Ciencias Naturales 101 Probablemente has escuchado el término vacuna. Explica en qué consisten. Investiga cuáles de éstas te han aplicado. 6. La revolución industrial fue un período histórico que trajo consecuencias importantes en la industria y el desarrollo socio-económico de los países. Investiga de qué manera afectó el medio ambiente. 7. Una de las exigencias que se les hace a las industrias y empresas en general es el de la disposición adecuada de los residuos sólidos. Una de las prácticas más comunes es la de clasificar dichos residuos de acuerdo al código internacional de colores. A continuación se muestran las diferentes canecas con una coloración determinada, ubica en cada caso el tipo de residuo que debe ir VERDE NARANJA CREMA GRIS AZUL BLANCO Explico Es muy importante que tengas claro que en el componente de CTS no se exige tener conocimientos amplios de cada uno de los temas involucrados, los cuales además se encuentran relacionados con los demás componentes (Biológico, químico y físico). Lo verdaderamente importante es que los jóvenes desarrollen un pensamiento crítico y sentido de responsabilidad frente al efecto que tiene el estudio de las ciencias naturales en el desarrollo de las sociedades. A pesar que los temas son muy amplios, en general se evalúan todos aquellos referentes a la contaminación ambiental (deforestación, calentamiento global, efecto invernadero, la alteración de la flora y fauna, etc), el tratamiento de residuos, la explotación de recursos, la planificación familiar y las ETS (enfermedades de transmisión sexual). Por esta razón nos centraremos en explicar con qué tipo de preguntas te encontrarás y cómo debes dar solución a estas. Otro punto fundamental es que debes tener claro cómo se debe realizar una investigación, y la importancia del método científico como base para ello.
102 1. Calentamiento global: En el componente físico mencionamos los diferentes fenómenos que se presentan cuando la luz viaja. Lo que ocurre normalmente es que los rayos del sol (radiación de onda corta) son absorbidos por la tierra, y ésta emite radiación infrarroja (de onda larga) a la atmósfera, la cual en condiciones normales saldría al espacio; pero lo que ocurre en realidad es que por la presencia de ciertos gases contaminantes, los cuales son capaces de absorber la radiación de onda larga, se genera un calentamiento de la atmósfera y a su vez de la superficie terrestre. A este fenómeno también se le conoce como Efecto Invernadero, y es ocasionado por gases como: el vapor de agua, el dióxido de carbono (CO2 ), el metano, clorofluorocarbonos (CFC), óxido de nitrógeno, etc. El ozono a pesar de ser un componente de la atmósfera es un gas de efecto invernadero. Investiga de qué manera ayuda este compuesto químico al calentamiento global. 2. La lluvia ácida: Es una forma de contaminación que consiste básicamente en precipitaciones que presentan un pH ácido debido a la presencia de óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre. Dichas precipitaciones son trasladadas a grandes distancias antes de caer en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve, niebla o neblina. Lo preocupante es que afecta la vegetación, a las diferentes formas de vida acuática e incluso a las edificaciones construidas a partir de piedra caliza y mármol. Los contaminantes mencionados con anterioridad son producto de la industria metalúrgica, de la obtención de energía a partir de combustibles fósiles y de los motores de automóviles y aviones. A continuación, presentaremos un ejemplo perteneciente a la competencia “Explicación de fenómenos” El CO2 es un gas que se presenta en altas concentraciones en nuestro planeta, de hecho es uno de los residuos que generamos los organismos aerobios, y que luego es aprovechado por las plantas para generar oxígeno. Dicho gas tiene la capacidad de absorber las ondas infrarrojas, las cuales tienen una longitud de onda que va de 0,7 a 100 µm. De acuerdo a lo anterior, el dióxido de carbono es uno de los responsables de A. el efecto invernadero. B. la lluvia ácida. C. la deforestación. D. la fuga de energía. Para dar respuesta a la pregunta es suficiente con leer el texto, en donde se indica que el gas absorbe calor, lo cual nos indica que está asociado al calentamiento de la capa de ozono, y con ello de la tierra. Por tanto la respuesta es la A. 3. Deforestación: Es la eliminación de bosques a gran escala, debido básicamente a la intervención del hombre. Este es un tema de mucho estudio ya que, además de afectar a las especies vegetales, hay un impacto negativo sobre las especies animales que habitan el lugar intervenido. 4. Planificación familiar: Este es un tema bastante complejo, teniendo en cuenta que es un problema de suma importancia en los jóvenes de América Latina, especialmente aquellos que se encuentran en una situación socio-económica de vulnerabilidad e inestabilidad emocional en sus hogares. Lo importante en este caso, es que tengas claro que hay distintos métodos de planificación y que como este nombre lo indican, busca disminuir la probabilidad de concepción. Es claro entonces que estos métodos no disminuyen la probabilidad de contagio de una ETS (enfermedad de transmisión sexual), a menos que sea un método de barrera. A continuación se mencionarán brevemente en qué consisten cada uno de ellos:
Ciencias Naturales 103 • Métodos de barrera: Aquí encontramos a los condones, tanto para hombres como para mujeres. La eficacia está alrededor del 93% y disminuyen drásticamente la probabilidad de transmisión de ETS. • Hormonales: En esta se encuentra una lista amplia que incluye pastillas de uso diario, inyecciones de uso mensual, dispositivos subdérmicos que tienen efecto hasta de 5 años, entre otros. • Intrauterinos. Uno de los más empleados es la T de cobre, la cual tiene una eficacia del 98% y puede durar hasta 12 años. • Anticonceptivos de emergencia: entre estos encontramos las llamadas píldoras del día después o el método yuzpe. Ten en cuenta que los métodos que escuchas en algunas ocasiones no son tan efectivos aunque ampliamente conocidos como el método del ritmo, coito interrumpido y la lactancia materna. A continuación se presenta un ejemplo perteneciente al componente “Uso comprensivo del conocimiento científico” En el cuadro a continuación se muestra la eficiencia de algunos métodos anticonceptivos Método %Eficiencia Condón 93% DIU (T de cobre) 98% Píldoras 97% Dispositivo subdérmico (DS) 99% El método más efectivo para evitar contagiarse con una enfermedad de transmisión sexual es A. condón. B. DIU. C. píldoras. D. DS. Para responder debes leer detenidamente la pregunta, no te apresures, la respuesta no es la que tiene mayor porcentaje de eficacia, ya que ésta se refiere es a la planificación, o sea, la prevención de embarazo. En realidad el método que previene las ETS es el de barrera, quiere decir que la respuesta correcta es la opción A. 5. Nutrición, alcoholismo y drogadicción: En este componente también se evalúa que el estudiante sea capaz de reconocer los efectos nocivos que puede tener una mala alimentación, y malos hábitos como el tabaquismo, alcoholismo y consumo de drogas ilícitas. 6. Inocuidad alimentaria: Cuando hablamos de inocuidad nos referimos a todas aquellas condiciones y prácticas que se realizan para poder producir alimentos aptos para el consumo y evitar su contaminación. Hay muchos factores que influyen en el tema de la inocuidad, que van desde un adecuado lavado de manos por parte de todos los manipuladores de alimentos, procesos de limpieza y desinfección en las plantas de producción y adecuaciones locativas, por mencionar algunos. Todas estas prácticas son necesarias, teniendo en cuenta que estamos en un mundo globalizado en el que la población tiene al alcance una gran variedad de productos, los cuales deberían tener los mismos estándares de calidad.
104 7. Vacunación: La ciencia ha contribuido de maneras inimaginables en la medicina. Antiguamente la tasa de mortalidad infantil alcanzaba cifras muy altas, e incluso en la población adulta se generaban epidemias que hoy se pueden prevenir gracias a las vacunas. Podemos definir las vacunas como sustancias que se aplican a personas sanas para que generen defensas sobre ciertas enfermedades. Existen distintos tipos de vacuna, y depende de si se emplea un virus atenuado (que no es contagioso ni genera la enfermedad), muerto o vivo. 8. Antibióticos: para el ICFES es muy importante que los estudiantes tengan claro cómo funciona un antibiótico. Para esto ten en cuenta que existen diferentes tipos en el mercado, y éstos afectan el crecimiento y desarrollo de las bacterias sin hacer daño a nuestras células. Pueden afectar ciclos bioquímicos fundamentales o volviendo débil la pared y la membrana celular. La finalidad de todos es acabar con infecciones que nuestras defensas no pueden combatir con facilidad, quiere decir que son como una especie de “veneno” específico para este tipo de microorganismos. Ten en cuenta que un antibiótico no actúa contra hongos, a los medicamentos que tienen dicha acción se les conoce como antimicóticos. Un aspecto que debes tener en cuenta es que no debemos abusar del uso de este tipo de medicamentos, ya que las bacterias tienen la habilidad adquirir resistencia y luego es difícil combatirlas. Elabora 1. Se realizó un estudio para evaluar la influencia de la emisión de gases de una fábrica ubicada en una zona X sobre una especie de mamífero que habita allí. La empresa empezó a operar en el año 2000. Los resultados fueron los siguientes: 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 Tiempo (años) Número de individuos De acuerdo a lo anterior, una forma de evitar que se siga generando un impacto negativo sobre dicha especie es: A. exigir a la fábrica que cierre o se traslade de lugar. B. imponer sanciones económicas para compensar el daño. C. que se haga una reubicación de la población de la especie. D. que la fábrica haga tratamiento de los residuos producidos.
