1. Termodinámica aplicada a la Biología.
Conceptuales
- 1.1 ¿Qué es la energía?
- 1.1.1 Tipos de energía: -Energía Potencial y Cinética (Energía Química sostiene la vida).
- 1.2. Leyes de la termodinámica.
- 1.2.1 Primera y Segunda Ley de la Termodinámica..
- 1.2.2. Aportes de la termodinámica a la Biología (Carnot, Clausius, etc.).
- 1.2.3 La energía se transforma durante las reacciones químicas.
- 1.2.4. Introducción a las reacciones endergónicas y exergónicas y su energía de activación.
- 1.3 Metabolismo celular
- 1.3.1 Anabolismo (Reacciones endergónicas).
- 1.3.2 Catabolismo (Reacciones Exergónicas).
- 1.3.3 Síntesis de ATP como moneda energética de la célula).
- 1.3.4 Reacciones acopladas y sus intermediarios.
- 1.4 Contribuciones de Hans Krebs, Fritz Lipman y otros científicos a la historia de la conceptualización del metabolismo celular.
- 1.5 Factores que afectan la acción enzimática
- 1. 5.1. Influencia de la temperatura, PH, Concentración de sustrato, Concentración de Enzima, toxinas, medicamentos.
- 1.6 Fotosíntesis
- 1.6 .1 Desarrollo histórico del concepto de fotosíntesis: De Van Helmont a Rudolph Marcus
- 1.6.2 La fotosíntesis como proceso captador de la energía que entra al planeta y como proceso transformador de la energía lumínica en química
- 1.6. 2.1 Estructuras fotosintéticas (hoja, cloroplasto, pigmentos fotosintéticos)
- 1.6. 2.2.Reacciones dependientes de la luz y no dependientes de la luz
- 1.6.2.3 Moléculas transportadoras de electrones
- 1.6.2.4 Productos fotosintéticos
- 1.6.3 Fotosíntesis como principal proceso biológico que secuestra el carbono de la atmósfera y cambio climático
- 1.6.3.1 Factore s que afectan la fotosíntesis
- 1.6.3.2 El calentamiento global como un fenómeno natural a través del tiempo.
- 1.7 Respiración celular
- 1.7.1 Respiración celular como mecanismo de liberación y flujo de energía de los productos de la fotosíntesis
- 1.7.2 Estructuras celulares (La Mitocondria)
- 1.7.3 Moléculas transportadora s de electrones.
- 1.7.4 Glucólisis y respiración celular como procesos de la descomposició n y extracción de la energía de la glucosa.
- 1.7.5 La fermentación permite el glucolisis en condiciones anaerobias
- 1.7.6 Formación de ATP en las vías de fermentación
- 1.7.7 Productos y subproductos de la respiración celular
- 1.7.8 La fermentación en la industria alimentaria
Procedimentales
- Diferencia entre ejemplos cotidianos de conservación y transformación de la energía mediante esquemas y comparaciones
- Aplicación de las leyes que tratan sobre energía y sus transformacion es. Construcción de línea de tiempo con los aportes de diversos científicos al estudio de la termodinámica en procesos bioquímicos. Identificación de reacciones exergónicas y endergónicas cotidianas a través de la observación de cambios de temperatura en el entorno.
- Construcción e interpretación de esquemas/gráficos de distintas reacciones para diferenciar el estado inicial (reactivos) del estado final (productos) y el complejo activado.
- Comparación entre tipos de metabolismo y el papel de la síntesis de ATP utilizando modelos (diagramas, esquemas, cuadros comparativos, etc), para analizar las reacciones acopladas.
- Infiere la relación de las leyes de la termodinámica con el metabolismo celular estableciendo relaciones.
- Captación y tratamiento matemático de datos experimentales simulado o real.
- Integración de las contribuciones de Hans Krebs y Fritz Lipman y otros científicos al desarrollo del conocimiento del metabolismo celular en cuadros comparativos.
- Argumenta a partir de datos experimentales los diversos factores fisicoquímicos que afectan la acción enzimática.
- Argumentación de la dinámica del proceso que permite la transformación de la energía luminosa en energía química en organismos fotosintéticos.
- Experimentación para conocer y analizar los componentes fotosintéticos, producción de glucosa y oxígeno.
- Análisis de la ruta fotosintética en diversos escenarios para realizar predicciones e inferencias.
- Participación en debates sobre el papel de la fotosíntesis en los paradigmas de cambio climático actual.
- Análisis de datos históricos sobre el calentamiento global (gráficos, simuladores, etc.).
- Interpretación de datos históricos de fluctuaciones de temperatura desde las eras antiguas hasta nuestra época para realizar hipótesis sobre el cambio climático.
- Estimación de la “huella de carbono”, para calcular las emisiones personales, por aula y por colegio, y demostrar el desequilibrio entre el CO que emitimos y el que absorb₂e la naturaleza.
- Caracterización de los procesos que utiliza la célula para la obtención de energía metabólica que hace posible sus funciones vitales.
- Experimentación para investigar los componentes y productos de la respiración celular.
- Comparación de la eficiencia energética en los procesos de respiración y fermentación celular mediante experimentos.
- Diseño de propuestas de mejora nutricional para deportistas, según el tipo de metabolismo predominante.
- Análisis de casos, donde la respiración celular se ve comprometida (ej. hipoxia, enfermedades mitocondriales).
- Elaboración de productos alimenticios derivados de distintos tipos de fermentación, mediante trabajo colaborativo e interdisciplinario.
