Biología

Primeros exámenes: 2009

Programa del Diploma

Guía

Programa del Diploma

Guía de Biología

Primeros exámenes: 2009

Organización del Bachillerato Internacional Buenos Aires

Cardiff

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Singapur

Programa del Diploma Guía de Biología Versión en español del documento publicado en marzo de 2007 con el título Biology—guide

Publicada en marzo de 2007 Organización del Bachillerato Internacional Peterson House, Malthouse Avenue, Cardiff Gate Cardiff, Wales GB CF23 8GL Reino Unido Tel.: +44 29 2054 7777 Fax: +44 29 2054 7778 Sitio web: http://www.ibo.org © Organización del Bachillerato Internacional, 2007 La Organización del Bachillerato Internacional es una fundación educativa internacional sin fines de lucro. Fue creada en 1968 y tiene sede legal en Suiza. IBO agradece la autorización para reproducir en esta publicación material protegido por derechos de autor. Cuando procede, se han citado las fuentes originales y, de serle notificado, IBO enmendará cualquier error u omisión con la mayor brevedad posible. El uso del género masculino en esta publicación no tiene un propósito discriminatorio y se justifica únicamente como medio para hacer el texto más fluido. Se pretende que el español utilizado sea comprensible para todos los hablantes de esta lengua y no refleje una variante particular o regional de la misma. Los artículos promocionales y las publicaciones de IBO en sus lenguas oficiales y de trabajo pueden adquirirse en la tienda virtual de IBO, disponible en http://store.ibo.org. Las consultas sobre pedidos deben dirigirse al departamento de marketing y ventas en Cardiff. Tel.: +44 29 2054 7746 Fax: +44 29 2054 7779 Correo-e: [email protected]

Impreso en el Reino Unido por Anthony Rowe Ltd (Chippenham, Wiltshire)

4018

Declaración de principios de IBO La Organización del Bachillerato Internacional tiene como meta formar jóvenes solidarios, informados y ávidos de conocimiento, capaces de contribuir a crear un mundo mejor y más pacífico, en el marco del entendimiento mutuo y el respeto intercultural. En pos de este objetivo, la Organización del Bachillerato Internacional colabora con establecimientos escolares, gobiernos y organizaciones internacionales para crear y desarrollar programas de educación internacional exigentes y métodos de evaluación rigurosos. Estos programas alientan a estudiantes del mundo entero a adoptar una actitud activa de aprendizaje durante toda su vida, a ser compasivos y a entender que otras personas, con sus diferencias, también pueden estar en lo cierto.

Perfil de la comunidad de aprendizaje del BI El objetivo fundamental de los programas de la Organización del Bachillerato Internacional (IBO) es formar personas con mentalidad internacional que, conscientes de la condición que los une como seres humanos y de la responsabilidad que comparten de velar por el planeta, contribuyan a crear un mundo mejor y más pacífico. Los miembros de la comunidad de aprendizaje del BI se esfuerzan por ser: Indagadores

Desarrollan su curiosidad natural. Adquieren las habilidades necesarias para indagar y realizar investigaciones, y demuestran autonomía en su aprendizaje. Disfrutan aprendiendo y mantendrán estas ansias de aprender durante el resto de su vida.

Informados e instruidos

Exploran conceptos, ideas y cuestiones de importancia local y mundial y, al hacerlo, adquieren conocimientos y profundizan su comprensión de una amplia y equilibrada gama de disciplinas.

Pensadores

Aplican, por propia iniciativa, sus habilidades intelectuales de manera crítica y creativa para reconocer y abordar problemas complejos, y para tomar decisiones razonadas y éticas.

Buenos comunicadores

Comprenden y expresan ideas e información con confianza y creatividad en diversas lenguas, lenguajes y formas de comunicación. Están bien dispuestos a colaborar con otros y lo hacen de forma eficaz.

Íntegros

Actúan con integridad y honradez, poseen un profundo sentido de la equidad, la justicia y el respeto por la dignidad de las personas, los grupos y las comunidades. Asumen la responsabilidad de sus propios actos y las consecuencias derivadas de ellos.

De mentalidad abierta

Entienden y aprecian su propia cultura e historia personal, y están abiertos a las perspectivas, valores y tradiciones de otras personas y comunidades. Están habituados a buscar y considerar distintos puntos de vista y dispuestos a aprender de la experiencia.

Solidarios

Muestran empatía, sensibilidad y respeto por las necesidades y sentimientos de los demás. Se comprometen personalmente a ayudar a los demás y actúan con el propósito de influir positivamente en la vida de las personas y el medio ambiente.

Audaces

Abordan situaciones desconocidas e inciertas con sensatez y determinación y su espíritu independiente les permite explorar nuevos roles, ideas y estrategias. Defienden aquello en lo que creen con elocuencia y valor.

Equilibrados

Entienden la importancia del equilibrio físico, mental y emocional para lograr el bienestar personal propio y el de los demás.

Reflexivos

Evalúan detenidamente su propio aprendizaje y experiencias. Son capaces de reconocer y comprender sus cualidades y limitaciones para, de este modo, contribuir a su aprendizaje y desarrollo personal.

Índice

Grupo 4

1

El Programa del Diploma

1

Naturaleza de las asignaturas del Grupo 4

3

Modelo curricular

6

Estructura del programa de estudios

8

Objetivos generales

10

Objetivos específicos

11

Términos de examen

12

Resumen de la evaluación

14

Evaluación externa

16

Actividades prácticas y evaluación interna

17

Orientación y autoría original

20

Criterios de evaluación interna

22

Aclaraciones sobre los criterios de evaluación interna

26

Uso de TIC

31

Proyecto del Grupo 4

35

Biología

42

Naturaleza de la asignatura

42

Resumen del programa de estudios

44

Temario

45

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

48

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

81

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

99

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

113

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NS

137

Requisitos matemáticos

142

Grupo 4

El Programa del Diploma

El Programa del Diploma es un curso preuniversitario exigente de dos años de duración, para jóvenes de 16 a 19 años. Su currículo abarca una amplia gama de áreas de estudio y aspira a formar estudiantes informados y con espíritu indagador, a la vez que solidarios y sensibles a las necesidades de los demás. Se da especial importancia a que los jóvenes desarrollen el entendimiento intercultural y una mentalidad abierta, así como las actitudes necesarias para respetar y evaluar distintos puntos de vista.

El hexágono del Programa del Diploma El currículo del programa se representa mediante un hexágono dividido en seis áreas académicas dispuestas en torno a un núcleo, y fomenta el estudio de una variedad de áreas académicas durante los dos años. Los alumnos estudian dos lenguas modernas (o una lengua moderna y una clásica), una asignatura de humanidades o ciencias sociales, una ciencia experimental, una asignatura de matemáticas y una de las artes. Esta variedad hace del Programa del Diploma un curso exigente y muy eficaz como preparación para el ingreso en la universidad. Además, en cada una de las áreas académicas los alumnos tienen flexibilidad para elegir las asignaturas en las que estén particularmente interesados y que quizás deseen continuar estudiando en la universidad.

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El Programa del Diploma

La combinación adecuada Los alumnos deben elegir una asignatura de cada una de las seis áreas académicas, aunque también tienen la opción de elegir una segunda asignatura de los grupos del 1 al 5 en lugar de una asignatura del Grupo 6. Generalmente tres asignaturas (y no más de cuatro) deben cursarse en el Nivel Superior (NS) y las demás en el Nivel Medio (NM). IBO recomienda dedicar 240 horas lectivas a las asignaturas del NS y 150 a las del NM. Las asignaturas del NS se estudian con mayor amplitud y profundidad que las del NM. En ambos niveles se desarrollan numerosas habilidades, en especial las de análisis y pensamiento crítico. Dichas habilidades se evalúan externamente al final del curso. En muchas asignaturas los alumnos realizan también trabajos que califica directamente el profesor en el colegio. Los exámenes pueden realizarse en español, francés e inglés.

El núcleo del hexágono Todos los alumnos del Programa del Diploma deben completar los tres requisitos que conforman el núcleo del hexágono. La reflexión inherente a las actividades que los alumnos desarrollan en estas áreas es un principio fundamental de la filosofía del Programa del Diploma. El curso de Teoría del Conocimiento (TdC) anima a los alumnos a reflexionar sobre la naturaleza del conocimiento y el proceso de aprendizaje que tiene lugar en las asignaturas que estudian como parte del Programa del Diploma, y a establecer conexiones entre las áreas académicas. La Monografía, un trabajo escrito de unas 4.000 palabras, ofrece a los alumnos la oportunidad de investigar un tema de su elección que les interese especialmente. Asimismo, les estimula a desarrollar las habilidades necesarias para llevar a cabo una investigación independiente, habilidades que deberán poner en práctica en la universidad. Creatividad, Acción y Servicio (CAS) posibilita el aprendizaje experiencial mediante la participación de los alumnos en una variedad de actividades artísticas, deportivas, físicas y de servicio a la comunidad.

La declaración de principios de IBO y el perfil de la comunidad de aprendizaje del BI El Programa del Diploma se propone desarrollar en los alumnos los conocimientos, las habilidades y las actitudes que necesitarán para alcanzar las metas de IBO, tal como aparecen expresadas en su declaración de principios y en el perfil de la comunidad de aprendizaje del BI. La enseñanza y el aprendizaje en el Programa del Diploma representan la puesta en práctica de la filosofía educativa de IBO.

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Grupo 4

Naturaleza de las asignaturas del Grupo 4

Diferencia entre el NM y el NS Los alumnos que estudian las asignaturas del Grupo 4 en el Nivel Medio (NM) y el Nivel Superior (NS) cursan un programa de estudios con temas troncales (comunes), siguen un plan común de evaluación interna y estudian opciones que presentan algunos elementos en común. Se les ofrece un programa de estudios que fomenta el desarrollo de determinados atributos, habilidades y actitudes, según se describe en la sección “Objetivos específicos” de la presente guía. Aunque las habilidades y actividades de las asignaturas del Grupo 4 (Ciencias Experimentales) son comunes para los alumnos del NM y del NS, los alumnos del NS deben estudiar algunos temas en mayor profundidad, además de temas adicionales y temas de ampliación más difíciles en las opciones comunes. El NM y el NS se diferencian en amplitud y en profundidad.

Las asignaturas del Grupo 4 y conocimientos previos La experiencia con las asignaturas del Grupo 4 ha demostrado que los alumnos sin estudios ni conocimientos previos sobre ciencias serán capaces de cursar con éxito estas asignaturas en el NM. En este sentido, lo importante será su actitud ante los estudios, caracterizada por los atributos del perfil de la comunidad de aprendizaje del BI, en concreto: indagador, pensador y buen comunicador. No obstante, si bien no se pretende restringir el acceso a las asignaturas del Grupo 4, la mayoría de los alumnos que se planteen cursar una asignatura del Grupo 4 en el NS deberán contar con cierta experiencia anterior en la asignatura en cuestión. No se especifican temas concretos, aunque los alumnos que hayan cursado el Programa de los Años Intermedios (PAI) o que hayan estudiado una asignatura de ciencias del IGCSE (certificado general de educación secundaria internacional) estarán suficientemente preparados. El haber realizado otros estudios nacionales con orientación científica o un curso de ciencias en el colegio se considerará también una preparación adecuada para el estudio de una asignatura del Grupo 4 en el NS.

Las asignaturas del Grupo 4 y el PAI Los alumnos que hayan realizado los cursos de Ciencias, Tecnología y Matemáticas del PAI estarán bien preparados para cursar las asignaturas del Grupo 4. Los objetivos específicos y criterios de evaluación de Ciencias del PAI se corresponden con los objetivos específicos y criterios de evaluación interna del Grupo 4, lo que permite una transición sin complicaciones del PAI al Programa del Diploma. En particular, el objetivo específico “La ciencia y el mundo” de Ciencias del PAI se desarrolla adicionalmente en las asignaturas del Grupo 4, en las que se presta una mayor atención al objetivo general 8: “aumentar la comprensión de las implicaciones morales, éticas, sociales, económicas y medioambientales del uso de la ciencia y la tecnología”. Todas las guías del Grupo 4 contienen observaciones específicas sobre implicaciones relativas al objetivo general 8 en los enunciados de evaluación y las notas para el profesor de las secciones detalladas del programa de estudios.

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Naturaleza de las asignaturas del Grupo 4

Las asignaturas del Grupo 4 y TdC Los científicos podrían afirmar legítimamente que la ciencia abarca todas las formas de conocimiento descritas en la guía de Teoría del Conocimiento (publicada en marzo de 2006). Impulsada por la emoción, la ciencia, mediante la percepción sensorial, con la ayuda de la tecnología y en combinación con la razón, se comunica por medio del lenguaje, sobre todo, el lenguaje universal de las matemáticas. No existe un único método científico, en el sentido estricto definido por Popper, para adquirir conocimientos y encontrar explicaciones sobre el funcionamiento de la naturaleza. La ciencia aplica diversos métodos para generar tales explicaciones, pero todos se basan en datos obtenidos mediante observaciones y experimentos y respaldados por razonamientos rigurosos, ya sean de tipo inductivo o deductivo. La explicación puede adoptar la forma de una teoría y, en ocasiones, necesita un modelo que incluya aspectos no observables directamente. La elaboración de estas teorías requiere con frecuencia imaginación y creatividad. Cuando no es posible elaborar un modelo teórico predictivo, la explicación puede consistir en señalar una correlación entre un factor y un resultado. Esta correlación puede sugerir un mecanismo causal susceptible de ser comprobado experimentalmente, de modo que se obtenga una explicación mejor. En todas estas explicaciones es preciso conocer las limitaciones de los datos y el alcance y las limitaciones de nuestros conocimientos. La ciencia exige libertad de pensamiento y amplitud de miras, y un componente fundamental del proceso científico es el modo en que la comunidad científica internacional somete los hallazgos científicos a un intenso escrutinio crítico mediante la repetición de experimentos y la discusión en publicaciones científicas y en conferencias. En las notas para el profesor de las secciones detalladas del programa de estudios de las guías del Grupo 4 se proporcionan observaciones acerca de temas pertinentes en los que pueden abordarse estos aspectos del conocimiento científico.

Las asignaturas del Grupo 4 y la dimensión internacional La ciencia es una actividad internacional por naturaleza: el intercambio de información e ideas entre distintos países ha sido fundamental para su progreso. Este intercambio no es un fenómeno nuevo, pero se ha acelerado en tiempos recientes con el desarrollo de las tecnologías de la información y las comunicaciones. La idea de que la ciencia es un invento occidental es un mito: muchas de las bases de la ciencia moderna fueron establecidas hace muchos siglos por las civilizaciones árabe, india y china, entre otras. Se alienta a los profesores a que destaquen esta contribución al impartir diversos temas, por ejemplo, mediante sitios web que muestren la evolución cronológica de los avances científicos. El método científico en su sentido más amplio, basado en la discusión, la amplitud de miras y la libertad de pensamiento, transciende la política, la religión y la nacionalidad. Cuando corresponde en algunos temas, las secciones detalladas del programa de estudios de las guías del Grupo 4 contienen enunciados de evaluación y notas para el profesor que ilustran los aspectos internacionales de la ciencia. Actualmente existen numerosos organismos internacionales que fomentan la investigación científica. Las Naciones Unidas cuentan con conocidos organismos, como la UNESCO, el PNUMA y la OMM, en los que la ciencia desempeña una función prominente, pero existen, además de los mencionados, cientos de organismos internacionales que representan a todas las ramas de la ciencia. Las instalaciones necesarias para la realización de experimentos científicos a gran escala, por ejemplo, experimentos de física de partículas y el Proyecto Genoma Humano, son costosas y su financiación sólo es posible mediante inversiones conjuntas de muchos países. Científicos de todo el mundo comparten los datos obtenidos en estas investigaciones. Se alienta a los alumnos del Grupo 4 a que accedan a los amplios sitios web de estos organismos científicos internacionales para que aprecien mejor la dimensión internacional.



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Naturaleza de las asignaturas del Grupo 4

No obstante, cada vez se reconoce más que numerosos problemas científicos, desde el cambio climático hasta el sida, son de naturaleza internacional, lo que ha impulsado la adopción de una perspectiva global en muchos ámbitos de investigación. Un ejemplo destacado son los informes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático. Algunos temas de las guías del Grupo 4 se han redactado específicamente para poner de manifiesto estas investigaciones globales. En el terreno práctico, el proyecto del Grupo 4 (que deben realizar todos los alumnos de Ciencias Experimentales) se asemeja al trabajo realizado por científicos profesionales, al fomentar la colaboración entre colegios de regiones diferentes. El conocimiento científico tiene una capacidad sin parangón para transformar las sociedades. Puede proporcionar grandes ventajas a la humanidad o reforzar las desigualdades y producir daños a las personas y al medio ambiente. De acuerdo con la declaración de principios de IBO, los alumnos que cursan las asignaturas del Grupo 4 deben ser conscientes de la responsabilidad moral que tienen los científicos de garantizar el acceso a los conocimientos y datos científicos de forma equitativa para todos los países y de que éstos dispongan de los recursos para utilizar esta información para el desarrollo de sociedades sustentables.

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Grupo 4

Modelo curricular

Todas las asignaturas del Grupo 4 del Programa del Diploma (Biología, Química, Física y Tecnología del Diseño) tienen un modelo curricular común. En Tecnología del Diseño este modelo presenta algunas diferencias debido al proyecto de diseño, una característica única de esta asignatura. Los alumnos del NM y NS cursan un programa de estudios con temas troncales que se complementa con el estudio de opciones. Los alumnos del NS estudian también los llamados temas adicionales del Nivel Superior (TANS). Los alumnos del NM y el NS estudian dos opciones. Existen tres tipos de opciones: las específicas del NM, las específicas del NS y las que pueden cursar los alumnos de ambos niveles. Los alumnos del NM deben dedicar 40 horas a prácticas y trabajos de investigación; los del NS 60 horas. En estos totales se incluyen 10 horas para el proyecto del Grupo 4.

Grupo 4: modelo curricular del NM NM

Total de horas lectivas

Teoría

110 Temas troncales

80

Opciones

30

Actividades prácticas



150

40

Trabajos prácticos

30

Proyecto del Grupo 4

10

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Modelo curricular

Grupo 4: modelo curricular del NS NS

Total de horas lectivas

Teoría

240 180

Temas troncales

80

Temas adicionales del NS (TANS)

55

Opciones

30

Actividades prácticas

60

Trabajos prácticos

50

Proyecto del Grupo 4

10

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Grupo 4

Estructura del programa de estudios

Nota: El orden en que se presenta el programa de estudios no representa el orden en el que debe impartirse.

La sección detallada del programa de estudios de las guías del Grupo 4 está estructurada de la misma manera para todas las asignaturas. Dicha estructura es la siguiente.

Temas y opciones Los temas están numerados y las opciones se identifican mediante una letra mayúscula (por ejemplo, “Tema 5: Ecología y evolución”, u “Opción D: Evolución”).

Subtemas Los subtemas están numerados y junto a ellos se indica el número aproximado de horas lectivas que se necesitará para cubrirlos (por ejemplo, “7.1 Estructura del ADN (2 horas)”). El número de horas se ofrece sólo a título indicativo y no incluye el tiempo necesario para realizar las prácticas o trabajos de investigación.

Enunciados de evaluación Los enunciados de evaluación, que están numerados, expresan los objetivos de aprendizaje que los alumnos deben alcanzar al final del curso (por ejemplo, “5.1.2 Distinga entre autótrofo y heterótrofo”). Estos enunciados se han concebido para indicar a los examinadores los aspectos que podrán evaluar por medio de los exámenes escritos. Cada uno se clasifica como objetivo específico 1, 2 o 3 (véase la sección “Objetivos específicos”) en función de los términos de examen utilizados (véase la sección “Términos de examen”). Mientras que los niveles de los objetivos específicos aseguran el equilibrio del programa de estudios y tienen valor para los exámenes, los términos de examen indican el grado de profundidad en el tratamiento de un aspecto que exige un enunciado de evaluación particular. Es importante que se informe a los alumnos del significado de los términos de examen dado que éstos se emplearán en las preguntas de los exámenes. (Cuando se utiliza el término de examen “definir”, la palabra o frase que se deben definir aparecen escritas en cursiva. Cuando se utiliza el término de examen “distinguir”, los términos o conceptos que se deben distinguir aparecen escritos en cursiva.)



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Estructura del programa de estudios

Notas para el profesor Las notas que se incluyen junto a algunos enunciados de evaluación sirven como orientación adicional para los profesores. Pueden también sugerir ideas para desarrollar el objetivo general 7, el objetivo general 8, TdC y la dimensión internacional. Tema u opción Subtema

Objetivo específico

Enunciado de evaluación

Notas para el profesor

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Grupo 4

Objetivos generales

Mediante el estudio de las asignaturas del Grupo 4 los alumnos deberán tomar conciencia de la forma en que los científicos trabajan y se comunican entre ellos. Si bien el “método científico” puede adoptar muy diversas formas, es el enfoque práctico, mediante trabajos experimentales, lo que caracteriza a las asignaturas del Grupo 4 y las distingue de otras disciplinas. En este contexto, todos los cursos de Ciencias Experimentales del Programa del Diploma deberán tener como meta: 1.

proporcionar oportunidades para el estudio científico y el desarrollo de la creatividad dentro de un contexto global que estimule y desafíe intelectualmente a los alumnos

2.

proporcionar un cuerpo de conocimientos, métodos y técnicas propios de la ciencia y la tecnología

3.

capacitar a los alumnos para que apliquen y utilicen el cuerpo de conocimientos, métodos y técnicas propios de la ciencia y la tecnología

4.

desarrollar la capacidad de analizar, evaluar y sintetizar la información científica

5.

generar una toma de conciencia sobre el valor y la necesidad de colaborar y comunicarse de manera eficaz en las actividades científicas

6.

desarrollar habilidades de experimentación y de investigación científicas

7.

desarrollar la competencia en el uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones para aplicarlas al estudio de la ciencia

8.

aumentar la comprensión de las implicaciones morales, éticas, sociales, económicas y medioambientales del uso de la ciencia y la tecnología

9.

desarrollar la apreciación de las posibilidades y limitaciones de la ciencia y los científicos

10. fomentar la comprensión de las relaciones entre las distintas disciplinas científicas y la naturaleza abarcadora del método científico.

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Grupo 4

Objetivos específicos

Los objetivos específicos de todas las asignaturas del Grupo 4 reflejan aquellos aspectos de los objetivos generales que deben ser evaluados. Siempre que resulte apropiado, la evaluación tendrá en cuenta aspectos medioambientales y tecnológicos e identificará los efectos sociales, morales y económicos de la ciencia. El propósito de todos los cursos de Ciencias Experimentales del Programa del Diploma es que los alumnos alcancen los siguientes objetivos específicos: 1.

2.

3.

Demostrar que comprenden: a.

los hechos y los conceptos científicos

b.

técnicas y métodos científicos

c.

la terminología científica

d.

los métodos de presentación de la información científica.

Aplicar y emplear: a.

los hechos y los conceptos científicos

b.

técnicas y métodos científicos

c.

la terminología científica para comunicar información de forma eficaz

d.

los métodos apropiados de presentación de la información científica.

Elaborar, analizar y evaluar: a.

hipótesis, problemas de investigación y predicciones

b.

técnicas y métodos científicos

c.

explicaciones científicas.

4.

Demostrar las aptitudes personales de cooperación, perseverancia y responsabilidad que les permitirán resolver problemas y realizar investigaciones científicas de forma eficaz.

5.

Demostrar las técnicas de manipulación necesarias para llevar a cabo investigaciones científicas con precisión y en condiciones de seguridad.

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Grupo 4

Términos de examen

Los términos de examen indican el grado de profundidad en el tratamiento de un aspecto que exige un enunciado de evaluación particular. Estos términos se utilizan en las preguntas de examen; por lo tanto, es importante que los alumnos se familiaricen con sus definiciones.

Objetivo 1 Definir

Dar el significado exacto de una palabra, frase o magnitud física.

Dibujar

Representar mediante trazos de lápiz.

Enumerar

Escribir una lista de nombres u otro tipo de respuestas cortas sin ningún tipo de explicación.

Indicar

Especificar un nombre, un valor o cualquier otro tipo de respuesta breve sin aportar explicaciones ni cálculos.

Medir

Hallar el valor de una cantidad.

Rotular

Añadir rótulos o encabezamientos a un diagrama.

Objetivo 2 Anotar

Añadir notas breves a un diagrama o gráfica.

Aplicar

Utilizar una idea, ecuación, principio, teoría o ley en una situación nueva.

Calcular

Hallar una respuesta numérica y mostrar las operaciones pertinentes (a menos que se indique lo contrario).

Describir

Exponer detalladamente.

Distinguir

Especificar las diferencias entre dos o más elementos distintos.

Estimar

Hallar el valor aproximado de algo.

Identificar

Encontrar una respuesta entre un número determinado de posibilidades.

Resumir

Exponer brevemente o a grandes rasgos.

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Términos de examen

Objetivo 3 Analizar

Interpretar los datos para llegar a conclusiones.

Comentar

Realizar una valoración basada en un enunciado determinado o en el resultado de un cálculo.

Comparar

Exponer las semejanzas y diferencias entre dos (o más) elementos refiriéndose constantemente a ambos (o a todos).

Construir

Representar o elaborar de forma gráfica.

Deducir

Establecer una conclusión a partir de la información suministrada o manipular una relación matemática para obtener una nueva ecuación o relación.

Demostrar

Indicar los pasos realizados en un cálculo o deducción.

Determinar

Encontrar la única respuesta posible.

Discutir

Exponer utilizando, si es posible, una serie de argumentos a favor y en contra de la importancia relativa de distintos factores o comparando hipótesis alternativas.

Diseñar

Idear un plan, una simulación o un modelo.

Esquematizar

Represente mediante una gráfica que muestre una línea y ejes rotulados pero sin escala donde se indiquen claramente características importantes (por ejemplo, intersecciones).

Evaluar

Valorar las implicaciones y limitaciones de algo.

Explicar

Exponer detalladamente las causas, razones o mecanismos de algo.

Predecir

Dar un resultado esperado.

Resolver

Obtener una respuesta por medio de métodos algebraicos o numéricos.

Sugerir

Proponer una hipótesis o cualquier otra respuesta posible.

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Grupo 4

Resumen de la evaluación

Especificaciones de evaluación del NM Primeros exámenes: 2009

Componente

Contribución al total (%)

Contribución aproximada de objetivos específicos (%) 1+2

Prueba 1

20

20

Prueba 2

32

16

Duración (horas)

Estructura y cobertura del programa de estudios

3

16

¾

30 preguntas de opción múltiple sobre los temas troncales

1¼

Sección A: una pregunta basada en datos y varias preguntas de respuesta corta sobre los temas troncales (todas obligatorias) Sección B: una pregunta de respuesta larga sobre los temas troncales (de tres a elegir)

Prueba 3

14

24

12

12

1

Varias preguntas de respuesta corta sobre cada una de las opciones cursadas (todas obligatorias)

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Resumen de la evaluación

Especificaciones de evaluación del NS Primeros exámenes: 2009

Componente

Contribución al total (%)

Contribución aproximada de objetivos específicos (%) 1+2

Prueba 1

20

20

Prueba 2

36

18

Duración (horas)

Estructura y cobertura del programa de estudios

3 1

18

2¼

40 preguntas de opción múltiple (aproximadamente 15 comunes con el NM más unas cinco preguntas sobre los temas troncales y unas 20 sobre los TANS) Sección A: una pregunta basada en datos y varias preguntas de respuesta corta sobre los temas troncales y los TANS (todas obligatorias) Sección B: dos preguntas de respuesta larga sobre los temas troncales y los TANS (de cuatro a elegir)

Prueba 3

20

10

10

1¼

Varias preguntas de respuesta corta y una pregunta de respuesta larga sobre cada una de las dos opciones cursadas (todas obligatorias)

Además de cubrir los objetivos específicos 1, 2 y 3, el plan de evaluación interna para el NM y el NS cubre el objetivo específico 4 (aptitudes personales) mediante la aplicación del criterio de aptitudes personales para evaluar el proyecto del Grupo 4 y el objetivo específico 5 (técnicas de manipulación) mediante la aplicación del criterio de técnicas de manipulación para evaluar las actividades prácticas. No se permiten calculadoras en la prueba 1 del NM y del NS, pero su uso es necesario en las pruebas 2 y 3.

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Grupo 4

Evaluación externa

La evaluación externa consiste en tres pruebas escritas.

Prueba 1 La prueba 1 consiste en preguntas de opción múltiple con las que se evalúan sólo los conocimientos de los temas troncales en el caso de los alumnos del NM, y de los temas troncales y los TANS en el caso de los alumnos del NS. Las preguntas se han concebido como problemas breves, con una o dos etapas de resolución, que cubren los objetivos específicos 1 y 2 (véase la sección “Objetivos específicos”). No se descuentan puntos por respuestas incorrectas. No se permite el uso de calculadoras, aunque los alumnos deberán realizar operaciones de cálculo sencillas.

Prueba 2 En la prueba 2 se evalúan sólo los conocimientos de los temas troncales en el caso de los alumnos del NM, y de los temas troncales y los TANS en el caso de los alumnos del NS. Las preguntas cubren los objetivos específicos 1, 2 y 3, y la prueba está dividida en dos secciones. En la sección A hay una pregunta que requiere el análisis de un conjunto de datos dados. El resto de la sección A está compuesto por preguntas de respuesta corta. En la sección B se proponen a los alumnos del NM tres preguntas de las cuales deben elegir una, y cuatro preguntas a los alumnos del NS, de las cuales deben elegir dos. Son preguntas de respuesta larga que pueden implicar la redacción de un texto de varios párrafos, la resolución de un problema de cierta envergadura o un trabajo profundo de análisis o evaluación. En esta prueba es necesario usar una calculadora.

Prueba 3 En la prueba 3 se examinan los conocimientos de las opciones y se cubren los objetivos específicos 1, 2 y 3. Los alumnos del NM deben contestar varias preguntas de respuesta corta de cada una de las dos opciones cursadas. Los alumnos del NS deben contestar varias preguntas de respuesta corta y una pregunta de respuesta larga de cada una de las dos opciones cursadas. En esta prueba es necesario usar una calculadora.

Nota: Siempre que sea posible, los profesores deberán emplear y recomendar a los alumnos el uso del Sistema Internacional de Unidades (unidades SI).

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Grupo 4

Actividades prácticas y evaluación interna

Generalidades Todas las asignaturas del Grupo 4 tienen los mismos requisitos de evaluación interna, con la excepción de Tecnología del Diseño, que presenta un elemento adicional. La evaluación interna, que representa el 24% de la evaluación final (un 36% en el caso de Tecnología del Diseño), consiste en un proyecto interdisciplinario que abarca una mezcla de trabajos de investigación a corto y largo plazo (tales como prácticas y proyectos específicos de la asignatura) y, en el caso de Tecnología del Diseño, el proyecto de diseño. Los trabajos de los alumnos son evaluados por el profesor y moderados por IBO. La evaluación interna se realiza, tanto en el NM como en el NS, aplicando criterios de evaluación cuya puntuación máxima es 6.

Propósitos de las actividades prácticas Aunque los requisitos de evaluación interna se centran principalmente en la evaluación de habilidades prácticas, los distintos tipos de trabajos experimentales que un alumno puede realizar sirven también para otros propósitos, tales como: •

ejemplificar, enseñar y reforzar los conceptos teóricos

•

valorar el carácter esencialmente práctico del trabajo científico

•

apreciar las ventajas y limitaciones de la metodología científica.

Por lo tanto, se justifica ampliamente el hecho de que los profesores realicen más trabajo experimental que el requerido para la evaluación interna.

Plan de trabajos prácticos El plan de trabajos prácticos es el programa práctico planificado por el profesor. Su propósito es resumir todas las actividades de investigación llevadas a cabo por el alumno. Algunos de los trabajos realizados por los alumnos en el NM y el NS de una misma asignatura pueden ser iguales.

Cobertura del programa de estudios La gama de trabajos prácticos llevados a cabo deberá reflejar la amplitud y profundidad del programa de la asignatura en cada nivel, pero no es necesario realizar un trabajo para cada uno de los temas del programa. Sin embargo, todos los alumnos deben participar en el proyecto del Grupo 4, y lo ideal es que las actividades de evaluación interna incluyan contenidos diversos de los temas troncales, de las opciones y, cuando corresponda, de los TANS. No se especifica un mínimo de trabajos prácticos que se deberán realizar.

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Actividades prácticas y evaluación interna

Elección de los trabajos prácticos Los profesores tienen libertad para diseñar sus propios planes de trabajos prácticos, de acuerdo con determinados requisitos. La elección se debe basar en: •

las asignaturas, niveles y opciones que se enseñan

•

las necesidades de los alumnos

•

los recursos disponibles

•

los estilos de enseñanza.

Cada plan debe incluir algunos trabajos complejos que requieran un mayor esfuerzo conceptual por parte de los alumnos. Un plan de trabajo compuesto totalmente por experimentos sencillos, como marcar casillas o ejercicios de completar tablas, no constituye una experiencia suficientemente amplia para los alumnos. Se alienta a los profesores a que usen el Centro pedagógico en línea (CPEL) para que, a través de los foros de debate, intercambien ideas acerca de posibles trabajos y añadan materiales en las páginas de las asignaturas.

Nota: Todo trabajo práctico (o parte de él) que se utilice para evaluar a los alumnos deberá diseñarse específicamente para que corresponda a los criterios de evaluación pertinentes.

Flexibilidad El modelo de evaluación interna es lo suficientemente flexible como para permitir que se lleve a cabo una amplia gama de trabajos prácticos. Algunos ejemplos podrían ser: •

prácticas breves de laboratorio que se realicen en una o más lecciones, y prácticas a largo plazo o proyectos que se extiendan a lo largo de varias semanas

•

simulaciones por computador

•

ejercicios de recopilación de datos, como cuestionarios, pruebas con usuarios y encuestas

•

ejercicios de análisis de datos

•

trabajo general de laboratorio y de campo.

Proyecto del Grupo 4 El proyecto del Grupo 4 es una actividad interdisciplinaria en la que deben participar todos los alumnos de Ciencias Experimentales del Programa del Diploma. Se pretende que los alumnos de las diferentes asignaturas del Grupo 4 analicen un tema o problema común. El ejercicio debe ser una experiencia de colaboración en la que se destaquen preferentemente los procesos que comprende la investigación científica más que los productos de dicha investigación. En la mayoría de los casos, los alumnos de un colegio participarán en la investigación del mismo tema. En aquellos casos en los que existe un gran número de alumnos, es posible dividirlos en grupos más pequeños en los que estén representadas cada una de las asignaturas de Ciencias Experimentales. Los grupos pueden investigar el mismo tema, o temas distintos, es decir, pueden existir varios proyectos del Grupo 4 en el mismo colegio.

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Actividades prácticas y evaluación interna

Documentación de las actividades prácticas La información sobre el plan de trabajos prácticos de cada alumno se debe registrar en el formulario 4/PSOW, incluido en la sección 4 del Vademécum. También es posible utilizar versiones en formato electrónico siempre que contengan toda la información necesaria. Además, los trabajos de laboratorio correspondientes a las dos puntuaciones más altas obtenidas por cada alumno aplicando los criterios de evaluación interna (diseño, obtención y procesamiento de datos, y conclusión y evaluación) y las instrucciones proporcionadas por el profesor para el trabajo de laboratorio deben conservarse para su posible inclusión en la muestra de los trabajos enviada a un moderador de evaluación interna.

