Prepararse para
la secuencia
Aprendizaje esperado: Al finalizar esta secuencia, los alumnos podrán identificar la participación de los cro- mosomas en la transmisión de las características bio- lógicas.
Conceptos: Herencia biológica, reproducción sexual, progenitores, descendientes, cromosomas, genes, adn, genotipo, fenotipo, dominante, recesivo, codominancia, cariotipo, variabilidad, mutaciones.
Habilidades: Se favorece el desarrollo de habilidades, como: formulación de preguntas e hipótesis; análisis e interpretación de datos; elaboración de inferencias, de- ducciones, predicciones y conclusiones; diseño experi- mental; manejo de materiales y realización de montajes. Actitudes: Se fomenta la curiosidad e interés por co- nocer y explicar el mundo, la apertura a nuevas ideas y aplicación del escepticismo informado, la disposición para el trabajo colaborativo, el reconocimiento de la bús- queda constante de mejores explicaciones y soluciones, así como de sus alcances y limitaciones.
Antecedentes: En sexto grado de primaria, los alumnos estudiaron las evidencias de la transmisión de caracte- rísticas heredadas de padres a hijos, así como la función del óvulo y el espermatozoide en este proceso y en la determinación del sexo.
Ideas erróneas: Los estudiantes creen que los hijos de- ben parecerse a los padres. Desconocen que durante la recombinación de los genes de los progenitores, pueden ocurrir mezclas que les proporcionen a sus descendien- tes características que físicamente los hagan distintos.
El propósito de la fase de cierre es que los alum- nos resuelvan la situación inicial, evalúen el logro del aprendizaje esperado y reflexionen, de manera crítica, si la existencia de variedades puras afecta la variabilidad de una población.
Cierre (pág. 239)
El propósito de los textos expositivos y de las activi- dades de desarrollo es que los estudiantes constru- yan conocimientos acerca de la relación entre los cromosomas, los genes y el adn y cómo participan en las características biológicas de los individuos. Se incluye la estructura general del adn y la forma en que se encuentra en las células. Además, se explica que los genes son fragmentos de adn que contienen la información que determina las carac- terísticas genéticas, físicas y fisiológicas de los indi- viduos y que se transfieren, mediante la herencia, de padres a hijos. Para una mayor comprensión, se incluye una actividad experimental que les permitirá observar el adn de la cebolla.
Al final, se les explica que la reproducción sexual es fuente de variabilidad y que permite la adaptación y supervivencia de las especies.
Desarrollo (págs. 234-239)
El propósito de la situación inicial es que los alum- nos reflexionen acerca de las características bioló- gicas heredables de padres a hijos.
Se les cuestiona sobre las causas de tener rasgos y características físicas similares con sus familiares, y por qué algunas personas son muy diferentes de sus padres y comparten características físicas con sus abuelos y tíos.
Inicio (pág. 234)
Bloque 4 / secuencia 25
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Propósitos, sugerencias didácticas y solucionario
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Relación de cromosomas, genes y ADN
con la herencia biológica
Situación inicial Figura 4.63 Los gemelos proceden de un mismo óvulo fecundado. Figura 4.64 Las características físicas se heredan de padres a hijos. Obsérvalas en esta fotografía.
Cromosomas, genes y ADN Un aire de familia
¡Se nota el aire de familia! Es una expresión coloquial muy común. A veces es asombro- so el parecido entre los miembros de una familia, incluso en el timbre de la voz; igual de sorprendente es que otros familiares no sean como los demás, pero se parezcan a sus abuelos, tíos u otros familiares (fi gura 4.64). ¿A qué se deben estas similitudes y diferencias? La herencia de características físicas entre padres e hijos no sólo sucede en los seres humanos; también se observa en animales y plantas. En la reproduc- ción, los seres vivos heredan a sus descendientes sus características, es decir, su información genética, pero ¿cómo ocurre?
Desarrollo
Observa la imagen y en grupo refl exionen y comenten las preguntas.
• ¿Físicamente, en qué te pareces a tus padres? ¿Sabes por qué te pareces más a alguno de ellos que al otro?
