6 semanas de instrucción · de algunas enfermedades, tales como la anemia de células falciformes, e interpreta la incidencia de la enfermedad en términos de selección natural

Unidad B.5: Genética, ecología y evolución

Biología

6 semanas de instrucción

Página 1 de 21

ETAPA 1 – (Resultados esperados)

Resumen de la Unidad:

En esta unidad, el estudiante conecta los conceptos básicos de genética a diferentes niveles de la jerarquía biológica. El estudiante aprende las bases de la genética de algunas enfermedades, tales como la anemia de células falciformes, e interpreta la incidencia de la enfermedad en términos de selección natural y evolución. El estudiante también determina el rol de la genética en las vías de desarrollo de los organismos complejos, y demuestra cómo las estructuras complejas pueden surgir de una célula fértil sencilla.

Conceptos transversales e ideas fundamentales:

Patrones

Causa y efecto

Escala, proporción y cantidad

Sistemas y modelos de sistemas

Energía y materia

Estructura y función

Estabilidad y cambio

Ética y valores en las ciencias

Integración de las ciencias, la ingeniería, la tecnología y la sociedad con la naturaleza:

El conocimiento científico se basa en evidencia empírica. Las ciencias responden a preguntas sobre el mundo que nos rodea. El conocimiento científico sigue un orden natural y consistente. Los modelos, leyes, mecanismos y teorías científicas explican fenómenos naturales. La Ciencia es una actividad intrínseca del ser humano. La Ciencia, la ingeniería y la tecnología influyen en el ser humano, la sociedad y en el mundo natural. Las investigaciones científicas usan métodos variados.

Preguntas Esenciales (PE) y Comprensión Duradera (CD)

PE1. ¿Cuál es el rol del ADN en las funciones esenciales de la vida?

CD1. La estructura del ADN determina la estructura de las proteínas, las cuales realizan las funciones esenciales de la vida, a través de sistemas de células especializadas.

PE2. ¿Cuál es el rol del ADN en las variaciones de los rasgos genéticos que pasan de una generación a otra?

CD2. El ADN y los cromosomas codifican las instrucciones que determinan los rasgos genéticos y sus variaciones, y las nuevas combinaciones a través de la meiosis, errores de réplicas y las mutaciones.

PE3. ¿Por qué los organismos con rasgos genéticos ventajosos tienden a incrementar en proporción, comparados con aquellos que no tienen los mismos rasgos?

CD3. Dada la selección natural de los organismos con rasgos genéticos ventajosos, es más probable que sobrevivan y se reproduzcan más que aquellos que no tienen los mismos rasgos.


Biología


Página 2 de 21

Objetivos de Transferencia (T) y Adquisición (A)

T1. Al terminar la unidad, el estudiante aprende que su propia vida, y todo ser vivo que le rodea, tienen bases genéticas. Además, reconoce que la interacción compleja entre los genes, con los fenotipos y la selección natural, produce la variedad de la vida en nuestro alrededor, para participar en discusiones sobre la necesidad de conservar el patrimonio genético del planeta.

El estudiante adquiere destrezas para...

A1. Analizar la estructura de las moléculas de ADN y ARN.

A2. Construir diagramas y modelos de las fases de la división y diferenciación celular.

A3. Formular y defender una conclusión a base de evidencia, de que las variaciones genéticas y hereditarias pueden tener varios orígenes.

A4. Utilizar datos para apoyar argumentos sobre las distintas formas en las que pueden ocurrir las mutaciones.

A5. Utilizar un cuadro de Punnett para representar proporciones fenotípicas y genotípicas de los distintos cruces genéticos.

A6. Explicar la importancia de la continuidad de la vida a través de la acción de los genes, los patrones hereditarios, la reproducción en los organismos, y la reproducción de las células.

A7. Utilizar los cambios en los rasgos genéticos como evidencia para apoyar la explicación de cómo el proceso de selección natural determina la capacidad de supervivencia de los grupos de organismos y los efectos de distintos tipos de selección natural en la reserva genética.


Biología


Página 3 de 21

Los Estándares de Puerto Rico (PRCS)

Estándar(es):

Estructura y niveles de organización de la materia

Área de Dominio:

De moléculas a organismos: estructuras y procesos

Expectativa:

B.CB1: De moléculas a organismos: estructuras y procesos

Estructura y función: Los sistemas de las células especializadas dentro de los organismos ayudan a desempeñar funciones esenciales para la vida. Toda célula contiene información genética en la molécula de ADN. Los genes son segmentos del ADN que contienen instrucciones que se codifican para la elaboración de proteínas, las cuales desempeñan la mayor parte del trabajo de las células. Los organismos multicelulares tienen una organización estructural de jerarquía en donde cada sistema está formado de numerosas partes y es en sí un componente del próximo nivel. Organización del flujo de la materia y energía en organismos: El proceso de fotosíntesis convierte la energía de la luz en energía química almacenada al convertir dióxido de carbono y agua en azúcares y liberar oxígeno. Las moléculas de azúcar contienen carbono, hidrógeno y oxígeno: sus estructuras de hidratos de carbono se utilizan para hacer aminoácidos y otras moléculas de carbono que pueden unirse para formar moléculas más complejas (como proteínas o ADN) que se utilizan, por ejemplo, para formar nuevas células. Mientras la materia y la energía fluyen por diferentes niveles de organización en los sistemas vivientes, los elementos químicos se recombinan de diferentes maneras para formar diferentes productos. Como resultado de estas reacciones químicas, la energía se transfiere de un sistema de moléculas a otro. La respiración celular es un proceso químico en el cual el enlace de las moléculas de alimento y las moléculas de oxígeno se rompen y se forman nuevos compuestos que transportan energía a los músculos. La respiración celular también libera energía que es necesaria para mantener la temperatura corporal a pesar de la transferencia de energía al ambiente que esté en su entorno. Ciclos de materia y transferencia de energía en ecosistemas: Los procesos de fotosíntesis y la respiración celular (incluyendo los procesos anaeróbicos) proveen la mayoría de la energía para la vida. Las plantas y las algas conforman el nivel más bajo de la cadena alimentaria. En cada nivel de ascenso en la cadena alimentaria, solamente una pequeña fracción de la materia consumida en el nivel anterior es transferida a la siguiente para producir el crecimiento y liberar energía a niveles más altos de respiración celular. Dada esta ineficiencia, hay muy pocos organismos en niveles más altos de la cadena alimentaria. En cada cadena de un ecosistema, la materia y la energía se conservan. La fotosíntesis y la respiración celular son componentes importantes del ciclo de carbono, en donde el carbono, se intercambia en la biosfera, la atmósfera, los océanos y la geosfera mediante procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos. Desarrollo y crecimiento de organismos: En los organismos multicelulares, las células individuales crecen y se dividen por medio de la mitosis, lo que conlleva que el organismo crezca. Los organismos comienzan como una sola célula (un huevo fertilizado) que se divide sucesivamente para producir muchas células; cada célula madre pasa material genético idéntico (dos variantes de un par de cromosomas) a ambas células hijas. La división celular y la diferenciación producen y mantienen un organismo complejo, compuesto de sistemas de tejidos y órganos que trabajan en conjunto para satisfacer las necesidades de todo el organismo.

Estándar(es):

Conservación y cambio, Estructura y niveles de organización de la materia

Área de Dominio:

Herencia y variaciones en las características

Expectativa:

B.CB3: Herencia y variaciones en las características

Estructura y función: Toda célula contiene información codificada en las moléculas de ADN. Los genes son segmentos del ADN que contienen instrucciones que se codifican para la elaboración de proteínas. Herencia de características: Cada cromosoma consiste de una molécula de ADN simple y muy larga, y cada gen en el cromosoma es un segmento particular de ese ADN. Las instrucciones para formar las características de las especies están en el ADN. Toda célula en un organismo tiene el mismo contenido genético, pero los genes utilizados (que se expresan) por la célula pueden ser regulados de diferentes maneras. No todos los códigos de ADN son de proteínas; algunos segmentos de ADN tienen una función estructural regulada, y otros segmentos no tienen una función determinada aun. Variación de características: En la reproducción sexual, los cromosomas pueden a veces intercambiar secciones en el proceso de meiosis (división celular), por medio de la cual se origina una nueva


Biología


Página 4 de 21

combinación genética creando más variación. Aunque la replicación del ADN es regulada e increíblemente precisa, a veces ocurren errores que resultan en mutaciones, las cuales son también, un tipo de variación genética. Los factores ambientales pueden causar mutaciones en los genes, y las mutaciones viables son hereditarias. Los factores ambientales pueden de igual manera afectar la expresión de características, lo cual afecta la probabilidad de aparición de las características en la población. De este modo, la variación y distribución de características que se observan dependen tanto de factores ambientales como de la genética.

Estándar(es):

Interacciones y energía

Área de Dominio:

Selección natural y evolución

Expectativa:

B.CB4: Evolución biológica: Unidad y diversidad

Evidencia de ancestros comunes y diversidad: La información genética provee evidencia de evolución. Las secuencias de ADN varían de acuerdo a las especies pero hay muchas superposiciones. Es decir, la ramificación constante que produce múltiples líneas de descendientes se puede inferir al comparar las secuencias de ADN de diferentes organismos. Esa información puede derivarse también de las diferencias y similitudes de secuencias de aminoácidos, y por evidencia anatómica y embrionaria. Adaptación: La evolución es la consecuencia de la interacción entre cuatro factores: (1) el potencial de una especie para aumentar en número, (2) la variación genética de individuos en una especie por mutación o reproducción sexual, (3) competencia por los suministros limitados de los recursos que necesita cada individuo para sobrevivir y reproducirse en el ambiente y, (4) asegurar la proliferación de esos organismos que están más capacitados para sobrevivir y reproducirse en el ambiente. La selección natural conlleva a la adaptación; es decir, en una población dominada por organismos que están equipados para sobrevivir de manera anatómica, por comportamiento y fisiológicamente, en determinados ambientes. O sea, la diferenciación en supervivencia y reproducción de los organismos en una población que tienen características hereditarias ventajosas, conlleva al aumento en la proporción de individuos en futuras generaciones que tengan tales características, y la disminución de la proporción de individuos que no tengan las características. Adaptación también significa que la distribución de las características en una población puede cambiar cuando las condiciones cambien. Los cambios físicos en el ambiente, ya sean por causas naturales o fomentadas por el ser humano, han contribuido a la expansión de algunas especies, el surgimiento de nuevas especies y a veces a la extinción de otras. Las especies se extinguen debido a que no pueden sobrevivir y reproducirse en sus ambientes alterados. Si los miembros no se pueden ajustar a los cambios muy rápidos o muy drásticos, entonces se pierde la oportunidad para que esa especie pueda evolucionar. Selección natural: La selección natural ocurre solo si hay ambas características: (1) variación en la información genética entre los organismos en una población y (2) variación en la expresión de información genética – es decir, variación de características – que conllevan a las diferencias en rendimiento entre los individuos. Las características que influyen positivamente la supervivencia estarán más inclinadas a prevalecer y por ende a ser más comunes en la población. La biodiversidad y los seres humanos: Los seres humanos dependen del mundo viviente por sus recursos y otros beneficios que provee la biodiversidad. Pero las actividades humanas también tienen un impacto adverso en la biodiversidad por medio de la sobrepoblación, la sobreexplotación, la destrucción de hábitats, contaminación, la introducción de especies invasoras y los cambios climáticos. El sustento de la biodiversidad, para que el funcionamiento y la productividad de un ecosistema se mantengan, es esencial para el mantenimiento y el mejoramiento de la vida en la Tierra. Sustentar la biodiversidad también ayuda a la humanidad a preservar la naturaleza y los paisajes de valor recreacional o y que sirven de inspiración al ser humano. Desarrollo de una posible solución: Cuando se evalúan soluciones es importante tener en cuenta un número de limitaciones incluyendo costo, seguridad, veracidad, y estética. También hay que considerar los impactos sociales, culturales y ambientales. Tanto los modelos físicos como los computarizados pueden ser utilizados de varias maneras para ayudar en el proceso de diseño de ingeniería. Las computadoras son útiles para una variedad de propósitos tales como hacer simulaciones para probar diferentes maneras de resolver un problema o para ver cuál es más eficiente y económica. Además, son útiles al hacer una presentación persuasiva para un cliente, sobre si un diseño puede satisfacer sus necesidades.