Tiempo asignado a las actividades prácticas Las horas lectivas recomendadas para el conjunto de los cursos del Programa del Diploma son 150 en el NM y 240 en el NS. Los alumnos deben dedicar a las actividades prácticas 40 horas en el NM y 60 horas en el NS (sin incluir el tiempo de redacción del trabajo). Este tiempo incluye 10 horas para el proyecto del Grupo 4. Si se ha continuado investigando después del vencimiento del plazo para el envío de trabajos al moderador, solamente podrán considerarse 2 o 3 horas de investigación extra en el total de horas del plan de trabajos prácticos.

Nota: En Tecnología del Diseño, los alumnos deben dedicar 55 horas a las actividades prácticas en el NM y 81 horas en el NS.

Sólo una parte de las 40 o 60 horas de las actividades prácticas deben dedicarse al trabajo que se evalúa aplicando los criterios de evaluación interna. Este trabajo se realizará normalmente durante la última parte del curso, una vez que los alumnos se hayan familiarizado con los criterios y pueda evaluarse su desempeño en trabajos prácticos complejos.

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Grupo 4

Orientación y autoría original

Todos los alumnos deben familiarizarse con los requisitos de evaluación interna. Se les debe informar claramente de que son los únicos responsables de su trabajo. Es conveniente que los profesores les ayuden a desarrollar el sentido de responsabilidad sobre el propio aprendizaje para que se sientan orgullosos de su trabajo. Las respuestas de los profesores a preguntas de los alumnos sobre aspectos específicos de los trabajos prácticos deberán orientarlos (cuando proceda) hacia vías de indagación más productivas, en lugar de dar una solución directa a la cuestión planteada. Como parte del proceso de aprendizaje, los profesores pueden proporcionar a los alumnos orientación general sobre un primer borrador de su trabajo para la evaluación interna. No obstante, no se permitirá que el alumno presente otras versiones modificadas del trabajo: la versión siguiente entregada al profesor después del primer borrador deberá ser la versión final. El profesor calificará esta versión aplicando los criterios de evaluación interna. Es útil señalar en este trabajo la puntuación asignada para cada aspecto: “c” si los criterios se han alcanzado completamente, “p” si se han alcanzado parcialmente y “n” si no se han alcanzado, para orientar al moderador si el trabajo fuera seleccionado como parte de la muestra. Al evaluar el trabajo de los alumnos aplicando los criterios de evaluación interna, los profesores deben calificar y anotar únicamente la versión final. Cuando los trabajos prácticos se realicen fuera del aula los alumnos deberán trabajar de forma independiente. Es preciso que los profesores se aseguren de que el trabajo enviado para moderación lo ha realizado el alumno. En caso de duda, deberá controlar la autoría original del mismo mediante una de las siguientes formas: •

discutirlo con el alumno

•

pedir que el alumno explique los métodos utilizados en el trabajo y resuma los resultados

•

pedir que el alumno repita el trabajo.

Es preciso que los profesores firmen la portada de la evaluación interna para confirmar que todos los trabajos de los alumnos son originales y han sido realizados sin ayuda.

Seguridad Aunque los profesores deberán ajustarse con relación a este aspecto a las directrices nacionales o locales (las cuales pueden diferir entre los distintos países), se deberá prestar atención a la declaración de principios de la Comisión de Seguridad del ICASE, International Council of Associations for Science Education (Consejo Internacional de Asociaciones de Educación Científica), cuya traducción se proporciona a continuación.

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Orientación y autoría original

Comisión de Seguridad del ICASE Declaración de principios La Comisión de Seguridad del ICASE tiene como fin promover prácticas científicas estimulantes y de calidad, capaces de suscitar el interés de los alumnos y motivar a los profesores, realizadas en un entorno de aprendizaje seguro y sin riesgos para la salud. De este modo, todos los individuos implicados en la educación científica (profesores, estudiantes, asistentes de laboratorio, supervisores y visitantes) tienen derecho a trabajar bajo las condiciones más seguras posibles en aulas y laboratorios de ciencias. Los directivos de los centros deberán realizar todo lo posible y razonable para proveer y mantener un entorno de aprendizaje seguro y sin riesgos para la salud, así como para establecer y exigir prácticas y métodos seguros en todo momento. Es necesario elaborar normas y reglamentos de seguridad y garantizar su cumplimiento para la protección de las personas que lleven a cabo actividades en las aulas y laboratorios de ciencias, o que desarrollen experiencias de campo. Cuando dichas condiciones de trabajo no sean lo suficientemente seguras, deberán proponerse actividades científicas alternativas. Es responsabilidad de todas y cada una de las personas involucradas en estas actividades el hacer de este compromiso con la seguridad y la salud algo permanente. Las recomendaciones que se hagan a este respecto deberán reconocer la necesidad de respetar el contexto local, las diferentes tradiciones educativas y culturales, las limitaciones económicas y los sistemas legales de los distintos países.

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Grupo 4

Criterios de evaluación interna

Información general El método de evaluación utilizado para la evaluación interna se basa en criterios establecidos, es decir, se evalúa el trabajo de cada alumno con relación a criterios de evaluación previamente establecidos y no con relación al trabajo de otros alumnos. En todos los cursos del Grupo 4 el componente de evaluación interna se evalúa con arreglo a conjuntos de criterios de evaluación y descriptores de nivel de logro. Los criterios de evaluación interna son para uso de los profesores. •

Para cada criterio de evaluación existe cierto número de descriptores; cada uno describe un nivel de logro específico.

•

Los descriptores se centran en aspectos positivos aunque para los niveles más bajos, la descripción puede mencionar la falta de logros.

Uso de los criterios de evaluación interna En la actividad de evaluación interna los profesores deben basarse en los descriptores de cada criterio. Se utilizan los mismos criterios de evaluación interna para el NM y el NS. •

El propósito es encontrar, para cada criterio, el descriptor que exprese de la forma más adecuada el nivel de logro alcanzado por el alumno. Se trata, por tanto, de un procedimiento de aproximación. Desde la perspectiva de cualquiera de los criterios, el trabajo del alumno puede presentar rasgos que correspondan a un descriptor de un nivel de logro superior, combinados con rasgos que pertenezcan a un nivel de logro inferior. Debe realizarse una valoración profesional para identificar el descriptor que más se aproxima al trabajo del alumno.

•

Una vez examinado el trabajo que se ha de evaluar, los descriptores de cada criterio deben leerse empezando por el de nivel 0, hasta que se alcance el que describe un nivel de logro que no corresponde tan adecuadamente como el anterior al trabajo que se está evaluando. El trabajo, por lo tanto, se describe mejor mediante el descriptor del nivel de logro anterior, y éste es el nivel que se debe asignar. Sólo se utilizarán números enteros y no notas parciales, como fracciones o decimales.

•

Los descriptores más altos no implican un desempeño perfecto y tanto los moderadores como los profesores no deben dudar en utilizar los niveles extremos, incluido el cero, si describen apropiadamente el trabajo que se está evaluando.

•

Los descriptores no deben considerarse como notas o porcentajes, aunque los niveles de los descriptores se sumen al final para obtener una puntuación total. No debe suponerse que existan otras relaciones aritméticas: por ejemplo, un desempeño de nivel 2 no es necesariamente el doble de bueno que un desempeño de nivel 1.

•

Un alumno que alcance un nivel de logro determinado en relación con un criterio, no alcanzará necesariamente niveles similares en relación con otros criterios. No debe suponerse que la evaluación general de los alumnos haya de dar como resultado una distribución determinada de puntuaciones.

•

Los alumnos deben tener acceso en todo momento a los criterios de evaluación.

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Criterios de evaluación interna

Criterios y aspectos Para evaluar el trabajo de los alumnos del NM y el NS se utilizan cinco criterios de evaluación. •

Diseño: D

•

Obtención y procesamiento de datos: OPD

•

Conclusión y evaluación: CE

•

Técnicas de manipulación: TM

•

Aptitudes personales: AP

Cada uno de los tres primeros criterios, Diseño (D), Obtención y procesamiento de datos (OPD) y Conclusión y evaluación (CE), se evalúa dos veces. El criterio Técnicas de manipulación (TM) se evalúa de forma sumativa a lo largo del curso y la evaluación debe basarse en un amplio conjunto de técnicas de manipulación. El criterio Aptitudes personales (AP) se evalúa una sola vez, durante el proyecto del Grupo 4. Cada uno de los criterios de evaluación puede ser desglosado en tres aspectos, tal y como se recoge en las secciones siguientes. Las descripciones dadas sirven para indicar distintos niveles de logro de los requisitos de un aspecto concreto mediante las expresiones completamente (c) o parcialmente (p). También se indica el caso en el que no se han satisfecho los requisitos mediante la denominación no alcanzado (n). Se asignan 2 puntos al nivel de logro “completamente”, 1 punto al nivel “parcialmente” y 0 puntos al nivel “no alcanzado”. La puntuación máxima para cada criterio es 6 (correspondiente a tres niveles de logro “completamente”). D

× 2 = 12

OPD

× 2 = 12

CE

× 2 = 12

TM

×1=6

AP

×1=6

Se obtiene así una puntuación total sobre un máximo de 48 puntos. Las puntuaciones para cada criterio se suman para determinar la nota final (sobre un total de 48) del componente de evaluación interna. Posteriormente, esta nota es transformada en IBCA para obtener el total sobre el 24%. Las normas y procedimientos generales relativos a la evaluación interna pueden consultarse en el Vademécum.

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Criterios de evaluación interna

Diseño Niveles/puntos

Aspecto 1

Aspecto 2

Aspecto 3

Definición del problema y selección de variables

Control de las variables

Desarrollo de un método de obtención de datos

Completamente/2

Enuncia un problema o pregunta de investigación concretos e identifica las variables pertinentes.

Diseña un método que permite controlar eficazmente las variables.

Desarrolla un método que permite obtener datos pertinentes y suficientes.

Parcialmente/1

Enuncia un problema o una pregunta de investigación de forma incompleta o sólo identifica algunas de las variables pertinentes.

Diseña un método que permite controlar, en cierta medida, las variables.

Desarrolla un método que permite obtener datos pertinentes pero no suficientes.

No alcanzado/0

No enuncia un problema o una pregunta de investigación ni identifica variables pertinentes.

Diseña un método que no permite controlar las variables.

Desarrolla un método que no permite obtener datos pertinentes.

Obtención y procesamiento de datos Niveles/puntos

Aspecto 1

Aspecto 2

Aspecto 3

Registro de datos brutos

Procesamiento de datos brutos

Presentación de los datos procesados

Completamente/2

Registra los datos brutos apropiados, tanto los cuantitativos como los cualitativos asociados, e incluye unidades de medida y márgenes de incertidumbre en los casos pertinentes.

Procesa los datos brutos cuantitativos correctamente.

Presenta los datos procesados de forma apropiada y, en caso pertinente, incluye los errores e incertidumbres.

Parcialmente/1

Registra los datos brutos apropiados, tanto los cuantitativos como los cualitativos asociados, pero con algunos errores u omisiones.

Procesa los datos brutos cuantitativos, pero con algunos errores u omisiones.

Presenta los datos procesados de forma apropiada, pero con algunos errores u omisiones.

No alcanzado/0

No registra datos brutos cuantitativos apropiados o los datos brutos son incomprensibles.

No procesa los datos brutos cuantitativos o comete errores graves al procesarlos.

Presenta los datos procesados de forma inapropiada o incomprensible.

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Criterios de evaluación interna

Conclusión y evaluación Niveles/puntos

Aspecto 1

Aspecto 2

Aspecto 3

Formulación de conclusiones

Evaluación de los procedimientos

Mejora de la investigación

Completamente/2

Enuncia una conclusión y la justifica, basándose en una interpretación razonable de los datos.

Evalúa los puntos débiles y las limitaciones.

Propone mejoras realistas en relación con las limitaciones y puntos débiles señalados.

Parcialmente/1

Enuncia una conclusión basándose en una interpretación razonable de los datos.

Señala algunos puntos débiles y limitaciones, pero no los evalúa o su evaluación es deficiente.

Sólo propone mejoras superficiales.

No alcanzado/0

No enuncia ninguna conclusión o la conclusión se basa en una interpretación de los datos que no es razonable.

Señala puntos débiles y limitaciones que no son pertinentes.

Propone mejoras que no son realistas.

Técnicas de manipulación (evaluadas de forma sumativa) Este criterio cubre el objetivo específico 5. Niveles/puntos

Aspecto 1

Aspecto 2

Aspecto 3

Cumplimiento de las instrucciones*

Aplicación de las técnicas

Seguridad en el trabajo

Completamente/2

Sigue las instrucciones con precisión y se adapta a nuevas circunstancias, buscando ayuda cuando la necesita.

Utiliza diversas técnicas y equipos de forma competente y metódica.

Presta atención a las cuestiones de seguridad.

Parcialmente/1

Sigue las instrucciones pero necesita ayuda.

Utiliza diversas técnicas y equipos de forma, por lo general, competente y metódica.

Por lo general, presta atención a las cuestiones de seguridad.

No alcanzado/0

Pocas veces sigue las instrucciones o necesita supervisión constante.

Utiliza diversas técnicas y equipos, pero pocas veces lo hace de forma competente y metódica.

Pocas veces presta atención a las cuestiones de seguridad.

* Las instrucciones pueden presentarse en diferentes formas: instrucciones orales, protocolos de trabajo escritos, diagramas, fotografías, videos, organigramas, cintas de audio, modelos, programas informáticos, etc. No siempre las facilitará el profesor. Para el criterio correspondiente a las aptitudes personales véase la sección “Proyecto del Grupo 4”.

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Grupo 4

Aclaraciones sobre los criterios de evaluación interna

Diseño Aspecto 1: definición del problema y selección de variables Es fundamental que los profesores planteen para investigar un problema abierto que comprenda varias variables independientes entre las que un alumno pueda elegir una que resulte adecuada para su trabajo práctico. Se garantizará de este modo la formulación de una serie de planes de investigación por parte de los alumnos y la existencia de margen suficiente para identificar variables independientes y controladas. Aunque el profesor puede establecer el objetivo general de la investigación, los alumnos deberán identificar el problema o la pregunta de investigación concretos. Con frecuencia, los alumnos modificarán para ello el objetivo general proporcionado e indicarán la variable o variables elegidas para su investigación. El profesor únicamente puede sugerir la pregunta de investigación general. Una indicación aceptable del profesor sería pedir a los alumnos que investiguen alguna propiedad de las células de una planta, sin proporcionar variables. Los alumnos podrán entonces plantearse temas de investigación como los siguientes: “¿Varía la ciclosis de los cloroplastos de células de hojas de Elodea conforme lo hace la intensidad de la luz?” El profesor puede sugerir también el tema de investigación general y especificar la variable dependiente. Un ejemplo de este tipo de indicación del profesor sería pedir al alumno que investigue el efecto de un factor que influya en la actividad enzimática. Los alumnos podrán entonces plantearse temas de investigación como los siguientes: “¿Influye la concentración de etanol en la actividad de la catalasa bovina?” El alumno no puede limitarse a formular de nuevo el tema de investigación propuesto por el profesor. Las variables son factores que pueden medirse y controlarse. Las variables independientes son las que se manipulan y el resultado de esta manipulación permite medir la variable dependiente. Una variable controlada es aquella que debe mantenerse constante para no influir en los efectos de la variable independiente sobre la variable dependiente. El alumno debe indicar claramente qué variables son dependientes (medidas), independientes (manipuladas) y controladas (constantes). Son variables pertinentes aquellas que cabe esperar razonablemente que afecten al resultado. Por ejemplo, en el trabajo “¿Cómo varía la velocidad de movimiento de los cloroplastos de células de Elodea conforme lo hace la intensidad de la luz?”, el alumno debe indicar claramente que la variable independiente es la intensidad de la luz y que la variable dependiente es la velocidad de movimiento de los cloroplastos. Podrían ser variables controladas pertinentes la temperatura, la preparación de las células de Elodea, el tamaño de la muestra y la calidad (longitud de onda) de la luz. No debe hacerse lo siguiente: •

proporcionar a los alumnos una pregunta de investigación concreta

•

informar a los alumnos del resultado de la investigación

•

decir a los alumnos qué variable independiente deben seleccionar

•

decir a los alumnos qué variables independientes deben mantener constantes.

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Aclaraciones sobre los criterios de evaluación interna

Aspecto 2: control de las variables La expresión “control de variables” se refiere a la manipulación de la variable independiente y al intento de mantener las variables controladas en un valor constante. El método debe mencionar de forma explícita cómo se logra el control de las variables. Si no es posible en la práctica el control de la variable o variables, es preciso intentar observarlas de algún modo. Puede utilizarse una técnica de medición estándar como parte de un trabajo de investigación de alcance más amplio, pero la técnica de medición no debe ser el objeto de la investigación. Debe evaluarse a los alumnos por el diseño que proponen individualmente para la investigación de alcance más amplio. Si se utiliza una técnica de medición estándar debe proporcionarse la referencia correspondiente. Por ejemplo, en un plan para estudiar el efecto de la longitud de onda de la luz sobre la tasa de fotosíntesis en Cabomba, el alumno puede haber adaptado un método de medición de la tasa de fotosíntesis que haya encontrado en un libro de texto. En ese caso, es preciso citar la fuente como nota a pie de página. Por ejemplo, “González González, M. P. (2003) Prácticas de laboratorio y de aula. Ed. Narcea S.A.” O bien el alumno puede adaptar un procedimiento experimental general que le haya indicado el profesor en un trabajo práctico anterior, en cuyo caso la referencia podría ser: Sánchez, J. (2007) Hoja de trabajo “Estudio de la tasa de fotosíntesis”. No debe indicarse a los alumnos: •

qué aparatos deben utilizar

•

el método experimental.

Aspecto 3: desarrollo de un método de obtención de datos La definición de “datos pertinentes y suficientes” depende del contexto. El trabajo práctico planificado debe prever la obtención de datos suficientes para abordar adecuadamente el objetivo o la pregunta de investigación y para poder evaluar la fiabilidad de los datos. Si hay que llevar a cabo un análisis de errores que requiera calcular la desviación estándar, será necesaria una muestra con al menos cinco datos. El rango de datos y la cantidad de datos en ese rango son también importantes. Por ejemplo, para determinar cuál es el pH óptimo de una enzima, un rango de valores que sólo comprenda del 6 al 8 sería insuficiente. Un rango de valores que comprenda del 3 al 10 sería más apropiado, aunque también insuficiente si solo se utilizan tres valores diferentes de dicho rango para hacer pruebas. No debe indicarse a los alumnos: •

cómo obtener los datos

•

la cantidad de datos que deben obtener.

Obtención y procesamiento de datos Lo ideal es que los alumnos trabajen en la obtención de datos por su cuenta. Cuando la obtención de datos se realiza en grupos, el registro y procesamiento de los mismos debe hacerse de forma independiente si va a evaluarse este criterio. El registro de datos por grupos o por el conjunto de la clase sólo es adecuado si el método utilizado para compartir los datos no sugiere a los alumnos un formato de presentación. Se permitirá poner en común los datos de todos los alumnos de una clase cuando los alumnos hayan organizado y presentado sus datos individualmente. Por ejemplo, podrían presentar sus datos en un panel, ya sea real (físico) o virtual (electrónico). Para la evaluación del aspecto 1, los alumnos deben indicar claramente cuáles son sus datos.

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Aclaraciones sobre los criterios de evaluación interna

Aspecto 1: registro de datos brutos Los datos brutos son los datos obtenidos directamente por medición. Pueden incluir datos cualitativos asociados. Se permite la conversión de datos brutos escritos a mano a formato electrónico. El término “datos cuantitativos” se refiere a las mediciones numéricas de las variables asociadas a la investigación. Se consideran datos cualitativos asociados aquellas observaciones que pueden mejorar la interpretación de los resultados. Todos los datos brutos llevan asociadas incertidumbres y siempre debe intentarse cuantificarlas. Por ejemplo, cuando los alumnos afirman que una medición tomada con un cronómetro lleva asociada una incertidumbre debido al tiempo de reacción, deben estimar la magnitud de dicha incertidumbre. En las tablas de datos cuantitativos, debe anotarse claramente en cada columna un encabezado, las unidades y una indicación de la incertidumbre de la medición. La incertidumbre no debe coincidir necesariamente con la precisión del instrumento de medición utilizado que declara el fabricante. La incertidumbre de los datos y el número de cifras significativas utilizadas en los mismos deben ser coherentes. Esto vale para todos los instrumentos de medición, por ejemplo, medidores digitales, cronómetros y otros instrumentos. El número de cifras significativas debe reflejar la precisión de la medición. No deben existir variaciones en la precisión de los datos brutos. Por ejemplo, debe utilizarse siempre el mismo número de decimales. El grado de precisión de los datos derivados del procesamiento de datos brutos (por ejemplo, las medias) debe ser el mismo que el de los datos brutos. Se espera que el alumno registre el grado de precisión a partir del momento en el que se hace cargo de la manipulación. Por ejemplo, no se espera que los alumnos indiquen el grado de precisión de una disolución que hayan elaborado otros para ellos. No debe indicarse a los alumnos cómo registrar los datos brutos. Por ejemplo, no se les debe proporcionar una tabla con un formato definido previamente en el que aparezcan columnas, encabezados, unidades o incertidumbres.

Aspecto 2: procesamiento de datos brutos El procesamiento de datos conlleva, por ejemplo, la combinación y manipulación de los datos brutos (como su suma, resta, potenciación, división) para determinar el valor de una magnitud física, así como tomar la media de varias mediciones y transformar los datos en una forma adecuada para su representación gráfica. Puede darse el caso de que los datos estén ya en una forma adecuada para su representación gráfica; por ejemplo, la distancia recorrida por cochinillas de humedad en función de la temperatura. Si los datos brutos se representan de este modo y se dibuja una línea de ajuste óptimo a los puntos, los datos brutos se considerarán procesados. La representación gráfica de datos brutos (sin obtención de una línea de ajuste) no constituye procesamiento de los datos. El registro y el procesamiento de datos pueden mostrarse en una única tabla siempre que se distingan claramente los datos brutos de los procesados. No debe indicarse a los alumnos: •

cómo procesar los datos

•

qué magnitudes deben representar gráficamente.

Aspecto 3: presentación de los datos procesados Se espera que los alumnos elijan por sí mismos un formato de presentación adecuado (por ejemplo, una hoja de cálculo, una tabla, una gráfica, un diagrama, un diagrama de flujo, etc.). Los cálculos, tablas o gráficas deben llevar rótulos claros e inequívocos. Las gráficas deben tener escalas apropiadas, sus ejes deben estar rotulados con indicación de las unidades y los puntos deben estar representados de forma exacta con una

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Aclaraciones sobre los criterios de evaluación interna

línea o curva de ajuste óptimo adecuada (no un diagrama de dispersión con líneas que conecten los puntos entre sí). Los alumnos deben presentar los datos de tal forma que sea posible seguir todas las etapas hasta llegar al resultado final. Las cantidades finales calculadas deben expresarse en unidades del sistema métrico o SI y deben expresarse con el número correcto de cifras significativas. También deben tenerse en cuenta las incertidumbres asociadas a los datos brutos. Para el tratamiento de las incertidumbres en el análisis gráfico es preciso determinar las líneas de ajuste óptimo apropiadas. Para el cumplimiento completo del aspecto 3 no se exige que los alumnos dibujen las líneas de ajuste máximo y mínimo a los puntos, que incluyan las barras de error ni que combinen los errores mediante cálculos de medias cuadráticas. Aunque no se espera la representación mediante barras de los errores asociados a cada punto (por ejemplo, error estándar), las barras de error son una forma perfectamente aceptable de expresar el grado de incertidumbre de los datos. Para cumplir por completo el aspecto 3, los alumnos deben incluir un tratamiento de las incertidumbres y errores junto con sus datos procesados, cuando sea pertinente. El tratamiento de las incertidumbres debe ajustarse a los enunciados de evaluación 1.1.2, 1.1.3 y 1.1.4 de la presente guía.

Conclusión y evaluación Aspecto 1: formulación de conclusiones El análisis podría incluir la comparación entre diferentes gráficas o la descripción de las tendencias que muestran las gráficas. La explicación debe incluir observaciones, tendencias o pautas reveladas por los datos. Cuando midan el valor ya conocido y aceptado de una magnitud física, los alumnos deben extraer una conclusión sobre su confianza en el resultado experimental que han obtenido, comparándolo con el valor reflejado en el libro de texto o en otras publicaciones. Deben proporcionarse las referencias completas de la bibliografía consultada.

Aspecto 2: evaluación de los procedimientos Deben comentarse el diseño y el método de la investigación, así como la calidad de los datos. Además de enumerar los puntos débiles de la investigación, el alumno debe apreciar su importancia. En este sentido, son pertinentes las observaciones acerca de la precisión y la exactitud de las mediciones. En su evaluación del método utilizado, el alumno debe analizar específicamente los procedimientos, el uso de equipos y la organización del tiempo.

Aspecto 3: mejora de la investigación Las sugerencias de mejoras deben basarse en los puntos débiles y las limitaciones señaladas en el aspecto 2. Aquí pueden plantearse modificaciones de las técnicas experimentales y de la gama de datos obtenidos. Las modificaciones propuestas deben ser realistas y deben especificarse claramente. No es suficiente afirmar, en términos generales, que deben utilizarse instrumentos más precisos.

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Aclaraciones sobre los criterios de evaluación interna

Técnicas de manipulación Este criterio debe evaluarse de forma sumativa.

Aspecto 1: cumplimiento de las instrucciones El grado de ayuda requerido para montar el equipo, el orden en la realización de los procedimientos y la capacidad de seguir instrucciones correctamente son indicios de las habilidades manipulativas del alumno. La utilización de técnicas seguras de trabajo debe ser evidente en todos los aspectos de las actividades prácticas. Debe incluirse en el plan de trabajos una amplia gama de tareas complejas.

Aspecto 2: aplicación de las técnicas Se espera que los alumnos realicen una variedad de trabajos prácticos diferentes durante el curso que les permitan exponerse a diversas situaciones de tipo experimental.

Aspecto 3: seguridad en el trabajo Debe evaluarse la actitud del alumno con respecto a la seguridad durante los trabajos prácticos en el laboratorio o de campo. No obstante, el profesor no debe poner a los alumnos en situaciones de riesgo inaceptables. El profesor debe juzgar qué es aceptable y legal, conforme a la normativa local y en función de las instalaciones disponibles. Véase la sección “Seguridad” de la presente guía, en “Orientación y autoría original”.

Aptitudes personales Nota: El criterio de las aptitudes personales sólo se evalúa en el proyecto del Grupo 4 y se encontrará en la sección “Proyecto del Grupo 4”.

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Grupo 4

Uso de TIC

De conformidad con el objetivo general 7, es decir, “desarrollar la competencia en el uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones [TIC] para aplicarlas al estudio de la ciencia”, se fomenta a lo largo del curso el uso de estas tecnologías, tanto si los trabajos prácticos se evalúan aplicando los criterios de evaluación interna como si no.

Sección A: uso de TIC en actividades prácticas evaluadas Pueden utilizarse programas de registro de datos en los experimentos o trabajos prácticos evaluados con los criterios de evaluación interna, siempre que se aplique el principio siguiente. La contribución del alumno al experimento debe ser evidente, de modo que el profesor pueda evaluar únicamente dicha contribución. La contribución del alumno puede consistir en la selección de los ajustes utilizados por el equipo de registro de datos y elaboración de gráficas, o bien puede ponerse de manifiesto en etapas posteriores del experimento. Cuando se utilizan programas de registro de datos, se definen como datos brutos los datos producidos por el programa y extraídos por el alumno de las tablas o gráficas para procesarlos posteriormente. Las siguientes categorías de experimentos ilustran la aplicación de este principio.

1. Registro de datos en un trabajo práctico claramente delimitado Pueden utilizarse programas de registro de datos para realizar un experimento tradicional de una forma nueva. El uso de programas de registro de datos es adecuado, desde el punto de vista de la evaluación, si el alumno selecciona e introduce la mayoría de los parámetros pertinentes del programa. Por ejemplo, se podría planificar una investigación para controlar la capacidad respiratoria de una persona durante un ejercicio de bicicleta usando el sensor de un espirómetro conectado a un registrador de datos basado en un sistema de cálculo mediante el cual el alumno pudiera controlar el nivel de ejercicio (velocidad o intensidad del esfuerzo). Los programas de registro de datos que determinan automáticamente los diversos parámetros y generan las tablas de datos y las gráficas no serían adecuados desde el punto de vista de la evaluación porque la aportación adicional necesaria por parte del alumno para investigar la capacidad respiratoria sería mínima. Si el experimento es adecuado para ser evaluado, deben aplicarse las siguientes directrices relativas al criterio de OPD.

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Uso de TIC

Obtención y procesamiento de datos: aspecto 1 Los alumnos pueden presentar datos brutos obtenidos mediante sistemas de registro de datos si ellos establecen la mayoría de los parámetros del programa. Los datos numéricos brutos pueden presentarse en forma de tabla, o bien, si se genera un gran volumen de datos, de forma gráfica. Por ejemplo, el alumno debería establecer la duración y frecuencia del muestreo, y podría transferir a una hoja de cálculo las mediciones registradas por la calculadora o el computador. Los alumnos deben organizar los datos correctamente; por ejemplo, asignando títulos a tablas o gráficas, indicando las unidades en las columnas o ejes de las gráficas, indicando las incertidumbres, aportando observaciones cualitativas asociadas, etc. El número de cifras decimales de los datos registrados no debe superar el determinado por la sensibilidad del instrumento utilizado. Cuando los alumnos utilicen sondas electrónicas para el registro de datos, deberán registrar la sensibilidad del instrumento.

Obtención y procesamiento de datos: aspectos 2 y 3 El uso de programas de generación de gráficas es adecuado siempre que el alumno se encargue de tomar la mayoría de las decisiones, como las siguientes: •

elección de los valores representados gráficamente

•

selección de las magnitudes que representan los ejes

•

unidades apropiadas

•

título de la gráfica

•

escala apropiada

•

tipo de gráfica; por ejemplo, lineal y no de dispersión. Nota: Es aceptable el cálculo de pendientes de líneas por computador.

En el ejemplo del trabajo de medición de la capacidad respiratoria, el alumno podría procesar los datos creando una gráfica en la hoja de cálculo y calculando la frecuencia respiratoria a partir de los datos. Analizando los datos de la gráfica o de la hoja de cálculo, se podrían identificar los valores máximo y mínimo de la capacidad pulmonar y emplearse a su vez para calcular el volumen corriente (volumen de ventilación pulmonar) medio en estado de reposo. También podrían calcularse el volumen medio de aire respirado por minuto y la tasa de recuperación tras el ejercicio. Los análisis estadísticos realizados con calculadora y los cálculos realizados con hoja de cálculo son aceptables siempre que el alumno seleccione los datos que deben procesarse y elija el método de procesamiento. En ambos casos, el alumno debe exponer un ejemplo en el texto escrito. Por ejemplo, el alumno debe mencionar la fórmula utilizada por la calculadora o introducida en la misma y definir los términos utilizados; o bien debe escribir la fórmula utilizada en una hoja de cálculo en caso de no ser un componente estándar del menú de funciones del programa (por ejemplo, la media o la desviación estándar).

2. Registro de datos en un trabajo práctico no delimitado Los programas de registro de datos pueden mejorar la obtención de datos y permitir la realización de nuevos tipos de trabajos. Los programas de registro de datos completamente automáticos son adecuados, desde el punto de vista de la evaluación, si se utilizan para permitir que los alumnos realicen una investigación más amplia y compleja en la que puedan generar una gama de respuestas que conlleve la adopción de decisiones de forma independiente.

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Uso de TIC

Por ejemplo, se les puede plantear una tarea en la que tengan que hallar un factor que afecta a la tasa de fotosíntesis. Si se usa un sensor de oxígeno con un software programado para controlar la cantidad de oxígeno liberado por una planta acuática, el alumno podría usar el programa para llevar a cabo una investigación más amplia y compleja, por ejemplo, comparando la tasa de fotosíntesis de diferentes especies de plantas acuáticas bajo diferentes intensidades de luz.

Diseño: aspecto 1 El alumno debe formular un problema o una pregunta de investigación concretos, por ejemplo: “¿Cuál es la diferencia entre la tasa de fotosíntesis constatada en Elodea canadensis y Myriophyllum spicatum según el oxígeno liberado bajo diferentes intensidades de luz?” Es también necesario identificar las variables pertinentes, por ejemplo: •

variable independiente: especies de plantas acuáticas

•

variable dependiente: tasa de producción de oxígeno

•

variables controladas: temperatura, masa de la planta, superficie foliar, tiempo, calidad de la luz (longitud de onda).

Diseño: aspecto 2 El alumno debe diseñar un método para controlar las variables y hacer un seguimiento (por ejemplo, un baño de agua para realizar el control de la temperatura), usar una balanza electrónica para determinar la masa de las plantas y usar la misma fuente lumínica para controlar la calidad de la luz.

Diseño: aspecto 3 El alumno debe diseñar un método que le permita obtener suficientes datos brutos de forma apropiada. Debería seleccionar las especies de plantas acuáticas que va a usar y medir la cantidad de oxígeno disuelto en el agua mediante un programa sensor de oxígeno. El alumno también debería decidir el rango y número de intensidades de luz diferentes y el número de repeticiones experimentales.

Obtención y procesamiento de datos: aspecto 1 Se considerarían datos brutos apropiados las tasas de fotosíntesis obtenidas a partir de las gráficas de los datos experimentales generados por el programa sensor de oxígeno. El alumno podría calcular dichas tasas de fotosíntesis usando una función del programa que permita analizar gráficas. Esto debería hacerse sin recibir indicaciones del profesor. Los datos deducidos de las tasas de fotosíntesis podrían anotarse sobre una serie de gráficas o bien presentarse en una tabla con un título, encabezamientos de columnas y unidades apropiados. En un experimento como éste no es necesario calcular las incertidumbres. En cambio, sí deberían registrarse otros datos importantes como, por ejemplo, la temperatura del agua.

Obtención y procesamiento de datos: aspecto 2 Las gráficas que representan las variaciones de concentración de oxígeno no serían evaluadas, dado que habrían sido generadas automáticamente por el software programado del registrador de datos, sin intervención alguna del alumno. Sin embargo, las tasas de fotosíntesis de cada especie derivadas de estas gráficas se podrían representar gráficamente en función de la intensidad de luz usando un software para el dibujo de gráficas, proceso en el que sí sería posible la aportación individual del alumno, por ejemplo, mediante la elección del tipo de gráfica, ejes “x” e “y”, el rango y la escala de la misma.

Obtención y procesamiento de datos: aspecto 3 El alumno generaría gráficas de la tasa de fotosíntesis propia de cada especie en función de la intensidad de la luz. Estas gráficas deberían ir provistas de unos títulos claros, unos ejes correctamente rotulados, una leyenda explicativa de los datos de las diferentes especies de plantas, y líneas de tendencia o de mejor ajuste que muestren el grado de incertidumbre.

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Uso de TIC

Sección B: uso de TIC en actividades prácticas no evaluadas No es necesario utilizar TIC en trabajos prácticos evaluados pero, para satisfacer el objetivo general 7 en la práctica, se exigirá a los alumnos que utilicen cada uno de los programas siguientes al menos una vez durante el curso: •

un programa de registro de datos en un experimento

•

un programa de trazado de gráficas

•

una hoja de cálculo para el procesamiento de los datos

•

una base de datos

•

un programa de modelización y simulación con computador.