• En relación con tus hermanos o primos, ¿en qué se parecen?, ¿en qué son diferen- tes? ¿Sus padres tienen las características que los hacen semejantes o diferentes?, ¿a qué piensas que se deba?
• ¿Cuál piensas que es la causa de que algunas personas son muy diferentes de sus padres, pero se parecen a sus abuelos o tíos?
• ¿Por qué los descendientes de animales, plantas y de otros seres vivos se parecen también a sus progenitores?
• Una característica de la reproducción sexual es la diversidad. Entonces ¿por qué existen los gemelos idénticos como los de la imagen? ¿Por qué se parecen tanto?
234
Aprendizaje esperado: Identifi ca la participación de los cromosomas en la transmisión de las caracterís- ticas biológicas. Secuencia 31 SFUBI1SB-1E12.indb 234 23/04/12 13:52 Situación inicial Analiza y discute
En equipo lean la siguiente información y contesten las preguntas.
Hoy día la investigación policiaca ha logrado grandes avances gra- cias a la aplicación de la tecnología y de diversas ciencias, entre ellas la Biología y la Química. Uno de estos avances es el análisis del ADN. El ADN se puede obtener de la sangre, pelo, semen o piel de una perso- na y es como su “identifi cación biológica”; el ADN puede analizarse y compararse con el ADN de un sospechoso en un caso, por ejemplo. Sin embargo, algunos especialistas afi rman que estas pruebas no siempre señalan al verdadero culpable, porque los miembros cercanos de una familia tienen un ADN similar.
1. Discutan en equipos las siguientes preguntas: • ¿Por qué el ADN de los miembros de una familia es similar? • ¿Qué relación existe entre el ADN y la información hereditaria? 2. Validen sus respuestas con su maestro.
En acción Desarrollo
Como viste en la secuencia 1, la mayoría de las células tienen núcleo; en él se encuentra toda la información de las carac- terísticas que constituyen a cada ser vivo y la que controla su funcionamiento y su desarrollo. Esta información es la que se transmite a los descendientes en la reproducción, y se encuen- tra específi camente en los genes. Incluso las bacterias, que no tienen un núcleo celular defi nido, tienen genes. Pero ¿qué son los genes?
Los genes son segmentos de ADN, el cual es una sustancia formada por miles o miles de millones de partes más pequeñas llamadas nucleótidos. El ADN tiene la forma de una doble hélice, como una escalera de caracol, donde los “escalones” son los nucleótidos (fi gura 4.65). Existen cuatro tipos de nucleótidos unidos en secuencias determi- nadas. Las secuencias son específi cas para cada especie y determinan las características y el funcionamiento de los organismos.
Los nucleótidos son como las letras de un abecedario, y las secuencias de nucleótidos como las palabras; y así como cada palabra tiene un sig- nifi cado, una secuencia específi ca de nucleótidos (un gen) corresponde a una característica específi ca de un organismo.
Dentro de cada célula, el ADN se enrolla y for- ma estructuras más complejas conocidas como cromosomas (fi gura 4.66). Cada especie tiene un número específi co de cromosomas agrupados en pares. Por ejemplo, todas las células de los seres humanos, sean musculares, nerviosas, de la piel o de los huesos, contienen 23 pares de cromosomas, 23 de origen materno y 23 de ori- gen paterno; la única excepción son los game- tos (óvulos y espermatozoides), que contienen 23 cromosomas.
Figura 4.65 Los genes son las unidades básicas de la herencia, porque transmiten características anatómicas y fi siológicas de un ser vivo a sus descendientes. Figura 4.66 Los cromosomas están formados por dos estructuras llamadas cromátidas, que se unen por el centrómero. Cromátidas Centrómero Cromosoma ADN Nucleótido Gen 235 SFUBI1SB-1E12.indb 235 23/04/12 13:52 pág 23 4 pág 23 5
diferentes genéticamente, aunque físicamente sean muy similares.
