objeto objetivo que se desee estudiar. La biología celular, se inicia con la invención del microscopio, instrumento clave para el avance desde su invención.

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QUE ESTRUCTURAS Y ORGANELOS RECONOCEMOS EN LA IMAGEN ???

Puedes anotar los nombres en este espacio.

Así podrás ver las células en nuestros microscopios.

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ACTIVIDAD 4 HORAS PEDAGÓGICAS En la primera clase los estudiantes grupalmente investigaron los principales hitos de la Biología Celular y Molecular, en una segunda clase expusieron sus resultados al curso. Se entrega un resumen de los resultados como anexo 1, al final de este documento

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MATERIAL REVISADO LA ULTIMA CLASE RESUMIMOS LA HISTORIA

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LO NUEVO ACTIVIDAD ARTICULO DE LECTURA Analizando los aportes de la biología celular y molecular Sobre la base de la lectura del texto que se expone a continuación, reflexione sobre el origen de la biología molecular y su relación con otras disciplinas científicas, guiados por las siguientes preguntas: ¿Cuáles con los principales aportes que presenta la biología molecular al conocimiento científico? ¿Por qué la biología molecular tuvo un origen posterior a la biología celular? ¿Qué disciplinas contribuyeron al desarrollo de la biología molecular? ¿Cuáles serían los aportes de estas disciplinas? ¿Por qué el estudio del gusano C. elegans marcó un hito en el desarrollo de la biología celular y molecular? Mediante el ejemplo de un caso puntual, explique brevemente los aportes de la biología molecular en el ámbito local y global. Teniendo en cuenta el texto leído, sintetice en una frase o idea propia la importancia de la biología molecular y sus aportes al conocimiento científico

Biología molecular: la nueva frontera

Parece que el término de Biología Molecular fue acuñado por W. Weaver de la Rockefeller Foundation en 1938. Estaba preparando un plan de apoyo a la investigación para la aplicación de la ciencia física a áreas seleccionadas de la Biología, como son la Bioquímica, la Biología Celular y la Genética. El programa de la Fundación tuvo un éxito espectacular. Pero el término Biología Molecular no se consolidó. Quizá fuese porque pudo parecer demasiado presuntuoso, pero más probablemente se debió a la interrupción del estudio de las macromoléculas, que supuso el inicio de la Segunda Guerra Mundial. Fue después del término de la contienda, cuando se popularizó el término y se llegó a perfilar su contenido. Desde el primer momento surgieron dos escuelas que se disputaron la hegemonía. G. S. Stent las ha descrito como escuela informacionista y escuela estructuralista. La primera, americana, era hostil a la Bioquímica; la segunda, inglesa, estaba en cambio plenamente integrada en ella. Las dos en estrecha conexión con la Física, pero entendiendo la relación de formas contrapuestas. Algunos pioneros de la escuela informacionista creían en la idea realmente fantástica de que la Biología podía proporcionar contribuciones significativas al progreso de la Física, incluso nuevas leyes y fenómenos. Los pioneros de la escuela estructuralista mantenían el punto de vista perfectamente razonable, de que la Física podía hacer aportaciones muy valiosas a la Biología. (Stent, 1968). En 1950, Atsbury decía: “Parece que el término Biología Molecular se está popularizando bastante y estoy contento de que así sea, porque, aunque es improbable que haya sido yo quien la ha inventado, me gusta y he tratado de propagarlo durante mucho tiempo”. (Atsbury, 1950). A continuación señalaba lo que caracteriza esta forma de ver la Biología “implica no tanto una técnica, sino más bien un nuevo enfoque desde el punto de vista de las llamadas ciencias básicas, con la intención de buscar bajo las