El Centro pedagógico en línea (CPEL) cuenta con numerosos ejemplos de los programas anteriores entre los recursos de TIC para Biología, Química y Física. Excepto los sensores para el registro de datos, todos los demás componentes utilizan programas gratuitos y fáciles de obtener en Internet. Como los alumnos únicamente necesitan utilizar programas y sensores para registro de datos una vez durante el curso, no es preciso que las aulas dispongan de estos equipos. El uso de cada una de las cinco aplicaciones de TIC antes mencionadas se corroborará mediante anotaciones en el plan de trabajos prácticos (formulario 4/PSOW). Por ejemplo, si un alumno utiliza una hoja de cálculo en un trabajo práctico, dicho uso debe registrarse en el formulario 4/PSOW. En este formulario también puede registrarse cualquier otra aplicación de TIC.

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Grupo 4

Proyecto del Grupo 4

Proyecto del Grupo 4: resumen El proyecto del Grupo 4 es una actividad cooperativa en la que alumnos de diferentes asignaturas del Grupo 4 trabajan juntos en un tema científico o tecnológico, y que permite el intercambio de conceptos y percepciones de las diferentes disciplinas, de conformidad con el objetivo general 10: “fomentar la comprensión de las relaciones entre las distintas disciplinas científicas y la naturaleza abarcadora del método científico”. El proyecto puede ser de naturaleza práctica o teórica. Se alienta la colaboración entre colegios de regiones diferentes. El proyecto del Grupo 4 permite a los alumnos valorar las implicaciones ambientales, sociales y éticas de la ciencia y la tecnología. Permite además comprender las limitaciones del estudio científico, por ejemplo, la escasez de datos adecuados o la falta de recursos, etc. El énfasis debe recaer sobre la cooperación interdisciplinaria y los procesos implicados en la investigación más que en los productos de la investigación misma. Puede elegirse un tema científico o tecnológico, pero el proyecto debe abordar claramente los objetivos generales 7, 8 y 10 de las guías de las asignaturas del Grupo 4. Lo ideal es que en todas las etapas del proyecto los alumnos colaboren con compañeros de otras asignaturas del Grupo 4. No es necesario para ello que el tema elegido esté integrado por componentes claramente identificables correspondientes a asignaturas diferentes. No obstante, por motivos logísticos, algunos colegios pueden optar por dedicar fases de “acción” diferentes para cada asignatura (véase la sección “Etapas del proyecto”, a continuación).

Etapas del proyecto Las 10 horas asignadas al proyecto del Grupo 4, que forman parte de las horas lectivas dedicadas a la evaluación interna, se pueden dividir en tres etapas: planificación, acción y evaluación de resultados.

Planificación Esta etapa es crucial para todo el proyecto y deberá tener una duración de unas dos horas. •

Puede desarrollarse en una sesión única o en dos o tres más cortas.

•

Debe incluir una sesión de lluvia de ideas, en la que participen todos los alumnos del Grupo 4, se discuta el tema central y se compartan ideas e información.

•

El tema puede ser elegido por los alumnos o por los profesores.

•

Si participa un gran número de alumnos, puede ser recomendable que se constituya más de un grupo interdisciplinario.

Una vez que el tema o asunto haya sido seleccionado, se deben definir con claridad las actividades que se llevarán a cabo antes de pasar a las etapas de acción y evaluación de resultados.

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Proyecto del Grupo 4

Una estrategia puede ser que los alumnos definan por sí mismos las tareas que emprenderán, individualmente o como miembros de los grupos, e investiguen los diversos aspectos que plantea el tema seleccionado. En esta etapa, si el proyecto va a ser de tipo experimental, debe especificarse el equipo que se utilizará, de modo que la etapa de acción no se retrase. En el caso de haber concertado una reunión con otros colegios, puede resultar importante considerarla en este momento.

Acción Esta etapa debe durar unas seis horas y puede llevarse a cabo a lo largo de una o dos semanas dentro del tiempo de clase programado. También se puede realizar en un solo día de clase completo si, por ejemplo, el proyecto requiere trabajo de campo. •

Los alumnos deben investigar el tema en grupos interdisciplinarios o en grupos de una sola asignatura.

•

Debe haber colaboración durante la etapa de acción: los resultados de la investigación se deben compartir con los otros alumnos que forman parte del grupo, ya sea interdisciplinario o de una sola asignatura. Durante esta etapa, es importante prestar atención a las cuestiones de seguridad, éticas y medioambientales en cualquier actividad de tipo práctico. Nota: Los alumnos que cursen dos asignaturas del Grupo 4 no están obligados a realizar dos fases de acción diferentes.

Evaluación de resultados Durante esta etapa, para la que se necesitarán probablemente dos horas, el énfasis debe recaer en que los alumnos compartan con sus compañeros los resultados de la investigación, tanto los éxitos como los fracasos. La forma de alcanzar este objetivo puede ser decidida por el profesor, los alumnos o en forma conjunta. •

Una de las soluciones posibles puede ser dedicar una mañana o una tarde a un simposio en el que todos los alumnos, de forma individual o en grupo, realicen breves exposiciones.

•

Otra opción puede ser la presentación de los resultados de manera más informal, en una feria de ciencias en la que los alumnos observen diversos paneles en los que se expongan resúmenes de las actividades de cada grupo.

Al simposio o la feria de ciencias podrían asistir los padres, miembros del consejo escolar y la prensa. Este hecho puede ser especialmente pertinente cuando la investigación se refiere a un asunto de importancia local. Algunos de los hallazgos podrían repercutir en la interacción entre el colegio y su entorno o la comunidad local.

Cumplimiento de los objetivos generales 7 y 8 Objetivo general 7: “desarrollar la competencia en el uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones para aplicarlas al estudio de la ciencia”. El objetivo general 7 se puede abordar en parte en la etapa de planificación, mediante el uso de medios electrónicos para la comunicación en los colegios y entre colegios. Las TIC (por ejemplo, registro de datos, hojas de cálculo, bases de datos, etc.) podrán utilizarse en la fase de acción y, sin duda, en la etapa de presentación y evaluación de resultados (por ejemplo, uso de imágenes digitales, programas para presentaciones, sitios web, video digital, etc.).

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Proyecto del Grupo 4

Objetivo general 8: “aumentar la comprensión de las implicaciones morales, éticas, sociales, económicas y medioambientales del uso de la ciencia y la tecnología”. El tema elegido deberá permitir la incorporación al proyecto de uno o más elementos del objetivo general 8.

Cumplimiento del objetivo de dimensión internacional La elección del tema también ofrece posibilidades de ilustrar el carácter internacional de las actividades científicas y la necesidad de una cooperación cada vez mayor para abordar cuestiones de repercusión mundial en las que intervienen la ciencia y la tecnología. Otra forma de aportar una dimensión internacional al proyecto es colaborar con un colegio de otra región.

Tipos de proyectos El proyecto, además de abordar los objetivos generales 7, 8 y 10, debe basarse en la ciencia o en sus aplicaciones. La fase de acción del proyecto puede ser de tipo práctico o abordar aspectos puramente teóricos. Puede realizarse de muy diversas formas: •

diseñando y realizando un trabajo práctico de laboratorio o de campo

•

realizando un estudio comparativo (experimental o de otro tipo) en colaboración con otro colegio

•

compilando, procesando y analizando datos de otras fuentes, como publicaciones científicas, organizaciones medioambientales, industrias del ámbito científico y tecnológico e informes gubernamentales

•

diseñando y utilizando un modelo o simulación

•

contribuyendo a un proyecto a largo plazo organizado por el colegio.

Estrategias logísticas La organización logística del proyecto del Grupo 4 supone con frecuencia un reto para los colegios. Los modelos siguientes ilustran posibles formas de ejecución del proyecto. Los modelos A, B y C se refieren a proyectos realizados en un único colegio, mientras que el modelo D se refiere a un proyecto de colaboración entre colegios.

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Proyecto del Grupo 4

Modelo A: grupos interdisciplinarios y un único tema Los colegios pueden formar grupos de varias asignaturas y elegir un único tema. El número de grupos dependerá del número de alumnos. Las líneas de puntos del modelo indican la incorporación de grupos adicionales al aumentar el número de alumnos. B: Biología

Q: Química

F: Física

T: Tecnología del Diseño

Planificación (y definición de actividades) BQFT

Etapa de acción

Etapa de acción

Etapa de acción

Etapa de acción

BQFT

BQFT

BQFT

BQFT

Etapa de evaluación BQFT

Modelo B: grupos interdisciplinarios con más de un tema Los colegios con un gran número de alumnos pueden decidir trabajar en más de un tema.

Tema 1

Planificación (y definición de actividades)

Tema 2

BQFT

Etapa de acción

Etapa de acción

Etapa de acción

Etapa de acción

Etapa de acción

Etapa de acción

BQFT

BQFT

BQFT

BQFT

BQFT

BQFT

Etapa de evaluación BQFT

Modelo C: grupos de una sola asignatura Los colegios que elijan el modelo de grupos de una sola asignatura con uno o más temas en la fase de acción simplemente tienen que sustituir los grupos interdisciplinarios de los modelos A o B por grupos de una sola asignatura.

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Proyecto del Grupo 4

Modelo D: colaboración con otro colegio Cualquier colegio puede optar por el modelo de colaboración. Para ello, IBO incluirá en el CPEL un tablón electrónico de colaboración en el que los colegios puedan publicar sus ideas de proyectos e invitar a otro colegio a que colabore con ellos. La colaboración puede realizarse de diversos modos, desde únicamente compartir las evaluaciones acerca de un tema común a la colaboración plena en todas las etapas. En los colegios con pocos alumnos matriculados en la categoría Diploma o en los colegios con alumnos matriculados en la categoría Certificado, pueden incorporarse al proyecto alumnos no inscritos en el Programa del Diploma o no pertenecientes al Grupo 4, o bien realizar el proyecto una vez cada dos años. No obstante, se alienta a estos colegios a que colaboren con otro colegio. Esta estrategia se recomienda también para casos individuales de alumnos que no hayan participado en el proyecto ya sea, por ejemplo, por enfermedad o porque han sido transferidos a otro colegio en el que el proyecto ya se había realizado.

Temporalización Las 10 horas de dedicación al proyecto que recomienda IBO pueden estar distribuidas a lo largo de varias semanas. Es necesario tener en cuenta la distribución de dichas horas al decidir el momento óptimo para llevarlo a cabo. Sin embargo, es posible que un grupo se dedique exclusivamente al proyecto durante un período de tiempo, si se suspenden todas o la mayoría de las demás actividades escolares.

Año 1 En el primer año, es posible que la experiencia y las habilidades de los alumnos sean limitadas y no sea aconsejable comenzar el proyecto en este curso. Sin embargo, realizarlo en la parte final del primer año puede tener la ventaja de reducir la carga de trabajo que tienen más tarde los alumnos. Esta estrategia proporciona tiempo para resolver problemas imprevistos.

Años 1 y 2 Al final del primer año podría comenzar la etapa de planificación, decidirse el tema y realizarse una discusión provisional en cada una de las asignaturas. Los alumnos podrían aprovechar el período de vacaciones subsiguiente para pensar cómo van a abordar el trabajo y estarían listos para comenzar el trabajo experimental al principio del segundo año.

Año 2 Retrasar el comienzo del proyecto hasta algún momento del segundo año, especialmente si se deja hasta demasiado tarde, aumenta la presión sobre los alumnos de diversas formas: el plazo para la realización del proyecto es mucho más ajustado que en los demás casos; la enfermedad de algún alumno o problemas inesperados pueden crear dificultades adicionales. No obstante, empezar en el segundo año tiene la ventaja de que alumnos y profesores se conocen, y probablemente se han acostumbrado a trabajar en equipo y tienen más experiencia en los aspectos pertinentes que durante el primer año.

Combinación del NM y el NS En los casos en los que el proyecto sólo se realice cada dos años, puede combinarse a alumnos principiantes del NS con alumnos más experimentados del NM.

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Proyecto del Grupo 4

Elección del tema Los alumnos pueden elegir el tema o proponer varios posibles; el profesor decidirá cuál es el más viable en función de la disponibilidad de recursos, de personal, etc. Otra posibilidad es que el profesor elija el tema o proponga varios para que los alumnos escojan uno.

Temas elegidos por los alumnos Si los alumnos eligen el tema por sí mismos es más probable que demuestren un mayor entusiasmo y lo sientan como algo propio. Se resume aquí una estrategia posible para que los alumnos seleccionen un tema, la cual incluye también parte de la fase de planificación. En este momento, los profesores de la asignatura pueden aconsejar a los alumnos sobre la viabilidad de los temas propuestos. •

Identificar los posibles temas consultando a los alumnos por medio de un cuestionario o una encuesta.

•

Realizar una sesión inicial de lluvia de ideas sobre posibles temas o cuestiones para investigar.

•

Discutir brevemente dos o tres temas que parezcan interesantes.

•

Elegir un tema por consenso.

•

Los alumnos hacen una lista de los trabajos prácticos que podrían llevar a cabo. A continuación, todos los alumnos comentan los aspectos comunes entre los temas y las posibilidades de colaborar en sus trabajos.

Evaluación del proyecto El proyecto del Grupo 4 debe evaluarse atendiendo únicamente al criterio de aptitudes personales y éste será el único componente en el que se evaluará este criterio. El colegio deberá decidir la forma de evaluarlo.

Nota: El proyecto del Grupo 4 no debe utilizarse para la evaluación de los demás criterios.

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Proyecto del Grupo 4

Aptitudes personales (sólo para la evaluación del proyecto del Grupo 4) Este criterio cubre el objetivo específico 4. Niveles/puntos

Aspecto 1

Aspecto 2

Aspecto 3

Motivación propia y perseverancia

Trabajo en equipo

Reflexión personal

Completamente/2

Aborda el proyecto con motivación propia y continúa hasta concluirlo.

Colabora y se comunica con sus compañeros de grupo y tiene en cuenta las opiniones de los demás.

Muestra un conocimiento profundo de sus propios puntos fuertes y puntos débiles y reflexiona profundamente sobre su experiencia de aprendizaje.

Parcialmente/1

Concluye el proyecto pero a veces carece de motivación propia.

Intercambia algunas opiniones, pero requiere orientación para poder colaborar con otros.

Muestra un conocimiento limitado de sus propios puntos fuertes y puntos débiles y reflexiona en cierta medida sobre su experiencia de aprendizaje.

No alcanzado/0

Carece de perseverancia y motivación.

Nunca o casi nunca intenta colaborar con sus compañeros de grupo.

Muestra desconocimiento de sus propios puntos fuertes y puntos débiles y no reflexiona sobre su experiencia de aprendizaje.

Para facilitar la evaluación puede entregarse a los alumnos un formulario de autoevaluación, pero su uso no es obligatorio.

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Biología

Naturaleza de la asignatura

Los biólogos han ido acumulando una enorme cantidad de información acerca de los organismos vivos, por lo que los alumnos podrían sentirse desorientados si se les presenta un gran número de datos que aparentemente no guardan relación. En el curso de Biología del Programa del Diploma se pretende que los alumnos adquieran un cuerpo de conocimientos limitado y, al mismo tiempo, desarrollen una comprensión general amplia sobre los principios de la asignatura. Si bien los contenidos de la asignatura de Biología del Programa del Diploma en el Nivel Medio (NM) y en el Nivel Superior (NS) han sido redactados en forma de enunciados discretos (que se relacionan directamente con la evaluación), hay cuatro conceptos biológicos básicos presentes a lo largo del curso.

Estructura y función La relación entre estructura y función, presente en todos los niveles de complejidad, es probablemente una de las más importantes en el estudio de la biología. Los alumnos deben llegar a apreciar que las estructuras posibilitan algunas funciones, al tiempo que limitan otras.

Universalidad frente a diversidad Durante el curso, los alumnos se darán cuenta de que algunas moléculas (por ejemplo, las enzimas, los aminoácidos, los ácidos nucleicos y el ATP) son omnipresentes, al igual que ciertos procesos y estructuras. Sin embargo, estos rasgos universales existen en un mundo biológico que presenta una enorme diversidad. Las especies están presentes en una gran variedad de hábitats y muestran adaptaciones que relacionan una estructura dada con una función. Por otra parte, los alumnos pueden captar la idea del mundo como algo vivo en el que la universalidad significa que distintos organismos (incluidos nosotros mismos) están conectados y son interdependientes.

Equilibrio dentro de los sistemas Tanto en los organismos vivos como en los ecosistemas existen procesos de regulación y equilibrio. Es esencial un estado de equilibrio dinámico para la continuidad de la vida.

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Naturaleza de la asignatura

Evolución El concepto de evolución actúa como nexo entre los demás conceptos. La evolución puede ser considerada como un cambio que conduce a la diversidad dentro de ciertos límites, lo que a su vez lleva a una serie de adaptaciones estructurales y funcionales. Estos cuatro conceptos sirven para unificar los distintos temas que constituyen las tres secciones del curso: los temas troncales, los temas adicionales del NS y las opciones. El orden en el que se ha redactado el temario no necesariamente es el orden en el que deben ser impartidos los temas. Queda a criterio de cada profesor determinar la secuencia que mejor se adapte a sus circunstancias. Las opciones se pueden impartir dentro de los temas troncales o de los temas adicionales del NS.

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Biología

Resumen del programa de estudios

El programa de estudios del curso de Biología del Programa del Diploma consta de tres partes: los temas troncales, los temas adicionales del NS (TANS) y las opciones. A continuación se ofrece un resumen del mismo. Horas lectivas

Temas troncales

80

Tema 1:

Análisis estadístico

2

Tema 2:

Células

12

Tema 3:

La química de la vida

15

Tema 4:

Genética

15

Tema 5:

Ecología y evolución

16

Tema 6:

Salud y fisiología humanas

20

TANS

55

Tema 7:

Ácidos nucleicos y proteínas

11

Tema 8:

Respiración celular y fotosíntesis

10

Tema 9:

Biología vegetal

11

Tema 10:

Genética

Tema 11:

Salud y fisiología humanas

6 17

Opciones

15/22

Opciones del NM Opción A: Nutrición humana y salud

15

Opción B: Fisiología del ejercicio

15

Opción C: Células y energía

15

Opciones del NM y del NS Opción D: Evolución

15/22

Opción E: Neurobiología y comportamiento

15/22

Opción F: Los microbios y la biotecnología

15/22

Opción G: Ecología y conservación

15/22

Opciones del NS Opción H: Ampliación de fisiología humana

22

Los alumnos del NM deben estudiar dos opciones, a elegir de la A a la G. Cada opción tiene una duración de 15 horas. Los alumnos del NS deben estudiar dos opciones, a elegir de la D a la H. Cada opción tiene una duración de 22 horas. 44

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Biología

Temario

Horas lectivas

Temas troncales Tema 1: Análisis estadístico Tema 2: Células 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

Teoría celular Células procarióticas Células eucarióticas Membranas División celular

Tema 3: La química de la vida 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8

Elementos químicos y agua Glúcidos, lípidos y proteínas Estructura del ADN Replicación del ADN Transcripción y traducción Enzimas Respiración celular Fotosíntesis

Tema 4: Genética 4.1 4.2 4.3 4.4

Cromosomas, genes, alelos y mutaciones Meiosis Genética teórica Ingeniería genética y biotecnología

Tema 5: Ecología y evolución 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

Comunidades y ecosistemas El efecto invernadero Poblaciones Evolución Clasificación

Tema 6: Salud y fisiología humanas 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

Digestión El sistema de transporte Defensa contra las enfermedades infecciosas Intercambio de gases Nervios, hormonas y homeostasis Reproducción

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80 2 12 3 1 3 3 2

15 2 2 1 1 2 2 2 3

15 2 3 5 5

16 5 3 2 3 3

20 3 3 3 2 6 3

45

Temario

Horas lectivas

TANS

55

Tema 7: Ácidos nucleicos y proteínas 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6

11

Estructura del ADN Replicación del ADN Transcripción Traducción Proteínas Enzimas

2 2 2 2 1 2

Tema 8: Respiración celular y fotosíntesis 8.1 8.2

10

Respiración celular Fotosíntesis

5 5

Tema 9: Biología vegetal 9.1 9.2 9.3

11

Estructura y crecimiento de las plantas El transporte en las plantas angiospermas Reproducción de las plantas angiospermas

4 4 3

Tema 10: Genética

6

10.1 10.2 10.3

2 3 1

Meiosis Cruces dihíbridos y ligamiento de genes Herencia poligénica

Tema 11: Salud y fisiología humanas 11.1 11.2 11.3 11.4

17

Defensa contra las enfermedades infecciosas Músculos y movimiento El riñón Reproducción

4 4 4 5

Opciones del NM

15

Estas opciones sólo están disponibles en el NM.

Opción A: Nutrición humana y salud A1 A2 A3

Componentes de la dieta humana Energía en las dietas humanas Temas de especial interés en las dietas humanas

Opción B: Fisiología del ejercicio B1 B2 B3 B4 B5 B6

Músculos y movimiento Entrenamiento y el sistema pulmonar Entrenamiento y el sistema cardiovascular Ejercicio y respiración Forma física y entrenamiento Lesiones

Opción C: Células y energía C1 C2 C3 C4

46

15

Proteínas Enzimas Respiración celular Fotosíntesis

5 4 6

15 4 2 3 3 2 1

15 1 2 6 6

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Temario

Horas lectivas

Opciones del NM y del NS

15/22

Los alumnos del NM estudian los temas troncales de estas opciones, mientras que los del NS estudian la opción completa (es decir, los temas troncales más los temas de ampliación).

Opción D: Evolución Temas troncales (NM y NS) D1 Origen de la vida en la Tierra D2 Especies y especiación D3 Evolución humana Ampliación (sólo NS) D4 El principio de Hardy-Weinberg D5 Filogenia y sistemática

Opción E: Neurobiología y comportamiento Temas troncales (NM y NS) E1 Estímulo y respuesta E2 Percepción de estímulos E3 Comportamiento innato y aprendido E4 Neurotransmisores y sinapsis Ampliación (sólo NS) E5 El cerebro humano E6 Ampliación de estudios sobre el comportamiento

Opción F: Los microbios y la biotecnología Temas troncales (NM y NS) F1 Diversidad de los microbios F2 Los microbios y el medio ambiente F3 Los microbios y la biotecnología F4 Los microbios y la producción de alimentos Ampliación (sólo NS) F5 Metabolismo de los microbios F6 Los microbios y las enfermedades

Opción G: Ecología y conservación Temas troncales (NM y NS) G1 Ecología de las comunidades G2 Ecosistemas y biomas G3 Impacto humano en los ecosistemas Ampliación (sólo NS) G4 Conservación de la biodiversidad G5 Ecología de poblaciones

Opciones del NS

15/22 15 4 5 6 7 2 5

15/22 15 2 4 4 5 7 4 3

15/22 15 5 4 3 3 7 2 5

15/22 15 5 4 6 7 3 4

22

Esta opción sólo está disponible en el NS.

Opción H: Ampliación de fisiología humana H1 H2 H3 H4 H5 H6

Regulación hormonal Digestión Absorción de alimentos digeridos Las funciones del hígado El sistema de transporte Intercambio de gases

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22 3 4 2 3 5 5 47

Biología

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Tema 1: Análisis estadístico (2 horas) Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

1.1.1

Indique que las barras de error son una representación gráfica de la variabilidad de los datos.

1

Las barras de error se pueden usar para indicar el rango de los datos o la desviación típica.

1.1.2

Calcule la media y la desviación típica de un conjunto de valores.

2

Los alumnos deben especificar la desviación típica de la muestra (S), no la desviación típica de la población. No se requiere que los alumnos sepan las fórmulas para calcular estas estadísticas. Sí se requiere que usen la función de cálculo de la desviación típica de una calculadora científica o una calculadora de pantalla gráfica. Objetivo general 7: se puede enseñar a los alumnos a calcular la desviación típica usando un programa de hojas de cálculo.

1.1.3

Indique que el término desviación típica se usa para resumir la dispersión de valores con respecto a la media y que el 68% de los valores difieren de la media una vez el valor de la desviación típica.

1

Si los datos presentan una distribución normal, aproximadamente el 68% de todos los valores diferirán de la media ±1 desviación típica (S o σ) y un 95% de los valores diferirán ±2 desviaciones típicas.

1.1.4

Explique cómo la desviación típica es útil para comparar las medias y la dispersión de datos de dos o más muestras.

3

Una desviación típica pequeña indica que los datos están estrechamente agrupados en torno al valor de la media. Por el contrario, una desviación típica grande indica una dispersión mayor con respecto a la media.

1.1.5

Deduzca la significación de la diferencia entre dos conjuntos de datos empleando valores calculados para t y las tablas apropiadas.

3

Para que se pueda aplicar el test t, los datos deben presentar una distribución normal y la muestra debe contar con al menos 10 valores. El test t puede utilizarse para comparar dos conjuntos de datos y para medir el grado de solapamiento entre ellos. No se espera que los alumnos calculen los valores de t. Sólo se requiere realizar un test t con dos colas y datos no apareados. Objetivo general 7: aunque no se espera que los alumnos calculen un valor para el test t, se les puede enseñar a calcular dichos valores usando un programa de hojas de cálculo o una calculadora de pantalla gráfica. TdC: la comunidad científica define un estándar objetivo por el cual se pueden realizar afirmaciones acerca de los datos.

48

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación 1.1.6

Explique que la existencia de una correlación no supone que haya una relación causal entre dos variables.

Obj. 3

Notas para el profesor Objetivo general 7: aunque no se requiere calcular dichos valores, se puede enseñar a los alumnos que quieran emplear los valores r y r2 en sus trabajos prácticos a determinar dichos valores usando un programa de hojas de cálculo.

Tema 2: Células (12 horas) 2.1

Teoría celular

3 horas Enunciado de evaluación 2.1.1

Resuma la teoría celular.

Obj. 2

Notas para el profesor Incluya lo siguiente: • los organismos vivos están compuestos por células • la célula es la unidad viva más pequeña • las células se forman a partir de otras células preexistentes.

2.1.2

Discuta las pruebas de la teoría celular.

3

TdC: en este punto se puede tratar la naturaleza de las teorías científicas, indicando que la acumulación de pruebas hace posible que una hipótesis adquiera el rango de teoría, que una teoría debe ser desechada cuando haya constancia de que no ofrece una explicación completamente satisfactoria y cuáles son las pruebas necesarias para que una teoría sea adoptada o rechazada.

2.1.3

Indique que los organismos unicelulares realizan todas las funciones vitales.

1

Incluya los conceptos de metabolismo, respuesta, homeostasis, crecimiento, reproducción y nutrición.

2.1.4

Compare los tamaños relativos de las moléculas, del grosor de la membrana celular, de los virus, de las bacterias, de los orgánulos y de las células, utilizando las unidades apropiadas del sistema internacional.

3

Se requiere una apreciación del tamaño relativo de las moléculas (1 nm), el grosor de las membranas (10 nm) y el tamaño de los virus (100 nm), bacterias (1 µm), orgánulos (hasta 10 µm) y de la mayoría de las células (hasta 100 µm). Deberá hacerse hincapié en la naturaleza y la forma tridimensional de las células. TdC: todas las entidades biológicas incluidas en la lista anterior quedan fuera de nuestra capacidad de percepción directa. Para observarlas debemos utilizar dispositivos tecnológicos tales como el microscopio óptico o el microscopio electrónico. ¿Cabe hacer alguna distinción entre las afirmaciones de conocimiento basadas en las observaciones realizadas directamente con los sentidos y las basadas en las observaciones asistidas por medios tecnológicos?

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49

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación 2.1.5

Calcule el número de aumentos de un dibujo y el tamaño real de los especímenes representados en imágenes de las que se conozca el número de aumentos.

Obj. 2

Notas para el profesor Se puede indicar el número de aumentos (por ejemplo, ×250) o señalarlo por medio de una escala, por ejemplo: 1 µm Objetivo general 7: puede analizarse el tamaño de los objetos que muestran las imágenes digitales de campos del microscopio usando un retículo con líneas de referencia y un programa de procesamiento de imágenes.

2.1.6

Explique la importancia de la proporción superficie/volumen celular como factor limitante del tamaño celular.

3

Mencione el concepto de que la tasa de producción de calor/producción de desechos/ consumo de recursos de una célula es proporcional a su volumen, mientras que la tasa de intercambio de materia y energía (calor) es proporcional a su superficie. Pueden compararse modelos matemáticos que incluyan cubos y la variación en dicha relación que tiene lugar conforme las caras aumentan en una unidad. Objetivo general 7: puede llevarse a cabo un registro de datos para medir las variaciones de conductividad en agua destilada a medida que difunde la sal contenida en cubos de sal-agar de diferentes dimensiones.

2.1.7

Indique que los organismos multicelulares presentan propiedades emergentes.

1

Las propiedades emergentes surgen de la interacción entre las distintas partes componentes: el todo es más que la suma de sus partes. TdC: el concepto de propiedades emergentes tiene muchas implicaciones en biología y este punto presenta una buena oportunidad para introducir dicho concepto. La vida misma puede ser considerada como una propiedad emergente, por lo que podría discutirse la naturaleza de la vida a la luz de esta consideración, incluyendo las diferencias entre el mundo vivo y el mundo inerte y los problemas relacionados con las decisiones médicas que implican determinar la muerte.

2.1.8

Explique cómo se diferencian las células en los organismos multicelulares para realizar funciones especializadas expresando algunos de sus genes pero no otros.

3

2.1.9

Indique que las células tronco conservan la capacidad de dividirse y que pueden diferenciarse por diferentes vías.

1

50

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación 2.1.10

Resuma un uso terapéutico de las células tronco.

Obj. 2

Notas para el profesor Este es un campo en rápido desarrollo. En el año 2005 se emplearon células tronco para restaurar tejidos protectores de neuronas en ratas de laboratorio, lo que produjo sensibles mejoras en su movilidad. Se puede escoger cualquier ejemplo de uso terapéutico de células tronco en seres humanos o en otros animales. Objetivo general 8: la investigación con células tronco, tanto si son de seres humanos como de otros animales, plantea problemas éticos. El uso de células tronco embrionarias implica la muerte del embrión en estadio temprano, pero si se desarrolla la clonación terapéutica con éxito se podría aliviar el sufrimiento de los pacientes que sufren distintas afecciones. Dimensión internacional: la investigación con células tronco ha venido dependiendo del trabajo llevado a cabo por distintos equipos de científicos de muchos países que han compartido sus resultados, acelerándose de este modo el ritmo de sus progresos. Sin embargo, los aspectos éticos relativos a los procedimientos han llevado a establecer restricciones a la investigación en muchos países. Los gobiernos nacionales se ven influidos por tradiciones locales, culturales y religiosas muy diversas que afectan al trabajo de los científicos. TdC: este punto permite discutir las grandes oportunidades que ofrece la clonación terapéutica y los importantes riesgos potenciales (por ejemplo, las células tronco podrían desarrollar tumores). Otra cuestión que se puede considerar es cómo la comunidad científica transmite la información sobre sus trabajos a la sociedad, de forma que puedan tomarse decisiones bien fundamentadas en relación con la investigación.

2.2

Células procarióticas

1 hora Enunciado de evaluación

Obj.

2.2.1

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de Escherichia coli (E. coli) como ejemplo de procariota.

1

2.2.2

Anote las funciones de cada una de las estructuras nombradas en el diagrama del punto 2.2.1.

2

2.2.3

Identifique las estructuras citadas en el punto 2.2.1 en micrografías electrónicas de E. coli.

2

2.2.4

Indique que las células procarióticas se dividen por fisión binaria.

1

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Notas para el profesor El diagrama debe mostrar la pared celular, la membrana plasmática, el citoplasma, los pili, los flagelos, los ribosomas y el nucleoide (región que contiene el ADN desnudo).

51

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

2.3

Células eucarióticas

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

2.3.1

Dibuje y rotule un diagrama de la ultraestructura de una célula del hígado como ejemplo de célula animal.

1

2.3.2

Anote las funciones de cada una de las estructuras nombradas en el diagrama del punto 2.3.1.

2

2.3.3

Identifique las estructuras citadas en el punto 2.3.1 en micrografías electrónicas de células de hígado.

2

2.3.4

Compare las células procarióticas y las eucarióticas.

3

Notas para el profesor El diagrama debe mostrar ribosomas libres, el retículo endoplasmático rugoso, lisosomas, el aparato de Golgi, mitocondrias y el núcleo. Utilícese el término aparato de Golgi en lugar de cuerpo de Golgi, complejo de Golgi o dictiosoma.

Las diferencias deben incluir: • ADN desnudo frente al ADN asociado a proteínas • ADN en el citoplasma frente al ADN incluido dentro de una envoltura nuclear • ausencia de mitocondrias frente a la presencia de mitocondrias • ribosomas 70S frente a ribosomas 80S • las células eucarióticas tienen membranas internas que permiten compartimentar sus funciones.

2.3.5

Indique tres diferencias existentes entre las células vegetales y las animales.

1

2.3.6

Resuma dos funciones de los componentes extracelulares.

2

La pared de las células vegetales preserva la forma de la célula, impide una absorción excesiva de agua y mantiene erguida la planta en contra de la fuerza de la gravedad. Las células animales segregan glicoproteínas que forman la matriz extracelular. Ésta tiene interviene en el soporte, la adhesión y el desplazamiento de las células.

52

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

2.4

Membranas

3 horas Enunciado de evaluación 2.4.1

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de las membranas.

Obj. 1

Notas para el profesor El diagrama debe incluir la bicapa fosfolipídica, colesterol, glicoproteínas y proteínas integrales y periféricas. Utilícese el término membrana plasmática, y no membrana celular, para la membrana que rodea al citoplasma. Las proteínas integrales están inmersas en los fosfolípidos de la membrana, mientras que las proteínas periféricas están insertas en su superficie. No es necesario incluir las variaciones de composición relacionadas con el tipo de membrana. Objetivo general 7: se puede llevar a cabo un registro de datos para medir las variaciones de permeabilidad de la membrana utilizando un colorímetro.

2.4.2

Explique cómo las propiedades hidrofóbicas e hidrofílicas de los fosfolípidos ayudan a mantener la estructura de las membranas celulares.

3

2.4.3

Enumere las funciones de las proteínas de membrana.

1

Incluya los siguientes elementos: sitios de unión de las hormonas, enzimas inmovilizadas, adhesión celular, comunicación intercelular, canales de transporte pasivo y bombas de transporte activo.

2.4.4

Defina difusión y ósmosis.

1

La difusión es el movimiento pasivo de las partículas desde una zona con alta concentración hasta otra con baja concentración. La ósmosis es el movimiento pasivo de las moléculas de agua a través de una membrana semipermeable, desde una zona con una baja concentración de solutos hasta otra con mayor concentración.

2.4.5

Explique el transporte pasivo a través de las membranas por difusión simple y por difusión facilitada.

3

2.4.6

Explique el papel de las bombas de proteína y el ATP en el transporte activo a través de las membranas.

3

2.4.7

Explique cómo las vesículas transportan sustancias dentro de una célula entre el retículo endoplasmático rugoso, el aparato de Golgi y la membrana plasmática.

3

2.4.8

Describa cómo la fluidez de la membrana permite a ésta cambiar de forma, romperse y rehacer su forma durante la endocitosis y la exocitosis.

2

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53

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2.5

División celular

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

2.5.1

Resuma las fases del ciclo celular, incluidas la interfase (G1, S, G2), la mitosis y la citoquinesis.

2

2.5.2

Indique que los tumores (cánceres) son el resultado de una división celular incontrolada y que pueden desarrollarse en cualquier órgano o tejido.

