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BLOQUE IV. LA REPRODUCCIN Tema 2. La reproduccin de los seres vivos: diversidad y adaptacin

Subtema 2.3. COMPARACIN DE LAS CARACTERSTICAS GENERALES DE LA DIVISIN CELULAR Y

LA FORMACIN DE GAMETOS: MITOSIS Y MEIOSIS Antecedentes En quinto grado de primaria, los alumnos estudian algunas caractersticas de las clulas animales y vegetales, as como sus estructuras ms evidentes: ncleo, citoplasma y membrana. En sexto grado, como parte del tema de herencia biolgica, revisan una representacin sencilla de cmo se separan los cromosomas sexuales en vulos y espermatozoides y la relacionan mediante una simulacin con el proceso de determinacin del sexo.

En el curso de Ciencias I, se tienen como antecedentes, en el Bloque I, los subtemas 1.1. Comparacin de las caractersticas comunes de los seres vivos y el 3.2. Implicaciones del descubrimiento del mundo microscpico y la clula como unidad de los seres vivos, en este bloque, previamente se ha estudiado el subtema 2.1. Comparacin entre reproduccin sexual y reproduccin asexual. PROPSITO: Que los alumnos identifiquen que la reproduccin del ser humano, al igual que en los diversos seres vivos, es resultado de un largo proceso evolutivo. APRENDIZAJES ESPERADOS Al final del estudio del subtema, el alumno :

Relaciona la mitosis con la divisin de las clulas del organismo y su crecimiento. Compara los procesos de mitosis y meiosis en trminos del tipo de clulas que los desarrollan y sus

productos. Reconoce la relacin de la meiosis con la formacin de gametos y la reproduccin sexual.

Conceptos y palabras clave Divisin celular, mitosis, meiosis, gametos, crecimiento. Habilidades: Comparacin, construccin de modelos, creatividad. Actitudes: Solidaridad. Tiempo estimado 4 a 5 horas ACTIVIDAD 1. Recordemos a las clulas Sugerir a los alumnos que por equipos revisen sus libros de primaria de Ciencias Naturales, especficamente una de las siguientes lecciones: 12 Todas las clulas tienen caractersticas comunes (quinto grado) y 21 La herencia biolgica (sexto), que comenten los aspectos que consideren ms relevantes y elaboren un mapa conceptual. Posteriormente, presentar los mapas al resto del grupo y elaborar algunas conclusiones en torno a las caractersticas que permiten identificar a una clula, las funciones que realiza y la importancia del ncleo en esas funciones.

Nota: Esta actividad tiene la intencin de recuperar conocimientos previos para iniciar el tema de mitosis y meiosis. Es importante tener en cuenta que, aunque los alumnos ya han tenido acercamientos a los temas de clula y herencia biolgica, su nivel de comprensin o dominio an puede ser limitado, por lo que conviene promover el intercambio de ideas entre ellos y tomar notas del nivel de conocimientos que tienen.

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Evaluacin La revisin de los libros de primaria y la elaboracin de mapas conceptuales pueden aportar muchos elementos para evaluar el manejo de informacin. En este caso, se debe evitar la idea de que los alumnos ya dominan el contenido, en cambio, es necesario valorar aquellos aspectos que causan curiosidad e inters por los temas. Se puede orientar a los alumnos para que evalen los mapas de sus compaeros (y a su vez se autoevalen) aportando sugerencia en torno a cmo pueden mejorar sus productos, ms que sealando errores. ACTIVIDAD 2. Divide y vencers o por lo menos, crecers Entregar a los alumnos tarjetas que muestren procesos en los que interviene la mitosis, varias de stas conformarn una secuencia. Los alumnos que tengan tarjetas de la misma secuencia o proceso integrarn un equipo, por ejemplo:

Las sucesivas divisiones de un cigoto para originar un nuevo organismo (por ejemplo, algunas imgenes del cintillo del libro Ciencias Naturales y desarrollo humano, Sexto grado, pp. 111-133).

La germinacin de una semilla para formar una planta. El proceso de regeneracin de un brazo en estrellas de mar. La formacin de un nuevo individuo por gemacin en una hidra. La reproduccin por vstagos en una planta. El proceso de regeneracin de la piel (de manera natural o en el caso de una herida superficial).

(Se incluyen algunas imgenes de estos ejemplos en el Anexo 1). Pedir a los alumnos que comenten respecto a las imgenes de las tarjetas a partir de lo siguiente:

Cul es el orden adecuado del proceso? Qu se observa en la secuencia de imgenes? Qu importancia puede tener el que ocurra ese proceso? Qu creen que sucede con las clulas durante ese momento?