Desarrollo
Página 235
El propósito es que los alumnos analicen las causas de la similitud del adn en los miembros de una familia y expliquen su relación con la información hereditaria. Sugiera a los alumnos elaborar un árbol genealógico de su familia, que lo construyan con fotos o dibujos que representen los rasgos físicos que comparten con sus padres, hermanos, tíos, abuelos, etcétera.
Explíqueles que las características que resaltaron en su árbol genealógico son resultado de la recombinación entre los genes paternos y maternos de cada generación, que se transfieren y manifiestan en las características físicas que se distinguen a simple vista.
1 • R. M. Porque es transferido a través de varias gene- raciones, en cada una existe recombinación entre el
adn paterno y materno y esto hace que se conserven y compartan genes que determinan las característi- cas físicas de los integrantes de la familia.
• R. M. El adn constituye la información hereditaria y se encuentra ordenada en los genes que determinan las características de los individuos.
2 Respuesta libre.
Situación inicial
Página 234
El propósito es que los estudiantes reflexionen sobre el parecido físico que tienen con sus familiares e infieran que esas características las heredaron de sus padres por el proceso de recombinación genética.
Realice un diagnóstico previo para conocer el dominio de conocimientos de los alumnos sobre el tema. Para ello, puede plantearles preguntas abiertas que contesten por escrito.
Invítelos a contestar las preguntas de la situación inicial, recuérdeles que deberán conservar sus respuestas para compararlas en la fase de cierre.
• Respuesta libre. • Respuesta libre.
• R. M. Por las características de los genes que pueden ser dominantes o recesivos. Un gen dominante, se manifiesta en la primera generación (abuelos). En la segunda generación, puede haber una mezcla de dos genes dominantes dando a los descendientes una ca- racterística diferente de los progenitores. En la tercera generación puede manifestarse nuevamente el gen dominante de la primera generación, en tal caso, la persona se parecerá más físicamente a sus abuelos que a sus padres.
• R. M. Porque la herencia biológica ocurre en todos los seres vivos.
• R. M. Los gemelos idénticos inicialmente comparten el 100 % de sus genes, pero durante su desarrollo se llevan a cabo variaciones genómicas que los hace
Material
Planeación
Trabajo extraclase Fecha
Bloque 4 / secuencia 25Bloque 4 / secuencia 31
139139
Figura 4.70 Diagrama que muestra las posibles combinaciones entre los cromosomas sexuales del ser humano.
Cierre ¿Cómo se determina el sexo?
Existen cromosomas específi cos que determinan el sexo de los individuos. En el ser humano es el par 23, o par sexual. Debido a su forma, los cromosomas de este par se denominan X y Y. Un individuo con dos cromosomas X es del sexo femenino; si tiene un cro- mosoma X y uno Y, será del sexo masculino (fi gura 4.70). ¿Cuál es la probabilidad de que un individuo sea del sexo femenino o del sexo masculino según las po- sibles combinaciones para estos cuatro resultados?
Y MasculinosGametos Gametos Femeninos 50% masculinos 50% femeninos
Cromosomas par 23 Femenino XY
XY XX XX X XX X Cromosomas par 23 Masculino X
}
XY Figura 4.71 Un grano de arroz tiene más genes que un ser humano, pero al arroz nunca se le ha ocurrido (ni se le ocurrirá) siquiera la más tonta de las ideas. Figura 4.72 Cariotipos de una mujer a) y un hombre b). Observa en el par 23 la diferencia entre los cromosomas (denominados X y Y por su forma).Analiza y concluye
1. Analiza algunas características de tus familiares. Elige algunos rasgos como el color de los ojos, del cabello o de la piel, la forma de alguna parte del cuerpo, etc. En una tabla, como la que se muestra, escribe el nombre de tus familiares, la relación de parentesco y las característi- cas que observaste.
Nombre y parentesco Color de piel Tipo de cabello Color de cabello Tipo de nariz Forma de ojos
Ana/HermanaMorena Lacio Negro Recta Grandes y redondos Sofía/ Mamá MorenaRizado Castaño Recta Grandes y redondos
2. Responde:
• ¿Cuáles características se presentaron con mayor y menor frecuencia? • ¿Qué rasgo observas en ti o en tus hermanos que no tienen tus padres?,
¿esa característica la presenta algún otro familiar?, ¿cuál será la razón? • ¿Cómo piensas que se heredan las características que analizaste?