Actitudinales
- Valoración de la importancia de las leyes físicas en la comprensión de la biología, mostrando respeto por el rigor científico.
- Interés por conocer cómo el organismo obtiene la energía que necesita.
- Muestra interés y respeto por la historia de la ciencia y sus protagonistas.
- Reconocimiento de la importancia de las reacciones que absorben y liberan energía en procesos de la vida diaria.
- Disposición para utilizar datos cuantitativos y modelos científicos al explicar fenómenos biológicos complejo con rigor y objetividad científica.
- Valoración de la complementaried ad de los procesos metabólicos en el mantenimiento de la vida y la salud.
- Valora la importancia de la energía y el metabolismo celular en la vida, mantenimiento de la salud y prevención de enfermedades.
- Desarrolla una actitud crítica y reflexiva frente a la investigación científica sobre energía y metabolismo celular, considerando sus limitaciones.
- Reconoce las contribuciones de científicos en el estudio del metabolismo celular y su impacto en la comprensión de la biología y la medicina
- Disposición para trabajar disciplinadam ente en equipo según normas de bioseguridad y convivencia.
- Observa toma de datos experimentale s con rigor científico y ética.
- Interés por la importancia biológica de la fotosíntesis.
- Reconocimiento de la importancia de la fotosíntesis en la producción de oxígeno y glucosa para la vida en la biósfera, utilizando evidencia científica.
- Valoración de la argumentación científica basada en evidencias como mecanismo para fortalecer las habilidades y prácticas científicas.
- Desarrollo del pensamiento crítico frente a la evidencia científica versus la no científica que circula en redes sobre el calentamiento global.
- Disposición al diálogo respetuoso, crítico y colaborativo en foros y debates sobre la relación entre fotosíntesis y cambio climático.
- Valoración crítica del impacto humano sobre los ciclos biogeoquímico s y compromiso ético hacia la reducción de la huella de carbono personal y colectiva.
- Valoración de la importancia que tiene la respiración celular en la industria de los alimentos.
- Concientización sobre cómo el conocimiento de las rutas metabólicas ha sido aprovechado por la industria alimentaria.
- Interés por desarrollar una propuesta de mejora en la nutrición del ser humano común y los deportista, basada en la respiración celular.
- Reconocimiento de la importancia de la buena utilización de la fermentación para la producción de diversos productos alimenticios, tanto en el aspecto nutricional como económico.
Indicadores de logro
- Analiza la transformación de energía en procesos químicos sencillos como base para entender procesos del metabolismo celular. Utiliza adecuadamente el equipo de laboratorio para comprender los procesos metabólicos. Relaciona las leyes de la termodinámica con el metabolismo celular.
- Explica con claridad cómo los aportes de científicos ha influido en la evolución del conocimiento bio energético y del campo de ciencia y de la física.
- Diferencia con precisión las reacciones exergónicas de las endergónicas mediante el cálculo o interpretación de cambio en la energía libre.
- Explica el rol de la energía de activación como una barrera energética y cómo las enzimas facilitan los procesos vitales al reducir dicha barrera
- Diferencia con precisión los procesos del metabolismo celular relacionándolos con la síntesis de ATP a partir de datos experimentales o simulados.
- Expone, con claridad, coherencia y precisión las contribuciones de los científicos al estudio del metabolismo celular, comparando sus aportes e impacto al campo disciplinar.
- Expone, con claridad, coherencia y precisión las contribuciones de los científicos al estudio del metabolismo celular, comparando sus aportes e impacto al campo disciplinar.
- Interpreta, críticamente, los resultados de experimentos que evidencian la actividad enzimática, demostrando comprensión y análisis crítico.
- Explica con claridad el flujo de energía en un modelo o diagrama, identificando el papel de las enzimas como catalizadores y la función del ATP como una molécula clave en las reacciones acopiadas
- Evalúa críticamente los resultados de experimentos sobre actividad enzimática, estableciendo conclusiones fundamentadas y pertinentes.
- Interpreta críticamente el mecanismo de la fotosíntesis, mediante el análisis de experimentos propios y de científicos a lo largo de la historia, contrastándolos con modelos teóricos.
- Argumenta científicamente cómo los organismos fotosintéticos transforman la energía luminosa en energía química, destacando sus fases e importancia vital.
- Realiza experimentos rigurosos para medir la tasa fotosintética en diferentes condiciones ambientales (intensidad de luz, concentración de CO o temperatura). ₂
- Interpreta con claridad la relación causal entre la fotosíntesis, como proceso biológico fundamental, y su impacto en la mitigación del cambio climático.
- Compara datos experimentales sobre el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono en organismos bajo distintas condiciones, relacionándolos con la problemática del cambio climático.
- Demuestra con propiedad cómo la deforestación y la pérdida de organismos fotosintéticos contribuyen al aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
- Representa con precisión las etapas clave de la respiración celular (glucólisis, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa) en sus respectivos compartimentos celulares.
- Explica, mediante modelos, el flujo de energía y la función del oxígeno como aceptor final de electrones, la diferencia en la producción de ATP entre la respiración aeróbica y anaeróbica.
- Demuestra la importancia de la respiración celular para mejorar la nutrición de personas y deportistas, fundamentando su juicio en experimentos y evidencias científicas.
- Analiza cómo los factores ambientales y fisiológicos modifican la eficiencia de la respiración celular, argumentand o las consecuencia s metabólicas que generan en el organismo.
- Explica los procesos de fermentación empleados en la industria alimentaria, destacando sus aplicaciones y efectos en la producción y conservación de alimentos.