Biología


Página 5 de 21

Estándar(es):

Diseño para ingeniería

Área de Dominio:


Expectativa:

B.IT1: Diseño para ingeniería

Definir y delimitar problemas de ingeniería: Las especificaciones y limitaciones también incluyen el satisfacer los requerimientos establecidos por la sociedad, como tomar en cuenta la reducción de riesgos, así como se deben cuantificar en la medida en que sea posible y planteados de manera que se pueda determinar si un diseño cumple con ellos. La humanidad se enfrenta a grandes retos globales en la actualidad, como la necesidad de reservas de agua limpia y alimento, o de fuentes de energía que minimicen la contaminación; retos que pueden atenderse a través de la ingeniería. Estos retos globales también se pueden manifestar en comunidades locales. Desarrollar posibles soluciones: Cuando se evalúan soluciones, es importante considerar un conjunto de aspectos, como la seguridad, confiabilidad y estética, y también los impactos sociales, culturales, y ambientales. Tanto los modelos físicos como las computadoras se pueden usar de varias maneras para ayudar en el proceso de diseño para la ingeniería. Las computadoras resultan útiles para muchos propósitos, como hacer simulaciones para probar distintas soluciones posibles a un problema, para determinar cuál de estas es más eficiente o económica, o para hacer una presentación persuasiva a un cliente acerca de cómo un diseño puede satisfacer sus necesidades. Optimizar la solución de diseño: Puede que los criterios requieran ser simplificados para un acercamiento sistemático y que se necesite tomar decisiones acerca de la prioridad de algunos criterios sobre otros (intercambios).


Biología


Página 6 de 21

Indicadores:

Conservación y cambio

ES.B.CB3.CC.1 Formula y defiende una afirmación basada en evidencia, de que las variaciones genéticas y hereditarias pueden resultar de: (1) nueva combinación genética mediante el proceso de meiosis, (2) errores viables pueden ocurrir durante la replicación del ADN y/o (3) las mutaciones a causa de los factores ambientales. El énfasis está en el uso de datos para apoyar argumentos sobre las diferentes formas en que pueden ocurrir las mutaciones.

ES.B.CB3.CC.2 Aplica conceptos estadísticos y de probabilidad para explicar la variación y distribución de las características visibles en la población. El énfasis está en el uso de las matemáticas para describir la probabilidad y la presencia de características que se relacionan con lo genético y con los factores ambientales, así como representar proporciones fenotípicas y genotípicas en diferentes cruces genéticos.

ES.B.CB3.CC.3 Reconoce y explica que los organismos multicelulares se desarrollan a partir de un simple cigoto y que el fenotipo resultante dependerá del genotipo que fue establecido al momento de la fertilización.

ES.B.CB3.CC.4 Explica la importancia de la continuidad de la vida a través de la acción de los genes, los patrones hereditarios, la reproducción en los organismos y la reproducción de las células.

Estructura y niveles de organización de la materia

ES.B.CB3.EM.1 Formula preguntas para aclarar las relaciones del rol del ADN y de los cromosomas en la codificación de las instrucciones para las variaciones de las características que pasan de una generación a otra.

ES.B.CB1.EM.2 Analiza la estructura de las moléculas de ADN y de ARN, y su replicación por medio de modelos tridimensionales.

ES.B.CB1.EM.3 Explica, utilizando evidencia científica, de cómo la estructura del ADN determina la estructura de las proteínas que llevan a cabo las funciones esenciales de la vida por medio de sistemas de células especializadas.

ES.B.CB1.EM.7 Construye diagramas y modelos para representar los cambios que ocurren durante las fases de la división celular y la diferenciación celular al producir y mantener organismos complejos.

Interacciones y energía

ES.B.CB4.IE.2 Determina los efectos de los diferentes tipos de selección natural en el conjunto de genes (pool genético) de un organismo.