1

2.5.3

Indique que la interfase es un período activo de la vida de una célula en el que tienen lugar muchas reacciones metabólicas, incluidas la síntesis de proteínas, la replicación de ADN y un aumento en el número de mitocondrias y/o cloroplastos.

1

2.5.4

Describa los sucesos que tienen lugar en las cuatro fases de la mitosis (profase, metafase, anafase y telofase).

2

Notas para el profesor

Incluya el superenrollamiento de cromosomas, el ligamiento del haz de microtúbulos a los centrómeros, la separación de centrómeros, el desplazamiento de cromosomas hermanos a los polos opuestos y la rotura y reorganización de las membranas nucleares. Los libros de texto emplean de forma variable los términos cromosoma y cromátida. En este curso, las dos moléculas de ADN formadas por la replicación del ADN se consideran cromátidas hermanas hasta la separación de centrómeros al comienzo de la anafase; a partir de ese momento son cromosomas individuales. No es necesario tratar aquí el término cinetócoro. Objetivo general 7: los alumnos pueden determinar el índice mitótico y la fracción de células que se encuentran en cada una de las fases de la mitosis. Algunos alumnos pueden introducir datos en una base de datos. Se pueden crear diagramas circulares con ayuda de un programa de representación gráfica. Si se utiliza uno de estos programas para el procesamiento de datos en la evaluación interna, este uso deberá ser conforme a las aclaraciones sobre la evaluación interna y la orientación facilitada en relación con el uso de las TIC.

2.5.5

Explique cómo la mitosis produce dos núcleos idénticos.

3

2.5.6

Indique que el crecimiento, el desarrollo embrionario, la reparación de tejidos y la reproducción asexual conllevan procesos mitóticos.

1

54

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Tema 3: La química de la vida (15 horas) 3.1

Elementos químicos y agua

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

3.1.1

Indique que los elementos químicos más frecuentes en los seres vivos son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno.

1

3.1.2

Indique que hay otros elementos necesarios para los organismos vivos como son el azufre, el calcio, el fósforo, el hierro y el sodio.

1

3.1.3

Indique una función de cada uno de los elementos mencionados en el punto 3.1.2.

1

3.1.4

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura molecular del agua para mostrar su polaridad y la formación de puentes de hidrógeno.

1

3.1.5

Resuma las propiedades térmicas, cohesivas y disolventes del agua.

2

Notas para el profesor

Haga mención a sus funciones en plantas, animales y procariotas.

Objetivo general 7: se puede realizar un registro de datos para comparar las propiedades térmicas del agua con las de otros líquidos. TdC: las afirmaciones acerca de la “memoria del agua” han sido calificadas de pseudocientíficas. ¿Según qué criterios se puede juzgar pseudocientífica una afirmación?

3.1.6

3.2

Explique la relación existente entre las propiedades del agua y su uso por los seres vivos como refrigerante, como medio en el que tienen lugar las reacciones metabólicas y como medio de transporte.

3

Limite las propiedades a las resumidas en el punto 3.1.5.

Glúcidos, lípidos y proteínas

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

3.2.1

Distinga entre compuestos orgánicos e inorgánicos.

2

Se consideran orgánicos aquellos compuestos que contienen carbono presentes en los organismos vivos (excepto los hidrogenocarbonatos o bicarbonatos, los carbonatos y los óxidos de carbono).

3.2.2

Identifique los aminoácidos, la glucosa, la ribosa y los ácidos grasos en diagramas en los que se represente su estructura.

2

No se requieren nombres específicos de aminoácidos ni de ácidos grasos.

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55

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación 3.2.3

Enumere tres ejemplos de monosacáridos, tres de disacáridos y tres de polisacáridos.

Obj. 1

Notas para el profesor Los ejemplos citados deben ser: • glucosa, galactosa y fructosa • maltosa, lactosa y sacarosa • almidón, glucógeno y celulosa.

3.2.4

Indique una función de la glucosa, de la lactosa y del glucógeno en animales, y una función de la fructosa, de la sacarosa y de la celulosa en plantas.

1

3.2.5

Resuma el papel de la condensación y la hidrólisis en las relaciones entre: a) los monosacáridos, los disacáridos y los polisacáridos; b) los ácidos grasos, el glicerol y los triglicéridos; c) los aminoácidos y los polipéptidos.

2

Pueden emplearse ecuaciones con palabras o fórmulas químicas.

3.2.6

Indique tres funciones de los lípidos.

1

Incluya el almacenamiento de energía y el aislamiento térmico.

3.2.7

Compare el uso de glúcidos y lípidos en el almacenamiento de energía.

3

3.3

Estructura del ADN

1 hora Enunciado de evaluación

Obj.

3.3.1

Resuma las características de la estructura del nucleótido del ADN en términos de azúcar (desoxirribosa), base y fosfato.

2

3.3.2

Indique los nombres de las cuatro bases presentes en el ADN.

1

56

Notas para el profesor No es necesario indicar las fórmulas químicas ni la subdivisión en purinas y pirimidinas. Se pueden emplear formas simples para representar las partes integrantes. Sólo se requieren las posiciones relativas.

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación

Obj.

3.3.3

Resuma cómo los nucleótidos de ADN están unidos por enlaces covalentes en una cadena simple.

2

3.3.4

Explique cómo se forma una doble hélice de ADN por medio del apareamiento de bases complementarias y de puentes de hidrógeno.

3

3.3.5

Dibuje y rotule un diagrama simple de la estructura molecular del ADN.

1

Notas para el profesor Sólo se requieren las posiciones relativas.

Una ampliación del diagrama indicado en el punto 3.3.3 es suficiente para mostrar los pares de bases complementarias de A–T y G–C, unidos por puentes de hidrógeno y por el esqueleto de azúcar–fosfato. No es necesario indicar el número de puentes de hidrógeno entre los pares de bases ni los detalles de purinas y pirimidinas. TdC: la historia de cómo se dilucidó la estructura del ADN ilustra que existe cooperación y colaboración entre científicos, pero también competencia y rivalidad entre los grupos de investigación. ¿En qué medida el “descubrimiento” por parte de Watson y Crick de la estructura tridimensional del ADN dependió del uso de los datos generados por Rosalind Franklin, que fueron compartidos sin el conocimiento ni el consentimiento de la científica?

3.4

Replicación del ADN

1 hora Enunciado de evaluación 3.4.1

Explique la replicación del ADN en términos del proceso de desenrollado de la doble hélice y la separación de las cadenas por medio de la helicasa, seguido por la formación de nuevas cadenas complementarias por acción de una ADN polimerasa.

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Obj. 3

Notas para el profesor No es necesario mencionar que existe más de una ADN polimerasa.

57

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación

Obj.

3.4.2

Explique la importancia del apareamiento de bases complementarias en la conservación de la secuencia de bases de ADN.

3

3.4.3

Indique que la replicación del ADN es semiconservativa.

1

3.5

Notas para el profesor

Transcripción y traducción

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

3.5.1

Compare las estructuras del ARN y el ADN.

3

3.5.2

Resuma la transcripción del ADN mencionando la formación de una cadena de ARN complementaria de la cadena de ADN por la acción de una ARN polimerasa.

2

3.5.3

Describa el código genético en términos de codones compuestos por tripletes de bases.

2

3.5.4

Explique el proceso de traducción que conduce a la formación de polipéptidos.

3

Incluya las funciones del ARN mensajero (ARNm), del ARN de transferencia (ARNt), de los codones y anticodones, de los ribosomas y de los aminoácidos.

3.5.5

Discuta la relación entre un gen y un polipéptido.

3

En el pasado se supuso que un gen siempre codificaba un mismo polipéptido, aunque con el tiempo se han descubierto muchas excepciones.

Limite la comparación a los nombres de los azúcares, bases y número de cadenas.

TdC: se puede discutir la forma en que las teorías son modificadas conforme se van acumulando pruebas, y si las pruebas adversas pueden ser causa de que se deseche inmediatamente una teoría en caso de constatarse excepciones a la misma. Cuando se abandona súbita y completamente una teoría para reemplazarla por otra, se habla de un cambio de paradigma.

3.6

Enzimas

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

3.6.1

Defina enzima y sitio activo.

1

3.6.2

Explique la especificidad enzimasustrato.

3

58

Notas para el profesor

Como base de la explicación puede emplearse el modelo “llave-cerradura”. Haga referencia a la estructura tridimensional. En el NM no es necesario indicar el modelo de ajuste inducido.

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación 3.6.3

Obj.

Notas para el profesor Objetivo general 7: se puede medir la actividad enzimática usando sensores de presión, sensores de pH o colorímetros.

Explique los efectos que la temperatura, el pH y la concentración de sustrato tienen en la actividad enzimática.

3

3.6.4

Defina desnaturalización.

1

La desnaturalización es un cambio estructural en una proteína que conlleva una pérdida (normalmente permanente) de sus propiedades biológicas. Refiérase sólo al calor y al pH como agentes.

3.6.5

Explique el uso de la lactasa en la producción de leche sin lactosa.

3

Objetivo general 8: la producción de leche sin lactosa es un ejemplo de proceso industrial dependiente de los métodos biológicos (biotecnología). Estos métodos tienen una enorme importancia económica, que se acentúa día a día.

Objetivo general 8: se pueden discutir los efectos de la lluvia ácida en el medio ambiente.

Dimensión internacional/TdC: el desarrollo de algunas técnicas beneficia a determinadas poblaciones humanas y no a otras en razón de la variación natural de las características humanas. La intolerancia a la lactosa se da en una elevada proporción de la población humana (por ejemplo, en Asia), pero raramente entre las personas de origen europeo. En ocasiones se precisa una transferencia de biotecnología cuando las técnicas son desarrolladas en una parte del mundo y encuentran su aplicación en otra parte.

3.7

Respiración celular

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

3.7.1

Defina respiración celular.

1

3.7.2

Indique que en la respiración celular la glucosa presente en el citoplasma es transformada en piruvato mediante glicolisis, con un pequeño rendimiento de ATP.

1

3.7.3

Explique que en la respiración celular anaeróbica el piruvato puede ser transformado en el citoplasma en lactato o en etanol más dióxido de carbono, sin producción de ATP.

3

Explique que en la respiración celular aeróbica el piruvato puede ser descompuesto en las mitocondrias en dióxido de carbono y en agua, con un gran rendimiento de ATP.

3

3.7.4

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Notas para el profesor La respiración celular es la liberación controlada de energía en forma de ATP a partir de compuestos orgánicos en las células.

Mencione que el etanol y el dióxido de carbono se producen en las levaduras, en tanto que el lactato se produce en las células humanas. Objetivo general 7: se pueden emplear sensores de gases (para medir oxígeno o dióxido de carbono) o sondas de pH para registrar datos.

59

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

3.8

Fotosíntesis

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

3.8.1

Indique que la fotosíntesis implica la conversión de energía lumínica en energía química.

1

3.8.2

Indique que la luz del sol está compuesta por un conjunto de radiaciones con distintas longitudes de onda (colores).

1

3.8.3

Indique que la clorofila es el principal pigmento fotosintético.

1

3.8.4

Resuma las diferencias en la absorción de la luz roja, azul y verde por parte de la clorofila.

2

Notas para el profesor

No es necesario hacer referencia a las longitudes de onda o frecuencias específicas.

Los alumnos deben ser capaces de apreciar que los pigmentos absorben ciertos colores del espectro visible de la luz. Los colores restantes son reflejados. No es necesario hacer mención de las longitudes de onda ni de la estructura responsable de la absorción. Objetivo general 7: pueden emplearse colorímetros o sensores de luz para registrar datos.

3.8.5

Indique que la energía lumínica se emplea para producir ATP y para descomponer moléculas de agua (fotolisis) en oxígeno e hidrógeno.

1

3.8.6

Indique que el ATP y el hidrógeno (resultantes de la fotolisis del agua) se emplean para fijar dióxido de carbono con el que sintetizar moléculas orgánicas.

1

3.8.7

Explique que la tasa de fotosíntesis puede ser determinada directamente a partir de la producción de oxígeno o de la fijación de dióxido de carbono, o indirectamente por el incremento de biomasa.

3

No es necesario memorizar datos acerca de experimentos específicos para indicar que la fotosíntesis ha tenido lugar o para medir la tasa de fotosíntesis.

3.8.8

Resuma los efectos de la temperatura, la intensidad de la luz y la concentración del dióxido de carbono sobre la tasa de fotosíntesis.

2

Los alumnos tienen que conocer la forma de las gráficas. No es necesario el concepto de factores limitantes.

60

Objetivo general 7: se pueden emplear sensores de gases (para medir oxígeno o dióxido de carbono) o sondas de pH para registrar datos.

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Tema 4: Genética (15 horas) 4.1

Cromosomas, genes, alelos y mutaciones

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

4.1.1

Indique que los cromosomas de eucariotas están constituidos por ADN y proteínas.

1

No se requieren los nombres de las proteínas (histonas), ni la relación estructural entre el ADN y las proteínas.

4.1.2

Defina gen, alelo y genoma.

1

Gen: factor heredable que controla una característica específica. (En el NM no es necesario explicar las diferencias entre genes estructurales, genes reguladores y genes que codifican para el ARNt y ARNm.) Alelo: forma específica de un gen, que difiere de otros alelos en una o varias bases y que ocupa el mismo locus que los otros alelos del gen. Genoma: toda la información genética de un organismo.

4.1.3

Defina mutación génica.

1

No se utilizarán los términos mutación puntual o mutación por corrimiento del marco de lectura.

4.1.4

Explique las consecuencias de la mutación por sustitución de una base en relación con el proceso de transcripción y traducción, empleando como ejemplo la anemia falciforme.

3

La mutación de GAG por GTG provoca que el ácido glutámico sea reemplazado por la valina, lo que causa la anemia falciforme. Objetivo general 8: hay toda una serie de cuestiones sociales relacionadas con la anemia falciforme, incluidas las dolencias y los sufrimientos causados por la anemia, los sentimientos de las personas que han heredado o transmitido el alelo responsable de la anemia falciforme, cuestiones relacionadas con la conveniencia de realizar un rastreo genético (en inglés, screening) del alelo responsable de la anemia falciforme antes de tener hijos y el consejo genético a los portadores del alelo. También hay cuestiones éticas relacionadas con el diagnóstico prenatal y con los abortos practicados cuando el feto tiene afecciones genéticas. TdC: cuando se encuentra una correlación, puede darse o no una relación causal. La frecuencia del alelo responsable de la anemia falciforme guarda correlación con la prevalencia de la malaria en muchas partes del mundo. En este caso hay una clara relación causal. En otros casos en los que no hay relación causal podría hablarse de un contraste. Ha habido una clara selección natural en favor del alelo responsable de la anemia falciforme en zonas con malaria, a pesar de que éste causa una anemia severa en estado homocigótico. La selección natural ha dado lugar a determinadas frecuencias de los alelos responsables de la hemoglobina falciforme y de la hemoglobina normal, para equilibrar el riesgo doble de anemia y malaria.

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61

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

4.2

Meiosis

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

4.2.1

Indique que la meiosis es la división de un núcleo diploide en núcleos haploides.

1

4.2.2

Defina cromosomas homólogos.

1

4.2.3

Resuma el proceso de la meiosis, incluyendo el apareamiento de cromosomas homólogos y el sobrecruzamiento, seguido de dos divisiones, con el resultado de cuatro células haploides.

2

Limite el sobrecruzamiento al intercambio de material genético entre las cromátidas no hermanas durante la profase I. Es necesario dar los nombres de las distintas fases.

4.2.4

Explique que la no disyunción puede inducir cambios en el número de cromosomas, e ilustre este hecho con la referencia al síndrome de Down (trisomía en el par 21).

3

No se requieren las características del síndrome de Down.

4.2.5

Indique que en el cariotipo los cromosomas se disponen por pares de acuerdo con su tamaño y estructura.

1

4.2.6

Indique que el cariotipo se realiza empleando células obtenidas de muestras de vellosidad coriónica o mediante amniocentesis, para realizar un diagnóstico prenatal de anormalidades cromosómicas.

1

Objetivo general 8: hay aspectos sociales y éticos relacionados con el cariotipo de fetos, ya que dicho procedimiento permite a los padres abortar si el feto tiene alguna anormalidad cromosómica. También hay pruebas de que, en algunas partes del mundo, se practican abortos en función del sexo del feto. TdC: se pueden plantear diversas cuestiones relacionadas con el cariotipo, como sopesar el riesgo de efectos secundarios (por ejemplo, un aborto espontáneo) frente a la posibilidad de identificar si el feto tiene alguna malformación, para poder abortar. Hay cuestiones relativas a la toma de decisiones: ¿quién debe decidir si realizar un cariotipo y permitir un posterior aborto: los padres o los profesionales sanitarios, o ambos? También se plantean cuestiones sobre si los gobiernos deben o no interferir en las libertades personales y si se pueden o no prohibir determinadas prácticas en un país e incluso, tal vez, prohibir a los ciudadanos viajar a otros países distintos al suyo donde dichas prácticas estuvieran permitidas, para hacer uso de las mismas.

4.2.7

62

Analice un cariotipo humano para determinar el sexo y si ha tenido lugar un proceso de no disyunción.

3

Los cariotipos se pueden realizar utilizando fotografías ampliadas de los cromosomas. Objetivo general 7: en Internet pueden hacerse prácticas de cariotipo simuladas.

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

4.3

Genética teórica

5 horas Enunciado de evaluación 4.3.1

Defina genotipo, fenotipo, alelo dominante, alelo recesivo, alelos codominantes, locus, homocigoto, heterocigoto, portador y cruzamiento de prueba.

Obj. 1

Notas para el profesor Genotipo: conjunto de alelos de un organismo. Fenotipo: conjunto de características de un organismo. Alelo dominante: alelo que, ya esté presente en estado homocigótico o heterocigótico, tiene el mismo efecto sobre el fenotipo. Alelo recesivo: alelo que sólo tiene efecto sobre el fenotipo cuando está presente en estado homocigótico. Alelos codominantes: pares de alelos que tienen efecto sobre el fenotipo cuando están presentes en estado heterocigótico. (No se utilizarán los términos dominancia incompleta y dominancia parcial.) Locus: posición particular de un gen en los cromosomas homólogos. Homocigoto: que tiene los dos alelos de un gen idénticos. Heterocigoto: que tiene los dos alelos de un gen diferentes. Portador: individuo que tiene una copia de un alelo recesivo que provoca una afección genética en individuos homocigóticos para este alelo. Cruzamiento de prueba: prueba realizada con un supuesto heterocigoto consistente en cruzar a éste con un homocigoto recesivo conocido. (No se utilizará el término retrocruzamiento.)

4.3.2

Determine los genotipos y fenotipos de los descendientes de un cruzamiento monohíbrido, empleando para ello un cuadro de Punnett.

3

4.3.3

Indique que algunos genes tienen más de dos alelos (alelos múltiples).

1

4.3.4

Describa los grupos sanguíneos ABO como ejemplo de codominancia y de alelos múltiples.

2

Objetivo general 7: hay software disponible para realizar simulaciones genéticas.

Fenotipo Genotipo

4.3.5

Explique cómo determinan el sexo los cromosomas sexuales, haciendo referencia a la herencia de los cromosomas X e Y en los seres humanos.

3

4.3.6

Indique que algunos genes están presentes en el cromosoma X y ausentes en el cromosoma Y, más corto en los seres humanos.

1

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Es necesario rotular el cuadro de Punnett para indicar los genotipos de los progenitores, los gametos, y los genotipos y fenotipos de los descendientes.

O

ii AA



A

I I o IAi



B

IB IB o IB i



AB

IAIB

63

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación

Obj.

4.3.7

Defina herencia ligada al sexo.

1

4.3.8

Describa la herencia del daltonismo y de la hemofilia como ejemplos de herencia ligada al sexo.

2

4.3.9

Indique que una hembra humana puede ser homocigótica o heterocigótica con respecto a los genes ligados al sexo.

1

4.3.10

Explique que las hembras portadoras son heterocigóticas para los alelos recesivos ligados al cromosoma X.

3

4.3.11

Prediga las frecuencias genotípicas y fenotípicas de la descendencia en cruzamientos monohíbridos que impliquen cualquiera de los patrones hereditarios arriba mencionados.

3

Notas para el profesor

El daltonismo y la hemofilia son causados por un alelo recesivo ligado al sexo en el cromosoma X. La notación utilizada para los alelos implicados es Xd y Xh. Los alelos dominantes correspondientes son XD y XH, respectivamente.

Objetivo general 8: los estadísticos están convencidos de que los resultados que obtuvo Mendel están demasiado próximos a las proporciones exactas como para ser verdaderos. Nunca sabremos cómo sucedió esto, pero brinda una oportunidad para discutir la necesidad de que los científicos sean veraces en sus resultados, para debatir si es correcto ignorar unos resultados que no concuerden con una teoría (como se sabe que hizo Louis Pasteur) y ponderar el peligro de que sólo se publiquen resultados cuando muestran diferencias significativas estadísticamente. TdC: se pueden considerar las razones que tuvo la comunidad científica para no aceptar las teorías de Mendel durante mucho tiempo. Se pueden considerar también otros casos de cambios de paradigma que precisaron que pasara mucho tiempo hasta su aceptación. Se puede considerar cómo es más probable que determinados científicos convenzan a la comunidad científica y también la necesidad de considerar siempre las pruebas en lugar de los puntos de vista de científicos concretos, por muy prestigiosos que sean.

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Enunciado de evaluación 4.3.12

Deduzca los genotipos y fenotipos de individuos en árboles genealógicos.

Obj. 3

Notas para el profesor Para los alelos dominantes y recesivos se emplearán letras mayúsculas y minúsculas, respectivamente. La elección de las letras para designar los distintos alelos se hará cuidadosamente a fin de evitar confusiones entre las mayúsculas y minúsculas. Para la codominancia, la letra principal debe estar relacionada con el gen y la letra del superíndice con el alelo, siendo ambas mayúsculas. Por ejemplo, los alelos codominantes que determinen los colores rojo y blanco de una flor deben designarse respectivamente como CR y CB. Para la anemia falciforme, HbA es el alelo normal y HbF es el de la anemia. Objetivo general 8: hay muchas cuestiones sociales en relación con las familias en las que algún miembro padece una enfermedad genética, por ejemplo, decisiones de los portadores sobre si tener o no hijos, los sentimientos de aquellos que han heredado o transmitido los alelos responsables de la enfermedad, o los problemas potenciales para encontrar pareja, empleo o contratar seguros médicos o seguros de vida. Hay cuestiones éticas como la discusión de si las compañías de seguros y empresas contratantes deberían tener acceso a información genética personal. Puede ser necesario tomar decisiones sobre si realizar pruebas genéticas. Esta cuestión es especialmente grave en el caso de la enfermedad de Huntington.

4.4

Ingeniería genética y biotecnología

5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

4.4.1

Resuma el uso de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para copiar y amplificar cantidades mínimas de ADN.

2

4.4.2

Indique que en la electroforesis en gel los fragmentos de ADN se desplazan en un campo eléctrico y se separan en función de su tamaño.

1

4.4.3

Indique que la electroforesis en gel de ADN se emplea en técnicas de análisis del ADN.

1

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Notas para el profesor No se requieren detalles sobre los métodos.

65

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Enunciado de evaluación 4.4.4

Describa la aplicación del análisis de ADN en pruebas de paternidad y en investigaciones forenses.

Obj. 2

Notas para el profesor Objetivo general 8: hay toda una serie de implicaciones sociales motivadas por los análisis de ADN, como los problemas de identidad de un hijo que descubre de improviso quién es su padre biológico, problemas de autoestima de quien descubre que no es padre de los que creía sus hijos, problemas en la relación de pareja si él descubre que no fue quien engendró un hijo, pero también el alivio que supone para las víctimas de delitos el hecho de que los delincuentes sean identificados y condenados, en algunos casos varias décadas después de haberse perpetrado el delito. TdC: se puede hacer una comparación entre el potencial para determinar la paternidad según los grupos sanguíneos y según los análisis de ADN. Se puede discutir la dificultad de evaluar la probabilidad de que dos individuos tengan el mismo perfil, así como la admisión de un análisis de ADN como prueba contundente en algunos casos judiciales famosos de los últimos años.

4.4.5

Analice perfiles de ADN para extraer conclusiones sobre investigaciones forenses o de paternidad.

3

Los resultados de este análisis pueden incluir el conocimiento del número de genes humanos, la ubicación de genes específicos, el descubrimiento de proteínas y sus funciones, así como las posibles relaciones evolutivas. Objetivo general 7: en Internet es posible encontrar simulaciones bioinformáticas. Objetivo general 8: se puede hacer hincapié en la elevada proporción de material del genoma humano que es común a todos nosotros y que nos debería proporcionar un sentido de unidad, o bien en las pequeñas pero significativas diferencias de los alelos responsables de la biodiversidad dentro de nuestra especie, algo digno de ser apreciado. Se pueden mencionar las diferencias en la capacidad de las distintas razas humanas para adaptarse al mundo moderno y la amenaza que esto representa para algunas tribus pequeñas. Es importante hacer hincapié en la igualdad de estima que merecen todos los seres humanos, sea cual sea su genoma. TdC: el Proyecto Genoma Humano fue un esfuerzo internacional que supuso la colaboración de laboratorios de todo el mundo. Sin embargo, en algunas partes del mundo también se realizaron esfuerzos para obtener beneficios comerciales con los resultados del proyecto. Los datos del Proyecto Genoma Humano pueden ser contemplados desde distintos ángulos: desde un punto de vista reduccionista de la vida podría ser considerado como un inventario exhaustivo de los elementos constituyentes de los seres humanos, o bien simplemente como las instrucciones químicas que han permitido el desarrollo de la enorme variedad de las características humanas más significativas. Esta consideración puede llevar a una discusión sobre la naturaleza esencial de la humanidad.

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Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

4.4.6

Resuma tres resultados de la secuenciación del genoma humano completo.

2

4.4.7

Indique que, cuando se transfieren genes entre distintas especies, la secuencia de aminoácidos de los polipéptidos traducida a partir de dichos genes no varía dado que el código genético es universal.

1

Objetivo general 8: en este punto cabe considerar la cuestión ética o moral de si se debería tener el derecho a alterar la integridad genética de una especie mediante la transferencia de genes procedentes de otra especie. En dicha discusión puede tratarse la cuestión más amplia de la cría selectiva de animales, y si ésta es una práctica sustancialmente diferente y siempre aceptable. Puede tratarse también la posibilidad de que los animales sufran como resultado de las modificaciones genéticas.

4.4.8

Resuma una técnica básica empleada para la transferencia de genes que implique el uso de plásmidos, de una célula huésped (bacteria, levadura u otra célula), de enzimas de restricción (endonucleasa) y de una ADN-ligasa.

2

El uso de E. coli en la aplicación de técnicas genéticas está bien documentado. La mayor parte de su ADN se encuentra en un cromosoma circular, aunque también posee plásmidos (cadenas circulares más pequeñas de ADN). Estos plásmidos pueden ser extraídos y cortados con enzimas de restricción en determinadas secuencias diana. Los fragmentos de ADN de otro organismo también pueden ser cortados por la misma enzima de restricción, pudiendo añadirse posteriormente estos fragmentos al plásmido abierto y volver a cerrar el mismo mediante la acción de una ligasa. Los plásmidos recombinantes formados pueden ser introducidos en nuevas células huésped y clonados.

4.4.9

Indique dos ejemplos de usos actuales de cultivos o animales modificados genéticamente.

1

Entre dichos ejemplos se cuentan las plantas de tomate con tolerancia a una mayor salinidad, la síntesis de betacaroteno (precursor de la vitamina A) en el arroz, plantas de cultivo resistentes a herbicidas y leche de oveja con factor IX (factor de coagulación sanguínea en seres humanos). Objetivo general 8: pueden considerarse los beneficios económicos de la modificación genética que perciben las compañías biotecnológicas que realizan dichas modificaciones. También puede mencionarse la posibilidad de que se produzcan cambios perjudiciales para las economías locales y el peligro de que la riqueza se vea concentrada en manos de una menor proporción de población al introducirse nuevas técnicas caras y costosas, por beneficiosas que sean. Ello podría implicar un aumento de las desigualdades en el reparto de la riqueza.

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67

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Enunciado de evaluación 4.4.10

Discuta los beneficios potenciales y los posibles efectos perjudiciales de un ejemplo de modificación genética.

Obj. 3

Notas para el profesor Objetivo general 8: aquí se plantean cuestiones éticas acerca de hasta qué punto es aceptable que los seres humanos modifiquen otras especies e incluso otros ecosistemas con el fin de obtener nuevos beneficios para nuestra especie. TdC: ésta es una oportunidad para discutir cómo podemos evaluar si los riesgos son suficientemente grandes como para justificar la prohibición de dichas técnicas y cómo podría alertar la comunidad científica a la sociedad sobre potenciales riesgos en general. Es preciso tomar decisiones bien fundadas pero sin incurrir en la propagación de miedos irracionales. Podría considerarse la paradoja planteada por la necesidad de realizar investigaciones cuidadosas para evaluar riesgos, al tiempo que la propia realización de dichas investigaciones puede implicar riesgos. Por ejemplo: ¿contribuyen la seguridad mundial los manifestantes que destruyen ensayos de cultivos modificados genéticamente?

4.4.11

Defina clon.

1

Clon: grupo de organismos genéticamente idénticos o grupo de células obtenidas a partir de una única célula progenitora.

4.4.12

Resuma una técnica de clonación usando células animales diferenciadas.

2

Objetivo general 8: dentro de las cuestiones éticas relativas a la clonación, deben distinguirse las cuestiones sobre clonación reproductiva de las cuestiones sobre clonación terapéutica. Algunos grupos se oponen con vehemencia a ambos tipos de clonación.

4.4.13

Discuta los aspectos éticos implicados en la clonación terapéutica de seres humanos.

3

La clonación terapéutica consiste en la creación de un embrión que proporcione células tronco embrionarias para un uso médico.

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Tema 5: Ecología y evolución (16 horas) 5.1

Comunidades y ecosistemas

5 horas Enunciado de evaluación 5.1.1

Defina especie, hábitat, población, comunidad, ecosistema y ecología.

Obj. 1

Notas para el profesor Especie: grupo de organismos capaces de reproducirse entre sí produciendo una descendencia fértil. Hábitat: medio ambiente en el que normalmente vive una especie o emplazamiento de un organismo vivo. Población: grupo de organismos de la misma especie que viven en una misma área al mismo tiempo. Comunidad: grupo de poblaciones que viven e interaccionan en una determinada área. Ecosistema: conjunto de una comunidad y su medio ambiente abiótico. Ecología: estudio de las relaciones entre los organismos vivos y entre éstos y su medio ambiente.

5.1.2

Distinga entre autótrofo y heterótrofo.

2

Autótrofo: organismo que sintetiza sus moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas simples. Heterótrofo: organismo que obtiene moléculas orgánicas de otros organismos.

5.1.3

Distinga entre consumidores, detritívoros y saprotrofos.

2

Consumidor: organismo que ingiere la materia orgánica de otro organismo vivo o matado recientemente. Detritívoro: organismo que ingiere materia orgánica no viva. Saprotrofo: organismo que vive sobre o inmerso en materia orgánica no viva, segregando enzimas digestivas en ésta y absorbiendo los productos de la digestión.

5.1.4

Describa qué se entiende por cadena trófica y dé tres ejemplos, cada uno de ellos con un mínimo de tres conexiones (cuatro organismos).

2

5.1.5

Describa qué se entiende por red trófica.

2

5.1.6

Defina nivel trófico.

1

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Sólo deben emplearse ejemplos reales tomados de ecosistemas naturales. A → B representa que A es “comido” por B (es decir, la flecha indica la dirección del flujo de energía). Cada cadena trófica debe incluir un productor y consumidores, aunque no descomponedores. Los organismos se deben nombrar al nivel de la especie o el género. Se pueden emplear los nombres comunes de la especie en lugar del nombre científico binomial. No deben usarse denominaciones generales tales como “árbol” o “pez”.

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Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

5.1.7

Deduzca el nivel trófico de organismos en una cadena trófica y en una red trófica.

3

5.1.8

Construya una red trófica que contenga hasta 10 organismos, añadiendo la información apropiada.

3

5.1.9

Indique que la luz es la fuente inicial de energía para casi todas las comunidades.

1

No es necesario hacer referencia a las comunidades en las que las cadenas tróficas se inician con energía química.

5.1.10

Explique el flujo de energía en una cadena trófica.

3

Las pérdidas de energía entre los distintos niveles tróficos incluyen materias no consumidas o materias no asimiladas y pérdidas de calor mediante respiración celular.

5.1.11

Indique que las transformaciones energéticas nunca se producen con una eficiencia del 100%.

1

No es necesario hacer referencia a la segunda ley de la termodinámica.

5.1.12

Explique las razones por las que las pirámides de energía tienen esta forma.

3

Una pirámide de energía muestra el flujo de la energía desde un nivel trófico hasta el nivel contiguo dentro de una comunidad. Las unidades de las pirámides de energía son, por tanto, energía por unidad de superficie y por unidad de tiempo, por ejemplo: kJ m–2 año –1.

5.1.13

Explique que la energía entra y sale en los ecosistemas, pero que los nutrientes deben ser reciclados.

3

5.1.14

Indique que las bacterias y hongos saprofitos (descomponedores) reciclan nutrientes.

1

5.2

El efecto invernadero

Los alumnos deben ser capaces de asignar un organismo a cada uno de los niveles, es decir, al nivel de productores, consumidores primarios, consumidores secundarios, etc., dado que los términos herbívoro y carnívoro no son siempre aplicables.

3 horas Enunciado de evaluación 5.2.1

Dibuje y rotule un diagrama del ciclo del carbono que represente los procesos implicados.

Obj. 1

Notas para el profesor Se debe indicar la interacción de los organismos vivos y la biosfera a través de los procesos de fotosíntesis, respiración celular, fosilización y combustión. No es necesario memorizar datos cuantitativos. TdC: ¿qué diferencia puede suponer para el trabajo científico el considerar la naturaleza como una máquina (por ejemplo, como un mecanismo de relojería) o como un organismo (es decir, la hipótesis Gaia)? ¿Qué utilidad tienen estas metáforas?

70

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Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

5.2.2

Analice los cambios de concentración del dióxido de carbono atmosférico utilizando para ello registros históricos.

3

Se pueden usar datos de las estaciones de control de Mauna Loa (Hawai) o de Cape Grim (Tasmania).

5.2.3

Explique la relación existente entre el aumento de concentración del dióxido de carbono, del metano y de los óxidos de nitrógeno atmosféricos, y el aumento del efecto invernadero.

3

Los alumnos deben ser conscientes de que el efecto invernadero es un fenómeno natural. Se debe hacer referencia a la transmisión de la radiación incidente de onda corta y la radiación irradiada de onda larga. Los alumnos deben saber que otros gases, como el metano y los óxidos de nitrógeno, son gases invernadero.

5.2.4

Resuma el principio de precaución.

2

El principio de precaución sostiene que si los efectos de un cambio inducido por los seres humanos fueran muy intensos, quizás incluso catastróficos, los responsables del cambio deben demostrar que éste no será perjudicial antes de proceder o proseguir con su aplicación. Este caso es lo contrario de la realidad habitual, en la que las personas preocupadas por el cambio tienen que demostrar que éste sí será perjudicial para evitar que dicho cambio siga adelante. TdC: en este punto se puede establecer una comparación con la efectividad para impedir un delito de un aumento de la severidad del castigo o de un aumento de la capacidad de detección. Si las posibles consecuencias del rápido calentamiento global son suficientemente devastadoras, las medidas preventivas están justificadas, aun si no hay total certeza de que el calentamiento global sea el resultado de las actividades humanas actuales.