13 manifestaciones a gran escala de la Biología clásica, el plan molecular correspondiente”. Por fin, señalaba claramente el objeto de estudio: “Se ocupa particularmente de las formas de las moléculas biológicas y de la evolución, explotación y ramificaciones de esas formas en su ascenso hacia niveles de organización cada vez más altos”. Para terminar definiéndola: “la Biología Molecular es predominantemente tridimensional y estructural, pero esto no quiere decir que sea un mero refinamiento de la morfología. Al mismo tiempo, tiene que inquirir forzosamente sobre génesis y función”. El estudio de los ácidos nucleicos descubiertos el siglo pasado se vio impulsado con fuerza en dos ocasiones, como consecuencia del conocimiento de su función biológica. Recién descubiertos, se localizaron en el núcleo celular (de ahí su nombre). Como consecuencia del trabajo de los citólogos, se concluyó que el material genético tenía su sede en este orgánulo celular. Decisivo fue el esfuerzo realizado por Watson y Crick, quienes, convencidos de que el ADN es el material genético, se propusieron establecer su estructura, con la ilusión de que quizá la estructura, una vez conocida, pudiera revelar cómo esta sustancia ejerce las diversas funciones que corresponden al material genético celular. (Watson y Crick, 1953). Antes de que se lograse probar que el ADN es el material genético, las proteínas habían sido el candidato generalmente aceptado por su importancia y variedad y la diversidad de las funciones que ejercen en la célula. La presencia universal de la proteína en los seres vivos llevó a Johannes Mulder a proponer el siglo pasado el nombre que hoy tienen, queriendo indicar que son de la mayor importancia. Pero su estudio adquirió un ímpetu arrollador solo después de que, tras larga polémica, se logró demostrar que las enzimas son proteínas. Desde entonces, profundizar en el conocimiento de la estructura de las proteínas era lo mismo que ahondar en la comprensión de cómo ejercen su función estos catalizadores biológicos, de los que dependen todas las actividades vitales. En 1963, Sydney Brenner propuso al Medical Research Council desde su Laboratorio de Biología Molecular, un proyecto para estudiar la biología molecular del desarrollo de organismo pluricelular más sencillo posible: el gusano de 1 mm de longitud y con una vida de 3 días y medio Caenorhabditis elegans. Como decía en el proyecto: “Nos gustaría atacar el problema del desarrollo celular…, eligiendo el organismo diferenciado más sencillo posible y sometiéndolo a los métodos analíticos de la genética microbiana”. El organismo consta de 959 células somáticas, de las cuales 302 forman el sistema nervioso. Cuando se propuso el trabajo, muchos investigadores pensaron que estaba adelantado para la época. Watson llegó a decir que en 20 años. Pero el proyecto se completó en 1983 (Lewin, 1984). Ahora se conoce el camino seguido en el desarrollo por cada una de las células de C. elegans, incluidas las conexiones de las neuronas en su sistema nervioso. Y no parece tener plan sencillo alguno. Al concluir el proyecto, Brenner comentaba que al comienzo se dijo que la respuesta para la comprensión del desarrollo iba a provenir de un conocimiento de los mecanismos moleculares del control genético. Pero los mecanismos moleculares son monótonos de tan simples y no nos van a decir lo que queremos saber. Tenemos que intentar descubrir los principios de organización. En el caso de la biología molecular, todos coinciden en que encierra la posibilidad de la comprensión de los sistemas biológicos a su nivel básico, que es el molecular. Como ha dicho Brenner: “La biología molecular es el arte de lo inevitable: si trabajas en ella, es inevitable que encuentres cómo funciona, por lo menos al final”. (Adaptado de: https://web.ua.es/es/protocolo/documentos/lecciones/leccion-inaugural-86-87.pdf) ACTIVIDAD "PAISAJES CELULARES"" TIEMPO DESTINADO A LA ACTIVIDAD DOS SEMANAS PROPOSITO DE LA ACTIVIDAD: Elaborar diversas representaciones y modelos de diversos tipos celulares, con la finalidad de caracterizar y describir su estructura, función y relación con el medio, representando la diversidad celular que existe en la naturaleza. OBJETIVO GENERAL Explicar la estructura y organización de la célula en base a biomoléculas, membranas y organelos, su reproducción, mantención y recambio, en procesos de metabolismo, motilidad y comunicación, como fundamento de la continuidad y evolución del fenómeno de la vida. INDICADOR DE EVALUACIÓN - Comparan células fúngicas, protistas, vegetales y animales, desarrollando y usando modelos de la organización de la membrana plasmática, estructuras y organelos.