ES.B.CB4.IE.3 Aplica conceptos de estadística y probabilidad para apoyar explicaciones sobre organismos con características hereditarias ventajosas que tienden a aumentar en proporción en comparación con los que no tienen las mismas características. El énfasis está en el análisis de los cambios en la distribución numérica de las características y en utilizar estos cambios como evidencia para el apoyo de explicaciones sobre cómo la selección natural determina la capacidad de supervivencia para grupos de organismos.


ES.B.IT1.IT.1 Analiza un reto global de mayor impacto para especificar las limitaciones y criterios cuantitativos de las soluciones que toman en cuenta los deseos y necesidades de la sociedad.

ES.B.IT1.IT.2 Identifica una posible solución a un problema real y complejo, dividiéndolo en problemas más pequeños y manejables que se pueden resolver usando conocimientos de ingeniería.


Biología


Página 7 de 21

Procesos y destrezas (PD):

PD1 Formula preguntas y define problemas: El estudiante formula, refina y evalúa preguntas que pueden probarse empíricamente y diseña problemas usando modelos y simulaciones. Analiza problemas complejos de la vida real especificando las limitaciones y criterios para soluciones exitosas.

PD2 Desarrolla y usa modelos: El estudiante utiliza, sintetiza y desarrolla modelos para predecir y demostrar las relaciones entre los sistemas y sus componentes. Desarrolla un modelo a base de evidencias para ilustrar estas relaciones.

PD3 Planifica y lleva a cabo experimentos e investigaciones: El estudiante planifica y lleva a cabo experimentos e investigaciones que proveen evidencia y ponen a prueba modelos conceptuales, matemáticos, físicos y empíricos. Se planifican y llevan a cabo investigaciones de forma individual y colaborativa, para obtener datos que sirven de evidencia. Al diseñar la investigación, se decide el tipo, la cantidad y la precisión que son necesarias en los datos para obtener resultados confiables y considerar las limitaciones sobre la precisión de los datos.

PD6 Propone explicaciones y diseña soluciones: El estudiante apoya las explicaciones y los diseños de soluciones con fuentes de evidencias múltiples. . Estas evidencias son consistentes con las ideas, principios y teorías científicas. Una explicación está basada en evidencias válidas y confiables, las cuales son obtenidas de diversas fuentes (ej. la investigación del estudiante, modelos, teorías, simulaciones y revisiones grupales). El estudiante diseña y evalúa una solución para un problema complejo de la vida real a partir de conocimiento científico, fuentes de evidencia generadas por el estudiante, criterios primordiales y consideraciones intermedias.

PD8 Obtiene, evalúa y comunica información: El estudiante evalúa la validez y confiabilidad de las suposiciones, métodos y diseños. Comunica información técnica y científica en múltiples formatos (incluyendo formatos verbales, gráficos, textuales y matemáticos).


Biología


Página 8 de 21

ETAPA 1 – (Resultados esperados) ETAPA 2 – (Evidencia de assessment) ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)

Alineación de Objetivos de Aprendizaje

Enfoque de Contenido

(El estudiante…) Vocabulario de

Contenido Tareas de desempeño Otra evidencia

Actividades de aprendizaje sugeridas y Ejemplos para planes de la lección

PRCS: ES.B.CB1.EM.2 ES.B.CB1.EM.3 ES.B.CB1.EM.7 ES.B.CB3.EM.1 ES.B.CB3.CC.1 PD: PD1 PD2 PD8 PE/CD: PE1/CD1 T/A: A1 A2 A3 A4

Analiza la estructura de las moléculas de ADN y de ARN.

Explica cómo la estructura del ADN determina la estructura de las proteínas.

Construye diagramas para representar los cambios que ocurren durante las fases de la división celular.

Analiza la relación entre el rol del ADN y los cromosomas, en las variaciones de los rasgos genéticos.

Utiliza datos para apoyar los argumentos sobre las distintas formas en que ocurren las

ADN

ADN complementario

Anemia de células falciformes

ARN

Ciclo celular Enfermedad

genética

Interfase mARN (ARN

mensajero) Meiosis

Mitosis Mutación con

desplazamiento del marco de lectura

Mutación por sustitución

Punto de mutación

rARN (ARN ribosómico)

tARN (ARN de transferencia)

Mapa conceptual sobre enfermedades genéticas

Los estudiantes trabajarán esta tarea de desempeño en grupos pequeños. Seleccionarán e investigarán cinco enfermedades genéticas para crear un mapa conceptual en el que demuestren su comprensión de las causas de esas 5 enfermedades genéticas. En el mapa conceptual, deben establecer la correlación entre el genotipo y el fenotipo, como también las mutaciones asociadas que ocurren. Se evaluarán los conceptos incluidos en el mapa conceptual y las relaciones establecidas entre esos conceptos.

Árbol genealógico

Los estudiantes crean un árbol genealógico que muestre cómo la anemia de células falciformes se pasa de una generación a otra.

Tabla de tres columnas (Matriz de memoria)

El estudiante construye una tabla en la que incluye tres enfermedades genéticas debidas a una mutación cromosómica o de ADN y una explicación de cómo se produce.

Diagrama del ciclo de la célula

El estudiante dibuja, rotula y explica un diagrama del ciclo celular que incluya la mitosis.

El estudiante dibuja, rotula y explica un diagrama del ciclo celular, que incluya la meiosis.