Ciencias Naturales 105 2. Si no se toman las medidas adecuadas es probable que para el 2020 A. empezarán a aparecer nuevas especies para lograr un equilibrio en el ecosistema. B. la especie desaparezca, generando un impacto negativo al equilibrio del ecosistema. C. la empresa tenga que buscar la manera de cruzar la especie con otra de mejores genes. D. la especie ha logrado adaptarse, lo cual le habrá permitido aumentar el número de individuos. 3. La cocaína (benzoilmetilecgonina) es un compuesto químico extraído de la hoja denominada con el mismo nombre. Es un estimulante del sistema nervioso y genera dependencia física en aquellos que la consumen. Actualmente es uno de los grandes problemas que se presenta en la sociedad. Una de las consecuencias en la salud de consumir dicho alcaloide es que se A. presenta un deterioro irreversible del sistema nervioso central. B. generan consecuencias económicas graves en el consumidor. C. aumente la violencia en las calles y zonas habitadas por adictos. D. haya un aislamiento y disminución de la autoestima de quien consume. 4. Una de las grandes preocupaciones de los ambientalistas es la formación de la lluvia ácida, principalmente porque afecta distintas formas de vida sobre las zonas en las que cae. Una medida viable e inmediata para disminuir la formación de dicha solución en el ambiente es A. que se prohíba la emisión de gases y otros compuestos responsables de la lluvia ácida. B. promover la producción limpia en las fábricas y el uso de transporte público. C. la creación de filtros que sean capaces de atrapar los compuestos químicos implicados. D. obligar a las empresas a que obtengan su energía a partir de fuentes no renovables. 5. La ganadería es una de las actividades económicas de suma importancia en nuestro continente. Dicha práctica ha traído consecuencias consigo, tales como la desertificación de los suelos, el cual es un proceso de degradación ecológica. Otro ejemplo de una actividad humana que puede generar dicho fenómeno es A. la falta de agua por causa de fenómenos como las sequías. B. la erosión causada por la pérdida de nutrientes en el suelo. C. el riego excesivo en ciertas zonas aptas para cultivos. D. el exceso de cultivos en los terrenos aptos para ello. 6. La planificación en los jóvenes es un tema de suma importancia en la sociedad actual. De hecho el embarazo adolescente resulta ser problemático para el estado principalmente porque A. hay altas probabilidades de que el niño sufra de desnutrición infantil. B. las madres no se van a preparar adecuadamente para el mundo laboral. C. los niños van a verse sometidos a la exclusión social por no tener hogar. D. se disparan los niveles de mortalidad, haciendo que falten los recursos. 7. En un laboratorio se está desarrollando la vacuna contra el VIH (virus de la inmunodeficiencia humana) en humanos. En las etapas finales de las pruebas se toma la decisión de probar dicha vacuna en gallinas, esta decisión es
106 A. acertada, ya que las aves son muy resistentes a las pruebas de laboratorio. B. no apropiada, la anatomía de las aves es completamente similar a la de los humanos. C. correcta, ya que las gallinas son muy abundantes en la tierra y no sienten el dolor. D. errada, se debió probar en animales con características similares al humano. 8. Una correcta alimentación es fundamental para mantener el buen funcionamiento del cuerpo. A continuación se muestran los niveles adecuados de calorías que se deben ingerir en cada comida Comida Proporción de calorías diarias Desayuno 20-25% Almuerzo 35-40% Cena 15-25% Si una persona ingiere una merienda cuyo porcentaje de calorías diarias representa entre el 30-50% se esperaría que A. con el pasar de los días el individuo empezará a aumentar de peso sino realiza una actividad física. B. la gran cantidad de calorías se quemen si se aumenta el consumo de vegetales y frutas en la dieta. C. sus niveles de colesterol empiecen a aumentar en el tiempo, generando enfermedades cardiovasculares. D. el individuo empiece a presentar problemas de salud debido a la obesidad que presenta. 9. Un grupo de investigadores evalúa si hay una relación entre la infección prenatal con el virus del Zika y la microcefalia. Para ello evaluaron los diferentes casos de los últimos 2 años y tabularon la información de la siguiente manera Ciudad Número de casos de niños con microcefalia Número de madres contagiadas con zika en período de gestación 1 200 100 2 500 250 3 150 50 4 35 25 5 2 0 6 234 125 De acuerdo a la información presentada es posible afirmar que A. es seguro que el Zika genera microcefalia en los niños en etapa de desarrollo. B. hay una relación entre los casos de microcefalia en las madres y el padecimiento del Zika. C. faltaron datos que permitieran llegar a una conclusión con respecto a la hipótesis inicial. D. la hipótesis inicial no se encuentra bien planteada, por lo que no se puede concluir. 10. En la agricultura es usual el uso de plaguicidas para acabar con las especies que puedan afectar con dichos cultivos ¿Estás de acuerdo con dicha práctica? ¿Afectan estos al medio ambiente?