5.2.5

Evalúe el principio de precaución como justificación de una intervención firme en respuesta a las amenazas planteadas por el creciente efecto invernadero.

3

Objetivo general 8: considere si los daños económicos causados por las medidas adoptadas actualmente para limitar el calentamiento global pueden verse compensados si los sopesamos con los daños potenciales, mucho mayores, que pesarían sobre futuras generaciones si no se adopta en el momento presente ninguna acción concreta. También se plantean cuestiones éticas sobre si debe ponerse en peligro la salud y la riqueza de futuras generaciones y si se tiene el derecho a dañar intencionadamente el hábitat de otras especies distintas de la humana, llevándolas posiblemente a su extinción. Desde el punto de vista medioambiental, el calentamiento global es un problema que afecta a todo el planeta, tanto en lo que se refiere a sus causas como a sus consecuencias y soluciones. Sólo podrá hallarse una solución por medio de la cooperación internacional. Hay una clara desigualdad entre las áreas del planeta que contribuyen en mayor grado al calentamiento global y las que resultarían más perjudicadas por dicho calentamiento.

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Enunciado de evaluación 5.2.6

5.3

Resuma las consecuencias de un aumento de la temperatura global sobre los ecosistemas árticos.

Obj. 2

Notas para el profesor Los efectos incluyen el aumento de la velocidad de descomposición de detritos previamente retenidos y acumulados en el permafrost, la expansión de la zona de distribución de hábitats propios de especies de climas templados, la pérdida de hábitats helados, los cambios de distribución de especies depredadoras con la consiguiente alteración de los niveles tróficos superiores y un mayor éxito de las especies causantes de plagas, incluidos organismos patógenos.

Poblaciones

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

5.3.1

Resuma cómo se ve afectado el tamaño de una población por la natalidad, la inmigración, la mortalidad y la emigración.

2

5.3.2

Dibuje y rotule una gráfica que muestre una curva sigmoidal (en forma de S) del crecimiento de una población.

1

5.3.3

Explique las razones que justifican la fase de crecimiento exponencial, la fase asintótica y la fase de transición entre estas dos fases.

3

5.3.4

Enumere tres factores limitantes del aumento de población.

1

5.4

Notas para el profesor Objetivo general 7: se pueden realizar ejercicios de simulación.

Evolución

3 horas Enunciado de evaluación 5.4.1

Defina evolución.

Obj. 1

Notas para el profesor La evolución es el cambio acumulativo de las características hereditarias de una población. Si aceptamos no sólo que las especies pueden evolucionar, sino también que las nuevas especies surgen por evolución de otras preexistentes, entonces todas las formas de vida pueden considerarse unificadas por sus orígenes comunes. La variación dentro de nuestra especie es el resultado de diferentes presiones selectivas que afectan a distintas partes del mundo. No obstante, dicha variación no es tan grande como para justificar con una base biológica o científica un constructo como el de las razas humanas.

72

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación

Obj.

5.4.2

Resuma las pruebas de la evolución proporcionadas por el registro fósil, por la cría selectiva de animales domésticos y por la existencia de estructuras homólogas.

2

5.4.3

Indique que las poblaciones tienden a producir más descendientes de los que el medio ambiente puede soportar.

1

5.4.4

Explique que la lucha por la supervivencia es una consecuencia de la superproducción potencial de descendientes.

3

5.4.5

Indique que los miembros de una especie muestran variación.

1

5.4.6

Explique cómo la reproducción sexual favorece la variación en una especie.

3

5.4.7

Explique cómo la selección natural conduce a la evolución.

3

Notas para el profesor

Un mayor éxito reproductivo y de supervivencia de los individuos con variaciones hereditarias favorables puede conducir a un cambio en las características de una población. Objetivo general 7: se pueden realizar simulaciones por computador.

5.4.8

5.5

Explique dos ejemplos de evolución en respuesta al cambio medioambiental; uno debe ser la resistencia a antibióticos de las bacterias.

3

Otros ejemplos pueden ser los cambios de tamaño y forma de los picos de pinzones de las Islas Galápagos, la resistencia a pesticidas, el melanismo industrial o la tolerancia a metales pesados de algunas plantas.

Clasificación

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

5.5.1

Resuma las características del sistema de nomenclatura binomial.

2

5.5.2

Enumere siete niveles en la jerarquía de los taxones –reino, fílum, clase, orden, familia, género y especie– empleando un ejemplo de dos reinos diferentes para cada nivel.

1

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Notas para el profesor TdC: la adopción de un sistema de nomenclatura binomial se debe en gran medida al médico y botánico sueco Carolus Linnaeus (1707–1778). Linnaeus también definió cuatro grupos de seres humanos; sus divisiones se basaban tanto en las características físicas como sociales. En el siglo XXI, sus descripciones pueden ser consideradas racistas. ¿Cómo afecta el contexto social del trabajo científico a los métodos y conclusiones de la investigación? ¿Es necesario considerar el contexto social al evaluar los aspectos éticos de las afirmaciones de conocimiento?

73

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Enunciado de evaluación

Obj.

5.5.3

Distinga entre los siguientes fila de plantas, empleando sencillas características externas de reconocimiento: Bryophyta (briofitas), Filicinophyta (filicinofitas), Coniferophyta (coniferofitas) y Angiospermophyta (angiospermofitas).

2

5.5.4

Distinga entre los siguientes fila de animales, empleando sencillas características externas de reconocimiento: Porifera (poriferos), Cnidaria (cnidarios), Platyhelminthes (platelmintos), Annelida (anélidos), Mollusca (moluscos) y Arthropoda (artrópodos).

2

5.5.5

Aplique y diseñe una clave de clasificación para un grupo de hasta ocho organismos.

3

Notas para el profesor

Debe emplearse una clave dicotómica.

Tema 6: Salud y fisiología humanas (20 horas) 6.1

Digestión

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

6.1.1

Explique por qué es esencial la digestión de grandes moléculas de nutrientes.

3

6.1.2

Explique la necesidad de enzimas en la digestión.

3

Debe hacerse hincapié en la necesidad de aumentar el ritmo de la digestión a la temperatura corporal.

6.1.3

Indique la fuente, sustrato, productos y condiciones de pH óptimo para una amilasa, una proteasa y una lipasa.

1

Se puede seleccionar cualquier enzima humana. No se requieren detalles sobre su estructura o sus mecanismos de acción. Objetivo general 7: se pueden registrar datos empleando sensores de pH y lipasa, y empleando colorímetros y amilasa.

6.1.4

Dibuje y rotule un diagrama del sistema digestivo.

1

6.1.5

Resuma la función del estómago, del intestino delgado y del intestino grueso.

2

6.1.6

Distinga entre absorción y asimilación.

2

74

El diagrama debe mostrar la boca, el esófago, el estómago, el intestino delgado, el intestino grueso, el ano, el hígado, el páncreas y la vesícula biliar. Se deben representar claramente las conexiones entre dichas estructuras.

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación 6.1.7

6.2

Explique cómo la estructura de las vellosidades intestinales está relacionada con su función de absorción y transporte de los productos de la digestión.

Obj.

Notas para el profesor

3

El sistema de transporte

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

6.2.1

Dibuje y rotule un diagrama del corazón que muestre las cuatro cámaras, los vasos sanguíneos asociados, las válvulas y la ruta de la sangre a través del corazón.

1

6.2.2

Indique que las arterias coronarias proporcionan oxígeno y nutrientes al músculo cardíaco.

1

6.2.3

Explique la acción del corazón mencionando la recepción de sangre, el bombeo de la sangre y la apertura y cierre de las válvulas.

3

Se requiere una comprensión básica, limitada a la entrada de sangre por las aurículas y su bombeo posterior por los ventrículos hacia las arterias. La dirección del flujo sanguíneo está controlada por válvulas aurículo-ventriculares y semilunares.

6.2.4

Resuma el control del ritmo cardíaco haciendo alusión a la contracción muscular miogénica, al papel del marcapasos, a los nervios, a la médula cerebral y a la epinefrina (adrenalina).

2

No se requiere la histología del músculo cardíaco, los nombres de los nervios ni las sustancias transmisoras.

6.2.5

Explique la relación entre la estructura y la función de las arterias, capilares y venas.

3

6.2.6

Indique que la sangre está compuesta por plasma, eritrocitos, leucocitos (fagocitos y linfocitos) y plaquetas.

1

6.2.7

Indique que la sangre transporta lo siguiente: nutrientes, oxígeno, dióxido de carbono, hormonas, anticuerpos, urea y calor.

1

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Debe ponerse especial cuidado en mostrar el grosor relativo de la pared de las cuatro cámaras. No se requiere indicar los vasos coronarios ni el sistema conductor.

Objetivo general 7: se puede emplear una simulación y registrar datos empleando monitores de ritmo cardíaco, o bien registrar datos mediante el uso de un sensor de ECG para medir las señales eléctricas producidas durante las contracciones musculares cardíacas.

No se precisan detalles químicos.

75

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6.3

Defensa contra las enfermedades infecciosas

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

6.3.1

Defina patógeno.

1

Patógeno: organismo o virus que causa una enfermedad.

6.3.2

Explique por qué los antibióticos son efectivos contra las bacterias pero no contra los virus.

3

Los antibióticos bloquean rutas metabólicas específicas de las bacterias. Los virus se reproducen utilizando las rutas metabólicas de las células huésped, las cuales no se ven afectadas por los antibióticos. Objetivo general 8: debe hacerse hincapié en los grandes beneficios reportados a las personas de todo el mundo en el control de las enfermedades causadas por bacterias gracias al uso de antibióticos. Pueden mencionarse ejemplos de enfermedades que a menudo eran fatales antes del descubrimiento de los antibióticos.

6.3.3

Resuma el papel de la piel y las membranas mucosas en la defensa frente a los organismos patógenos.

2

No se precisa ningún diagrama de la piel.

6.3.4

Resuma cómo los leucocitos fagocíticos ingieren patógenos en la sangre y en los tejidos del cuerpo.

2

No se precisan detalles de las subdivisiones y clasificaciones de los fagocitos.

6.3.5

Distinga entre antígenos y anticuerpos.

2

6.3.6

Explique la producción de anticuerpos.

3

Existen muchos tipos diferentes de linfocitos. Cada tipo reconoce un antígeno específico y responde dividiéndose para formar un clon de sí mismos. Dicho clon segrega a continuación un anticuerpo específico contra el antígeno. No se precisan más detalles.

6.3.7

Resuma los efectos del VIH (en inglés, HIV) sobre el sistema inmunitario.

2

Los efectos del VIH deben limitarse a una reducción en el número de linfocitos activos y a una pérdida de la capacidad de producir anticuerpos.

6.3.8

Discuta la causa, la transmisión y las implicaciones sociales del sida.

3

Objetivo general 8: las implicaciones sociales del sida son bien conocidas. Los casos de sida no presentan una distribución uniforme en el mundo; se puede considerar la grave incidencia del sida en el sur de África. Pueden considerarse las razones culturales y económicas que explican las diferencias en la prevalencia del sida. También podría discutirse la obligación moral de las personas y grupos que cuentan con tecnología y riquezas para ayudar a los que carecen de dichos medios. TdC: cada uno de los diferentes métodos de transmisión del VIH conlleva sus propios riesgos. Puede considerarse el grado en que los individuos de diferentes sociedades pueden minimizar o eliminar cada uno de estos riesgos.

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6.4

Intercambio de gases

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

6.4.1

Distinga entre ventilación, intercambio gaseoso y respiración celular.

2

6.4.2

Explique la necesidad de un sistema de ventilación.

3

Es necesario un sistema de ventilación para mantener elevados gradientes de concentración en los alveolos.

6.4.3

Describa las características que permiten a los alveolos realizar el intercambio gaseoso.

2

Estos deben incluir una gran superficie total, una pared consistente en una capa simple de células planas, una película de humedad y una tupida red de capilares.

6.4.4

Dibuje y rotule un diagrama del sistema de ventilación en el que se representen la tráquea, los pulmones, los bronquios, los bronquiolos y los alveolos.

1

Los alumnos deben dibujar los alveolos en un diagrama, con mayor número de aumentos, incluido dentro del diagrama general del sistema de ventilación.

6.4.5

Explique el mecanismo de ventilación de los pulmones en términos de los cambios de volumen y presión originados por los músculos intercostales internos y externos, el diafragma y los músculos abdominales.

3

Objetivo general 7: en este punto pueden emplearse espirómetros o monitores de la tasa de ventilación para registrar datos.

6.5

Nervios, hormonas y homeostasis

6 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

6.5.1

Indique que el sistema nervioso se divide en el sistema nervioso central (SNC) y en el sistema nervioso periférico (SNP) –constituido por los nervios periféricos–, y que está compuesto por células llamadas neuronas, las cuales pueden transmitir rápidos impulsos eléctricos.

1

No se requieren otras divisiones estructurales o funcionales del sistema nervioso.

6.5.2

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de una neurona motora.

1

Incluya las dendritas, el cuerpo celular con el núcleo, el axón, la vaina de mielina, los nódulos de Ranvier y las placas motoras terminales.

6.5.3

Indique que los impulsos nerviosos son conducidos desde los receptores hasta el SNC por las neuronas sensoriales, dentro del SNC por las neuronas transmisoras, y desde el SNC hasta los efectores por las neuronas motoras.

1

6.5.4

Defina potencial de reposo y potencial de acción (despolarización y repolarización).

1

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77

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

6.5.5

Explique cómo pasa un impulso nervioso a lo largo de una neurona sin vaina de mielina.

3

Incluya el desplazamiento de los iones de Na+ y de K+ para generar un potencial de reposo y un potencial de acción.

6.5.6

Explique los principios de la transmisión sináptica.

3

Incluya la liberación, difusión y unión del neurotransmisor, la iniciación de un potencial de acción en la membrana postsináptica y la subsiguiente eliminación del neurotransmisor. Objetivo general 7: se pueden registrar datos que midan las variaciones de conductividad del agua destilada a medida que se difunden iones de Na+ y K+ desde cubos de sal-agar o desde un tubo de diálisis.

6.5.7

Indique que el sistema endocrino está formado por glándulas que liberan hormonas, las cuales son transportadas por la sangre.

1

No es preciso indicar la naturaleza y la acción de las hormonas ni establecer comparaciones directas entre los sistemas nervioso y endocrino.

6.5.8

Indique que la homeostasis implica el mantenimiento entre unos límites del medio ambiente interno, incluidos el pH de la sangre, la concentración de dióxido de carbono, la concentración de glucosa en la sangre, la temperatura corporal y el balance hídrico.

1

El medio ambiente interno lo forman la sangre y los fluidos de los tejidos.

6.5.9

Explique que la homeostasis conlleva el control de los niveles de distintas variables y la corrección de los cambios de niveles por mecanismos de retroalimentación negativa.

3

6.5.10

Explique el control de la temperatura corporal, incluyendo la transferencia de calor por la sangre y las funciones del hipotálamo, de las glándulas sudoríparas, de las arteriolas cutáneas y de los escalofríos.

3

Objetivo general 7: en este punto puede utilizarse un sensor de temperatura superficial para investigar el calentamiento en las fosas nasales.

6.5.11

Explique el control de la concentración de glucosa en la sangre, incluyendo las funciones del glucagón, de la insulina y de las células α y β en los islotes pancreáticos.

3

No se requieren aquí los efectos de la adrenalina.

78

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Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación 6.5.12

Distinga entre la diabetes de tipo I y la de tipo II.

Obj. 2

Notas para el profesor Objetivo general 8: la diabetes tiene una incidencia cada vez mayor en las sociedades humanas de todo el mundo, y conlleva un sufrimiento personal causado por la propia diabetes y por sus efectos secundarios (por ejemplo, la insuficiencia renal). Todo ello tiene consecuencias económicas, dados los costes sanitarios del tratamiento de las personas con diabetes. TdC: pueden analizarse las causas de la variación de la tasa de diabetes de tipo II en diferentes poblaciones humanas. Dicha tasa puede llegar a ser especialmente alta cuando los individuos siguen una dieta muy diferente de la dieta tradicional de sus antepasados, como les sucede, por ejemplo, a los emigrantes que llegan a un nuevo país. Hay diferencias genéticas en nuestra capacidad para asimilar los elevados niveles de azúcares refinados y grasas contenidos en la dieta. Los seres humanos también presentan considerables variaciones en su propensión a la obesidad.

6.6

Reproducción

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

6.6.1

Dibuje y rotule diagramas de los aparatos reproductores de un hombre y una mujer adultos.

1

6.6.2

Resuma el papel de las hormonas en el ciclo menstrual, incluidas la FSH (hormona estimulante del folículo), la LH (hormona luteinizante), el estrógeno y la progesterona.

2

6.6.3

Anote una gráfica en la que se muestren los niveles hormonales en el ciclo menstrual, ilustrando la relación entre las variaciones en los niveles hormonales y la ovulación, la menstruación y el engrosamiento del endometrio.

2

6.6.4

Enumere tres funciones de la testosterona en los varones.

1

6.6.5

Resuma el proceso de la fertilización in vitro.

2

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Notas para el profesor Son importantes las posiciones relativas de los órganos. No se necesitan detalles histológicos, pero sí se deben incluir la vejiga y la uretra.

Limite dicha consideración al desarrollo prenatal de los genitales de los varones, al desarrollo de los caracteres sexuales secundarios y al mantenimiento del deseo sexual.

79

Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales

Enunciado de evaluación 6.6.6

Discuta los aspectos éticos relacionados con la fertilización in vitro.

Obj. 3

Notas para el profesor Objetivo general 8: las diferentes sociedades humanas presentan grandes diferencias respecto a su aceptación de la fertilización in vitro, como resultado de la diversidad cultural y religiosa. No parece haber pruebas que sugieran que los niños nacidos por procedimientos normales de fertilización in vitro sean diferentes en algún aspecto a los niños concebidos de forma natural. Es importante tener en cuenta que la estima que sienten los padres por sus hijos es la misma en ambos casos, sin que importe cómo han sido concebidos. TdC: hay ciertos riesgos potenciales en los tratamientos farmacológicos recibidos por la mujer y hay aspectos preocupantes sobre la selección artificial de espermatozoides y la inyección de éstos en óvulos que tiene lugar en algunos procedimientos de fecundación in vitro. En dichos procedimientos no tiene lugar la selección natural de espermatozoides y la consecuente eliminación de los menos funcionales, y hay pruebas de que esto tiene como resultado unas mayores tasas de anomalías y malformaciones en los descendientes concebidos in vitro.

80

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Biología

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Tema 7: Ácidos nucleicos y proteínas (11 horas) 7.1

Estructura del ADN

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

7.1.1

Describa la estructura del ADN incluyendo las cadenas antiparalelas, los enlaces 3’–5’ y los puentes de hidrógeno entre las purinas y las pirimidinas.

2

No se requieren detalles sobre los surcos mayor y menor, el sentido del giro, las formas alternativas B y Z o las dimensiones.

7.1.2

Resuma la estructura de los nucleosomas.

2

Limítese al hecho de que un nucleosoma consiste en ADN enrollado alrededor de ocho proteínas (histonas), que se mantiene unido por otra histona.

7.1.3

Indique que los nucleosomas ayudan al superenrollamiento de los cromosomas y a la regulación de la transcripción.

1

7.1.4

Distinga entre genes únicos o de copia única y secuencias altamente repetitivas del ADN nuclear.

2

Las secuencias altamente repetitivas (ADN satélite) constituyen el 5%–45% del genoma. Las secuencias presentan típicamente entre 5 y 300 pares de bases por repetición, y pueden verse duplicadas hasta 105 veces por genoma. TdC: las secuencias altamente repetitivas fueron una vez categorizadas como “ADN basura”, lo que indica que en cierto grado se creía que no tenían ninguna función. Esto da pie a la siguiente cuestión: ¿en qué grado afectan las etiquetas y categorías usadas en la búsqueda de conocimientos a esos mismos conocimientos que obtenemos?

7.1.5

7.2

Indique que los genes eucarióticos pueden contener exones e intrones.

1

Replicación del ADN

2 horas Enunciado de evaluación 7.2.1

Indique que la replicación del ADN se da en la dirección 5 ’ → 3’.

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Obj. 1

Notas para el profesor El extremo 5’ del nucleótido de ADN libre se une al extremo 3’ de la cadena de nucleótidos que ya ha sido sintetizada.

81

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación

Obj.

7.2.2

Explique el proceso de replicación del ADN en procariotas incluyendo la función de las distintas enzimas (helicasa, ADN polimerasa, ARN primasa y ADN ligasa), los fragmentos de Okazaki y los trifosfatos de desoxinucleósidos.

3

7.2.3

Indique que en los cromosomas eucarióticos la replicación del ADN se inicia en muchos puntos diferentes.

1

7.3

Notas para el profesor Se requiere explicar los fragmentos de Okazaki en relación con la dirección de la acción de la ADN polimerasa III. La ADN polimerasa III agrega nucleótidos en la dirección 5’ → 3’. La ADN polimerasa I suprime los cebadores de ARN y los sustituye por ADN.

Transcripción

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

7.3.1

Indique que la transcripción se lleva a cabo en dirección 5 ’ → 3’.

1

El extremo 5’ del nucleótido de ARN libre se une al extremo 3’ de la molécula de ARN que ya ha sido sintetizada.

7.3.2

Distinga entre cadenas de ADN sentido (codificantes) y antisentido (no codificantes).

2

La cadena sentido tiene la misma secuencia de bases que el ARNm, pero con uracilo en lugar de timina. La cadena antisentido (molde) es la que se transcribe.

7.3.3

Explique el proceso de transcripción en procariotas incluyendo la función de la región del promotor, de la ARN polimerasa, de los trifosfatos de nucleósido y del terminador.

3

No se requieren los siguientes detalles: la existencia de más de un tipo de ARN polimerasa; las características de la región del promotor; la necesidad de factores de transcripción proteicos para la unión de la ARN polimerasa; secuencias con cajas TATA (y otras secuencias repetitivas); las secuencias exactas de bases que actúan como terminadores.

7.3.4

Indique que el ARN eucariótico precisa de la eliminación de intrones para formar el ARNm maduro.

1

No se requieren más detalles del proceso de modificación postranscripcional del ARN.

7.4

Traducción

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

7.4.1

Explique que cada molécula de ARNt es reconocida por una enzima de activación del ARNt que une un aminoácido específico con el ARNt, usando ATP como fuente de energía.

3

7.4.2

Resuma la estructura de los ribosomas incluyendo su composición en proteínas y ARN, las subunidades mayor y menor, los tres sitios de unión del ARNt y los sitios de unión del ARNm.

2

82

Notas para el profesor Cada aminoácido tiene una enzima específica de activación del ARNt (no se requiere el nombre de aminoacil-ARNt-sintetasa). Debe incluirse la forma del ARNt y CCA en el extremo 3’.

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación

Obj.

7.4.3

Indique que el proceso de traducción se da en cuatro etapas: inicio, alargamiento de la cadena, translocación y terminación.

1

7.4.4

Indique que la traducción se da en la dirección 5 ’ → 3’.

1

7.4.5

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de un enlace peptídico entre dos aminoácidos.

1

7.4.6

Explique el proceso de traducción incluyendo los ribosomas, polisomas y codones de inicio y de terminación.

3

7.4.7

Indique que los ribosomas libres sintetizan proteínas principalmente para su uso en el interior de la célula y que los ribosomas ligados sintetizan proteínas fundamentalmente para su secreción o para los lisosomas.

1

7.5

Notas para el profesor

Durante la traducción, el ribosoma se desplaza a lo largo del ARNm hacia el extremo 3’. El codón de inicio se encuentra más cerca del extremo 5’.

No se requiere conocer el uso de metionina para el inicio, los detalles del factor T ni memorizar los codones de terminación.

Proteínas

1 hora Enunciado de evaluación 7.5.1

Obj.

Notas para el profesor

Explique los cuatro niveles estructurales de las proteínas, indicando la significación de cada nivel.

3

7.5.2

Resuma la diferencia entre proteínas fibrosas y globulares, mencionando dos ejemplos de cada tipo de proteína.

2

7.5.3

Explique la importancia de los aminoácidos polares y apolares.

3

Limítese al control de la posición de las proteínas en las membranas, con la creación de canales hidrofílicos a través de éstas y a la especificidad de los sitios activos en las enzimas.

7.5.4

Indique cuatro funciones de las proteínas, mencionando un ejemplo de proteína por cada función.

1

No deben incluirse las proteínas de membrana.

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La estructura cuaternaria puede implicar la unión a un grupo prostético para formar una proteína conjugada. Objetivo general 7: hay ejercicios de simulación en los que se representan modelos moleculares tridimensionales de proteínas.

83

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

7.6

Enzimas

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

7.6.1

Indique que las rutas metabólicas consisten en cadenas y ciclos de reacciones catalizadas por enzimas.

1

7.6.2

Describa el modelo de ajuste inducido.

2

Notas para el profesor

Éste es una ampliación del modelo llavecerradura. Debe mencionarse su importancia para explicar la capacidad de algunas enzimas para unirse a más de un sustrato. TdC: las verdades científicas suelen ser pragmáticas. Las aceptamos como verdaderas ya que permiten hacer predicciones, es decir, funcionan y resultan operativas. El científico alemán Emil Fischer fue el primero en proponer el modelo “llave-cerradura” para enzimas y sus sustratos en 1890. No fue hasta 1958 que Daniel Koshland sugirió en Estados Unidos que la unión del sustrato al sitio activo provocaba un cambio conformacional, por lo que su modelo recibió el nombre de modelo de ajuste inducido. Éste es un ejemplo de un modelo o teoría aceptados durante muchos años que resultan desbancados por otro modelo que ofrece una explicación más completa y satisfactoria de un proceso.

7.6.3

Explique que las enzimas reducen la energía de activación de las reacciones químicas que catalizan.

3

Sólo deben considerarse reacciones exotérmicas. No es necesario indicar valores energéticos específicos.

7.6.4

Explique la diferencia entre inhibición competitiva y no competitiva, mencionando un ejemplo de cada tipo.

3

La inhibición competitiva se da cuando una molécula inhibidora que es estructuralmente similar a la molécula del sustrato se une al sitio activo, impidiendo así su unión con el sustrato. Debe limitarse la inhibición no competitiva a la unión de un inhibidor a una enzima (aunque no en el sitio activo), lo que produce un cambio conformacional en el sitio activo que provoca una reducción de su actividad. No es preciso describir la inhibición reversible comparada con la inhibición irreversible.

7.6.5

84

Explique el control de las rutas metabólicas mediante la inhibición de los productos finales, incluyendo la función de los sitios alostéricos.

3

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Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Tema 8: Respiración celular y fotosíntesis (10 horas) 8.1

Respiración celular

5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

8.1.1

Indique que la oxidación implica la pérdida de electrones por parte de un elemento, mientras que la reducción implica la ganancia de electrones; la oxidación también suele implicar la ganancia de oxígeno o la pérdida de hidrógeno, mientras que la reducción suele implicar la pérdida de oxígeno o la ganancia de hidrógeno.

1

8.1.2

Resuma el proceso de glicolisis, incluyendo la fosforilación, la lisis, la oxidación y la formación de ATP.

2

8.1.3

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de una mitocondria tal como se observa en las micrografías electrónicas.

1

8.1.4

Explique la respiración aeróbica incluyendo la descarboxilación oxidativa del piruvato, el ciclo de Krebs, la función del NADH + H+, la cadena de transporte de electrones y la función del oxígeno.

3

Notas para el profesor

En el citoplasma, una hexosa se convierte en dos compuestos con tres átomos de carbono (piruvato) con una ganancia neta de dos moléculas de ATP y dos de NADH + H+.

En la respiración aeróbica (en las mitocondrias de eucariotas) cada molécula de piruvato es descarboxilada (se elimina CO2). Las moléculas con dos átomos de carbono restantes (grupo acetilo) reaccionan con la coenzima A reducida, al tiempo que se forma un NADH + H+. Este proceso se conoce como descarboxilación oxidativa. C3 (piruvato) descarboxilación oxidativa C2 (acetil CoA)

C4

CO2

C6

CO2 C5

En el ciclo de Krebs, cada grupo acetilo (CH3CO) formado en la reacción anterior libera dos moléculas de CO2. No se requieren los nombres de los compuestos intermedios del ciclo. De este modo, sería aceptable usar la notación: C 2 + C 4 = C 6 → C 5 →, etc. 8.1.5

Explique la fosforilación oxidativa en términos de quimiosmosis.

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3

85

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación 8.1.6

8.2

Explique la relación entre la estructura de la mitocondria y su función.

Obj. 3

Notas para el profesor Limite la explicación a las crestas que proporcionan una gran superficie para la cadena de transporte de electrones, al pequeño espacio entre las membranas interna y externa para la acumulación de protones y a la matriz fluida que contiene las enzimas del ciclo de Krebs.

Fotosíntesis

5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

8.2.1

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de un cloroplasto tal como se observa en las micrografías electrónicas.

1

8.2.2

Indique que la fotosíntesis consiste en una serie de reacciones dependientes e independientes de la luz.

1

No se utilizarán los términos reacciones luminosas y reacciones oscuras para referirse a estas reacciones.

8.2.3

Explique las reacciones dependientes de la luz.

3

Incluya la fotoactivación del fotosistema II, la fotolisis del agua, el transporte de electrones, la fotofosforilación cíclica y acíclica, la fotoactivación del fotosistema I y la reducción del NADP+.

8.2.4

Explique la fotofosforilación en términos de quimiosmosis.

3

8.2.5

Explique las reacciones independientes de la luz.

3

Incluya las funciones de la ribulosa difosfato carboxilasa (RuBP), la reducción del 3-fosfoglicerato a triosa-fosfato (TP), el NADPH + H+, el ATP, la regeneración de RuBP y la posterior síntesis de glúcidos más complejos. TdC: el diseño del aparato que incluía un matraz con forma circular aplastada utilizado para resolver los detalles bioquímicos del ciclo de Calvin demuestra una gran creatividad. ¿En qué grado la creación de un protocolo o procedimiento elegante se asemeja a la creación de una obra de arte?

8.2.6

Explique la relación entre la estructura del cloroplasto y su función.

3

Limite la explicación a la gran superficie de los tilacoides para la captación de luz, al pequeño espacio dentro del tilacoide para la acumulación de protones y al estroma fluido para las enzimas del ciclo de Calvin.

8.2.7

Explique la relación entre el espectro de acción y el espectro de absorción de pigmentos fotosintéticos en las plantas verdes.

3

No se requiere indicar un espectro por separado para cada pigmento (clorofila a, clorofila b, etc.).

86

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Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación 8.2.8

Explique el concepto de factores limitantes en la fotosíntesis, haciendo referencia a la intensidad de la luz, a la temperatura y a la concentración de dióxido de carbono.

Obj. 3

Notas para el profesor TdC: ésta es una oportunidad para discutir la necesidad de realizar experimentos controlados con sumo cuidado. Si queremos investigar el efecto de un factor, hay que controlar el resto de factores que pudieran influir. En el ámbito de la fotosíntesis la situación es relativamente simple y podemos garantizar que los factores diferentes del factor objeto de nuestra investigación se mantienen a un nivel constante y óptimo. En otros ámbitos los problemas que se plantean son mucho mayores. En la mayoría de las investigaciones en el campo de la salud humana casi siempre intervienen complejos factores que complican la investigación. Por ejemplo, los vegetarianos tienen una mayor esperanza de vida que las personas que comen carne; sería incorrecto concluir que comer carne reduce la esperanza de vida, a menos que pudiéramos demostrar que la única diferencia en nuestro ensayo entre el grupo de vegetarianos y el de las personas que comen carne fuera el de incluir carne en la dieta.

Tema 9: Biología vegetal (11 horas) 9.1

Estructura y crecimiento de las plantas

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

9.1.1

Dibuje y rotule diagramas de baja resolución que muestren la distribución de tejidos en el tallo y en la hoja de una planta dicotiledónea.

1

Debe emplearse como ejemplo una planta de girasol, una planta de judía o alguna otra planta dicotiledónea con una distribución de tejidos similar. Los diagramas de baja resolución muestran la distribución de tejidos (por ejemplo, xilema, floema) y no muestran células individuales.

9.1.2

Resuma tres diferencias entre las estructuras de las plantas dicotiledóneas y las monocotiledóneas.

2

Los profesores deben resaltar tres diferencias entre las plantas monocotiledóneas y las dicotiledóneas (por ejemplo: nervadura paralela frente a nervadura reticulada de las hojas, distribución del tejido vascular en los tallos, número de cotiledones, órganos florales en múltiplos de 3 en monocotiledóneas frente a los múltiplos de 4 o 5 en dicotiledóneas, raíces adventicias fibrosas en monocotiledóneas frente a raíces pivotantes con ramificaciones laterales en las dicotiledóneas).

9.1.3

Explique la relación entre la distribución de tejidos en la hoja y las funciones de dichos tejidos.

3

Este punto debe restringirse a las plantas dicotiledóneas. Las funciones deben incluir: absorción de luz, intercambio gaseoso, soporte, conservación y transporte de agua, y productos de la fotosíntesis.

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

87

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación

Obj.

9.1.4

Identifique las modificaciones de las raíces, tallos y hojas para diferentes funciones: bulbos, tubérculos, raíces de reserva y zarcillos.

2

9.1.5

Indique que las plantas dicotiledóneas tienen meristemos apicales y meristemos laterales.

1

9.1.6

Compare el crecimiento debido a los meristemos apicales y el debido a los meristemos laterales en las plantas dicotiledóneas.

3

9.1.7

Explique la función de las auxinas en el fototropismo como un ejemplo de regulación del crecimiento vegetal.

3

9.2

Notas para el profesor

Los meristemos apicales a veces se denominan meristemos primarios, y los meristemos laterales, cambium. Los meristemos generan nuevas células para el crecimiento de la planta.

El transporte en las plantas angiospermas

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

9.2.1

Resuma cómo el sistema radicular proporciona una gran superficie para la absorción de iones minerales y agua mediante la ramificación y los pelos radiculares.

2

9.2.2

Enumere formas mediante las cuales los iones minerales presentes en el suelo pasan a la raíz.

1

9.2.3

Explique el proceso de absorción, por parte de las raíces, de iones minerales del suelo mediante el mecanismo de transporte activo.

3

9.2.4

Indique que las plantas terrestres se sostienen a sí mismas gracias a las capas engrosadas de celulosa, a la turgencia celular y al xilema lignificado.

1

9.2.5

Defina transpiración.

1

Notas para el profesor

Hay tres procesos: difusión de iones minerales, hifas de hongos (mutualismo) y flujo de agua en el suelo que transporta iones.

La transpiración es la pérdida de vapor de agua por las hojas y tallos de las plantas. Objetivo general 7: se pueden utilizar sensores de presión y sondas de humedad, luz o temperatura para medir las tasas de transpiración.

9.2.6

88

Explique cómo es transportada el agua por la corriente de la transpiración, incluyendo la estructura de los vasos del xilema, la succión de la transpiración, la cohesión, la adhesión y la evaporación.

3

Limite la estructura de los vasos del xilema a un tipo de xilema primario.

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

9.2.7

Indique que las células oclusivas pueden regular la transpiración abriendo y cerrando los estomas.

1

9.2.8

Indique que el ácido abscísico, una hormona vegetal, causa el cierre de los estomas.