Posteriormente pedir a cada equipo que explique al resto del grupo su serie de tarjetas para que identifiquen semejanzas y diferencias. Al finalizar, pedir que entre todos se elabore una conclusin en torno a la necesidad de que las clulas se dividan para que puedan ocurrir esos procesos.

Nota: Es conveniente que las tarjetas sean lo suficientemente grandes para que al presentarlas al grupo se puedan apreciar las imgenes, en este sentido, se sugiere que se elaboren en tamao carta. Si los alumnos manifiestan dudas respecto al orden o al proceso que muestran sus tarjetas, es conveniente orientarlos para que recuperen lo que han estudiado previamente, o darles pistas para que comenten entre ellos y elaboren una explicacin, pero evitar darles la respuesta correcta.

Evaluacin En esta actividad, se puede poner atencin en la participacin y la creatividad de los alumnos, as como la recuperacin de conocimientos de temas previos, como la reproduccin asexual de plantas y animales. En este momento, puede o no mencionarse el concepto de mitosis, pero conviene tener en cuenta el manejo de ideas en torno a la divisin de las clulas. ACTIVIDAD 3. La mitosis no es un mito, es un reto Leer el texto incluido en el Anexo 2 y pedir a los alumnos que comenten en torno a los principales cambios que ocurren en la clula durante la mitosis.

Conviene favorecer que los alumnos relacionen la informacin del texto con los ejemplos de la actividad previa y que reconozcan que es la mitosis el tipo de divisin que hace posible el crecimiento, la regeneracin y la reproduccin asexual.

Posteriormente, y ya con varios elementos, se puede invitar a los alumnos a participar en un Rally de la mitosis, el cual consiste de 6 pruebas o retos (y opcionalmente una prueba final). Cada prueba puede ser

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realizada por uno o dos miembros de cada equipo, pero en cualquier caso debe haber apoyo de todos. Las estaciones del Rally, los materiales y los retos son los siguientes: Estacin* Material Reto a) Interfase Hojas blancas tamao carta

Crayones Un participante Antes de iniciar la mitosis, necesitas una clula. En una hoja tamao carta realiza un dibujo de la clula y seala sus partes principales.

[Muestra el dibujo al profesor para recibir la primera tarjeta]

Una bolsa de papel o plstico con estambre cortado en trozos de diferente tamao (por ejemplo, 20, 30, 40 y 50 cm.)

Estambre sin cortar de un color contrastante

Tijeras

A. Opcional (dos o ms participantes) Necesitan duplicar los cromosomas y empaquetarlos. Cada uno de ustedes, tome de la bolsa un cromosoma (una pieza de estambre) corten otra pieza de diferente color y del mismo tamao, despus enrollen cada uno y formen una equis no mayor de 5 cm. atndolos con otro pedacito de estambre.

[Al terminar los cromosomas reciben la segunda tarjeta]

b) Profase

Palitos de madera de aproximadamente 30 cm.

2 carretes de hilo Imanes pequeos o clips

B. Dos participantes En el proceso de divisin necesitars ayuda para favorecer el movimiento de los cromosomas, as que para representar los microtbulos del huso mittico, armen dos caas de pescar con un palito de madera, hilo y un imn (o clip en su caso)

[Al terminar su huso mittico reciben la tercera tarjeta]

c) Metafase Una palangana redonda de aproximadamente 30 cm. de dimetro con un poco de agua

4 cromosomas X de fomi o cualquier otro material que flote de 6 cm.

Opcional (dos o ms participantes) Para avanzar en la divisin, los cromosomas deben alinearse en el plano ecuatorial de la clula, traten de alinear los cromosomas que flotan soplando suavemente

[Al lograr la alineacin o despus de 2 minutos reciben la cuarta tarjeta]

d) Anafase Un espacio en el piso donde se

pueda dibujar con gis o cinta adhesiva un valo de 2m de largo

6-8 X de fomi o cartn (dos colores diferentes y 6 cm.) con un imn al centro o un clip doblado en forma de asa. Se colocan en lnea al centro del valo.