Ciencias Naturales 107 Unidad 8 La tecnología y la investigación como pieza fundamental del desarrollo de la sociedad: Parte II. Objetivo: Establecer la importancia del desarrollo de tecnologías amigables con el medio ambiente, y su relación con los componentes biológicos, físico y químicos. Empieza A esto se le llama domótica, la cual está definida como el conjunto de tecnologías aplicadas al control y la automatización inteligente de la vivienda. Con esto queremos decir que una vivienda con este sistema es capaz de mantener controladas ciertas variables como el consumo de energía, protegerla mediante cámaras de seguridad y enviarte información acerca de todo lo que sucede en el interior y a los alrededores de ésta. • Estadios sostenibles. Cada vez es mayor la preocupación por el medio ambiente y el bienestar de las generaciones futuras. Es por esto que se habla de edificaciones sostenibles, las cuales tienen como eje central el máximo aprovechamiento y uso eficiente de los recursos como la energía y el agua, la construcción con materiales reciclables, uso apropiado de espacios y la minimización de los impactos negativos al medio ambiente. Uno de los ejemplos que se hizo popular en el último mundial de fútbol fueron las adecuaciones que le hicieron al emblemático estadio Maracaná en Brasil, el cual cuenta con 1.500 paneles solares que producen 380 kWp (kilowatt pico) de energía, lo cual es equivalente a lo que consumen 240 hogares en un año, y a su vez evita la emisión de 2560 toneladas de CO2 anualmente Adicionalmente, dicho estadio tiene un sistema moderno de captación de lluvia, la cual es tratada para utilizarla dentro de las instalaciones, y un diseño para el máximo aprovechamiento de la luz solar. Era de la domótica. Hace algunas décadas nuestros padres y abuelos jamás imaginaron que fuese posible manejar las cosas del hogar sin necesidad de estar en éste: programar los electrodomésticos, manejar la seguridad mediante cámaras que envían información a nuestros móviles e incluso indicar que nos espere con una cena lista para consumir ya es posible. http://3.bp.blogspot.com/--Gdw5AxNsl8/ U2kXfthIUuI/AAAAAAAAA1A/1ZU0Gd6_NDo/ s1600/Exterior+4.jpg Curiosidades… Durante la historia del hombre se han presentado las llamadas revoluciones, las cuales como su nombre lo indica, han generado transformaciones de mucha trascendencia. Una de éstas es la revolución digital, también llamada tercera revolución industrial, y precursora de la era de la información. Es evidente que durante todo este tiempo ha habido avances en materia de tecnología que años atrás eran considerados parte de la ciencia ficción: comunicación inalámbrica, internet, dispositivos móviles con una gran variedad de funciones. Todos estos han generado cambios en la economía y la cultura, de hecho gracias a dichos avances somos una sociedad más globalizada, en donde la información viaja rápidamente a todos los rincones del mundo
108 1. Define Sostenible y sustentable ¿Son lo mismo? Explica las diferencias y socializa con tus compañeros. 2. Actualmente se habla de energías renovables como pieza importante del desarrollo sostenible ¿En qué consiste este tipo de energía? ¿Sabes de alguna en especial? 3. El ser humano ha empleado a la naturaleza como modelo para diseñar objetos en diferentes aplicaciones. Un ejemplo de esto es el de los chalecos antibalas, los cuales se hacen con materiales que simulan una telaraña. Investiga qué otros inventos están basados en la naturaleza. 4. ¿Alguna vez has imaginado que inventas algo? Escribe qué se te ha ocurrido al respecto y si puede materializarse o no. 5. En el siguiente cuadro ubica las cosas positivas y negativas que tienen los dispositivos móviles que tanto empleamos hoy en día. Aspectos positivos Aspectos negativos 6. ¿Crees que la ciencia influye en los avances tecnológicos o, por el contrario, son los avances tecnológicos los que promueven las ciencias? Explora
Ciencias Naturales 109 ¿Crees que debe haber un control por parte de las entidades gubernamentales en la manera que usamos la tecnología? 7. Uno de los temas más controversiales de los últimos tiempos es acerca del uso comercial o no de los organismos genéticamente modificados. Investiga qué son estos organismos y discute con tus compañeros acerca de las ventajas y desventajas de usarlos. 8. Uno de los momentos más importantes en la historia es el de la revolución industrial, la cual marca un punto de inflexión en todos los aspectos de la sociedad y se convierte en el inicio de la economía actual. Investiga de qué manera avanzó la ciencia y la tecnología, y qué influencia tuvo en la manera en cómo están organizadas las sociedades actuales. Explico E n la unidad anterior dejamos claro que para responder las preguntas de este componente no es necesario saber de memoria una gran variedad de temas relacionados, ya que es bastante complejo, teniendo en cuenta que éstos se encuentran alineados con los demás componentes, sin embargo mencionaremos generalidades de cada uno de ellos, y la idea es que tengas un pensamiento crítico al respecto. 