Las bases genéticas de la anemia de células falciformes

En esta actividad, los estudiantes investigarán la causa y los síntomas de la anemia de células falciformes. Primero leerán un folleto que se les dará con información sobre los antecedentes de la genética de la anemia de células falciformes (ver los enlaces en la sección de Recursos adicionales). Los estudiantes responderán a preguntas relacionadas a los síntomas y la estructura de la hemoglobina en la enfermedad.

Los estudiantes usarán las reglas de pares-base para hacer que el ADN modele parte de la secuencia de una cadena beta de hemoglobina. Al aplicar las reglas de pares-base de ARN, uarán el ADN complementario para hacer el ARN mensajero. Luego, determinarán la secuencia del aminoácido a partir de la secuencia del mARN. Después, modelarán la misma secuencia del ADN pero para la hemoglobina de célula falciforme, a base del conocimiento de que el gen defectuoso tiene una mutación en el


Biología


Página 9 de 21

mutaciones. nucleótido decimoséptimo, donde se cambia de A a T. Los estudiantes determinarán la secuencia del aminoácido que cambió para observar cómo un solo punto de mutación puede cambiar el aminoácido. En este caso, el aminoácido #6 en una hemoglobina normal es ácido glutámico (Glu), mientras que en la hemoglobina de células falciformes el aminoácido #6 es valina (Val). Los estudiantes considerarán la bioquímica de la molécula que cambió, demostrarán que una es molécula polar y la otra es no-polar, lo que da lugar a las diferencias en la estructura plegable de la hemoglobina.

Los estudiantes trabajan en grupos pequeños, para investigar el genotipo y el fenotipo de la anemia de células falciformes. Luego, el grupo creará un mapa conceptual para ilustrar cómo el genotipo se relaciona al fenotipo, a partir de cómo la mutación produce cambios en la estructura de la proteína de la hemoglobina. Explicarán cómo cambia la estructura de la hemoglobina, lo que conduce a cambios en la forma de las células rojas de la sangre. Al finalizar, cada grupo compartirá y comparará sus mapas con otros grupos.


Biología


Página 10 de 21







PRCS: ES.B.CB3.CC.1 ES.B.CB3.CC.2 ES.B.CB4.IE.2 PD: PD2 PD8 PE/CD: PE2/CD2 T/A: A3 A5 A7

Aplica conceptos estadísticos y de probabilidad para explicar la variación y la distribución de los rasgos visibles en la población.

Describe la probabilidad y la presencia de características relacionadas a factores genéticos y ambientales, así como la representación de las proporciones del fenotipo y el genotipo en los distintos cruces genéticos.

Determina los efectos de los distintos tipos de selección natural en la reserva genética de un

Chi-cuadrado

Cuadro de Punnett

Equilibrio Hardy-Weinberg

Generación P, F1 y F2

Población Pool genético

Para obtener descripciones completas, favor de ver la sección "Tareas de desempeño" al final de esta unidad. Efectos de la selección natural sobre la frecuencia de los alelos de células falciformes

En esta tarea de desempeño, los estudiantes simularán cómo las fuerzas selectivas pueden cambiar las frecuencias alélicas de los alelos de las células falciformes en una población y así causar que ocurra la evolución (ver más detalles al final dela unidad).

Lista

El estudiante prepara una lista de las condiciones básicas del equilibrio Hardy-Weinberg, en el que incluye una población grande, apareamiento al azar, sin mutaciones, sin inmigrantes o emigrantes (flujo de genes) y sin selección natural.

La genética y los factores ambientales

El estudiante aplicará los principios de Hardy-Weinberg y hará una gráfica para describir la probabilidad y la presencia de características relacionadas a la genética y a los factores ambientales.

Equilibrio de Hardy-Weinberg

El estudiante realizará una serie de cruces para demostrar cómo la frecuencia de los alelos son consistentes con el equilibrio de Hardy-Weinberg para un par de alelos.


Biología


Página 11 de 21

organismo.


Biología


Página 12 de 21







PRCS: ES.B.CB3.CC.3 ES.B.CB3.CC.4 PD: PD1 PD2 PD8 PE/CD: PE1/CD1 PE2/CD2 T/A: A2 A3 A6

Demuestra que los organismos multicelulares se desarrollan de un simple cigoto y que el fenotipo resultante dependerá del genotipo establecido en el momento de la fertilización.

Explica la importancia de la continuidad de la vida a través de la acción de los genes, los patrones hereditarios, la reproducción en los organismos, y la reproducción de las células.

Blastocito

Blastodermo

Cigoto

Ectodermo

Endodermo

Mesodermo

Oviducto

Plumaje

Vía de desarrollo

Disección de un huevo

En esta tarea de desempeño, entregue a los estudiantes un huevo de gallina (crudo/sin cocinar), una bandeja de disección y un kit de disección. Los estudiantes diseccionarán el huevo, y mostrarán su estructura en un diagrama que contenga todas las partes, incluidas la cáscara y la membrana. También deben hacer un diagrama de flujo del desarrollo del huevo y su producción en el oviducto de la gallina. Deben contestar las siguientes preguntas: ¿Cómo saben si este huevo está fértil o no? ¿Qué evidencia apoya su explicación? Como parte de su trabajo, los estudiantes deben demostrar cómo los diferentes fenotipos de las razas de gallinas provienen de distintos alelos para el color del plumaje (pluma). Los estudiantes entregarán un informe que incluya el diagrama de disección del huevo, el diagrama de flujo de su

Ilustración de conceptos

El estudiante prepara una lista de los distintos tejidos corporales en un animal vertebrado y uno invertebrado, y dibujará el origen del embrión (endodermo, mesodermo, y ectodermo).