Opcional (una pareja o por turnos) La clula se alarga y los cromosomas estn listos para separarse, colquense en los extremos de la clula y utilizando sus caas de pescar (huso mittico) atraigan los cromosomas que van a formar los ncleos de las nuevas clulas. [Al lograr la separacin de todos los cromosomas o despus de 2

minutos reciben la quinta tarjeta]

e) Telofase Globos pequeos Globos medianos o grandes

(De preferencia procurar que los globos sean transparentes o de colores semitransparentes)

Opcional (dos o ms participantes) Estn completando la divisin. Armen las dos clulas hijas que se forman como producto de la mitosis. Necesitan los cromosomas que armaron en la estacin 2. Cada clula hija se conforma de: los cromosomas (piezas de estambre del mismo color) dentro del globo pequeo (membrana del ncleo), y este a su vez dentro del globo grande (membrana celular). (El mayor reto es procurar que los globos estn inflados proporcionalmente) [Al tener las dos clulas o despus de 2 minutos reciben la ltima

tarjeta]

El ltimo reto: Ordenar y pegar las seis tarjetas en una hoja tamao carta anotando brevemente lo que sucede durante el proceso de mitosis. * Los nombres de las estaciones se refieren a los de cada fase de la mitosis, pero son slo como una gua, conviene que en cada estacin haya una imagen de la fase.

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La preparacin y el desarrollo del rally requiere tiempo, pero puede haber diversas formas de aprovechar las actividades del juego, lo cual depender principalmente del nmero de alumnos en el grupo y el tiempo de clase. Se sugiere apoyarse en algunos alumnos para organizar, coordinar los retos y entregar las tarjetas. Se puede dividir al grupo en dos grandes equipos y por sorteo o por acuerdo elegir a los participantes de cada prueba, para que todos estn atentos a lo que ocurre. Tambin se puede decidir si los equipos realizan los retos alternadamente o simultneamente. Como en otras actividades ldicas, es importante resaltar la aplicacin de conocimientos, habilidades y actitudes ms que el ganar por ganar.

Notas: Las siguientes direcciones de Internet incluyen breves animaciones (Flash) y videos (Windows media) de mitosis que pueden ser tiles para que los alumnos observen el proceso:

http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/mitosisisg/mitoan.html http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/actividad4b.htm

Conviene complementar esta actividad con observaciones al microscopio de mitosis en clulas de cebolla o haba. En el Anexo 3, se incluye un procedimiento, pero se deja a criterio del maestro la posibilidad de que los alumnos lo realicen en el laboratorio o que slo observen las preparaciones. En el primer caso, es preferible que los alumnos observen e identifiquen diferentes momentos del proceso mittico y lo relacionen con el crecimiento de las races de cebolla ms que procurar que se vuelvan expertos en la elaboracin de las preparaciones.

Evaluacin Las actividades prcticas y ldicas favorecen la manifestacin de habilidades y actitudes. Si los alumnos ya han trabajado con ejercicios de autoevaluacin y coevaluacin, se puede aprovechar la oportunidad para que ellos mismos identifiquen aspectos en los que pueden mejorar, como colaboracin, respeto a las ideas, comunicacin y argumentacin. ACTIVIDAD 4. La meiosis y los gametos Solicitar a los alumnos que por equipos, observen los siguientes esquemas de divisin celular y que comenten las semejanzas y las diferencias entre ellos. Si se considera necesario, anotar palabras o texto de apoyo para guiar a los alumnos en la observacin de los esquemas. Mitosis Meiosis

1) 2)

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Se puede pedir que organicen sus observaciones en un cuadro como el siguiente:

Semejanzas y diferencias Esquema 1 Esquema 2

Nmero de cromosomas al inicio Nmero de cromosomas al final Nmero de divisiones Nmero de clulas hijas

Posteriormente pedirles que comparen su cuadro con la informacin del siguiente texto: La meiosis reduce el nmero de cromosomas La meiosis, proceso que produce los gametos en los organismos, se parece a la mitosis, pero tiene diferencias importantes. En la meiosis, una clula pasa por dos divisiones consecutivas llamadas meiosis I y meiosis II. Estas divisiones dan como resultado cuatro clulas hijas, a diferencia de las dos clulas hijas que resultan de la divisin celular mittica. Las dos divisiones de la meiosis estn precedidas por slo una duplicacin de cromosomas. Como resultado, cada una de las clulas hijas que se obtienen de la meiosis tiene solamente la mitad de los cromosomas de la clula inicial, la mitad de la informacin gentica. La reduccin del nmero cromosm ico ocurre durante la meiosis I. Este proceso es muy importante ya que tanto los espermatozoides como los vulos son clulas que se desarrollan por meiosis en las gnadas (testculos y ovarios).

Con base en lo trabajado hasta ahora, pedir a los alumnos que por equipo redacten en su cuaderno las respuestas a las siguientes preguntas:

Por qu es importante que los gametos (vulos y espermatozoides) tengan slo la mitad de los cromosomas, es decir la mitad de la informacin gentica?