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OBSERVA LA SIGUIENTE DIVERSIDAD CELULAR CÉLULAS DE HONGOS

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ACTIVIDAD RELACIONADA 1) Una vez que hayas observado la diversidad de células busca información relacionada con los diversos tipos de células, sus estructuras, características y su relación con otras células, organiza la información en tablas comparativas.

2) Utilizando diversos medios visuales, presentarás tus resultados a tus compañeros. 3) Envía la presentación en el medio audiovisual elegido a tu profesora para evaluación. a lorenavillalo@gmail.com. La fecha de envío se informara la semana del 23 al 27 de marzo.

NOTA: Esta actividad debía ser realizada por dos o tres alumnos(as), si pueden realizar esta actividad on line, trabajando en una nube virtual, se aceptará la formación de grupos virtuales.

ACTIVIDAD RELACIONADA 2

Modelizando células del cuerpo en diversos contextos Deben escoger y dibujar una célula del cuerpo humano, tomando en cuenta su composición molecular, membranas, organelos, reproducción, mantención y recambio, en procesos de metabolismo, motilidad y comunicación, indicando cada una de sus estructuras. De ser posible comparen sus dibujos en forma virtual, en conjunto, elaboren un modelo estándar con cada uno de sus aportes. Observen imágenes reales de células de distintos tipos de tejidos humanos, comparando esas células con el MODELO que elaboren en conjunto, estableciendo semejanzas y diferencias. Formulen preguntas acerca de las características distintivas de las células y que podrían ser investigadas en forma bibliográfica o experimental. NOTA: Esta actividad también será evaluada, mayor información a través del correo electrónico, para puntualizar con mayor detalle. RECURSOS Y SITIOS WEB de orientación Diversidad celular - https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/1-diversidad.php Atlas digital de Histología - http://www.facmed.unam.mx/deptos/biocetis/atlas2013A/index.html Estructura celular - https://es.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell#tour-of-organelles Artículo modelos para la enseñanza de las ciencias - https://reuredc.uca.es/index.php/eureka/article/view/2626/2275 Elaboración mapas mentales - http://www.inspiration.com/visual-learning/mind-mapping - https://trabajoypersonal.com/que-es-un-mapa-mental/