1. Desarrollo sostenible y desarrollo sustentable: Un error muy común es considerar que ambas expresiones son lo mismo, y aunque están íntimamente relacionadas no lo son. Lo sostenible es todo aquello dependiente de agentes externos para su funcionamiento. Mientras lo sustentable tiene la capacidad autónoma de sustentarse sin necesidad de dichos agentes externos. 2. Fuentes de energía: Podemos encontrar básicamente dos tipo de energía, las renovables o verdes y las no renovables. En el primer caso nos referimos a aquellas que se obtienen a partir de fuentes naturales y que son inagotables o se pueden “renovar”, es el caso de: • Energía hidráulica: ésta aprovecha el movimiento del agua en las fuentes hídricas para transformarlas en energía eléctrica. • Energía eólica: en esta se aprovecha la energía cinética generada por los vientos, los cuales transfieren parte de ésta a energía mecánica en la hélice y posteriormente a energía eléctrica en los generadores. • Energía geotérmica: aprovecha el calor del interior de la tierra. En realidad la energía es obtenida a partir de yacimientos que pueden ser de agua caliente, secos o géiseres.
110 • Energía undimotriz: aprovecha la energía mecánica generada por el movimiento de las olas y las transforma en energía eléctrica. • Energía mareomotriz: es la que se obtiene aprovechando las mareas. De manera general se aprovecha la energía potencial entre las mareas altas y bajas. • Energía solar: aprovecha la radiación electromagnética que proviene del sol. Esta se obtiene a partir de celdas o paneles solares los cuales transfieren la energía a los llamados colectores solares térmicos. En segunda instancia tenemos a aquellas energías que no son renovables, también llamadas convencionales. Estas han sido ampliamente utilizadas desde hace cientos de años y se caracterizan porque su disponibilidad en la naturaleza es limitada, pero resulta ser económica su extracción y mucho más fácil su manejo. Se explicarán a continuación los combustibles más usuales • Combustibles nucleares: en la unidad II del capítulo I explicamos las generalidades de la fisión nuclear. En la cual se ve involucrada una cantidad considerable de energía, la cual puede ser empleada para la producción de armas, o para generar energía. Los combustibles empleados en las plantas nucleares usualmente son el Uranio y el Plutonio, y el funcionamiento en dichas plantas es semejante a una termoeléctrica. • Combustibles fósiles: estos son quizá los más empleados a nivel mundial, y se genera cuando se queman dichos combustibles para obtener calor y trabajo. Han sido criticados en las últimas décadas debido principalmente a que resultan ser altamente contaminantes (emiten gases tóxicos para el ser humano) y cuyos residuos tardan mucho tiempo en degradarse. Aquí encontramos al carbón y al petróleo, los cuales han sido ampliamente estudiados desde la revolución industrial. 3. Organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos: como mencionamos, la biotecnología permite la modificación de las especies tal como las conocemos hoy en día. Lo que ocurre en este caso es que se extrae un gen que codifica para una característica deseada y se inserta en un organismo que pueda expresar dicho gen, confiriendo finalmente dicha característica. Te sorprendería saber que en la actualidad hay varios casos exitosos en la generación de OGM. De hecho hay muchos cultivos vegetales que han sido aprobados para el consumo humano, tal es el caso del tomate Flav Savr, el cual consistía en un tomate que tenía un tiempo mayor de vida útil comparado con la especie silvestre, y a pesar de sus propiedades fue un fracaso a nivel comercial, otro ejemplo ha sido el del arroz dorado el cual se considera como un arroz fortificado con vitamina A y desarrollado para aquellos lugares del mundo en donde la alimentación es de difícil acceso para las comunidades. 5. Se inserta el gen de interés en células vegetales o animales en sus primeras etapas de vida. 1 2 3 4 5 4. Se obtiene el metabolito (producto) deseado o se sigue cultivando el microorganismo para luego extraer el gen de interés. 3. Se cultiva la célula con el gen integrado en las condiciones ambientales adecuadas. 2. Se integra el fragmento de ADN en la célula de otro organismo (por lo general con microorganismos, siendo más usual el uso de bacterias). 1. A partir de un organismo se aísla un fragmento del ADN que sea de interés.