1

9.2.9

Explique cómo afectan los factores abióticos como la luz, la temperatura, el viento y la humedad a la tasa de transpiración de una planta terrestre típica.

3

9.2.10

Resuma cuatro adaptaciones de las plantas xerofitas para reducir la transpiración.

2

Éstas podrían incluir: reducción de la superficie foliar, hojas enrolladas, presencia de espinas, raíces profundas, cutícula cérea engrosada, número reducido de estomas, estomas en fosos rodeados de pelos, tejido de almacenamiento de agua, forma baja de crecimiento, fisiología C4 y CAM (metabolismo ácido de crasuláceas).

9.2.11

Resuma la función del floema en la traslocación activa de azúcares (sacarosa) y de aminoácidos desde las estructuras de origen (tejidos fotosintéticos y órganos de reserva) hasta los de destino (frutos, semillas y raíces).

2

No se requieren detalles del mecanismo de traslocación ni de la estructura del floema.

9.3

Reproducción de las plantas angiospermas

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

9.3.1

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de una flor dicotiledónea de polinización zoófila.

1

9.3.2

Distinga entre polinización, fertilización y diseminación.

2

9.3.3

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura externa e interna de la semilla de una dicotiledónea concreta.

1

La semilla elegida debe carecer de endospermo. En la estructura del diagrama sólo debe aparecer la testa, el micropilo, la radícula, la plúmula y los cotiledones.

9.3.4

Explique las condiciones necesarias para la germinación de una semilla típica.

3

Las semillas varían en sus requerimientos de luz, por lo que no es necesario incluir este factor.

9.3.5

Resuma los procesos metabólicos que tienen lugar durante la germinación de una semilla rica en almidón.

2

La absorción de agua precede a la formación de giberelinas en el cotiledón embrionario. Ello estimula la producción de amilasa, la cual cataliza la descomposición de almidón a maltosa. Ésta se difunde a continuación hacia el embrión para la producción de energía y el crecimiento. No se espera una descripción con mayor detalle.

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Limite el diagrama a los sépalos, pétalos, antera, filamento, estigma, estilo y ovario.

89

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación 9.3.6

Explique cómo se controla la floración en plantas de fotoperíodo largo y de fotoperíodo corto, incluyendo la función del fitocromo.

Obj. 3

Notas para el profesor Limite dicha explicación a la conversión de Pr (absorción de radiación roja) a Pfr (absorción de radiación en el rojo lejano) bajo luz roja o blanca, a la reversión gradual de Pfr a Pr en la oscuridad, y a la acción del Pfr como promotor de la floración en las plantas de fotoperíodo largo y como inhibidor de la floración en las plantas de fotoperíodo corto.

Tema 10: Genética (6 horas) 10.1

Meiosis

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

10.1.1

Describa el comportamiento de los cromosomas en las fases de la meiosis.

2

10.1.2

Resuma la formación de quiasmas en el proceso de sobrecruzamiento.

2

10.1.3

Explique cómo la meiosis da como resultado una variedad genética efectiva infinita de gametos como resultado del sobrecruzamiento que tiene lugar en la profase I y en la orientación aleatoria en la metafase I.

3

10.1.4

Indique el enunciado de la ley de Mendel de la transmisión independiente de caracteres.

1

10.1.5

Explique la relación entre la ley de Mendel de la transmisión independiente de caracteres y la meiosis.

3

90

Notas para el profesor

TdC: hay algunos aspectos interesantes sobre los trabajos de Mendel, incluidos los mencionados en el apartado 4.3.11. Aunque al poco de formularse la ley de transmisión independiente de caracteres ya se le habían encontrado excepciones cuando pares de genes están ligados a un cromosoma, la ley descubierta por Mendel en el siglo XIX se cumple para la mayoría de pares de genes.

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Descripción detallada del programa de estudios: TANS

10.2

Cruces dihíbridos y ligamiento de genes

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

10.2.1

Calcule y prediga las frecuencias genotípicas y fenotípicas de la descendencia de cruces dihíbridos que impliquen genes autosómicos no ligados entre sí.

3

10.2.2

Distinga entre autosomas y cromosomas sexuales.

2

10.2.3

Explique cómo el sobrecruzamiento entre cromátidas no hermanas de un par homólogo en la profase I puede causar un intercambio de alelos.

3

10.2.4

Defina grupo de ligamiento.

1

10.2.5

Explique un ejemplo de cruzamiento entre dos genes ligados.

3

Notas para el profesor

En cruces dihíbridos los alelos suelen indicarse uno junto al otro, por ejemplo, TtBb. Al representar los cruces que conllevan ligamiento, es más común indicarlos como pares verticales, por ejemplo: TB tb Éste es el formato que se usará en los exámenes, o bien se dará suficiente información a los alumnos para que puedan deducir qué alelos están ligados.

10.2.6

Identifique cuáles de los descendientes son recombinantes en un cruzamiento dihíbrido que implique genes ligados.

2

TB En un cruzamiento de prueba de tb Tb los recombinantes serán tb tB y tb

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91

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

10.3

Herencia poligénica

1 hora Enunciado de evaluación

Obj.

10.3.1

Defina herencia poligénica.

1

10.3.2

Explique que la herencia poligénica puede contribuir a una variación continua usando dos ejemplos, uno de los cuales debe ser el color de la piel humana.

3

Notas para el profesor

Objetivo general 8: ésta es una de las ocasiones más obvias para plantear el tema de la igualdad de todos los seres humanos. Se puede mencionar la ventaja selectiva de la piel oscura como protección frente a la luz ultravioleta y de la piel clara para permitir la producción de vitamina D. La correlación entre el color de la piel y la intensidad de la luz solar es clara, aunque las ventajas selectivas de determinados colores de piel pueden superarse mediante el uso de cremas protectoras solares y de suplementos de vitamina D.

Tema 11: Salud y fisiología humanas (17 horas) 11.1

Defensa contra las enfermedades infecciosas

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

11.1.1

Describa el proceso de la coagulación sanguínea.

2

Limite la descripción a la liberación de factores coagulantes a partir de las plaquetas y células dañadas que originan la formación de trombina. La trombina cataliza la conversión de fibrinógeno soluble en fibrina, proteína fibrosa que atrapa las células sanguíneas.

11.1.2

Resuma el principio de desafío y respuesta, selección clonal y células de memoria, como base de la inmunidad.

2

Este punto está concebido como una sencilla introducción al complejo tema de la inmunidad. También se puede introducir aquí la idea de una respuesta policlonal.

11.1.3

Defina inmunidad activa e inmunidad pasiva.

1

La inmunidad activa es un tipo de inmunidad debida a la producción de anticuerpos por el propio organismo una vez que los mecanismos de defensa del cuerpo han sido inducidos por los antígenos. La inmunidad pasiva es un tipo de inmunidad debida a la adquisición de anticuerpos de otro organismo en el que ha sido inducida la inmunidad activa, ya sea a través de la placenta, del calostro o mediante la inyección de anticuerpos.

11.1.4

92

Explique la producción de anticuerpos.

3

Limite la explicación a la presentación de antígenos por los macrófagos y a la activación de células T auxiliares que conduce a la activación de células B, las cuales se dividen para formar clones de células plasmáticas secretoras de anticuerpos y de células de memoria.

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación 11.1.5

Describa la producción de anticuerpos monoclonales y su uso en diagnósticos y tratamientos.

Obj. 2

Notas para el profesor La producción debe limitarse a la fusión de células tumorales y linfocitos B y a la subsiguiente proliferación y producción de anticuerpos. Limite los usos a un ejemplo de diagnóstico y otro de tratamiento. La detección de anticuerpos del VIH es un ejemplo de diagnóstico. Otros son la detección de una isoenzima cardíaca específica en casos en que se teman ataques de corazón y la detección de gonadotropina coriónica (HCG) humana en las pruebas de embarazo. Algunos ejemplos del uso de estos anticuerpos con fines terapéuticos son el tratamiento de células cancerosas con fármacos unidos a anticuerpos monoclonales, el tratamiento de emergencia contra la rabia, la identificación del tipo de sangre y de tejidos para determinar la compatibilidad en trasplantes de órganos, y la purificación de interferón obtenido industrialmente. Objetivo general 8: la producción de anticuerpos monoclonales es una actividad biotecnológica con claras perspectivas de expansión, con muchas aplicaciones potenciales y las consiguientes oportunidades económicas. Algunas de las aplicaciones encontrarán su máximo aprovechamiento en los países en vías de desarrollo, lo que plantea las cuestiones de cómo se sufragará su costo, de si se debe esperar que las compañías comerciales investiguen y desarrollen dichas aplicaciones sin fines de lucro o de si los gobiernos nacionales deben destinar parte de su presupuesto a estos fines. Históricamente, el desarrollo de tratamientos para las enfermedades y parásitos tropicales ha ido muy por detrás del de los tratamientos para las enfermedades con prevalencia en los países más ricos.

11.1.6

Explique el principio de la vacunación.

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

3

Haga hincapié en la función de las células de memoria. Las respuestas primaria y secundaria pueden ser claramente ilustradas mediante un gráfico. No se requieren detalles precisos de todos los tipos de vacunas (virus atenuados, toxinas inactivadas, etc.) disponibles para enfermedades específicas.

93

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación 11.1.7

Discuta los beneficios y peligros de la vacunación.

Obj. 3

Notas para el profesor Los beneficios deben incluir la erradicación total de enfermedades, la prevención de pandemias y epidemias, el descenso de los costos de asistencia sanitaria y la prevención de los efectos secundarios perjudiciales de las enfermedades. Los peligros deben incluir los posibles efectos tóxicos del mercurio en las vacunas, la posible sobrecarga del sistema inmunitario y las posibles relaciones con el autismo. Objetivo general 8: los padres deben tomar decisiones éticas al respecto para minimizar los riesgos de sus propios hijos, pero también para ayudar a prevenir epidemias que podrían afectar a otros niños. Dimensión internacional: en este punto podría abordarse la mentalidad internacional, dado que algunas enfermedades tienen la capacidad de llegar a convertirse en pandemias y que el ejemplo de la viruela demuestra la efectividad que puede alcanzar la cooperación internacional para combatir enfermedades infecciosas. TdC: ésta es un área en la que es importante estimar con precisión el alcance de los riesgos usando datos científicos adecuados. Puede discutirse el uso de pruebas de doble ciego para vacunas o para tratamientos farmacológicos. También puede considerarse el efecto placebo, junto con la compleja interacción del cuerpo y la mente en lo que se refiere a la sensación de enfermedad o de salud. ¿Quién decide si el paciente se encuentra bien o no, el paciente o el doctor? También hay cuestiones sobre la relación entre la comunidad científica y la sociedad. ¿Cómo puede recibir la sociedad una información clara sobre los beneficios y los riesgos de la vacunación? ¿Qué fue lo que provocó en el Reino Unido el reciente caso de miedo injustificado a la vacuna combinada del sarampión, las paperas y la rubéola (triple vírica)? En este punto se plantean cuestiones éticas sobre quién debe decidir la política de vacunación en un país y si es aceptable éticamente tener un programa obligatorio de vacunaciones.

94

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

11.2

Músculos y movimiento

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

11.2.1

Indique las funciones de los huesos, ligamentos, músculos, tendones y nervios en el movimiento del cuerpo humano.

1

11.2.2

Rotule un diagrama de la articulación del codo humano en el que se muestren el cartílago, el líquido sinovial, la cápsula articular, los nombres de los huesos y de los músculos antagonistas (bíceps y tríceps).

1

11.2.3

Resuma las funciones de las estructuras de la articulación del codo humano mencionadas en el punto 11.2.2.

2

11.2.4

Compare los movimientos de las articulaciones de la cadera y de la rodilla.

3

11.2.5

Describa la estructura de las fibras del músculo estriado, incluyendo las miofibrillas con bandas claras y oscuras, las mitocondrias, el retículo sarcoplásmico, los núcleos y el sarcolema.

2

11.2.6

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de un sarcómero junto con las líneas Z, los filamentos de actina, los filamentos de miosina con su cabeza y las bandas resultantes claras y oscuras.

1

No se requieren otros términos para las partes restantes del sarcómero.

11.2.7

Explique cómo se contrae el músculo esquelético, incluyendo la liberación de iones de calcio desde el retículo sarcoplásmico, la formación de puentes cruzados, el deslizamiento de los filamentos de actina y miosina, y el uso de ATP para romper los puentes cruzados y recomponer las cabezas de miosina.

3

No se requieren detalles de las funciones de la troponina y la tropomiosina.

Analice micrografías electrónicas para determinar el estado de contracción de las fibras musculares.

3

11.2.8

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Objetivo general 7: se puede emplear un video para analizar el movimiento.

Objetivo general 7: puede utilizarse un sensor táctil para estudiar la fatiga y la fuerza muscular.

Las fibras musculares pueden estar totalmente relajadas, ligeramente contraídas, moderadamente contraídas y totalmente contraídas.

95

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

11.3

El riñón

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

11.3.1

Defina excreción.

1

La excreción consiste en expulsar del cuerpo los productos de desecho de las rutas metabólicas.

11.3.2

Dibuje y rotule un diagrama del riñón.

1

Incluya la corteza renal, la médula, la pelvis renal, el uréter y los vasos sanguíneos renales.

11.3.3

Anote un diagrama de un glomérulo y una nefrona asociada para mostrar la función de cada parte.

2

11.3.4

Explique el proceso de ultrafiltración, incluyendo la presión sanguínea, los capilares sanguíneos fenestrados y la membrana basal.

3

11.3.5

Defina osmorregulación.

1

La osmorregulación es el control del balance hídrico de la sangre, tejidos o citoplasma en un ser vivo. Objetivo general 7: en este punto se puede utilizar un colorímetro para medir la respuesta de las células sanguíneas a las variaciones de concentración de sales.

11.3.6

Explique la reabsorción de la glucosa, agua y sales en el túbulo contorneado proximal, incluyendo las funciones de las microvellosidades, la ósmosis y el transporte activo.

3

11.3.7

Explique las funciones del asa de Henle, la médula, el conducto colector y la ADH (vasopresina) en el mantenimiento del balance hídrico de la sangre.

3

11.3.8

Explique las diferencias de concentración de proteínas, glucosa y urea entre el plasma sanguíneo, el filtrado glomerular y la orina.

3

11.3.9

Explique la presencia de la glucosa en la orina de los pacientes diabéticos no tratados.

3

11.4

Sólo se requieren detalles de la regulación de la secreción de la ADH en la opción H (véase el punto H.1.5).

Reproducción

5 horas Enunciado de evaluación 11.4.1

96

Anote una micrografía óptica de tejido del testículo para mostrar la localización y la función de las células intersticiales (células de Leydig), las células del epitelio germinal, los espermatozoides en desarrollo y las células de Sertoli.

Obj.

Notas para el profesor

2

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación

Obj.

11.4.2

Resuma los procesos involucrados en la espermatogénesis dentro del testículo, incluyendo la mitosis, el crecimiento celular, las dos divisiones meióticas y la diferenciación celular.

2

11.4.3

Indique la función de la LH, de la testosterona y de la FSH en la espermatogénesis.

1

11.4.4

Anote un diagrama del ovario para mostrar la localización y la función del epitelio germinal, de los folículos primarios, del folículo maduro y del ovocito u oocito secundario.

2

11.4.5

Resuma los procesos involucrados en la ovogénesis u oogénesis dentro del ovario, incluyendo la mitosis, el crecimiento celular, las dos divisiones meióticas, la desigual división del citoplasma y la degeneración del cuerpo polar.

2

11.4.6

Dibuje y rotule un diagrama de un espermatozoide y de un óvulo.

1

11.4.7

Resuma la función del epidídimo, de la vesícula seminal y de la próstata en la producción del semen.

2

11.4.8

Compare los procesos de espermatogénesis y ovogénesis incluyendo el número de gametos y el período de formación y liberación de éstos.

3

11.4.9

Describa el proceso de fertilización, incluyendo la reacción acrosómica, la penetración del espermatozoide en la membrana del óvulo y la reacción cortical.

2

11.4.10

Resuma la función de la gonadotropina coriónica humana (HCG) en los primeros estadios de la gestación.

2

11.4.11

Resuma el desarrollo inicial del embrión hasta la implantación del blastocisto.

2

11.4.12

Explique cómo la estructura y las funciones de la placenta, incluyendo su función hormonal en la secreción de estrógenos y progesterona, mantienen el embarazo.

3

11.4.13

Indique que el feto está protegido por el saco amniótico y el líquido amniótico.

1

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Notas para el profesor No se requieren los nombres de los estadios intermedios de la espermatogénesis.

No se requieren los términos ovogonia u oogonia y ovocito primario.

Limite esta descripción a las varias divisiones mitóticas que originan la esfera hueca de células denominada blastocisto.

No se precisan detalles embrionarios del feto ni de la estructura de las membranas amnióticas.

97

Descripción detallada del programa de estudios: TANS

Enunciado de evaluación

Obj.

11.4.14

Indique que hay un intercambio de sustancias entre la sangre materna y la sangre del feto en la placenta.

1

11.4.15

Resuma el proceso de nacimiento y su control hormonal, incluyendo los cambios en los niveles de progesterona y de oxitocina y su retroalimentación positiva.

2

98

Notas para el profesor

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Biología

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

Estas opciones sólo están disponibles en el NM. El tema B1 es idéntico al tema 11.2. El tema C1 es idéntico al tema 7.5. El tema C2 es idéntico al tema 7.6. Los temas C.3.1-C.3.6 son idénticos a los temas 8.1.1-8.1.6. Los temas C.4.1-C.4.8 son idénticos a los temas 8.2.1-8.2.8.

Opción A: Nutrición humana y salud (15 horas) A1

Componentes de la dieta humana

5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

A.1.1

Defina nutriente.

1

Nutriente: sustancia química presente en los alimentos utilizada por el cuerpo humano.

A.1.2

Enumere los tipos de nutrientes esenciales en la dieta humana, incluyendo los aminoácidos, los ácidos grasos, los minerales, las vitaminas y el agua.

1

Los nutrientes esenciales son aquellos que no pueden ser sintetizados por el propio cuerpo. Los glúcidos no están incluidos entre ellos porque en ciertas dietas humanas tradicionales la energía se obtiene de otras fuentes sin que se produzcan efectos adversos.

A.1.3

Indique que los aminoácidos no esenciales pueden ser sintetizados en el cuerpo a partir de otros nutrientes.

1

A.1.4

Resuma las consecuencias de una malnutrición por deficiencia de proteínas.

2

Una deficiencia de proteínas implica la escasez de uno o más aminoácidos esenciales. Las consecuencias son una falta de proteínas en el plasma sanguíneo y la consiguiente retención de fluidos, lo que causa el hinchamiento del abdomen. También es probable que se produzca un retraso en el desarrollo mental y físico del niño. Objetivo general 8: pueden considerarse los patrones de malnutrición mundial, tanto a lo largo del tiempo como atendiendo a las distintas áreas geopolíticas, buscando datos en Internet.

A.1.5

Explique las causas y consecuencias de la fenilcetonuria y cómo un diagnóstico temprano y una dieta especial pueden reducir las consecuencias.

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

3

No se requieren los nombres del gen y de la enzima implicados. Limite las causas a la mutación de un gen que codifica una enzima que convierte el aminoácido esencial fenilalanina en tirosina. 99

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

A.1.6

Resuma la variación de la estructura molecular de los ácidos grasos, incluyendo los ácidos grasos saturados, los ácidos grasos insaturados cis y trans, y los ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados.

2

Incluya los ácidos grasos omega-3 como ejemplo.

A.1.7

Evalúe las consecuencias para la salud de las dietas ricas en los diferentes tipos de ácidos grasos.

3

Objetivo general 8: existen diferencias notables entre las dietas tradicionales de las distintas sociedades humanas de todo el mundo, así como entre las tasas de la enfermedad cardíaca coronaria y de otras enfermedades relacionadas con la dieta. Ésta es una oportunidad para comparar distintas sociedades humanas (los Masai, por ejemplo, son un caso llamativo de un pueblo con una baja tasa de enfermedades cardíacas). TdC: en este punto se puede hacer la distinción entre correlación y causa, y hacer hincapié en la necesidad de realizar experimentos cuidadosamente controlados para comprobar si una correlación se debe a una relación causal. Se podrían examinar datos epidemiológicos y discutir los problemas planteados para su interpretación. La relación entre el consumo de ácidos grasos saturados y la enfermedad cardíaca coronaria no consiste en una correlación simple, siendo importantes los factores genéticos.

A.1.8

Distinga entre minerales y vitaminas en cuanto a su naturaleza química.

2

Limite esta distinción a que los minerales son elementos en forma iónica y las vitaminas son compuestos orgánicos.

A.1.9

Resuma dos de los métodos que se han empleado para determinar la ingesta diaria recomendada de vitamina C.

2

Incluya breves detalles de un método que implique la participación de personas y de otro que implique pequeños mamíferos. Objetivo general 8: en algunos de los experimentos realizados para determinar los niveles necesarios del consumo de vitaminas participaron objetores de conciencia durante la Segunda Guerra Mundial. Ello plantea cuestiones éticas sobre las pruebas y ensayos en los que los sujetos experimentales pueden padecer daños o sufrir. TdC: la ingesta recomendada de nutrientes ha sido publicada en algunos países. Las recomendaciones varían, lo cual plantea la cuestión de cómo determinan los científicos y médicos los distintos niveles.

100

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

Enunciado de evaluación A.1.10

Obj.

Discuta la cantidad de vitamina C que debería consumir un adulto diariamente, incluyendo el nivel necesario para prevenir el escorbuto, las afirmaciones de que mayores ingestas protegen frente a infecciones del tracto respiratorio superior, y el riesgo de malnutrición por exceso de vitaminas.

3

A.1.11

Enumere las fuentes de vitamina D en las dietas humanas.

1

A.1.12

Discuta cómo el riesgo de una deficiencia de vitamina D por una exposición insuficiente a la luz solar puede contrastarse con el riesgo de contraer un melanoma maligno.

3

A.1.13

Explique los beneficios de los suplementos dietéticos artificiales como medida preventiva de la malnutrición, usando el yodo como ejemplo.

3

A.1.14

Resuma la importancia de la fibra como componente de una dieta equilibrada.

2

A2

Notas para el profesor La malnutrición por exceso de vitaminas se puede producir cuando a una ingesta adecuada de vitaminas le sucede un período de ingesta y excreción excesiva. TdC: Linus Pauling, químico norteamericano ganador del premio Nobel, recomendaba consumir 1 g de vitamina C diariamente para evitar los resfriados, sin disponer de pruebas contundentes que respaldaran su recomendación. Muchas personas siguieron su consejo, quizás por su condición de reputado científico. Esto plantea cuestiones sobre el prestigio o reconocimiento de ciertos individuos como dignos de crédito, y de cómo otras personas sin dicho reconocimiento pueden poner en duda sus puntos de vista basándose en pruebas.

Objetivo general 8: puede plantearse la cuestión del cáncer y sus consecuencias sociales, tratando el melanoma maligno como punto de partida. TdC: éste es un caso interesante que sirve para ilustrar la inevitabilidad de los riesgos.

Energía en las dietas humanas

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

A.2.1

Compare el contenido energético de 100 g de glúcidos, de proteínas y de grasas.

3

Los alumnos deben saber que los glúcidos contienen aproximadamente 1.760 kJ/100 g, las proteínas 1.720 kJ/100 g y las grasas 4.000 kJ/100 g.

A.2.2

Compare las principales fuentes de energía de la dieta de diferentes grupos étnicos.

3

Incluya grupos étnicos que consuman arroz, trigo, mandioca, maíz, pescado y carne como su fuente de energía básica. Objetivo general 8: este punto ofrece otra oportunidad para examinar la diversidad de las sociedades humanas.

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

101

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

Enunciado de evaluación A.2.3

Explique las posibles consecuencias para la salud de las dietas ricas en glúcidos, grasas y proteínas.

Obj. 3

Notas para el profesor Las consecuencias de un exceso de cada uno de los tres tipos de nutrientes deben ser explicadas por separado. Objetivo general 8: especialmente en los países desarrollados, se plantean cuestiones relacionadas con dietas inadecuadas y las eficaces estrategias de marketing de productos nada saludables que desarrollan las empresas que sólo buscan obtener beneficios. TdC: éste es otro caso en el que es necesario realizar una cuidadosa distinción entre correlación y causa. Se pueden encontrar numerosas recomendaciones incorrectas basadas en argumentos científicos erróneos, sobre todo en los periódicos, en los que prácticamente a diario hay comunicaciones que extraen conclusiones basadas en una baja correlación en lugar de en ensayos realizados con un cuidadoso control.

A.2.4

Resuma la función del centro de control del apetito en el cerebro.

3

Sólo es necesaria una explicación sencilla. Las hormonas digestivas son producidas por el páncreas y el intestino delgado tras la ingestión y por el tejido adiposo en respuesta al almacenamiento de grasa; éstas llegan al centro de control del apetito en el cerebro, lo que provoca la sensación de saciedad a la persona.

A.2.5

Calcule el índice de masa corporal (IMC) a partir de la masa corporal y la altura de una persona.

2

IMC = (masa en kg)/(altura en m)2

A.2.6

Distinga, usando el índice de masa corporal, entre tener bajo peso, peso normal, sobrepeso y obesidad.

2

IMC

Estado

< 18,5

bajo peso

18,5 – 24,9 peso normal 25,0 – 29,9 sobrepeso > 30,0

A.2.7

Resuma las razones del aumento de las tasas de obesidad clínica en algunos países, incluyendo la disponibilidad de alimentos altamente energéticos a bajos precios, el gran tamaño de las raciones, el aumento del uso de vehículos para el transporte y el cambio de ocupaciones activas a otras sedentarias.

2

A.2.8

Resuma las consecuencias de la anorexia nerviosa.

2

102

obesidad

Objetivo general 8: los aspectos sociales relacionados con esta afección deben ser tratados con delicadeza, pues podrían afectar a algunos alumnos o alumnas de la clase, pero su discusión puede resultar muy provechosa.

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

A3

Temas de especial interés en las dietas humanas

6 horas Enunciado de evaluación A.3.1

Distinga entre la composición de la leche humana y la leche artificial usada para los bebés que toman biberón.

Obj. 2

Notas para el profesor Mencione la lactosa frente a la glucosa, la proteína de la leche materna frente a otras proteínas, las diferencias en la composición de ácidos grasos y la falta de anticuerpos en la leche artificial. Objetivo general 8: este punto implica una cuestión ética, la planteada por las empresas comerciales que producen leche artificial con fines de lucro. Es motivo de preocupación el hecho de que las restricciones en la publicidad de las leches artificiales en los países desarrollados han llevado a las compañías comerciales a promocionar más sus productos en los países en vías de desarrollo, con consecuencias para la salud de los bebés de estos países.

A.3.2

Discuta los beneficios de la lactancia materna.

3

Objetivo general 8: se pueden discutir la creación del vínculo entre madre e hijo y las actitudes sociales ante la lactancia materna en público. TdC: éste es un ejemplo de la necesidad de transmitir eficazmente las conclusiones de las investigaciones de la comunidad científica a las madres de todos los países.

A.3.3

Resuma las causas y los síntomas de la diabetes de tipo II.

2

Incluya las diferencias de susceptibilidad entre los distintos grupos étnicos. TdC: se puede discutir la naturaleza de los factores de riesgo y las dificultades para determinar la influencia relativa que tienen los factores hereditarios y ambientales. Hay claras diferencias en la susceptibilidad a la diabetes de tipo II: algunas poblaciones de nativos de Australia (aborígenes) y de Nueva Zelandia (maoríes) presentan unas mayores tasas de incidencia. Esto puede llevar a una consideración y apreciación más amplia de la diversidad de las sociedades humanas, y a reivindicar la igualdad de todos los pueblos y personas.

A.3.4

Explique qué recomendaciones dietéticas deben darse a un paciente que haya desarrollado diabetes de tipo II.

3

A.3.5

Discuta los aspectos éticos que supone la ingesta de productos animales, incluidos la miel, los huevos, la leche y la carne.

3

A.3.6

Evalúe los beneficios de reducir el colesterol en la dieta para disminuir el riesgo de enfermedad cardíaca coronaria.

3

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

TdC: como en el punto A1.7, aquí se puede hacer una distinción entre correlación y causa.

103

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

Enunciado de evaluación A.3.7

Discuta el concepto de la distancia recorrida por los alimentos desde su lugar de origen y las razones por las que los consumidores eligen determinados alimentos para reducir dicha distancia.

Obj. 3

Notas para el profesor La distancia recorrida por los alimentos es simplemente una medida del trayecto recorrido por los alimentos desde el lugar de producción hasta el lugar de consumo. El transporte de los alimentos ocasiona contaminación del aire, congestión del tráfico y un aumento de las emisiones de gases invernadero. El transporte de alimentos también hace posible la continuidad en el abastecimiento y una mayor variedad de elección para los consumidores. Objetivo general 7: se pueden emplear bases de datos y hojas de cálculo. Objetivo general 8: puede ser apropiado discutir los conflictos entre la responsabilidad como ciudadanos del mundo y el derecho a ejercer las libertades personales. TdC: algunos conceptos o teorías ofrecen una nueva perspectiva que puede cambiar nuestras actitudes de forma significativa. En este punto, el concepto de la distancia recorrida por los alimentos nos permite evaluar el grado en el que nuestra elección de alimentos contribuye al calentamiento global.

Opción B: Fisiología del ejercicio (15 horas) B1

Músculos y movimiento

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

B.1.1

Indique las funciones de los huesos, ligamentos, músculos, tendones y nervios en el movimiento del cuerpo humano.

1

B.1.2

Rotule un diagrama de la articulación del codo humano en el que se muestren el cartílago, el líquido sinovial, la cápsula articular, los nombres de los huesos y de los músculos antagonistas (bíceps y tríceps).

1

B.1.3

Resuma las funciones de las estructuras de la articulación del codo humano mencionadas en el punto B.1.2.

2

B.1.4

Compare los movimientos de las articulaciones de la cadera y de la rodilla.

3

104

Notas para el profesor

Objetivo general 7: se puede emplear un video para analizar el movimiento.

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

B.1.5

Describa la estructura de las fibras del músculo estriado, incluyendo las miofibrillas con bandas claras y oscuras, las mitocondrias, el retículo sarcoplásmico, los núcleos y el sarcolema.

2

B.1.6

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de un sarcómero junto con las líneas Z, los filamentos de actina, los filamentos de miosina con su cabeza y las bandas resultantes claras y oscuras.

1

No se requieren otros términos para las partes restantes del sarcómero.

B.1.7

Explique cómo se contrae el músculo esquelético, incluyendo la liberación de iones de calcio desde el retículo sarcoplásmico, la formación de puentes cruzados, el deslizamiento de los filamentos de actina y miosina, y el uso de ATP para romper los puentes cruzados y recomponer las cabezas de miosina.

3

No se requieren detalles de las funciones de la troponina y la tropomiosina.

Analice micrografías electrónicas para determinar el estado de contracción de las fibras musculares.

3

B.1.8

B2

Objetivo general 7: puede utilizarse un sensor táctil para estudiar la fatiga y la fuerza muscular.

Las fibras musculares pueden estar totalmente relajadas, ligeramente contraídas, moderadamente contraídas y totalmente contraídas.

Entrenamiento y el sistema pulmonar

2 horas Enunciado de evaluación B.2.1

Defina capacidad pulmonar total, capacidad vital, volumen corriente y tasa de ventilación.

Obj. 1

Notas para el profesor Capacidad pulmonar total: cantidad de aire en los pulmones al realizar una inhalación máxima. Capacidad vital: cantidad máximo de aire que se puede exhalar después de una inhalación máxima. Volumen corriente: cantidad de aire inspirado o expirado con cada inhalación o exhalación. Tasa de ventilación: número de inhalaciones o exhalaciones por minuto (utilícese este término, y no tasa de respiración). Objetivo general 7: se puede utilizar un espirómetro para registrar datos.

B.2.2

Explique la necesidad de aumentar el volumen corriente y la tasa de ventilación durante el ejercicio.

3

B.2.3

Resuma los efectos del entrenamiento sobre el sistema pulmonar, incluyendo los cambios experimentados en la tasa de ventilación en reposo, la tasa de ventilación máxima y la capacidad vital.

2

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

La tasa de ventilación en reposo se puede reducir a unas 12-14 inspiraciones por minuto. La tasa de ventilación máxima puede aumentar a unas 40-45 inspiraciones por minuto o más. La capacidad vital puede aumentar ligeramente. Objetivo general 7: se puede utilizar un sensor de presión de gases y un dispositivo de control de la tasa de ventilación para registrar datos.

105

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

B3

Entrenamiento y el sistema cardiovascular

3 horas Enunciado de evaluación B.3.1

Defina ritmo cardíaco, volumen sistólico, gasto cardíaco y retorno venoso.

Obj. 1

Notas para el profesor Ritmo cardíaco: número de contracciones del corazón por minuto. Volumen sistólico: cantidad de sangre expelida con cada contracción del corazón. Gasto cardíaco: cantidad de sangre expelida por el corazón por minuto. Retorno venoso: cantidad de sangre que retorna al corazón a través de las venas por minuto.

B.3.2

Explique los cambios experimentados en el gasto cardíaco y en el retorno venoso durante el ejercicio.

3

La detección de la disminución del pH de la sangre hace que se envíen impulsos al marcapasos desde el cerebro, aumentando así el gasto cardíaco. La contracción de los músculos usados durante el ejercicio extrae sangre de las venas adyacentes, aumentando así el retorno venoso.

B.3.3

Compare la distribución del flujo sanguíneo en reposo y durante el ejercicio.

3

El flujo sanguíneo que llega al cerebro no varía durante el ejercicio. El flujo sanguíneo que llega a la pared del corazón, a los músculos esqueléticos y a la piel aumenta, en tanto que el flujo sanguíneo que llega a los riñones, al estómago, a los intestinos y a otros órganos abdominales se reduce.

B.3.4

Explique los efectos del entrenamiento sobre el ritmo cardíaco y el volumen sistólico, tanto en reposo como durante el ejercicio.

3

B.3.5

Evalúe los riesgos y beneficios del uso de eritropoyetina y de transfusiones sanguíneas para mejorar el rendimiento deportivo.

3

B4

Objetivo general 8: hay claros aspectos éticos implicados en el uso de sustancias dopantes para aumentar el rendimiento. TdC: se pueden discutir las decisiones sobre qué constituye un nivel de riesgo aceptable, así como las diferencias entre los distintos grupos (científicos, deportistas, médicos y público) y sus puntos de vista.

Ejercicio y respiración

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

B.4.1

Defina VO2 y VO2 máx.

1

B.4.2

Resuma las funciones del glucógeno y de la mioglobina en las fibras musculares.

2

106

Notas para el profesor

Limite la función del glucógeno al almacenamiento de glucosa, y la función de la mioglobina al almacenamiento de oxígeno para su uso durante el ejercicio.

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

Enunciado de evaluación

Obj.

B.4.3

Resuma el método de producción de ATP usado por las fibras musculares durante el ejercicio de intensidad y duración variable.

2

B.4.4

Evalúe la efectividad de los suplementos dietéticos que contienen creatina fosfato para aumentar el rendimiento.

3

B.4.5

Resuma la relación entre la intensidad del ejercicio, el consumo de oxígeno (VO2) y las proporciones de glúcidos y grasas usados en la respiración.

2

B.4.6

Indique que el lactato producido mediante respiración celular anaeróbica pasa al hígado y origina una deuda de oxígeno.