HASTA EL PRÓXIMO ENVIO

17 ANEXO 1. PRINCIPALES HITOS DE LA HISTORIA DE LA BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR En el siguiente documento se hace referencia solo a un hito resumido de los aportes de los científicos, sin embrago cada uno de ellos llevo una extensa carrera científica con significativos aportes. También se debe considerar 1) 1665 Robert Hooke observó los espacios ocupados por las células a partir de delgadas láminas de corcho (material vegetal), las llamó células. 2) 1667 Van Leeuwenhoek observó por primera vez células vivas en espermatozoides humanos y de protozoarios. 3) 1831 Robert Brown describió el núcleo como la estructura central de las células vegetales. 4) 1838 Matthias Schleiden y en 1839 Theodor Schwann, estudiando células vegetales y animales respectivamente, propusieron la teoría celular. 5) 1840 Jan Evangelista Purkinje dio el nombre de protoplasma al contenido celular. 6) 1855 Rudolph Virchow enunció el principio de que todos los seres vivos se originan a partir de otros preexistentes (Ommis cellula es cellula). 7) 1865 Gregory Mendel: Postula las leyes de la herencia y caracteres hereditarios. 8) 1869 Friedrich Meischer descubrió los ácidos nucléicos, llamó nucleína al ADN (desconocido en esa época). 9) 1875 Eduard Adolf Strasburger estudió la división celular en plantas y denominó división indirecta a este proceso. 10) 1876 Camillo Golgi: descubrió el complejo de Golgi y muchos trabajos en sitema nervioso y enfermedades como malaria (paludismo). 11) 1876 Oscar Hertwig: Descubre la meiosis. 12) 1878 Walther Fleming llamó mitosis al proceso de división en células animales y vegetales. 13) 1888 Alfred Kossel: Aisló las proteínas asociadas a los ácidos nucleicos. Obtiene por separado los distintos tipos de bases nitrogenadas (A, T, C, G). 14) 1889 Richard. Altman: acuñó el termino acido nucleico para la nucleína. 15) 1890 Heinrich Waldeyer relacionó la mitosis como una formación de filamentos en el núcleo (cromosomas). Nombró los cromosomas. Detalló estudios minuciosos sobre el núcleo. 16) 1898??? Carl Benda descubrió las mitocondrias. 17) 1902 William Bateson: Redescubre trabajos de Mendel. Designa la palabra La palabra "genética". 18) 1909 Thomas Hunt Morgan: descubrió en las moscas de la fruta las mutaciones y confirma de la teoría del cromosoma. Cromosomas portan los genes. 19) 1910 Thomas H. Morgan: Desarrolló teoría cromosómica de la herencia. 20) 1913 Calvin Bridges demuestra que los genes están en los cromosomas. 21) 1926 Hermann J Muller y Lewis Stadtler: estudiaron las mutaciones en loa genes. 22) 1928 Frederick Griffith: Descubre la transformación bacteriana (traspaso de información. 23) 1937 William Atsbury: Trabajo pionero de ADN con rayos X y deduce que el ADN debe ser una fibra periódica. 24) 1938 W Weaber: Acuña el término Biología Molecular. 25) 1943 Salvador Luria, Max Delbrück y Alfred Day Hershey: Descubren experimentalmente que la resistencia bacterian es una mutación 26) 1944 Oswald Avery y colaboradores : Descubre al ADN como molécula de la herencia. 27) 1948 – 50 Alfred Mirsky: Células somáticas contienen cantidades iguales de ADN. Conceptos de aploidía y diploidía. 28) 1944-1947 Erwin Chargaff: Determina proporción de bases nitrogenadas. Reglas de Chargaff. 29) 1947 – 1950 Maurice Wilkins y Rosalind Franklin: Autores de la fotografía 51, tomada con rayos X, clave para deducir la estructura del ADN. 30) 1950 P Zanecnick: descubre ribosomas. 31) 1950 Barbara McClintock: proponer la existencia de los transposones. 32)1952 Alfred Hershey y Martha Chase: Experimento que demuestra definitivamente que el ADN transmite información genética. 33) 1953 Watson y Crick: propusieron un modelo helicoidal para la estructura de ADN (ácido desoxirribonucleico). 34) 1957 Francis Crick: propone el Dogma Central de la Biología Molecular. 35) 1958 George E. Palade descubrió los ribosomas. 36) 1958 Howard Dintzis: Establece el proceso de traducción del ARNm. 37) 1961 John Gurdon: Experimento establece la función del núcleo. Clonación. 38) 1973 Stanley Cohen y Herbert Boyer (Usa), , identificaron un tipo de enzima, endonucleasa de restriccion y aplicaron en genética molecular. Aplicaciones: terapia génica, transgénicos, detección enfermedades genéticas. 39) 1977 Walter Gilbert, Allan Maxan y Frederick Stanger: secuenciación del ADN. 40) 1983 Kary Mullis: Inventa técnica PCR (Polimerase Chain Reaction). 41) 1984 C Cantor y Schwartz: Diseñan dispositivo para realizar electroforesis. 42) 1990 Inicia Proyecto Genoma Humano: Se publican los resultados en febrero del 2001 en las revistas Science y Nature. 43) 1994 obtienen las primeras células madres. 1996 investigadores de la Universidad de Wisconsin (EEUU) consiguió el primer cultivo en el laboratorio de células madres embrionarias humanas a partir de blastocistos 44) 1996 Ian Wilmut y Keith Campbell: Clonación oveja Dolly. 45) 2010 Craig Venter: creación de célula sintética 2010 - 2020 Se han realizado una serie de avances que se revisarán en el transcurso del curso.

18 ANEXO 2. ELABORACIÓN DEL ANTEPROYECTO

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