Ciencias Naturales 111 Hasta ahora no hay estudios científicos de peso que relacionen alguna enfermedad con el consumo de OGM o de metabolitos producidos por éstos, sin embargo hay un debate bastante amplio al respecto, con muchos detractores y promotores. Ya que como ves hay muchos efectos positivos, pero algunos se preguntan si jugar de esta manera con la naturaleza no podría generar microorganismos patógenos y difíciles de combatir. 4. Clonación: está definida como el proceso en el que se generan copias exactas de un organismo de forma asexual. Ten claro que la reproducción sexual involucra mutaciones y variabilidad genética, por lo que no es posible obtener clones por esta vía. Separar la célila de la ubre de una borrega “x” Separar el ADN del huevo no fertilizado Fusionar las células Embrión prematuro con ADN del donador Implante en madre prestada Clon de la borrega “x” Cultivo http://daktari23.blogspot.com.co/2014_04_01_archive.html. En la naturaleza hay una diversidad de organismos capaces de producir copias de sí mismos, tales como las bacterias, hongos y plantas. De hecho hay varios tipos de clonación, pero quizá el más famoso de todos es el de Dolly, el primer mamífero clonado a partir de una célula adulta. El proceso de obtención de Dolly fue como se muestra en el gráfico. Se implanta el núcleo de una célula somática (diploide 2n) en un óvulo al que le fue extraído previamente el núcleo. Como tiene la carga completa de cromosomas, solo necesita de una estimulación para poder iniciar el proceso de meiosis, y con el tiempo ir formando el embrión, el cual va implantado en la madre adoptiva. A continuación, se presentan 2 ejemplos, correspondientes a las competencias Uso comprensivo del conocimiento científico y explicación de fenómenos respectivamente. a. Una de las enfermedades más estudiadas en el mundo es la diabetes, la cual está definida como la incapacidad del cuerpo en producir la insulina necesaria para controlar los niveles de azúcar en la sangre. De acuerdo a esto, un grupo de científicos ha decidido producir insulina humana a partir de E. coli, un microorganismo que hace parte de la flora normal del ser humano. El procedimiento aplicado fue el que se muestra en el gráfico a la izquierda Si se inyecta la insulina producida por este microorganismo a un paciente diabético es probable que Curiosidades… Dolly solo vivió 6 años, mientras que es usual que los individuos de su especie viven entre 11-13 años. Los científicos creen que está relacionado con que la célula de la cual se generó pertenecía a una oveja que tenía dicha edad.