1

B.4.7

Resuma cómo se subsana dicha deuda de oxígeno.

2

B5

Notas para el profesor Se puede usar creatina fosfato para regenerar ATP durante 8-10 segundos de ejercicio intenso. Más allá de 10 segundos, el ATP es producido totalmente mediante respiración celular. Conforme disminuye la intensidad del ejercicio y aumenta su duración, el porcentaje de respiración celular anaeróbica disminuye y el de respiración celular aeróbica aumenta.

Conforme aumenta la intensidad del ejercicio, el VO2 crece hasta que alcanza su valor máximo (VO2 máx.). El uso de grasas en la respiración se reduce y el de glúcidos aumenta hasta alcanzar el 100%.

El lactato se convierte en piruvato, que se transforma en glucosa o se usa en la respiración aeróbica en las mitocondrias, empleando el oxígeno inhalado durante las profundas inhalaciones que tienen lugar tras el ejercicio.

Forma física y entrenamiento

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

B.5.1

Defina forma física.

1

B.5.2

Discuta la velocidad y la resistencia como medidas de la forma física.

3

B.5.3

Distinga entre fibras musculares rápidas y lentas.

2

Notas para el profesor

Las fibras musculares rápidas (típicas de los velocistas) tienen mayor demanda de oxígeno, bajos niveles de mioglobina y proporcionan tasas de trabajo máximo en períodos más cortos de esfuerzo (fuerza). Las fibras musculares lentas (típicas de los atletas de maratón) tienen un suministro de sangre muy bueno, gran cantidad de mioglobina y son capaces de realizar una actividad continuada (resistencia) con altas tasas de respiración aeróbica.

B.5.4

Distinga entre los efectos del ejercicio de intensidad moderada y del ejercicio de alta intensidad sobre las fibras musculares rápidas y lentas.

2

B.5.5

Discuta los aspectos éticos del uso de sustancias dopantes para aumentar el rendimiento, incluyendo los esteroides anabólicos.

3

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El ejercicio de intensidad moderada estimula el desarrollo de las fibras musculares lentas. El ejercicio de alta intensidad estimula el desarrollo de las fibras musculares rápidas.

107

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

B6

Lesiones

1 hora Enunciado de evaluación

Obj.

B.6.1

Discuta la necesidad de los ejercicios de calentamiento.

3

B.6.2

Describa los tipos de lesiones que afectan a los músculos y articulaciones incluyendo esguinces, desgarros musculares, desgarros de ligamentos, dislocaciones de articulaciones y daños en discos intervertebrales.

2

Notas para el profesor TdC: hay una creencia casi universal en la necesidad de realizar algún tipo de calentamiento y a veces también de relajación posterior al ejercicio, aunque muchas de las pruebas que respaldan estas teorías son, en el mejor de los casos, anecdóticas o, en el peor de los casos, inexistentes. Se puede discutir la dificultad de llevar a cabo ensayos controlados sin un efecto placebo. También se puede considerar la disposición de los atletas para creer lo que se les dice sin cuestionarlo.

Opción C: Células y energía (15 horas) C1

Proteínas

1 hora Enunciado de evaluación C.1.1

Obj.

Notas para el profesor

Explique los cuatro niveles estructurales de las proteínas, indicando la significación de cada nivel.

3

C.1.2

Resuma la diferencia entre proteínas fibrosas y globulares, mencionando dos ejemplos de cada tipo de proteína.

2

C.1.3

Explique la importancia de los aminoácidos polares y apolares.

3

Limítese al control de la posición de las proteínas en las membranas, con la creación de canales hidrofílicos a través de éstas y a la especificidad de los sitios activos en las enzimas.

C.1.4

Indique cuatro funciones de las proteínas, mencionando un ejemplo de proteína por cada función.

1

No deben incluirse las proteínas de membrana.

108

La estructura cuaternaria puede implicar la unión a un grupo prostético para formar una proteína conjugada. Objetivo general 7: hay ejercicios de simulación en los que se representan modelos moleculares tridimensionales de proteínas.

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

C2

Enzimas

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

C.2.1

Indique que las rutas metabólicas consisten en cadenas y ciclos de reacciones catalizadas por enzimas.

1

C.2.2

Describa el modelo de ajuste inducido.

2

Notas para el profesor

Éste es una ampliación del modelo llavecerradura. Debe mencionarse su importancia para explicar la capacidad de algunas enzimas para unirse a más de un sustrato. TdC: las verdades científicas suelen ser pragmáticas. Las aceptamos como verdaderas ya que permiten hacer predicciones, es decir, funcionan y resultan operativas. El científico alemán Emil Fischer fue el primero en proponer el modelo “llave-cerradura” para enzimas y sus sustratos en 1890. No fue hasta 1958 que Daniel Koshland sugirió en Estados Unidos que la unión del sustrato al sitio activo provocaba un cambio conformacional, por lo que su modelo recibió el nombre de modelo de ajuste inducido. Éste es un ejemplo de un modelo o teoría aceptados durante muchos años que resultan desbancados por otro modelo que ofrece una explicación más completa y satisfactoria de un proceso.

C.2.3

Explique que las enzimas reducen la energía de activación de las reacciones químicas que catalizan.

3

Sólo deben considerarse reacciones exotérmicas. No es necesario indicar valores energéticos específicos.

C.2.4

Explique la diferencia entre inhibición competitiva y no competitiva, mencionando un ejemplo de cada tipo.

3

La inhibición competitiva se da cuando una molécula inhibidora que es estructuralmente similar a la molécula del sustrato se une al sitio activo, impidiendo así su unión con el sustrato. Debe limitarse la inhibición no competitiva a la unión de un inhibidor a una enzima (aunque no en el sitio activo), lo que produce un cambio conformacional en el sitio activo que provoca una reducción de su actividad. No es preciso describir la inhibición reversible comparada con la inhibición irreversible.

C.2.5

Explique el control de las rutas metabólicas mediante la inhibición de los productos finales, incluyendo la función de los sitios alostéricos.

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3

109

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C3

Respiración celular

6 horas Enunciado de evaluación

Obj.

C.3.1

Indique que la oxidación implica la pérdida de electrones por parte de un elemento, mientras que la reducción implica la ganancia de electrones; la oxidación también suele implicar la ganancia de oxígeno o la pérdida de hidrógeno, mientras que la reducción suele implicar la pérdida de oxígeno o la ganancia de hidrógeno.

1

C.3.2

Resuma el proceso de glicolisis, incluyendo la fosforilación, la lisis, la oxidación y la formación de ATP.

2

C.3.3

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de una mitocondria tal como se observa en las micrografías electrónicas.

1

C.3.4

Explique la respiración aeróbica incluyendo la descarboxilación oxidativa del piruvato, el ciclo de Krebs, la función del NADH + H+, la cadena de transporte de electrones y la función del oxígeno.

3

Notas para el profesor

En el citoplasma, una hexosa se convierte en dos compuestos con tres átomos de carbono (piruvato) con una ganancia neta de dos moléculas de ATP y dos de NADH + H+.

En la respiración aeróbica (en las mitocondrias de eucariotas) cada molécula de piruvato es descarboxilada (se elimina CO2). Las moléculas con dos átomos de carbono restantes (grupo acetilo) reaccionan con la coenzima A reducida, al tiempo que se forma un NADH + H+. Este proceso se conoce como descarboxilación oxidativa. C3 (piruvato) descarboxilación oxidativa C2 (acetil CoA)

C4

CO2

C6

CO2 C5

En el ciclo de Krebs, cada grupo acetilo (CH3CO) formado en la reacción anterior libera dos moléculas de CO2. No se requieren los nombres de los compuestos intermedios del ciclo. De este modo, sería aceptable usar la notación: C 2 + C 4 = C 6 → C 5 →, etc. C.3.5

110

Explique la fosforilación oxidativa en términos de quimiosmosis.

3

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

Enunciado de evaluación

Obj.

C.3.6

Explique la relación entre la estructura de la mitocondria y su función.

3

C.3.7

Analice datos relativos a la respiración.

3

C4

Notas para el profesor Limite la explicación a las crestas que proporcionan una gran superficie para la cadena de transporte de electrones, al pequeño espacio entre las membranas interna y externa para la acumulación de protones y a la matriz fluida que contiene las enzimas del ciclo de Krebs.

Fotosíntesis

6 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

C.4.1

Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de un cloroplasto tal como se observa en las micrografías electrónicas.

1

C.4.2

Indique que la fotosíntesis consiste en una serie de reacciones dependientes e independientes de la luz.

1

No se utilizarán los términos reacciones luminosas y reacciones oscuras para referirse a estas reacciones.

C.4.3

Explique las reacciones dependientes de la luz.

3

Incluya la fotoactivación del fotosistema II, la fotolisis del agua, el transporte de electrones, la fotofosforilación cíclica y acíclica, la fotoactivación del fotosistema I y la reducción del NADP+.

C.4.4

Explique la fotofosforilación en términos de quimiosmosis.

3

C.4.5

Explique las reacciones independientes de la luz.

3

Incluya las funciones de la ribulosa difosfato carboxilasa (RuBP), la reducción del 3-fosfoglicerato a triosa-fosfato (TP), el NADPH + H+, el ATP, la regeneración de RuBP y la posterior síntesis de glúcidos más complejos. TdC: el diseño del aparato que incluía un matraz con forma circular aplastada utilizado para resolver los detalles bioquímicos del ciclo de Calvin demuestra una gran creatividad. ¿En qué grado la creación de un protocolo o procedimiento elegante se asemeja a la creación de una obra de arte?

C.4.6

Explique la relación entre la estructura del cloroplasto y su función.

3

Limite la explicación a la gran superficie de los tilacoides para la captación de luz, al pequeño espacio dentro del tilacoide para la acumulación de protones y al estroma fluido para las enzimas del ciclo de Calvin.

C.4.7

Explique la relación entre el espectro de acción y el espectro de absorción de pigmentos fotosintéticos en las plantas verdes.

3

No se requiere indicar un espectro por separado para cada pigmento (clorofila a, clorofila b, etc.).

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111

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM

Enunciado de evaluación

Obj.

C.4.8

Explique el concepto de factores limitantes en la fotosíntesis, haciendo referencia a la intensidad de la luz, a la temperatura y a la concentración de dióxido de carbono.

3

C.4.9

Analice datos relativos a la fotosíntesis.

3

112

Notas para el profesor TdC: ésta es una oportunidad para discutir la necesidad de realizar experimentos controlados con sumo cuidado. Si queremos investigar el efecto de un factor, hay que controlar el resto de factores que pudieran influir. En el ámbito de la fotosíntesis la situación es relativamente simple y podemos garantizar que los factores diferentes del factor objeto de nuestra investigación se mantienen a un nivel constante y óptimo. En otros ámbitos los problemas que se plantean son mucho mayores. En la mayoría de las investigaciones en el campo de la salud humana casi siempre intervienen complejos factores que complican la investigación. Por ejemplo, los vegetarianos tienen una mayor esperanza de vida que las personas que comen carne; sería incorrecto concluir que comer carne reduce la esperanza de vida, a menos que pudiéramos demostrar que la única diferencia en nuestro ensayo entre el grupo de vegetarianos y el de las personas que comen carne fuera el de incluir carne en la dieta.

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Biología

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Los alumnos del NM estudian los temas troncales de estas opciones, mientras que los del NS estudian la opción completa (es decir, los temas troncales más los temas de ampliación).

Opción D: Evolución (15/22 horas) Los temas D1-D3 son troncales en el NM y el NS (15 horas). Los temas D4-D5 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).

D1

Origen de la vida en la Tierra

4 horas Enunciado de evaluación D.1.1

Describa cuatro procesos necesarios para el origen espontáneo de la vida en la Tierra.

Obj. 2

Notas para el profesor Incluya: • la síntesis abiótica de moléculas orgánicas simples • la combinación de estas moléculas para formar polímeros • el origen de las moléculas autorreplicantes que hicieron posible la herencia • el empaquetado de dichas moléculas dentro de membranas con un medio químico interno diferente del existente en el entorno exterior. TdC: se podría cuestionar si alguna investigación sobre la historia de la evolución de la vida en la Tierra puede ser científica. En este punto podría plantearse el concepto de falsabilidad.

D.1.2

Resuma los experimentos de Miller y Urey acerca del origen de los compuestos orgánicos.

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2

TdC: el progreso científico a menudo depende de la construcción de un modelo, de una hipótesis de trabajo y de una posible falsación. En este caso concreto, tal vez sea posible demostrar que los compuestos orgánicos pueden surgir bajo determinadas condiciones, pero habría que considerar si es posible demostrar que esto sucedió en algún momento del pasado o si no pudo suceder de ningún modo.

113

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

D.1.3

Indique que los cometas pueden haber traído consigo compuestos orgánicos a la Tierra.

1

Los cometas contienen distintos compuestos orgánicos. Un intenso bombardeo de cometas hace unos 4.000 millones de años pudo haber traído compuestos orgánicos y agua a la Tierra primitiva.

D.1.4

Discuta posibles lugares en los que las condiciones habrían permitido la síntesis de compuestos orgánicos.

3

Como ejemplos deben incluirse comunidades en torno a fumarolas hidrotermales a grandes profundidades marinas, volcanes y emplazamientos extraterrestres.

D.1.5

Resuma dos propiedades del ARN que le habrían permitido desempeñar un papel importante en el origen de la vida.

2

Incluya la capacidad de autorreplicación y la actividad catalítica del ARN.

D.1.6

Indique que las células vivas pueden haber sido precedidas por protobiontes con un medio químico interno diferente del existente en el entorno exterior.

1

Como ejemplos se pueden incluir los coacervados y las microesferas.

D.1.7

Resuma la contribución de los procariotas a la creación de una atmósfera rica en oxígeno.

2

D.1.8

Discuta la teoría endosimbiótica acerca del origen de los eucariotas.

3

D2

Especies y especiación

TdC: al igual que sucede con otras teorías que tratan de explicar la evolución de la vida en la Tierra, podemos obtener pruebas que apoyen una teoría y evaluar la solidez de dichas pruebas. No obstante, ¿podemos estar seguros alguna vez de que la teoría explica lo que aconteció realmente en el pasado? Para que una teoría pueda ser considerada científica también debemos ser capaces de probar si ésta es falsa. ¿Podemos hacer esto cuando la teoría se refiere a un acontecimiento del pasado? ¿Se requiere una norma especial para que las afirmaciones acerca de acontecimientos del pasado sean científicas? Si no pueden ser falsadas, ¿es suficiente con que nos permitan realizar predicciones?

5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

D.2.1

Defina frecuencia alélica y acervo génico.

1

D.2.2

Indique que la evolución implica un cambio en la frecuencia alélica dentro del acervo génico de una población a lo largo de varias generaciones.

1

D.2.3

Discuta la definición del término especie.

3

114

Notas para el profesor

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

D.2.4

Describa tres ejemplos de barreras entre acervos génicos.

2

Entre los ejemplos deben incluirse el aislamiento geográfico, la esterilidad de los híbridos, el aislamiento temporal y el aislamiento debido al comportamiento.

D.2.5

Explique cómo puede contribuir la poliploidía a la especiación.

3

Evite ejemplos que impliquen hibridación y poliploidía, tales como el de la evolución del trigo.

D.2.6

Compare la especiación alopátrica y la simpátrica.

3

Especiación: formación de una especie nueva por separación de una existente. Alopátrica: en diferentes zonas geográficas. Simpátrica: en la misma zona geográfica.

D.2.7

Resuma el proceso de la radiación adaptativa.

2

D.2.8

Compare la evolución convergente y la divergente.

3

D.2.9

Discuta las ideas sobre el ritmo de la evolución, incluidos el gradualismo y el equilibrio puntuado.

3

El gradualismo es el cambio lento y gradual de una forma a otra. El equilibrio puntuado implica largos períodos sin cambios apreciables y cortos períodos de una evolución rápida. También se pueden mencionar las erupciones volcánicas y los impactos de meteoritos que han afectado a la evolución en la Tierra.

D.2.10

Describa un ejemplo de polimorfismo transitorio.

2

Un ejemplo de polimorfismo transitorio es el melanismo industrial.

D.2.11

Describa la anemia falciforme como ejemplo de polimorfismo equilibrado.

2

La anemia falciforme es un ejemplo de polimorfismo equilibrado en el que los heterocigotos (el rasgo de los glóbulos falciformes) tienen ventaja en las regiones afectadas por la malaria porque están mejor adaptados que los dos tipos de homocigotos.

D3

Evolución humana

6 horas Enunciado de evaluación

Obj.

D.3.1

Resuma el método para datar rocas y fósiles sirviéndose de radioisótopos, haciendo referencia al 14C y al 40K.

2

D.3.2

Defina período de semidesintegración (semivida).

1

D.3.3

Deduzca la edad aproximada de los materiales basándose en una simple curva de desintegración de un radioisótopo.

3

D.3.4

Describa los principales rasgos anatómicos que definen a los humanos como primates.

2

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Notas para el profesor Se esperan conocimientos sobre el grado de precisión y la elección del isótopo que hay que emplear. No se requieren detalles sobre los aparatos empleados.

115

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

D.3.5

Resuma las tendencias ilustradas por los fósiles de Ardipithecus ramidus, Australopithecus (incluidos A. afarensis y A. africanus), y Homo (incluidos H. habilis, H. erectus, H. neanderthalensis y H. sapiens).

2

Se requieren conocimientos sobre las edades aproximadas y distribución de las especies citadas. No se requieren detalles sobre subespecies o grupos particulares (Cro-Magnon, Pekín, etc.).

D.3.6

Indique que, en varias etapas de la evolución de los homínidos, pueden haber coexistido varias especies diferentes de homínidos.

1

Un ejemplo de esto es el caso de H. neanderthalensis y H. sapiens.

D.3.7

Discuta la falta de continuidad del registro fósil y las incertidumbres resultantes con respecto a la evolución humana.

3

Deben incluirse las razones de la falta de continuidad del registro fósil. TdC: la paleoantropología es un ejemplo de la variedad de aspectos de la ciencia, en cuanto es una ciencia escasa de datos y con una materia de estudio que en gran medida no se puede controlar. Los cambios de paradigma son más comunes en las ciencias con escasez de datos. El descubrimiento de un número reducido de fósiles ha sido responsable de los grandes cambios que han experimentado las teorías que trataban de explicar la evolución humana, lo que tal vez sea indicativo de que se ha elaborado mucha teoría sustentada sobre pocos hechos. Por el contrario, descubrimientos tales como los realizados en Dmanisi (Georgia) proporcionan ejemplos de falsación de proposiciones sostenidas previamente, lo que indica por qué la paleoantropología puede ser considerada una ciencia.

D.3.8

Discuta la correlación entre el cambio de dieta y el aumento del tamaño del cerebro durante la evolución de los homínidos.

3

D.3.9

Distinga entre evolución genética y evolución cultural.

2

D.3.10

Discuta la importancia relativa de la evolución genética y la evolución cultural en la evolución reciente del ser humano.

3

116

TdC: este punto plantea una oportunidad para abordar el debate sobre la influencia de lo hereditario y lo ambiental. Hay una clara causalidad cuando un factor genético controla una característica. Los factores culturales son mucho más complejos, y la correlación y la causa se confunden con mayor facilidad.

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

D4 El principio de Hardy-Weinberg 2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

D.4.1

Explique cómo se obtiene la ecuación de Hardy–Weinberg.

3

D.4.2

Calcule las frecuencias de los alelos, genotipos y fenotipos para dos alelos de un gen, empleando la ecuación de Hardy-Weinberg.

2

D.4.3

Indique las suposiciones realizadas cuando se emplea la ecuación de Hardy–Weinberg.

1

Notas para el profesor

Debe suponerse que una población es grande, con apareamientos al azar y una frecuencia alélica constante a lo largo del tiempo. Ello implica que no hay una mortalidad causada específicamente por los alelos considerados y no hay mutaciones, emigraciones ni inmigraciones. Objetivo general 7: sería útil compartir entre distintas clases archivos electrónicos que contengan datos de frecuencias fenotípicas para calcular las frecuencias alélicas. Pueden usarse funciones de hojas de cálculo para convertir las frecuencias fenotípicas en frecuencias alélicas.

D5 Filogenia y sistemática 5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

D.5.1

Resuma la importancia de clasificar los organismos.

2

Este punto se refiere a la clasificación natural. Incluya cómo la organización de datos ayuda a la identificación de organismos, sugiere las relaciones evolutivas y permite la predicción de características compartidas por miembros de un mismo grupo.

D.5.2

Explique los argumentos bioquímicos del origen común de los organismos vivos que proporcionan la universalidad del ADN y la estructura de las proteínas.

3

TdC: la universalidad del ADN y del código genético impresionó a Marshall Nirenberg y a otros bioquímicos pioneros, pues demostraba que los seres humanos formaban parte del “árbol común de la vida” y que no se diferenciaban genéticamente del resto de organismos. Esto debe repercutir en la percepción que tenemos sobre nosotros mismos y sobre los demás seres vivos.

D.5.3

Explique cómo las variaciones en las moléculas específicas pueden ser indicativas de la filogenia.

3

TdC: las variaciones se deben en parte a las mutaciones, que son impredecibles y aleatorias, por lo que deben interpretarse con precaución.

D.5.4

Discuta cómo pueden emplearse las variaciones bioquímicas como un reloj evolutivo.

3

TdC: es preciso ser precavidos y no sugerir que dicho reloj funciona con un ritmo constante e invariable. Por este motivo, la interpretación de los datos relacionados con esta cuestión debe realizarse con mucho cuidado, resaltando las incertidumbres que haya.

D.5.5

Defina clado y cladística.

1

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117

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación

Obj.

D.5.6

Distinga, mediante ejemplos, entre características análogas y homólogas.

2

D.5.7

Resuma los métodos empleados para construir cladogramas y las conclusiones que se pueden extraer de éstos.

2

D.5.8

Construya un cladograma simple.

3

D.5.9

Analice los cladogramas en términos de relaciones filogenéticas.

3

D.5.10

Discuta la relación entre los cladogramas y la clasificación de los organismos vivos.

3

Notas para el profesor

Se pueden usar datos morfológicos o bioquímicos.

Opción E: Neurobiología y comportamiento (15/22 horas) Los temas E1-E4 son troncales en el NM y el NS (15 horas). Los temas E5-E6 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).

E1

Estímulo y respuesta

2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

E.1.1

Defina los términos estímulo, respuesta y reflejo en el contexto del comportamiento animal.

1

Un estímulo es un cambio en el medio (interno o externo) que es detectado por un receptor y que provoca una respuesta. Un reflejo es una respuesta rápida e inconsciente.

E.1.2

Explique la función de los receptores, las neuronas sensoriales, las neuronas transmisoras, las neuronas motoras, las sinapsis y los efectores en la respuesta de los animales ante los estímulos.

3

Objetivo general 7: se puede utilizar un sensor de ECG para registrar datos y analizar los reflejos neuromusculares.

E.1.3

Dibuje y rotule un diagrama de un arco reflejo de un reflejo de retirada del dolor en el que se represente la médula espinal y los nervios espinales, la célula receptora, la neurona sensorial, la neurona transmisora, la neurona motora y el efector.

1

Incluya la materia blanca y la materia gris, y las raíces ventrales y dorsales.

118

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación E.1.4

Explique cómo pueden verse afectadas las respuestas de los animales por la selección natural utilizando dos ejemplos.

Obj. 3

Notas para el profesor Se recomienda el uso de ejemplos locales. El pájaro Sylvia atricapilla (curruca capirotada) se reproduce durante el verano en Alemania y, hasta hace poco, migraba a España y a otras zonas del Mediterráneo para invernar. Sin embargo, algunos estudios señalan que el 10% de las currucas capirotadas migran en la actualidad al Reino Unido. Para comprobar si este cambio está determinado genéticamente o no (y, por lo tanto, si podría haberse desarrollado por selección natural o no), se recogieron huevos de progenitores que hubieran migrado al Reino Unido el invierno anterior y de otros que hubieran migrado a España. Los pollos fueron criados y posteriormente se registró la dirección hacia la que partían cuando llegaba el momento de la migración. Los pájaros cuyos progenitores habían migrado hacia el Reino Unido tendían a volar hacia el oeste, independientemente de dónde hubieran sido criados, y los pájaros cuyos progenitores habían migrado hacia España, tendían a volar hacia el suroeste. A pesar de no poder seguir a sus progenitores en el momento de la migración, todos los pájaros tendían a volar en la misma dirección que hubieran tomado para seguir la misma ruta migratoria que sus progenitores. Ésta y otras pruebas sugieren que las currucas capirotadas están genéticamente programadas para responder a determinados estímulos cuando tienen que migrar, por lo que vuelan en una dirección concreta. El aumento del número de currucas capirotadas que migran hacia Reino Unido para invernar puede ser debido a que los inviernos son ahora más suaves y a una mayor tasa de supervivencia en el Reino Unido. TdC: hay muchos ejemplos poco satisfactorios de supuestas relaciones entre las respuestas de los animales y la selección natural. Resulta fácil suponer cómo podría influir el comportamiento de un animal en sus probabilidades de supervivencia y de reproducción, pero siempre son necesarias pruebas experimentales obtenidas mediante ensayos cuidadosamente controlados para poder respaldar estas intuiciones.

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119

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

E2

Percepción de estímulos

4 horas Enunciado de evaluación E.2.1

Obj.

Notas para el profesor

Resuma la diversidad de estímulos que pueden detectar los receptores sensoriales humanos, incluidos los mecanorreceptores, quimiorreceptores, termorreceptores y fotorreceptores.

2

E.2.2

Rotule un diagrama de la estructura del ojo humano.

1

El diagrama debe incluir la esclerótica, la córnea, la conjuntiva, el párpado, la coroides, el humor acuoso, la pupila, el cristalino, el iris, el humor vítreo, la retina, la fóvea, el nervio óptico y el punto ciego.

E.2.3

Anote un diagrama de la retina para mostrar los tipos de células y la dirección del movimiento de la luz.

2

Incluya los nombres de los conos y bastoncillos, de las neuronas bipolares y de las células ganglionares.

E.2.4

Compare los conos y los bastoncillos.

3

Incluya:

No se requieren detalles de cómo funciona cada tipo de receptor. TdC: otros organismos pueden detectar estímulos inapreciables para los seres humanos. Por ejemplo, algunos animales polinizadores de las flores pueden detectar radiaciones electromagnéticas en el espectro no visible. En consecuencia, pueden percibir patrones específicos en una flor mientras que nosotros la vemos uniforme. Por tanto, ¿en qué grado es aquello que percibimos una mera representación de la realidad? ¿Hasta dónde dependemos de la tecnología para “conocer” el mundo biológico?

• el uso de una luz tenue frente a una luz brillante • un tipo sensible ante todas las longitudes de onda del espectro visible frente a tres tipos sensibles a la luz roja, la luz azul y la luz verde • el paso de impulsos desde un grupo de bastoncillos hasta una fibra nerviosa del nervio óptico frente al paso desde un cono hasta una fibra nerviosa. E.2.5

Explique el procesamiento de los estímulos visuales, incluyendo el realce de bordes y el procesamiento contralateral.

3

E.2.6

Rotule un diagrama del oído.

1

Incluya el oído externo (pinna o pabellón), el tímpano, los huesos del oído medio, la ventana oval, la ventana redonda, los canales semicirculares, el nervio auditivo y la cóclea.

E.2.7

Explique cómo el sonido es percibido por el oído, incluyendo las funciones del tímpano, de los huesos del oído medio, de las ventanas oval y redonda, y de las células pilosas de la cóclea.

3

No se requieren las funciones de las demás partes del oído.

120

El realce de bordes tiene lugar en la retina y puede demostrarse por medio de la ilusión de la rejilla de Hermann. El procesamiento contralateral se debe al quiasma óptico, donde el hemisferio cerebral derecho procesa la información del campo visual izquierdo y viceversa. Esta cuestión puede ser ilustrada por las percepciones anormales que tienen algunos pacientes con lesiones cerebrales.

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

E3

Comportamiento innato y aprendido

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

E.3.1

Distinga entre comportamiento innato y aprendido.

2

El comportamiento innato se desarrolla independientemente del contexto ambiental, mientras que el comportamiento aprendido se desarrolla como resultado de la experiencia.

E.3.2

Diseñe experimentos para investigar el comportamiento innato en invertebrados, incluida una taxia o una quinesis.

3

Algunos ejemplos son: • taxia—Planaria se desplaza hacia el alimento (quimiotaxia) y Euglena se desplaza hacia la luz (fototaxia) • quinesis—las cochinillas de humedad se mueven menos en condiciones óptimas (húmedas) y más en una atmósfera desfavorable (seca).

E.3.3

Analice los datos obtenidos en experimentos sobre el comportamiento de invertebrados con respecto a su efecto sobre las probabilidades de supervivencia y reproducción.

3

E.3.4

Discuta cómo el proceso de aprendizaje puede aumentar las oportunidades de supervivencia.

3

E.3.5

Resuma los experimentos de Pavlov sobre el condicionamiento en perros.

2

Deben incluirse los términos estímulo incondicionado, estímulo condicionado, respuesta incondicionada y respuesta condicionada. TdC: se puede considerar el margen de aplicación de la teoría de Pavlov a diferentes ejemplos de aprendizaje.

E.3.6

E4

Resuma la función de la herencia y del aprendizaje en el desarrollo del canto en pájaros jóvenes.

2

Neurotransmisores y sinapsis

5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

E.4.1

Indique que algunas neuronas presinápticas excitan la transmisión postsináptica, y otras inhiben dicha transmisión postsináptica.

1

E.4.2

Explique cómo la adopción de decisiones por parte del sistema nervioso central puede resultar de la interacción entre las actividades de las neuronas presinápticas excitadoras e inhibidoras en las sinapsis.

3

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Notas para el profesor

121

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

E.4.3

Explique cómo las drogas psicoactivas afectan al cerebro y a la personalidad al aumentar o reducir la transmisión postsináptica.

3

Incluya formas en las que se puede aumentar o reducir la transmisión sináptica. No se requieren detalles sobre la organización y el funcionamiento de todo el cerebro, ni teorías o explicaciones sobre la personalidad.

E.4.4

Enumere tres ejemplos de drogas psicoactivas excitantes y otros tres de drogas psicoactivas inhibidoras.

1

Utilice los siguientes ejemplos. • Drogas excitantes: nicotina, cocaína y anfetaminas. • Drogas inhibidoras: benzodiazepinas, alcohol y tetrahidrocannabinol (THC).

E.4.5

E.4.6

Explique los efectos del THC y de la cocaína en cuanto a su acción en las sinapsis en el cerebro.

3

Discuta las causas de la adicción, incluyendo la predisposición genética, los factores sociales y la secreción de dopamina.

3

Incluya los efectos de estas drogas tanto sobre el estado de ánimo como sobre el comportamiento. Objetivo general 8: se pueden considerar las consecuencias sociales de estas drogas en sus consumidores, sus familias y la sociedad en su conjunto.

E5 El cerebro humano 4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

E.5.1

Rotule un diagrama del cerebro, indicando el bulbo raquídeo, el cerebelo, el hipotálamo, la hipófisis (también llamada glándula pituitaria) y los hemisferios cerebrales.

1

E.5.2

Resuma las funciones de cada una de las partes enumeradas en el punto E.5.1.

2

Notas para el profesor

Bulbo raquídeo: controla las actividades automáticas y homeostáticas, tales como tragar, hacer la digestión y vomitar, la respiración y la actividad cardíaca. Cerebelo: coordina las funciones inconscientes, como son el movimiento y el equilibrio. Hipotálamo: mantiene la homeostasis, coordinando los sistemas nervioso y endocrino, segregando hormonas de la hipófisis posterior y liberando factores que regulan la hipófisis anterior. Hipófisis (glándula pituitaria): el lóbulo posterior acumula y libera las hormonas producidas por el hipotálamo, y el lóbulo anterior produce y segrega hormonas que regulan muchas funciones corporales. Hemisferios cerebrales: actúan como centro de integración de funciones altamente complejas tales como el aprendizaje, la memoria y las emociones.

122

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación E.5.3

Obj.

Explique cómo pueden usarse los experimentos con animales, las lesiones y el escáner de resonancia magnética funcional para identificar la parte del cerebro implicada en funciones específicas.

3

E.5.4

Explique el control simpático y parasimpático del ritmo cardíaco, de los movimientos del iris y del flujo de sangre a distintos órganos del sistema digestivo.

3

E.5.5

Explique el reflejo de la pupila.

3

E.5.6

Discuta el concepto de la muerte cerebral y el uso del reflejo de la pupila para certificar ésta.

3

E.5.7

Resuma cómo se percibe el dolor y cómo las endorfinas pueden actuar como analgésicos.

2

Notas para el profesor Incluya un ejemplo específico de cada uso. Objetivo general 8: hay algunos aspectos éticos importantes relacionados con la experimentación con animales. TdC: el diseño de experimentos controlados con resonancias magnéticas funcionales ha resultado ser muy complicado a causa del desarrollo de reflejos condicionados por parte de los sujetos experimentales. La investigación de la mente humana siempre planteará grandes retos.

Restrinja la explicación a los siguientes aspectos: • el paso de impulsos desde los receptores del dolor localizados en la piel y en otras partes del cuerpo hasta las áreas sensoriales de la corteza cerebral • las sensaciones de dolor debidas a estas áreas de la corteza cerebral • las endorfinas que bloquean la transmisión de impulsos en las sinapsis que intervienen en la percepción del dolor.

E6 Ampliación de estudios sobre el comportamiento 3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

E.6.1

Describa la organización social de las colonias de abeja melífera y de otro ejemplo de organismo distinto del ser humano.

2

E.6.2

Resuma cómo, en el caso de los organismos sociales, la selección natural puede actuar al nivel de la colonia.

2

E.6.3

Discuta la evolución del comportamiento altruista empleando dos ejemplos de organismos distintos al ser humano.

3

E.6.4

Resuma dos ejemplos de cómo el forrajeo optimiza la ingestión de comida, incluyendo el ejemplo del pez sol o mojarra de agallas azules que se alimenta de Daphnia.

2

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Notas para el profesor No es necesario indicar diferencias estructurales detalladas ni el ciclo de vida de las abejas melíferas.

123

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación

Obj.

E.6.5

Explique cómo la selección de la pareja puede llevar a desarrollar rasgos exagerados.

3

E.6.6

Indique que los animales presentan variaciones rítmicas en su actividad.

1

E.6.7

Resuma dos ejemplos que ilustren la importancia adaptativa de los patrones de comportamiento rítmico.

2

Notas para el profesor Un ejemplo de esto son las plumas de la cola del pavo real.

Entre los ejemplos se pueden incluir las variaciones de la actividad diurna del hámster, el desove simultáneo de los corales o el comportamiento reproductivo estacional de los ciervos.

Opción F: Los microbios y la biotecnología (15/22 horas) Los temas F1-F4 son troncales en el NM y el NS (15 horas). Los temas F5-F6 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).

F1

Diversidad de los microbios

5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

F.1.1

Resuma la clasificación de los organismos vivos en tres dominios.

2

F.1.2

Explique las razones para la reclasificación de los organismos vivos en tres dominios.

3

F.1.3

Distinga entre las características de los tres dominios.

2

Notas para el profesor Incluya el uso de las secuencias de ARN ribosómico en la clasificación de los tres dominios.

Incluya las histonas, los intrones, el tamaño de los ribosomas, la estructura de las paredes celulares y las membranas celulares. Las histonas son proteínas asociadas a la estructura tridimensional del ADN cromosómico. Los intrones son segmentos de ADN no codificante dentro de los genes que se eliminan antes de la traducción.