Vía de desarrollo de un pollo

Pregunte a los estudiantes cuantas células tienen en sus cuerpos. El número exacto no importa, pero enfatice que los trillones de células en su cuerpo surgen de una célula, un óvulo fertilizado. Discuta la diferencia entre un óvulo no fertilizado y uno fertilizado.

Explique que un óvulo es solo una célula, y su estructura compleja muestra cómo un organismo multicelular puede desarrollarse de un simple cigoto. El grupo investigará la estructura del óvulo de la gallina. Los estudiantes demostrarán mediante un diagrama cómo los distintos tejidos corporales en la gallina se originan de la diferenciación inicial de la célula blastocito en el endodermo, mesodermo y el ectodermo del blastodermo.

Bases genéticas de la variación hereditaria en los pollos

El grupo seleccionará una variedad conocida de gallinas domésticas que se han desarrollado por selección


Biología


Página 13 de 21

producción en el oviducto de la gallina, las preguntas contestadas y su demostración de cómo los diferentes fenotipos provienen de distintos alelos.

artificial y demostrarán cómo surgen los distintos fenotipos de varios alelos para el color del plumaje (Ej. eumelanina, feomelanina).


Biología


Página 14 de 21







PRCS: ES.B.CB4.IE.3 ES.B.CB4.IE.2 PD: PD2 PD8 PE/CD: PE2/CD2 PE3/CD3 T/A: A3 A6 A7

Justifica por qué los organismos con rasgos hereditarios ventajosos tienden a incrementarse en proporción, comparados con aquellos que no tienen los mismos rasgos.

Analiza los cambios en la distribución numérica de los rasgos hereditarios.

Usa los cambios en los rasgos hereditarios como evidencia para apoyar la explicación sobre cómo el proceso de selección natural determina la capacidad de supervivencia de los grupos de

Mimetismo

Selección direccional

Selección disruptiva

Selección estabilizadora

Tirilla cómica sobre el mimetismo

En esta tarea de desempeño, los estudiantes deben crear una tirilla cómica (imágenes y texto de las escenas) que demuestre el mimetismo y la ventaja de supervivencia al imitar. Los estudiantes deben usar las palabras de vocabulario incluidas en esta unidad para apoyar su historia cómica.

Línea de tiempo

El estudiante debe crear una línea de tiempo de los estudios de Charles Darwin. Esta línea de tiempo debe demostrar cómo el estudio de Darwin de la variación entre las palomas domésticas ayudó a derivar el principio de selección natural.

Tipos de selección en la naturaleza

El estudiante investigará literatura científica para proveer una lista de ejemplos de selección estabilizadora, selección disruptiva y selección direccional en la naturaleza.

Simulación de distintos tipos de selección natural

Presente a los estudiantes el siguiente escenario: Asumiendo que hay poblaciones de distintos tipos de cereal, cada uno reproduciéndose a la misma velocidad, ¿qué pasaría si la mayoría de los estudiantes en la clase prefirieran un tipo de cereal en particular? Los estudiantes deben comprender que debido a la popularidad, ese tipo de cereal disminuiría.

En esta actividad, los estudiantes trabajarán en grupos pequeños para diseñar un experimento que simule los efectos de tres tipos de selección, (selección estabilizadora, selección disruptiva y la selección direccional) con diferentes tipos de cereal. Cada grupo diseñará distintos escenarios que conduzcan a un tipo de selección, y luego compartirán sus escenarios con los otros grupos.

Los estudiantes también usarán esta simulación para demostrar los efectos del mimetismo y las ventajas de la imitación en la supervivencia. En este


Biología


Página 15 de 21

organismos. caso, un tipo de mimetismo puede ser objeto de uno o más tipos de selección, y cambiar la distribución numérica de los rasgos. El grupo creará gráficas para ilustrar cómo las “reservas genéticas” del cereal cambiaron en respuesta a los distintos tipos de selección. Como una extensión, los estudiantes pueden discutir las diferencias entre el mimetismo mülleriano y el mimetismo batesiano, e incluir ejemplos de la fauna en Puerto Rico.


Biología


Página 16 de 21







PRCS: ES.B.IT1.IT.1 ES.B.IT1.IT.2 PD: PD6 PD8 PE/CD: PE1/CD1 PE3/CD3 T/A: A6

Analiza un reto global mayor para especificar las limitaciones y soluciones que toman en cuenta las necesidades y deseos de la sociedad.

Conservación del suelo

Cría artificial Eficiencia de la

cosecha Labranza

Métodos de cultivo

Producción mundial de alimentos

Rotación de cultivos

Variedad de cultivos alternos

Propuesta sobre la seguridad alimentaria

En esta tarea de desempeño los estudiantes trabajarán en grupos pequeños para proponer soluciones al problema de garantizar la seguridad alimentaria para los humanos. De acuerdo a la Organización de las Naciones Unidades para la Alimentación y la Agricultura (FAO), el patrimonio genético mundial es crucial para la supervivencia de la humanidad ya que garantiza la seguridad alimentaria y es uno de los mayores retos a los que se enfrenta la humanidad en el contexto del cambio climático. Los estudiantes investigarán las alternativas que se proponen para detener la pérdida del patrimonio genético en la alimentación y la agricultura y garantizar la seguridad alimentaria, evaluarán su viabilidad a corto y largo plazo, y redactarán una propuesta para la conservación de los recursos

Lista de cultivos

El estudiante creará una lista de los principales tipos de cultivo en el mundo, y los países donde se consume cada tipo. El estudiante determinará los recursos necesarios de agua, tierra y energía para producir una cantidad dada de unidades de cultivos específicos, tales como arroz, trigo y maíz. Puede trabajar con el cultivo de arroz en Puerto Rico.