112 A. se genere una infección en la persona a la que se le inyectó. B. la insulina presente incompatibilidad con el paciente. C. la insulina sea atacada por los glóbulos blancos del paciente. D. se les disminuyan los niveles de azúcar al paciente. Para dar respuesta a la pregunta debes tener en cuenta que lo que se le inyecta al paciente es la insulina, más no el microorganismo. Por otra parte la sustancia se genera a partir un gen proveniente de un ser humano, así que no hay manera de que resulte ser incompatible con el paciente. De acuerdo a esto, la opción correcta es la D. b. Si en vez de una bacteria, se usara un virus para la producción de la insulina se esperaría que A. no se genere el producto deseado ya que los virus necesitan de células vivas para poder reproducirse. B. se usen virus atenuados (que no causen enfermedades) de manera que no genere efectos nocivos a los pacientes. C. el producto generado no tengas las características deseadas al provenir de material genético virulento. D. se genere un virus altamente contaminante y con la capacidad de contagiar a los pacientes diabéticos. Para dar respuesta a la pregunta es necesario que te remitas a la unidad I. Recuerda que los virus necesitan de las enzimas de las células para poder llevar a cabo todas sus funciones, así que difícilmente se podría producir insulina a partir de éstos. De acuerdo con lo mencionado la opción correcta es la A. ¿Sabías que Vinton Cerf y Robert Kahn en 1972 presentaron el proyecto de diseño del conjunto de protocolos conocidos como TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), los cuales son el pilar de lo que hoy conocemos como internet? 5. Telecomunicaciones: Es claro que vivimos en la era de la información, en donde todas las personas se encuentran actualizadas acerca de lo que sucede en el mundo entero. Como se mencionó en ocasiones anteriores, el desarrollo de todo lo que conocemos hoy en día como telecomunicaciones es consecuencia de los estudios realizados sobre las ondas electromagnéticas, las cuales fueron descubiertas a finales del siglo XIX. Es evidente que todo este tema ha generado un impacto importante en las sociedades del mundo y con esto un cambio sustancial en el sector económico, social, cultural y educativo, ayudando con ello a que haya un mejoramiento en la calidad de vida de los individuos. Uno de los grandes impulsores de las telecomunicaciones ha sido sin duda el internet y la invención de dispositivos móviles, los cuales cada vez tienen más aplicaciones y mayor capacidad de almacenamiento y procesamiento. Otro aspecto no menos importante es la presencia de satélites artificiales de comunicación, los cuales se encuentran orbitando alrededor de la tierra y permiten la emisión de ondas de radio a diferentes lugares del planeta. Un aspecto muy importante y el cual ha tomado fuerza en los últimos años tiene que ver con lo que se conoce como contaminación electromagnética, electropolución o electrosmog, ocasionada por la exposición excesiva a radiaciones electromagnéticas generadas por los dispositivos electrónicos que empleamos a diario.
Ciencias Naturales 113 6. Internet y redes sociales: En la última década las redes sociales se han convertido en el medio de comunicación más empleado a nivel mundial. De hecho éstas han logrado cambiar el mundo de una manera sustancial, y nos facilitan no solo la comunicación, sino que nos permite realizar compras, vender productos, divertirnos y demás. Todo esto ha sido posible gracias al internet, el cual consiste en una red de redes que se encuentran interconectadas y que permite la comunicación descentralizada de diferentes dispositivos. A continuación, se dará un ejemplo correspondiente a la competencia Indagación. Un grupo de alumnos está impulsando la idea de construir un hospital veterinario público en la ciudad, para lo cual necesitan hacer una recolecta de fondos. Un medio efectivo para realizarlo y que genere el menor impacto negativo al medio ambiente es A. por medio de volantes, los cuales pueden repartir en las horas no escolares. B. redes sociales como twitter o facebook invitando a la comunidad a ayudar. C. escribir una columna en el periódico escolar para invitar a la comunidad. D. haciendo reunión con padres de familia para invitarlos a ayudar con la causa. De acuerdo con lo ya explicado en estos momentos, ningún medio de comunicación genera tanto impacto y se dispersa tan rápido como las redes sociales. Por tal razón la respuesta correcta es la B. 7. Biotecnología: En el sentido estricto de la palabra, podemos definir biotecnología como las tecnologías aplicadas a los diferentes procesos biológicos. Como podrás imaginar, estos son bastante amplios y complejos e incluyen algunos conceptos acerca de los cuales hemos hablado con anterioridad, y enumeramos a continuación • Desarrollo de energías renovables y sostenibles: muchas de éstas son obtenidas a partir de procesos biológicos, tal es el caso del etanol (Gas Natural Vehicular, GNV) cuya obtención se hace a partir de caña de azúcar, la cual sirve como sustrato a cierto tipo de microorganismos en cuyo metabolismo se genera el alcohol. Otro caso de este tipo es la producción de metano e hidrógeno. • Alimentación: hay muchas materias primas empleadas en la industria alimenticia que se obtienen por vía biotecnológica, tal es el caso del ácido cítrico, empleado como estabilizante y conservante; el ácido acético, que es la materia prima para producir vinagre; las levaduras empleadas en panificación y producción de bebidas alcohólicas. • Medicina: en este campo las aplicaciones son casi infinitas, desde la detección y manipulación de genes involucrados en ciertas enfermedades, hasta la generación de medicamentos que se obtienen a partir de microorganismos no patógenos y con propiedades que los hacen especiales. Un ejemplo de ello es la producción de insulina, la cual hasta hace algún tiempo se hacía a partir de los cerdos, y que actualmente se obtiene a partir de microorganismos que han sido modificados genéticamente, y a los cuales se les ha insertado genes involucrados en la producción de insulina humana. • -Medio ambiente: uno de los grandes problemas que pretende resolver la biotecnología tiene que ver con lograr la degradación de sustancias químicas altamente contaminantes a partir de microorganismos y el tratamiento biológico de aguas residuales, el cual es una realidad hoy día.