En acción
a) b)
Cromosomas y cariotipo
A la representación física, esquema, dibujo o foto de los cromosomas del individuo de una especie se le denomina cariotipo (fi gura 4.72). Una especie se caracteriza por su cariotipo, porque el número, la forma y el tamaño de sus cromosomas son constantes. En los 46 cromosomas de cada célula humana existen aproximadamente 26 000 genes, que determinan todos sus rasgos; en otras palabras, el genotipo se manifi esta en el fenotipo, y lo mismo sucede en todos los seres vivos.
238
Secuencia
31 Biodiversidad como resultado de la evolución: relación ambiente, cambio y adaptación
SFUBI1SB-1E12.indb 238 pá23/04/12 13:52
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Observa y descubre
Introducción
El ADN contenido en una célula puede llegar a medir varios metros, pero se compacta en los cromosomas, que miden menos de un milímetro. ¿Te gustaría ver los cromosomas extendidos?
Propósito
En esta actividad observarán el ADN de la cebolla.
Hipótesis
En equipo planteen una hipótesis que puedan responder con el experimento, relacionada con la forma y las características del ADN. Al fi nal verifíquenla con sus resultados.
Material
− Una cebolla grande fresca − Detergente líquido para trastes − Jugo de piña o papaya − Agua destilada
− Vaso de vidrio o de precipitados − Vaso de vidrio largo o probeta de 500 mL − Cuchillo o cúter − Agitador de vidrio − Licuadora − Filtro para café − Alcohol de 96° (refrigerado) − Sal
Procedimiento
1. Corten el centro de la cebolla en cubos.
2. En el vaso agreguen 3 cucharadas de detergente, una de sal y agua hasta llenar el vaso. Mezclen perfectamente.
3. Vacíen la mezcla en el vaso de la licuadora, añadan la cebolla y licuen todo durante 3 minutos.
4. Filtren el líquido en el vaso largo.
5. Añadan 3 cucharaditas de jugo de piña o papaya y mezclen bien con el agita- dor de vidrio.
6. Agreguen poco a poco el alcohol al vaso con la mezcla, haciéndolo resbalar por las paredes, de manera que se deposite sobre la mezcla hasta casi llenar el vaso. 7. Dejen reposar durante 3 minutos hasta que se forme una zona turbia entre la
capa de alcohol y la mezcla.
8. Con el agitador extraigan las fi bras de ADN que se encuentra en la zona turbia.
Análisis de resultados
• Describan en su bitácora las características de las fi bras de ADN que obtuvieron. • ¿Podrían extraer ADN de otros materiales?, ¿de cuáles? Háganlo y compárenlos. • ¿Podrían distinguir a simple vista el ADN de distintos seres vivos?, ¿por qué?
Conclusiones
• Investiguen la función del detergente, del jugo de papaya y del alcohol en el experimento. Expli- quen lo que sucedió en cada parte del experimento de acuerdo con su investigación. • Escriban un informe de la actividad en el que incluyan los resultados generales, la verifi cación
de su hipótesis y sus conclusiones. • Validen sus resultados con su maestro.
En acción Pulgar izquierdo sobre el derecho Pulgar derecho sobre el izquierdo Ii Ii Ii Ii II ii I I i i Gametos El 100% de descendientes acomodan el pulgar izquierdo sobre el dercho. Gametos 236
Biodiversidad como resultado de la evolución: relación ambiente, cambio y adaptación Secuencia 31 SFUBI1SB-1E12.indb 236 pág23/04/12 13:52 236 Conclusiones • R. M. Función de los materiales utilizados en la extrac- ción del adn:
- Detergente: Rompe la membrana plasmática y nu- clear.
- Jugo de papaya: Contiene papaína, enzima que rom- pe las proteínas unidas al adn.
- Alcohol: Desenrolla el adn y lo precipita.