Tabla comparativa

El estudiante creará una tabla para comparar los recursos de agua, tierra y energía necesarios para producir una cantidad de cultivos de plantas versus animales domésticos (ganado, cerdos, gallinas, etc.).

Retos y soluciones para la producción mundial de alimentos

Pida a los estudiantes que piensen sobre lo que comieron de desayuno y que dibujen una red alimentaria de esa comida. Ellos deben comprender que fundamentalmente, la mayoría de los alimentos que comemos se cultivan o crían en granjas.

El estudiante determinará los recursos requeridos para alimentarse a sí mismo durante el almuerzo, dada la disponibilidad de una cantidad de cultivo o de un animal. Luego, calculará el número de personas que pueden alimentarse con una cantidad determinada de comida, y comparará los datos de sus hallazgos por medio de una gráfica.

En esta actividad, los estudiantes trabajarán en grupos pequeños para estudiar especies nativas de plantas y animales comestibles de Puerto Rico. El grupo determinará los recursos requeridos para producir una cantidad dada de su cosecha o cantidad de carne del animal, así como la cantidad de agua y tierra. Luego, el grupo


Biología


Página 17 de 21

genéticos de una especie (planta o animal) de Puerto Rico que se use en la alimentación. Presentarán su propuesta a la clase.

calculará el número de personas que se pueden alimentar con una cantidad dada de comida. El grupo determinará la cantidad de recursos requeridos para producir la cantidad necesaria del alimento seleccionado para alimentar la población de (a) Puerto Rico, (b) los Estados Unidos y (c) mundialmente. Dada esta información, el grupo calculará los recursos necesarios en el futuro para alimentar las poblaciones proyectadas a base de los mejores estimados del incremento de la población. Por ejemplo, de acuerdo a la FAO, “las necesidades de América Latina, o aquellos países donde la dieta dominante es el maíz, se espera que se dupliquen para el 2050.”

Dadas estas limitaciones y criterios cuantitativos, los grupos investigarán soluciones potenciales, por medio de propuestas de ingeniería, para diseñar una solución a la escasez mundial de alimentos (variedades alternas de cosechas, técnicas de reproducción, métodos de crianza, eficiencia en la cosecha, conservación de suelos, rotación de cultivos, disponibilidad de fertilizantes, ingeniería genética). Para presentar su diseño, el grupo preparará una presentación de diapositivas, una página web o un


Biología


Página 18 de 21

relato corto que muestre su solución de ingeniería.


Biología


Página 19 de 21

ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)

Conexiones a la literatura sugeridas

Kingfisher/Houghton Mifflin Company

o Endangered Planet

P. Lauber (1995) o Who Eats What? Food chains and food Webs

Bárbara S. McKinney (1998) o A Drop Around the World

Bruce M. Carlson (2014) o Embriología humana y biología del desarrollo

José Mariano Amabis, Martho Gilberto Rodríguez (2011) o Biología III Genética, evolución y ecología

Recursos adicionales

Enfermedad de células falciformes: http://ghr.nlm.nih.gov/condition/sickle-cell-disease

Anemia de células falciformes: http://chroma.gs.washington.edu/outreach/genetics/sickle/worksheet.html

Genética mendeliana: http://www.hhmi.org/biointeractive/mendelian-genetics-probability-pedigree-and-chi-square-statistics

Experimento de disección del huevo: http://www.oxnardsd.org/Portals/36/Users/220/20/220/ChickenEggLab.pdf

Genética de los colores de los pollos: http://kippenjungle.nl/basisEN.htm

Tipos de selección: http://www.siemensstemacademy.com/?event=showResource&c=&resourceId=a34764cb-237d-0718-f4f3-2142350f05cc#

Plan de lección sobre la evolución: http://alex.state.al.us/lesson_view.php?id=27481

Hoja de trabajo sobre la selección natural: http://www.scienceteacherprogram.org/pdf/NaturalSelectionWorksheet.pdf

Palomas y variación: http://darwin200.christs.cam.ac.uk/pages/index.php?page_id=c6

La selección natural: http://www.uic.edu/classes/bios/bios101/Selexio.htm

Población y necesidades de alimentos: http://www.fao.org/docrep/x0262e/x0262e23.htm

Gestión del suelo y agua: http://afsic.nal.usda.gov/soil-and-water-management

Sistemas de Análisis Probabilístico y Probabilidad Aplicada: http://www.cosmolearning.com/courses/probabilistic-systems-analysis-and-applied-probability-575/