Con que tipo de reproduccin relacionaran a la meiosis, con la asexual o con la sexual?, Por qu? Comentar las respuestas en el grupo y elaborar una conclusin para cada pregunta.

Notas: Las siguientes direcciones de Internet incluyen breves animaciones (Flash) y videos (Windows media) de meiosis que pueden ser tiles para que los alumnos observen el proceso: http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/meiosis/mei1ani.html http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/meiosis/mei2ani.html http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/actividad5b.htm

En el caso de la mitosis puede ser conveniente considerar las fases del proceso de divisin, en la meiosis podra suscitar confusin el revisar cada fase y lo que ocurre en ellas, por lo que se sugiere slo destacar las principales diferencias.

Evaluacin En esta actividad los alumnos ponen en juego varias habilidades y actitudes en torno a la comunicacin, como reflexin, comparacin, intercambio de ideas y argumentacin, puede ser til recurrir a una hoja de observacin para valorar estos aspectos, considerando tambin el manejo de conceptos. Otra opcin es solicitar a los alumnos que elaboren mapas conceptuales para valorar la manera en que integran los contenidos conceptuales de la secuencia.

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ACTIVIDAD 5: Cierre Se puede pedir a los alumnos que elaboren una pequea exposicin interactiva para la comunidad escolar con el tema Por qu y cmo se dividen las clulas, para la cual se pueden organizar en equipos y elaborar algunos materiales: construir modelos en plastilina de ambos procesos, carteles informativos que muestren la importancia de la divisin celular, folletos, rompecabezas o incluso organizar el Rally para que participen quienes visiten la exposicin.

Notas: Esta propuesta tambin puede ser retomada por algn equipo que quiera profundizar en el tema mediante el desarrollo de un proyecto.

Como cierre del subtema o como presentacin de un proyecto, conviene destacar el dominio de contenidos al comunicarlos a otras personas de la comunidad escolar. Otros docentes que impartan Ciencias y que asistan a la exposicin pueden aportar comentarios valiosos a los alumnos para mejorar su desempeo.

EVALUACIN A continuacin se presentan algunos ejemplos de reactivos para evaluar los contenidos del subtema. 1. De cada pareja de opciones seala con el nmero [ 1 ] la que corresponde a la mitosis y con el nmero [ 2 ] la que corresponde a la meiosis: A. [ ] Ocurre durante la formacin de los gametos

[ ] Ocurre durante el crecimiento del cuerpo

B.

[ ] Es importante en la reproduccin sexual [ ] Es importante en la reproduccin asexual

C. [ ] Como resultado se obtienen dos clulas hijas [ ] Se obtienen 4 clulas hijas

D.

[ ] En todo el proceso ocurre una sola divisin [ ] En el proceso ocurren dos divisiones

E. [ ] El nmero de cromosomas se reduce a la mitad [ ] Se mantiene el nmero total de cromosomas

2. Observa el siguiente esquema que muestra de manera resumida el ciclo de vida del ser humano.

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a) Con base en tus conocimientos de mitosis y meiosis, escribe los ttulos en donde corresponden para completar el esquema:

VULO CIGOTO MITOSIS MEIOSIS GAMETOS CRECIMIENTO FECUNDACIN 23 CROMOSOMAS 46 CROMOSOMAS ESPERMATOZOIDE

b) Iniciando por las imgenes de la mujer y el hombre describe brevemente lo que sucede en el esquema. ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ c) Qu ttulo le pondras al esquema? ________________________________________________________________________________________ 3. En los cuadros dibuja 1) Cmo se vera una clula que no se est dividiendo y, 2) una que s se est dividiendo. Seala las partes importantes y escribe en las lneas una breve explicacin de cada dibujo. 1) 2) __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________

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Anexo 1 EJEMPLOS DE PROCESOS EN LOS QUE INTERVIENE LA MITOSIS Desarrollo de un cigoto

Germinacin de una planta

Reproduccin asexual de hidra

Regeneracin en salamandra

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Anexo 2 EL CICLO CELULAR MULTIPLICA LAS CLULAS1 La divisin celular es esencial para la vida. Es la base de la reproduccin para todo organismo. Permite a los organismos multicelulares alcanzar el tamao adulto. Tambin reemplaza las clulas gastadas o daadas, manteniendo relativamente constante, el nmero total de clulas en el individuo maduro. En el cuerpo, por ejemplo, millones de clulas se deben dividir cada segundo para mantener el nmero total de cerca de 60 trillones de clulas. Algunas clulas se dividen una vez al da, otras menos seguido, y las clulas altamente especializadas, como las musculares maduras, no se dividen.