Al licuar la muestra con el detergente y la sal se rompen las membranas y la pared celular. El jugo de papaya rompe y separa las proteínas que pueden con- taminar la muestra de adn; el alcohol separa el adn
del resto de la muestra y lo precipita en la interfase entre el agua y el alcohol, puede observarse como una zona turbia.
• Respuesta libre. • Respuesta libre.
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El propósito es que los alumnos analicen algunos ras- gos físicos de su familia, determinen cuáles son más frecuentes y expliquen cómo se heredan a través de las generaciones.
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El propósito es que los alumnos obtengan y observen el
adn de la cebolla.
Previo a la actividad, muestre a los alumnos, mediante imágenes, las características del adn de los seres vivos. Explíqueles que el adn se encuentra en el núcleo de las células y que para obtenerlo es indispensable romper varias estructuras celulares como las membranas y la pared celular.
Organice equipos y pídales que reúnan el material nece- sario para llevar a cabo la actividad experimental. Análisis de resultados
• Respuesta libre.
• R. M. Sí es posible, puede extraerse adn de cualquier tejido de un ser vivo, por ejemplo, chícharos, espina- cas, hígado de pollo, brócoli, etcétera.
• R. M. El adn de distintos seres vivos puede observarse a nivel macroscópico, sin embargo no pueden dife- renciarse sus características moleculares, ya que el ordenamiento de los nucleótidos que lo conforman es diferente en todos los seres vivos.
Bloque 4 / secuencia 25
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Bloque 4 / secuencia 31 AB Ab aB ab AaBb AaBb AA BB AA Bb Aa BB Aa Bb AA Bb AA bb Aa Bb Aa bb Aa BB Aa Bb aa BB aa Bb Aa Bb Aa bb aa Bb aa bb Ab AB aB ab Azul claro Azul oscuro Café oscuro Negro Café claro Café castaño Óvulos EspermatozoidesFigura 4.73 En el color de ojos de una persona intervienen dos pares de genes.
¿Por qué la reproducción sexual es fuente de variabilidad?
Las posibles combinaciones de genes y la existencia de genes dominantes y recesivos favorecen la variabilidad entre los in- dividuos de una especie. Si el ser humano tiene aproximada- mente 26 000 genes, imagina las posibles combinaciones. Por esto no existen dos seres humanos iguales. Aun los gemelos que se desarrollan a partir de un mismo óvulo fecundado por un espermatozoide, tienen diferencias que se deben a mutaciones durante la replicación del cigoto.
Lo que se hereda son los genes. Para defi nir una característica no siempre actúan dos genes; la mayoría de las veces están involucrados más: por ejemplo, en el color de nuestros ojos intervienen dos pares de genes (fi gura 4.73), y en el color del pelo de un ratón participan 63 pares; ¿te imaginas las tonalidades de pelo posibles?
En las células, los genes son muy estables y pueden perma- necer inalterables en una especie durante mucho tiempo; sin embargo, en la reproducción de las células pueden presentarse mutaciones o modifi caciones en las secuencias de nucleótidos del ADN; si estas modifi caciones ocurren en los gametos, se heredan y se refl ejan en el fenotipo de los nuevos individuos. Estos cambios en el fenotipo se pondrán a prueba en la selección natural: si son benéfi cos, contribuirán a que el individuo se adapte mejor al medio, sobreviva y herede esta nueva caracte- rística; pero si la mutación no es benéfi ca, el individuo podría no adaptarse y moriría.
Cierre
Autoevaluación
Marca con una la opción que consideres que representa tu avance y responde. ¿Qué evalúo? Sí No ¿Por qué?
¿Qué me falta? 1. Reconozco que existe una relación entre cromosomas,
genes y ADN en la herencia biológica. 2. Reconozco la diferencia entre fenotipo y genotipo. 3. Identifico que los cromosomas participan en la
determinación y transmisión de las características biológicas.
Piensa y sé crítico
Como has visto, la reproducción y la combinación de genes producen variabilidad, lo que favorece la adaptación de las especies. Sin embargo, muchas personas pre-