F.1.4

Resuma la gran diversidad de hábitats de Archaea, como ilustran los grupos de arqueobacterias metanógenas, termófilas y halófilas.

2

F.1.5

Resuma la diversidad de Eubacteria, incluyendo la forma y la estructura de la pared celular.

2

124

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación F.1.6

Indique, mediante un ejemplo, que algunas bacterias forman agregados que muestran características no vistas en bacterias individuales.

Obj. 1

Notas para el profesor Algunos patógenos producen películas de naturaleza biológica (biofilms) cuando alcanzan una densidad suficiente. A continuación producen toxinas y anegan al huésped. Por ejemplo, Pseudomonas aeruginosa es la principal causa de muerte en pacientes con fibrosis cística. Vibrio (Photobacterium) fischeri (V. fischeri) es una bacteria que se encuentra en el agua de mar y que es capaz de emitir luz (bioluminiscencia). Los individuos aislados no emiten luz, a menos que formen parte de una población de gran densidad. V. fischeri libera una sustancia reguladora en su medio circundante. En una población densa, la concentración de esta sustancia reguladora llega a ser lo suficientemente alta como para provocar bioluminiscencia. Esto sucede, por ejemplo, cuando un elevado número de organismos de V. fischeri vive inmerso en una matriz mucosa en los órganos luminiscentes de un calamar (Euprymna scolopes). Este tipo de control de la densidad de población por parte de un microbio se denomina detección de quórum.

F.1.7

Compare la estructura de las paredes celulares de las eubacterias Gram positivas y las Gram negativas.

3

No se requieren detalles de la tinción de Gram de las bacterias.

F.1.8

Resuma la diversidad estructural en virus incluyendo: cápside desnuda frente a cápside con envoltura; ADN frente a ARN; y ADN o ARN de cadena simple frente a otro de cadena doble.

2

No se requieren ejemplos.

F.1.9

Resuma la diversidad de eucariotas microscópicos tal y como ilustran los géneros Saccharomyces, Amoeba, Plasmodium, Paramecium, Euglena y Chlorella.

2

Restrinja la explicación al modo de nutrición y de locomoción, a la presencia o ausencia de pared celular, a los cloroplastos, a los cilios y a los flagelos.

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125

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

F2

Los microbios y el medio ambiente

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

F.2.1

Enumere las funciones de los microbios en los ecosistemas, incluyendo su papel como productores, como fijadores de nitrógeno y como descomponedores.

1

F.2.2

Dibuje y rotule un diagrama del ciclo del nitrógeno.

1

F.2.3

Indique el papel de Rhizobium, Azotobacter, Nitrosomonas, Nitrobacter y Pseudomonas denitrificans en el ciclo del nitrógeno.

1

F.2.4

Resuma las condiciones que favorecen la desnitrificación y la nitrificación.

2

F.2.5

Explique las consecuencias de liberar directamente a los ríos aguas residuales sin tratar y fertilizantes nitrogenados.

3

Notas para el profesor

Incluya los procesos de la fijación del nitrógeno (por microorganismos de vida libre, por simbiosis mutualista y por procesos industriales), desnitrificación, nitrificación, alimentación, excreción, transporte activo de iones nitrato y formación de amoníaco por putrefacción.

Incluya la presencia de patógenos en el agua de baño o de consumo, la eutrofización, la proliferación de algas, la desoxigenación, el aumento de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y la recuperación subsiguiente. No se requiere el uso de nombres de organismos específicos. Objetivo general 7: se pueden utilizar electrodos específicos para determinados iones o sensores del oxígeno disuelto para registrar datos.

F.2.6

Resuma el papel de las bacterias saprofitas en el tratamiento de aguas residuales usando lechos con filtros de goteo y sistemas de cañaverales.

2

F.2.7

Indique que la biomasa se puede usar como materia prima para la producción de combustibles tales como el metano y el etanol.

1

F.2.8

Explique los principios implicados en la generación de metano a partir de biomasa, incluyendo las condiciones necesarias, los organismos que intervienen y las reacciones químicas básicas que tienen lugar.

3

Se pueden usar como materia prima distintos tipos de materia orgánica, incluyendo el estiércol de los animales de granja y la celulosa. Se precisan ciertos grupos de bacterias para completar la metanogénesis: • unas bacterias para convertir la materia orgánica en ácidos orgánicos y alcohol • otras bacterias para convertir estos ácidos orgánicos y el alcohol en acetato, dióxido de carbono e hidrógeno • por último, bacterias metanogénicas para generar el metano, bien mediante la reacción del dióxido de carbono y del hidrógeno o por descomposición del acetato.

126

© Organización del Bachillerato Internacional, 2007

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

F3

Los microbios y la biotecnología

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

F.3.1

Indique que la transcriptasa inversa cataliza la producción de ADN a partir de ARN.

1

F.3.2

Explique cómo se usa la transcriptasa inversa en biología molecular.

3

F.3.3

Distinga entre terapia somática y de línea germinal.

2

F.3.4

Resuma el uso de vectores virales en la terapia génica.

2

Esta terapia conlleva la sustitución de genes defectuosos. Un método implica la extracción de glóbulos blancos o células de médula ósea y, por medio de un vector, la introducción e inserción del gen normal en el cromosoma. Las células son reemplazadas en el paciente de forma que el gen normal pueda expresarse. Un ejemplo es el uso en casos de inmunodeficiencia combinada grave (SCID), una afección con deficiencia inmunitaria en la cual el gen reemplazado posibilita la producción de la enzima ADA (adenosina desaminasa).

F.3.5

Discuta los riesgos de la terapia génica.

3

TdC: ha habido algunos casos recientes en diversos países del mundo de fallecimiento de personas que habían participado en un protocolo de investigación de terapia génica. Se pueden examinar estos casos para considerar cuestiones como la seguridad, los conflictos de intereses y otras infracciones de prácticas éticas en el trabajo de investigación.

F4

Ésta es una ocasión para relacionar algunos aspectos del ciclo del ADN viral con el del virus VIH (un virus de ARN). Esta enzima puede formar ADN a partir de ARNm maduro (por ejemplo, insulina humana), que puede ser empalmado después al ADN del huésped (por ejemplo, E. coli) sin los intrones.

Los microbios y la producción de alimentos

3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

F.4.1

Explique el uso de Saccharomyces en la producción de cerveza, vino y pan.

3

F.4.2

Resuma la producción de salsa de soja usando Aspergillus oryzae.

2

F.4.3

Explique el uso de ácidos y de altas concentraciones de sal o azúcar para la conservación de alimentos.

3

Se recomienda el uso de ejemplos locales e internacionales.

F.4.4

Resuma los síntomas, el método de transmisión y el tratamiento de un ejemplo concreto de intoxicación alimentaria.

2

TdC: éste es uno de los ámbitos en los que se puede distinguir entre correlación y causa. Una correlación puede suponer un punto de arranque útil en una investigación, pero si realmente se quiere proteger la salud pública, en última instancia hay que establecer unas relaciones causales claras.

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127

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

F5 Metabolismo de los microbios 2 horas Enunciado de evaluación F.5.1

Defina los términos fotoautótrofo, fotoheterótrofo, quimioautótrofo y quimioheterótrofo.

Obj. 1

Notas para el profesor Fotoautótrofo: organismo que usa la energía lumínica para generar ATP y producir compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas. Fotoheterótrofo: organismo que usa la energía lumínica para generar ATP y que obtiene compuestos orgánicos de otros organismos. Quimioautótrofo: organismo que usa la energía obtenida de las reacciones químicas para generar ATP y para producir compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas. Quimioheterótrofo: organismo que usa la energía obtenida de las reacciones químicas para generar ATP y que obtiene compuestos orgánicos de otros organismos.

F.5.2

Indique un ejemplo de fotoautótrofo, de fotoheterótrofo, de quimioautótrofo y de quimioheterótrofo.

1

F.5.3

Compare los fotoautótrofos con los fotoheterótrofos en lo que se refiere a las fuentes de energía y de carbono de cada uno.

3

F.5.4

Compare los quimioautótrofos con los quimioheterótrofos en lo que se refiere a las fuentes de energía y de carbono de cada uno.

3

F.5.5

Dibuje y rotule un diagrama de una cianobacteria filamentosa.

1

Use Anabaena y rotule la célula fotosintética y el heterocisto.

F.5.6

Explique el uso de bacterias en la biorremediación del suelo y del agua.

3

Algunos ejemplos incluyen el selenio, los disolventes y los pesticidas en el suelo, y los vertidos de petróleo en el agua.

F6 Los microbios y las enfermedades 5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

F.6.1

Enumere seis métodos por los que se transmiten los patógenos y logran introducirse en el cuerpo.

1

F.6.2

Distinga entre infección bacteriana intracelular y extracelular usando como ejemplos Chlamydia y Streptococcus.

2

F.6.3

Distinga entre endotoxinas y exotoxinas.

2

Notas para el profesor

Endotoxinas: lipopolisacáridos en las paredes de bacterias Gram-negativas que causan fiebre y dolor. Exotoxinas: proteínas específicas segregadas por bacterias que causan síntomas como espasmos musculares (tétanos) y diarrea.

128

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación

Obj.

F.6.4

Evalúe métodos de control del crecimiento microbiano mediante irradiación, pasteurización, antisépticos y desinfectantes.

3

F.6.5

Resuma el mecanismo de actuación de los antibióticos, incluyendo la inhibición de la síntesis de las paredes celulares, de las proteínas y de los ácidos nucleicos.

2

F.6.6

Resuma el ciclo lítico del virus de la gripe.

2

F.6.7

Defina epidemiología.

1

Notas para el profesor

La epidemiología es el estudio de la ocurrencia, distribución y control de las enfermedades. TdC: ésta es una de las mejores ocasiones para discutir la distinción entre correlación y causa. Por lo general, los estudios epidemiológicos examinan las correlaciones existentes, si bien puede ser extremadamente difícil eliminar los efectos de otras variables diferentes de la variable estudiada. Ésta es la razón por la que algunos estudios que examinan un mismo factor de riesgo arrojan conclusiones contradictorias. No obstante, se siguen realizando este tipo de estudios debido a la importancia del área investigada y porque los experimentos controlados a menudo resultan imposibles. La inoculación que Edward Jenner realizó a un niño con virus de viruela bovina y, posteriormente, con virus de viruela humana no podría realizarse hoy en día. Dimensión internacional: los patógenos no saben de fronteras nacionales, por lo que los esfuerzos realizados por las comunidades médica y científica para controlar las enfermedades deben ser de índole internacional. La erradicación de la viruela y los esfuerzos encaminados a erradicar la polio son buenos ejemplos de la eficacia de la cooperación internacional para beneficio de todos. A causa de los elevados costes y la complejidad de los estudios epidemiológicos, de la investigación y del desarrollo de medidas de control de las enfermedades, casi con total certeza los países en vías de desarrollo quedarán rezagados con respecto a los países desarrollados en lo que se refiere al control de enfermedades. Para ayudar a los países en vías de desarrollo en esta área se han desarrollado programas especiales. Podrían discutirse las razones que justifican estos programas de ayuda.

F.6.8

Discuta el origen y la epidemiología de un ejemplo de pandemia.

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3

Una pandemia es una epidemia muy extendida que afecta a una gran zona geográfica como, por ejemplo, un continente.

129

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación

Obj.

F.6.9

Describa la causa, la transmisión y los efectos de la malaria, como un ejemplo de enfermedad causada por un protozoo.

2

F.6.10

Discuta la hipótesis del prión como la causa de las encefalopatías espongiformes.

3

Notas para el profesor

TdC: la transmisión de encefalopatías espongiformes no concuerda con ninguna de las teorías convencionales sobre la transmisión de enfermedades infecciosas. Aún quedan incertidumbres por despejar en esta cuestión, lo que la convierte en un área interesante para estudiar la forma en que se desarrollan y promulgan las teorías científicas y cómo la comunidad científica puede o no alcanzar un consenso. En este campo también pueden considerarse los riesgos—en este caso, el riesgo (tanto potencial como verdadero) de comer carne de vaca de determinados países—. En Internet se pueden obtener datos del número de casos de la nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. Éstos se pueden estudiar para determinar a partir de qué momento se puede concluir más allá de toda duda razonable que no ha tenido lugar un crecimiento exponencial del número de casos. Ahora está claro que las recomendaciones dadas por la comunidad científica y los gobiernos nacionales indujeron a error durante varios años. Una vez que se implementaron medidas de control eficaces, muchos consumidores hicieron caso omiso de las recomendaciones dadas sobre la seguridad de comer carne de vacuno, lo que indica que cuando los científicos pierden la confianza de la sociedad, puede ser difícil recuperar dicha confianza. Dimensión internacional: algunas personas pueden argumentar que la encefalopatía espongiforme bovina fue usada como excusa por parte de algunos gobiernos nacionales para ejercer cierto proteccionismo, pero las actitudes frente a los riesgos potenciales son diferentes en distintos lugares del mundo, como resultado de las diferencias culturales naturales. ¿Deberían regularse las cuestiones de seguridad alimentaria a nivel internacional en lugar de a nivel nacional?

130

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Opción G: Ecología y conservación (15/22 horas) Los temas G1-G3 son troncales en el NM y el NS (15 horas). Los temas G4-G5 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).

G1

Ecología de las comunidades

5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

G.1.1

Resuma los factores que afectan a la distribución de especies vegetales, incluyendo la temperatura, el agua, la luz, el pH, la salinidad y los nutrientes minerales.

2

G.1.2

Explique los factores que afectan a la distribución de especies animales, incluyendo la temperatura, el agua, los lugares de cría, la disponibilidad de alimento y el territorio.

3

G.1.3

Describa un método de muestreo al azar, basado en parcelas, empleado para comparar el tamaño poblacional de dos especies de plantas o de animales.

2

G.1.4

Resuma el uso de un transecto para correlacionar la distribución de las especies de plantas o de animales con una variable abiótica.

2

G.1.5

Explique el concepto de nicho ecológico, incluyendo el hábitat espacial de un organismo, sus actividades de alimentación y sus interacciones con otras especies.

3

G.1.6

Resuma las siguientes interacciones entre especies, dando dos ejemplos de cada una: competencia, herbivorismo, depredación, parasitismo y mutualismo.

2

G.1.7

Explique el principio de exclusión competitiva.

3

G.1.8

Distinga entre nicho fundamental y nicho realizado.

2

Notas para el profesor

El nicho fundamental de una especie es el modo de existencia potencial, considerando las adaptaciones de la especie en cuestión. El nicho realizado de una especie es el modo de existencia real, resultado de sus adaptaciones y de la competencia con otras especies.

G.1.9

Defina biomasa.

1

G.1.10

Describa un método para medir la biomasa de diferentes niveles tróficos de un ecosistema.

2

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Objetivo general 8: deben considerarse los aspectos éticos de la restitución de las especies y de las técnicas destructivas. 131

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

G2

Ecosistemas y biomas

4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

G.2.1

Defina producción bruta, producción neta y biomasa.

1

G.2.2

Calcule los valores de producción bruta y producción neta usando la siguiente ecuación: producción bruta – respiración = producción neta.

2

G.2.3

Discuta las dificultades de clasificar los organismos en niveles tróficos.

3

G.2.4

Explique la reducida biomasa y bajo número de organismos en los niveles tróficos superiores.

3

G.2.5

Construya una pirámide de energía a partir de la información dada.

3

G.2.6

Distinga entre sucesión primaria y secundaria, usando un ejemplo de cada tipo.

2

G.2.7

Resuma los cambios que se producen en la diversidad de especies y la producción durante la sucesión primaria.

2

G.2.8

Explique los efectos de los organismos vivos sobre el ambiente abiótico, haciendo referencia a los cambios que tienen lugar durante la sucesión primaria.

3

G.2.9

Distinga entre bioma y biosfera.

2

G.2.10

Explique cómo afectan las lluvias y las temperaturas a la distribución de los biomas.

3

Se puede emplear un climograma en el que se representen los biomas mencionados en el punto G.2.11 para ilustrar la interacción entre estos dos factores.

G.2.11

Resuma las características de seis biomas fundamentales.

2

Algunos ejemplos de biomas fundamentales pueden ser:

PB – R = PN

Las unidades son kJ m–2 año –1.

Incluya el desarrollo de suelo, la acumulación de minerales y la reducción de la erosión.

• desierto • pradera • arbustos (chaparral, matorral, maquia y garriga, landas secas y fynbos), • bosque templado caducifolio • selva pluvial • tundra. La descripción debe limitarse a la temperatura, la humedad y las características de la vegetación.

132

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

G3

Impacto humano en los ecosistemas

6 horas Enunciado de evaluación G.3.1

Calcule el índice de diversidad de Simpson para dos comunidades locales.

Obj. 2

Notas para el profesor D=

N ( N – 1) Σ n ( n –1 )

siendo D = índice de diversidad, N = número total de organismos de todas las especies encontradas y n = número de individuos de una determinada especie. Se recomienda a los profesores que pidan a sus alumnos que obtengan datos reales. Ésta es una oportunidad para emplear calculadoras de pantalla gráfica y hojas de cálculo. G.3.2

Analice la biodiversidad de las dos comunidades locales elegidas usando el índice de Simpson.

3

G.3.3

Discuta las razones para la conservación de la biodiversidad empleando las selvas pluviales como ejemplo.

3

G.3.4

Enumere tres ejemplos de introducción de especies alóctonas que hayan tenido efectos significativos en los ecosistemas.

1

Elija un ejemplo de control biológico, un ejemplo de liberación accidental y un ejemplo de liberación deliberada de especies invasoras.

G.3.5

Discuta los efectos de las especies alóctonas sobre los ecosistemas.

3

Limite la discusión a la competición interespecífica, a la depredación, a la extinción de especies y al control biológico de especies causantes de plagas, con ejemplos concretos de cada fenómeno.

G.3.6

Resuma un ejemplo de control biológico de especies invasoras.

2

Objetivo general 8: las especies alóctonas invasoras son un problema tan extendido que casi con total seguridad podrá encontrarse un buen ejemplo local. Dichas especies suponen una amenaza real para la biodiversidad del planeta; son muchas las especies que se encuentran en peligro de extinción por su causa. La singularidad y la diversidad cultural de las poblaciones humanas también se ven afectadas por este fenómeno.

G.3.7

Defina biomagnificación.

1

La biomagnificación es un proceso mediante el cual va produciéndose una acumulación de sustancias químicas en la cadena trófica, exhibiendo concentraciones cada vez mayores al ascender el nivel trófico.

G.3.8

Explique la causa y las consecuencias de la biomagnificación, usando un ejemplo concreto.

3

Los ejemplos pueden incluir la biomagnificación de mercurio en peces, o la de pesticidas organofosforados, DDT o TBT (tributilestaño) en los ecosistemas.

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Las razones deben incluir argumentos éticos, ecológicos, económicos y estéticos. Objetivo general 8: hay cuestiones medioambientales que afectan a todo el planeta y cuestiones éticas en relación con la conservación que podrían ser abordadas en este punto.

133

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

G.3.9

Resuma los efectos de la radiación ultravioleta (UV) sobre los tejidos vivos y la productividad biológica.

2

G.3.10

Resuma el efecto de los clorofluorocarbonos (CFC) sobre la capa de ozono.

2

No se requieren detalles sobre las reacciones químicas.

G.3.11

Indique que el ozono de la estratosfera absorbe radiación UV.

1

Hay un límite para la absorción de UV en la estratosfera. No hace falta mencionar las distintas radiaciones UV-A, UV-B y UV-C.

G4 Conservación de la biodiversidad 3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

G.4.1

Explique el uso de índices bióticos y de especies indicadoras en el análisis y control de cambios medioambientales.

3

G.4.2

Resuma los factores que contribuyeron a la extinción de una especie animal concreta.

2

Los ejemplos pueden incluir el periquito de Carolina, el dodo, el pichón pasajero y el tilacino (también conocido como lobo marsupial).

G.4.3

Resuma las características biogeográficas de las reservas naturales que promueven la conservación de la diversidad.

2

Limite éstas a los efectos de borde, al tamaño y a los corredores biológicos.

G.4.4

Discuta la función de las técnicas de gestión activa para la conservación.

3

G.4.5

Discuta las ventajas de la conservación in situ de especies en peligro (reservas naturales terrestres y acuáticas).

3

G.4.6

Resuma el uso de medidas de conservación ex situ incluyendo la cría de animales en cautividad, los jardines botánicos y los bancos de semillas.

2

134

Las grandes reservas naturales normalmente favorecen la conservación de la biodiversidad mejor que las de pequeño tamaño. La ecología de los bordes de los ecosistemas es diferente a la de las zonas centrales debido a los efectos de borde. Un ejemplo de efecto de borde son los hábitos de puesta del tordo negro. Este pájaro busca su alimento en zonas abiertas, pero pone sus huevos en los nidos de otros pájaros junto al borde de los bosques. La fragmentación de los bosques ha conllevado un aumento considerable de las poblaciones de pájaro vaquero debido al aumento de superficie de los bordes de los bosques. Los corredores biológicos permiten desplazarse a los organismos entre diferentes zonas de un hábitat fragmentado, como ocurre, por ejemplo, en los túneles construidos bajo carreteras con tráfico intenso de vehículos. Utilice un ejemplo local, siempre que sea posible, para ilustrar este tipo de técnicas.

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

G5 Ecología de poblaciones 4 horas

G.5.1

Enunciado de evaluación

Obj.

Distinga entre estrategias r y estrategias K.

2

Notas para el profesor Una estrategia r implica invertir más recursos para producir muchos descendientes, a costa de tener menos longevidad, madurar antes (madurez precoz), reproducirse una sola vez y tener un menor tamaño corporal. Una estrategia K implica invertir más recursos en el desarrollo y en la supervivencia a largo plazo. Ello implica mayor longevidad y una madurez tardía, probablemente con producción de pocos descendientes, cuidados parentales y más de un ciclo de reproducción. Hay organismos que presentan estrategias r o K extremas, aunque la mayoría tienen ciclos vitales con características intermedias. Algunos organismos tales como Drosophila cambian de estrategia, dependiendo de las condiciones medioambientales.

G.5.2

Discuta las condiciones medioambientales que favorecen las estrategias r o las estrategias K.

3

En un medio ambiente predecible, para maximizar la aptitud conviene invertir recursos en el desarrollo a largo plazo y en lograr longevidad (estrategia K). En un medio ambiente inestable, es mejor producir el máximo número de descendientes lo más rápidamente posible (estrategia r). Es preocupante el hecho de que las perturbaciones ecológicas favorecen a las especies que presentan estrategias r, como los patógenos y las especies causantes de plagas.

G.5.3

Describa una técnica empleada para estimar el tamaño poblacional de una especie animal basado en un método de captura–marcado–liberación– recaptura.

2

Existen varios métodos de marcado y recaptura. Se requiere conocer el índice de Lincoln (el cual implica un ciclo de marcado–liberación– recaptura), como se indica a continuación. n ×n Tamaño de la población = 1 2 n3 siendo n1 = número de individuos inicialmente capturados, marcados y liberados, n2 = número total de individuos capturados en una segunda muestra, y n3 = número de individuos marcados en la segunda muestra. Aunque se pueden llevar a cabo simulaciones (por ejemplo, muestreo de judías en serrín), es mucho mejor que además de esta simulación se realice un ejercicio real con una población de animales. Así podrán apreciarse completamente las limitaciones y dificultades del método y podrán explicarse algunas nociones sobre la importancia del tamaño de la muestra. Es importante que los alumnos sean conscientes de la necesidad de elegir un método apropiado para marcar los organismos en cuestión.

G.5.4

Describa los métodos usados para estimar el tamaño de los stocks de peces de especies comerciales.

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2

135

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS

Enunciado de evaluación G.5.5

Resuma el concepto de máximo rendimiento sostenible en la conservación de los stocks de peces.

Obj. 2

Notas para el profesor Objetivo general 8: en este punto se plantean claros aspectos éticos, sociales, medioambientales y económicos, algunos de los cuales entran en conflicto. TdC: resulta muy difícil obtener e interpretar datos fidedignos sobre los stocks de peces, lo cual explica las enormes diferencias de criterio con respecto a qué se considera sostenible. Además de la pesca, la caza de ballenas es una actividad que suscita un gran desacuerdo sobre lo que es sostenible y lo que es ético.

G.5.6

Discuta medidas internacionales que promoverían la conservación de peces.

3

Objetivo general 8: al igual que el punto G.5.5, éste plantea muchas cuestiones diferentes y ofrece la ocasión de discutir la necesidad de un acuerdo y una cooperación internacionales en un mundo gobernado en gran medida a nivel nacional, lo que deja grandes zonas de los océanos sin ningún tipo de control gubernamental. TdC: se puede discutir la toma de decisiones, basada en parte en las pruebas científicas, que debe tener lugar a nivel internacional.

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Biología

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NS

Opción H: Ampliación de fisiología humana (22 horas) Esta opción sólo está disponible en el NS.

H1 Regulación hormonal 3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

H.1.1

Indique que las hormonas son mensajeros químicos segregados a la sangre por glándulas endocrinas, y que son transportadas hasta las células diana específicas.

1

H.1.2

Indique que las hormonas pueden ser esteroides, proteínas y derivados de la tirosina, dando un ejemplo de cada tipo.

1

H.1.3

Distinga entre el modo de acción de las hormonas esteroideas y el de las hormonas proteicas.

2

Las hormonas esteroideas se introducen en las células e interaccionan directamente con los genes. Las hormonas proteicas se unen a receptores de membrana que desencadenan la liberación de un mensajero secundario en el interior de la célula.

H.1.4

Resuma la relación entre el hipotálamo y la hipófisis (glándula pituitaria).

2

Incluya la vena porta que conecta el hipotálamo y el lóbulo anterior de la hipófisis (adenohipófisis) y las células neurosecretoras que conectan el hipotálamo y el lóbulo posterior de la hipófisis (neurohipófisis).

H.1.5

Explique el control de la secreción de ADH (vasopresina) por retroalimentación negativa.

3

Incluya las células neurosecretoras en el hipotálamo, el transporte de ADH a la neurohipófisis para su almacenamiento y liberación bajo el estímulo de los osmorreceptores en el hipotálamo.

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137

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NS

H2 Digestión 4 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

H.2.1

Indique que los jugos digestivos son segregados al tracto gastrointestinal por distintas glándulas, incluyendo las glándulas salivares, las glándulas gástricas de la pared del estómago, el páncreas y la pared del intestino delgado.

1

H.2.2

Explique las características estructurales de las células de las glándulas exocrinas.

3

H.2.3

Compare la composición de la saliva, del jugo gástrico y del jugo pancreático.

3

H.2.4

Resuma el control de la secreción de jugos digestivos realizado por nervios y hormonas, usando como ejemplo la secreción del jugo gástrico.

2

Limite éste a la liberación inicial de jugo gástrico bajo estimulación nerviosa tras la visión o el olor de un alimento, y la liberación sostenida bajo influencia de la gastrina secretada cuando el alimento está ya en el estómago.

H.2.5

Resuma la función de las enzimas ligadas a la membrana en la superficie de las células epiteliales del intestino delgado relacionada con la digestión.

2

Algunas enzimas digestivas (por ejemplo, la maltasa) son inmovilizadas en las membranas plasmáticas expuestas de las células epiteliales de las microvellosidades intestinales.

H.2.6

Resuma las razones por las que la celulosa no se digiere en el tracto gastrointestinal.

2

H.2.7

Explique por qué la pepsina y la tripsina son sintetizadas inicialmente como precursores inactivos, y cómo son activados posteriormente.

3

H.2.8

Discuta el papel del ácido gástrico y de la bacteria Helicobacter pylori en el desarrollo de las úlceras de estómago y del cáncer de estómago.

3

TdC: éste es un ejemplo de cambio de paradigma; las ideas existentes acerca de la tolerancia de las bacterias al ácido del estómago resultaron ser incorrectas y, a pesar de las pruebas en contra, persistieron durante cierto tiempo. Vale la pena contar cómo los australianos Robin Warren y Barry Marshall hicieron dicho descubrimiento y cómo tuvieron que luchar para convencer a la comunidad científica y médica.

H.2.9

Explique el problema de la digestión de los lípidos en un medio hidrofílico y la función de la bilis en la superación de este problema.

3

Las moléculas de lípidos tienden a coalescer y sólo son accesibles para las lipasas en la interfase lípido-agua. Las moléculas de bilis tienen un extremo hidrofílico y otro hidrofóbico, lo cual impide la coalescencia de las gotitas de lípidos entre sí. Ello proporciona una superficie de exposición máxima a las lipasas. Debe mencionarse la necesidad de que la lipasa sea soluble en agua y tenga un sitio activo al que se pueden unir sustratos hidrofóbicos.

138

Incluya las células secretoras agrupadas en acinos y conductos, y la ultraestructura de las células secretoras tal y como se observa en micrografías electrónicas.

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NS

H3 Absorción de alimentos digeridos 2 horas Enunciado de evaluación

Obj.

H.3.1

Dibuje y rotule un diagrama de una sección transversal de íleon tal como se observa al microscopio óptico.

1

H.3.2

Explique los rasgos estructurales de una célula epitelial de una vellosidad intestinal como se observa en una micrografía electrónica, incluyendo las microvellosidades, las mitocondrias, las vesículas pinocitóticas y las uniones estrechas.

3

H.3.3

Explique los mecanismos usados por el íleon para absorber y transportar el alimento, incluyendo la difusión facilitada, el transporte activo y la endocitosis.

3

H.3.4

Enumere las sustancias que no son absorbidas y que son excretadas.

1

Notas para el profesor Incluya la mucosa y las capas de músculo longitudinal y circular.

Limítese a enumerar la celulosa, la lignina, los pigmentos biliares, las bacterias y las células intestinales.

H4 Las funciones del hígado 3 horas Enunciado de evaluación

Obj.

H.4.1

Resuma la circulación sanguínea a través de los tejidos del hígado, incluyendo la arteria hepática, la vena porta hepática, los sinusoides y la vena hepática.

2

H.4.2

Explique la función del hígado en la regulación de los niveles de nutrientes en la sangre.

3

H.4.3

Resuma la función del hígado en el almacenamiento de nutrientes, incluyendo los glúcidos, el hierro, la vitamina A y la vitamina D.

2

H.4.4

Indique que el hígado sintetiza proteínas plasmáticas y colesterol.

1

H.4.5

Indique que el hígado tiene una función de destoxificación.

1

H.4.6

Describa el proceso de descomposición de los eritrocitos y la hemoglobina en el hígado, incluyendo la fagocitosis, la digestión de la globina y la formación de pigmento biliar.

2

H.4.7

Explique los daños que causa al hígado un consumo excesivo de alcohol.

3

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Notas para el profesor También deben mencionarse las diferencias estructurales entre sinusoides y capilares. No se requiere hacer referencia a los lóbulos o acinos.

139

Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NS

H5 El sistema de transporte 5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

Notas para el profesor

H.5.1

Explique los fenómenos implicados en el ciclo cardíaco, incluyendo las sístoles y diástoles auriculares y ventriculares, y los ruidos cardíacos.

3

Objetivo general 7: se puede utilizar un sensor de ECG para registrar datos.

H.5.2

Analice datos que muestren cambios de presión y volumen en la aurícula izquierda, ventrículo izquierdo y aorta, durante el ciclo cardíaco.

3

No se espera que se memoricen datos cuantitativos.

H.5.3

Resuma los mecanismos que controlan el ritmo cardíaco, incluyendo las funciones del nódulo sinoauricular (SA), el nódulo auriculoventricular (AV) y las fibras conductoras de las paredes ventriculares.

2

No se requiere mencionar el fascículo de His ni las fibras de Purkinje.

H.5.4

Resuma la aterosclerosis y las causas de la trombosis coronaria.

2

H.5.5

Discuta los factores que afectan a la incidencia de enfermedades cardíacas coronarias.

3

Los factores de riesgo incluyen tener padres con antecedentes de ataques al corazón (factor genético), edad, ser hombre, fumar, obesidad, ingestión excesiva de grasas saturadas y de colesterol, y falta de ejercicio. TdC: ésta es un área en la que se ha obtenido una gran cantidad de datos de estudios epidemiológicos, si bien la interpretación de los mismos entraña numerosas dificultades. A menudo se han establecido correlaciones entre las tasas de enfermedades cardíacas en diferentes países y factores individuales, habiéndose formulado una relación causal. En otros estudios se han usado datos de forma selectiva para tratar de determinar tendencias significativas estadísticamente. Puede cuestionarse el concepto de factores de riesgo si tenemos en cuenta la compleja interacción entre los distintos factores. Aunque los individuos modifiquen sus hábitos de vida para reducir un factor de riesgo, puede que ello no influya en su riesgo general de sufrir una enfermedad cardíaca. También se puede hacer una distinción entre los indicadores de riesgo, tales como los niveles de ciertas sustancias en la sangre, y los factores que realmente son causantes de enfermedades cardíacas coronarias.

140

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Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NS

H6 Intercambio de gases 5 horas Enunciado de evaluación

Obj.

H.6.1

Defina presión parcial.

1

H.6.2

Explique las curvas de disociación de oxígeno de la hemoglobina adulta, de la hemoglobina fetal y de la mioglobina.

3

H.6.3

Describa cómo transporta la sangre el dióxido de carbono, incluyendo la acción de la anhidrasa carbónica, el desplazamiento de los cloruros y el taponamiento por parte de las proteínas plasmáticas.

2

H.6.4

Explique la función del efecto Bohr en el suministro de oxígeno a los tejidos que respiran.

3

H.6.5

Explique cómo y por qué varía la tasa de ventilación con el ejercicio.

3

H.6.6

Resuma las posibles causas del asma y sus efectos sobre el sistema de intercambio de gases.

2

H.6.7

Explique el problema del intercambio de gases en altitudes elevadas y la forma en que el cuerpo se adapta.

3

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Notas para el profesor

Limite la explicación a los efectos de los cambios en la concentración de dióxido de carbono que conducen a una disminución del pH. Ésta es detectada por quimiosensores en la aorta y en las arterias carótidas que envían impulsos al centro respiratorio del cerebro. Desde aquí se envían impulsos nerviosos al diafragma y a los músculos intercostales para aumentar la tasa de contracción o relajación.

141

Biología

Requisitos matemáticos

Todos los alumnos de Biología del Programa del Diploma deberán ser capaces de: •

realizar las operaciones aritméticas básicas: suma, resta, multiplicación y división

•

reconocer las formas geométricas básicas

•

realizar cálculos sencillos en un contexto de biología, con decimales, fracciones, porcentajes, proporciones, aproximaciones, recíprocas y escalas

•

utilizar la notación científica (por ejemplo, 3,6 × 106)

•

utilizar la proporción directa e inversa

•

representar e interpretar datos de frecuencias en forma de gráficas de barras e histogramas, e interpretar gráficas circulares y nomogramas

•

determinar la moda y la mediana de un conjunto de datos

•

dibujar e interpretar gráficas (con escalas y ejes adecuados) con dos variables que muestren relaciones lineales o no lineales

•

dibujar e interpretar diagramas de dispersión para identificar una correlación entre dos variables, y apreciar que la existencia de una correlación no implica por sí misma una relación causal

•

demostrar conocimientos de probabilidad suficientes para comprender cómo se plantean las proporciones de Mendel y para calcular dichas proporciones empleando un cuadro de Punnett

•

hacer aproximaciones de expresiones numéricas

•

reconocer y utilizar las relaciones existentes entre longitud, superficie y volumen.

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