La divisin celular en plantas y animales involucra dos procesos. En un proceso llamado mitosis, el ncleo y su contenido, incluyendo los cromosomas duplicados, se dividen y son distribuidos igualmente para formar dos ncleos hijos. En un segundo proceso, se divide el citoplasma en dos. La mitosis produce dos clulas hijas genticamente idnticas, cada una con un solo ncleo, citoplasma circundante y membrana plasmtica.

La mitosis puede haber sido la solucin evolutiva al problema de distribuir copias idnticas de una gran cantidad de material gentico, en un nmero de cromosomas separados, a dos clulas hijas. Una clula viva vista a travs del microscopio ptico presenta cambios dramticos en su apariencia durante la fase mittica. Durante la interfase, los cromosomas individuales de la clula no se pueden distinguir debido a que estn en forma de filamentos de cromatina flojamente empaquetados. Con el final de la mitosis, sin embargo, los cambios conspicuos son visibles en los cromosomas y otras estructuras.

1 En: Campbell, N. A., L. G. Mitchell y J. B. Reece, 2001 Biologa, Conceptos y relaciones, Pearson Educacin, Mxico.

Interfase La clula realiza sus funciones de crecimiento y sntesis de sustancias, por lo que se observa como la clula tpica conformada por membrana, citoplasma, ncleo y otros organelos. En el ncleo, los cromosomas no se pueden distinguir individualmente debido a que estn en forma de hilos delgados muy dispersos. Antes de iniciar la divisin la clula duplica cada cromosoma.

Profase En el citoplasma se empieza a formar el huso mittico a manera de varillas o microtbulos que se mueven hacia lados opuestos o de la clula, algunos microtbulos del huso se pegan a los cromosomas haciendo que se muevan de manera agitada. Se rompe la membrana del ncleo y cada hilo de cromatina se enrolla y se dobla fuertemente, formando los cromosomas compactos que pueden ser vistos con el microscopio.

Metafase Debido a la accin de los microtbulos, se inicia un alargamiento de la clula hacia los polos. Adems, algunos se adhieren a los cromosomas. Los cromosomas se alinean en el centro de la clula (plano ecuatorial).

Anafase Los microtbulos no adheridos a cromosomas se alargan y los polos de la clula se separan cada vez ms, alargando la clula Los microtbulos adheridos a los cromosomas separan cada una de las copias y las jalan hacia los polos opuestos.

Telofase En la membrana se forma un surco que empieza a dividir el citoplasma de la clula original en dos, lo cual, a su vez, forma las clulas hijas que se separan. Desaparece el huso mittico. Los hilos de cromatina de cada cromosoma se desenrollan, los ncleos de cada nueva clula aparecen conforme se va formando la membrana nuclear.

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Anexo 3 MITOSIS EN CLULAS DE RAZ DE CEBOLLA Material:

Vaso Pincel Papel filtro Mechero o lmpara de alcohol Pinzas de madera Pinzas de punta fina Colorante: orcenas A y B Vidrio de reloj Tijeras Cebolla Portaobjetos y cubreobjetos Microscopio

Procedimiento:

1. Colocar una cebolla sobre un vaso con agua (como se muestra en el dibujo) y esperar varios das (unos 10) para que crezcan las races. La parte inferior de la cebolla debe estar rozando el agua, pero el resto del bulbo no debe mojarse.

2. Una vez crecidas las races, se cortan tres milmetros de su pice inferior. 3. Con unas pinzas se llevan las raicillas a un vidrio de reloj, que contiene orcena A (debe cubrir

completamente las piezas cortadas). 4. Calentar suavemente a la llama del mechero, sujetando el vidrio de reloj con una pinza de madera,

evitando que la orcena hierva, hasta que salga vapor. 5. Dejar enfriar y repetir el calentamiento de la misma forma un total de tres veces. 6. Con un pincel, colocar una raicilla en un portaobjetos. 7. Aadir unas gotas de orcena B. 8. Colocar el cubreobjetos y presionar con la yema del dedo pulgar. Por precaucin, colocar papel filtro

sobre el cubreobjetos. 9. Llevar la preparacin al microscopio para su observacin.

Nota: Los pasos 4 y 5 pueden omitirse si se va a trabajar con preparaciones temporales. Si no se cuenta con las dos variantes del colorante, utilizar el mismo en los pasos 3 y 7. Tambin se pueden consultar otros procedimientos en manuales de prcticas o con especialistas en algunas instituciones y universidades. Se recomienda hacer uno o varios ensayos antes de trabajar con los alumnos o elaborar las preparaciones para que ellos las observen.