El estado de la inseguridad alimentaria en el mundo: http://www.fao.org/docrep/018/i3458s/i3458s.pdf

http://ghr.nlm.nih.gov/condition/sickle-cell-disease

http://chroma.gs.washington.edu/outreach/genetics/sickle/worksheet.html

http://www.hhmi.org/biointeractive/mendelian-genetics-probability-pedigree-and-chi-square-statistics

http://www.oxnardsd.org/Portals/36/Users/220/20/220/ChickenEggLab.pdf

http://kippenjungle.nl/basisEN.htm

http://www.siemensstemacademy.com/?event=showResource&c=&resourceId=a34764cb-237d-0718-f4f3-2142350f05cc

http://alex.state.al.us/lesson_view.php?id=27481

http://www.scienceteacherprogram.org/pdf/NaturalSelectionWorksheet.pdf

http://darwin200.christs.cam.ac.uk/pages/index.php?page_id=c6

http://www.uic.edu/classes/bios/bios101/Selexio.htm

http://www.fao.org/docrep/x0262e/x0262e23.htm

http://afsic.nal.usda.gov/soil-and-water-management

http://www.cosmolearning.com/courses/probabilistic-systems-analysis-and-applied-probability-575/

http://www.fao.org/docrep/018/i3458s/i3458s.pdf


Biología


Página 20 de 21

Mapa del hambre del FAO 2013: http://www.fao.org/fileadmin/templates/hunger_portal/docs/poster_web_001_MDG.pdf

Mapa del hambre del FAO 2013: http://www.fao.org/fileadmin/templates/hunger_portal/docs/poster_web_001_WFS.pdf

¿Qué cantidad de cada alimento se debe consumir?: http://www.aeal.es/index.php/alimentacion-saludable/que-cantidad-de-cada-alimento-se-debe-consumir

Genética: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/interactiv/genetica_molecular/genetica_molecular_00.htm

Genética: http://ieslamadraza.com/webpablo/web4eso/4genetica/guiagenetica.html

Las leyes de herencia: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/contenidos.htm

Genética y herencia: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material082/actividades/gen_1/actividad.htm

Genética y herencia: http://recursostic.educacion.es/multidisciplinar/wikididactica/index.php/Gen%C3%A9tica_humana._La_herencia_del_sexo

Genética y herencia: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/interactiv/genetica/genetica_introduccion.htm

Genética y herencia: http://www.biologia.arizona.edu/mendel/mendel.html

Genética y herencia: http://biosfera.wikispaces.com/La+herencia.+El+mendelismo

Patrimonio genético: http://www.fao.org/news/story/es/item/174344/icode/

Pasos en el proceso de diseño para ingeniería: http://www.nasa.gov/audience/foreducators/plantgrowth/reference/Eng_Design_5-12.html#.U-e716PG-8A

Redacción de una propuesta de investigación: http://ponce.inter.edu/acad/facultad/jvillasr/GUIA_INVEST.pdf

http://www.fao.org/fileadmin/templates/hunger_portal/docs/poster_web_001_MDG.pdf

http://www.fao.org/fileadmin/templates/hunger_portal/docs/poster_web_001_WFS.pdf

http://www.aeal.es/index.php/alimentacion-saludable/que-cantidad-de-cada-alimento-se-debe-consumir

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/interactiv/genetica_molecular/genetica_molecular_00.htm

http://ieslamadraza.com/webpablo/web4eso/4genetica/guiagenetica.html

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/contenidos.htm

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material082/actividades/gen_1/actividad.htm

http://recursostic.educacion.es/multidisciplinar/wikididactica/index.php/Gen%C3%A9tica_humana._La_herencia_del_sexo

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/interactiv/genetica/genetica_introduccion.htm

http://www.biologia.arizona.edu/mendel/mendel.html

http://biosfera.wikispaces.com/La+herencia.+El+mendelismo

http://www.fao.org/news/story/es/item/174344/icode/


Biología


Página 21 de 21

Tareas de desempeño

Nota: Utilice los documentos: 1) Estrategias de educación diferenciada para estudiantes del Programa de Educación Especial o Rehabilitación Vocacional y 2) Estrategias de educación diferenciada para estudiantes del Programa de Limitaciones Lingüísticas en Español e inmigrantes (Título III) para adaptar las actividades, tareas de desempeño y otras evidencias para los estudiantes de estos subgrupos.

Efectos de la selección natural sobre la frecuencia de los alelos de células falciformes

En esta tarea de desempeño, los estudiantes simularán cómo las fuerzas selectivas pueden cambiar las frecuencias alélicas de los alelos de las células falciformes en una población, y así causar que ocurra la evolución.

Los estudiantes trabajan en grupos pequeños, para usar contadores rojos y blancos que representarán dos alelos de hemoglobina b. Usarán el contador rojo para representar gametos que llevan un alelo (ej. La globina b alelo A). Igualmente, los contadores blancos representan los gametos que llevan el otro alelo (globina b Alelo S). Los estudiantes llevarán a cabo una serie de pruebas para simular los efectos de los distintos tipos de selección natural en la reserva genética de un organismo, en este caso, los efectos de una alta incidencia de malaria en las frecuencias alélicas de una población.

El grupo usará el análisis estadístico para mostrar cómo los cruces de cada generación (P, F1 y F2) provocan cambios en la frecuencia alélica. Los estudiantes crearán cuadros de Punnett para predecir las frecuencias genotípicas en la siguiente generación a base de los genotipos padres, y aplicarán las reglas de probabilidad en el análisis de las genealogías para determinar las probabilidades de distintos genotipos y fenotipos. El estudiante aplicará la prueba de chi-cuadrado en el análisis estadístico para explicar la variación y la distribución de los genotipos y fenotipos de las células falciformes en la población.

Al culminar la tarea, cada grupo debe redactar un informe en el que describan el proceso de la investigación, la recopilación y el análisis de datos, y los hallazgos.

Documents

6 semanas de instrucción · de algunas enfermedades, tales como la anemia de células falciformes, e interpreta la incidencia de la enfermedad en términos de selección natural