114 Otra de las aplicaciones es el de la biorremediación, el cual es un método que permite la recuperación de un medio que ha sido alterado por actividades humanas. Este principio ha sido aplicado a la extracción de metales preciosos como el oro y la plata, generando un impacto negativo significativamente menor a los generados mediante los procesos actuales. • Enzimas: el mercado de las enzimas es bastante amplio, hoy en día se emplea en la producción de detergentes, en alimentos, en la industria textil, entre otras. Recuerda que una enzima es un catalizador biológico que acelera las reacciones químicas y en algunos casos es requerida para que éstas se lleven a cabo. • Ingeniería de tejidos: en este caso se busca principalmente la regeneración de órganos y tejidos a partir de las células del mismo paciente, con esto se minimizarían los problemas relacionados con la histocompatibilidad entre órgano/tejido y paciente. A continuación encontrarás un link en donde se muestra un ejemplo de dicha aplicación https://www.youtube.com/ watch?v=Ef60-6tVtVE Elabora 1. Marca con una X en donde corresponda a la característica de dicha fuente de energía Fuente de energía Renovable No renovable Biotecnológica Eólica Solar Biodiesel Metano Gas Natural Vehicular Gasolina 2. Se está volviendo tendencia el uso de lo que se conoce como arquitectura sustentable. De acuerdo con esto, la construcción, diseño y operación de los edificios deben estar encaminadas a ser amigables con el medio ambiente y a la vez que resulten ser económicos. De las siguientes NO es una ventaja de dichas construcciones A. menores costos de funcionamiento debido a la reutilización de algunos recursos. B. incremento en la reputación de las empresas públicas o privadas que hagan parte del proyecto. C. beneficios para la salud de las personas que habiten o laboren en dichas instalaciones. D. la generación de energía que pueden vender a las casas y construcciones vecinas.
Ciencias Naturales 115 3. En la producción de detergentes amigables con el medio ambiente se hace uso de enzimas, las cuales son obtenidas a partir microorganismos. Si una lavandería industrial emplea este tipo de productos es probable que en sus aguas residuales A. no hayan productos que afecten su posterior tratamiento. B. se generen malos olores por la putrefacción de las enzimas. C. haya aumento de la temperatura, ya que las enzimas son catalizadores. D. se generen colorantes que afecten de manera negativa el ambiente. 4. Actualmente se emplean los cultivos in vitro para reproducir células vegetales a partir de las células de una planta madre. Las células generadas por cultivo in vitro serán A. idénticas en sus características físicas a la planta madre. B. totalmente diferentes a la plántula madre. C. considerados organismos genéticamente modificados. D. idénticas genéticamente a la plántula madre. 5. Un estudiante evalúa la tasa de producción de etanol del microorganismo Saccharomyces cerevisiae a partir de diferentes fuentes de sustrato. Los resultados son los que se pueden apreciar en la siguiente tabla. Inóculo (cantidad inicial de microorganismo en g/L) Sustrato Concentración inicial de sustrato (g/L) Tasa de producción de etanol (g/mL s) 0,02 Glucosa 0 0 0,02 Glucosa 3 1 0,02 Fructosa 3,2 1,2 0,02 Lactosa 3,5 2 0,02 Sacarosa 4,0 2,5 Respecto a los datos recolectados se puede afirmar que A. el microorganismo presenta una mayor producción de etanol cuando emplea sacarosa como sustrato. B. no hay manera de hacer una comparación entre los diferentes resultados ya que se empleó una concentración diferente de cada sustrato. C. el inóculo empleado no es el adecuado, ya que se requiere usar a concentraciones mayores a las del experimento. D. no se puede concluir nada por la falta de un control negativo o positivo en el experimento a partir del cual se pueda comparar. 6. De acuerdo a la información presentada en la pregunta anterior, hay un inóculo que tiene como concentración inicial de sustrato 0g/L. Este tiene como finalidad A. servir como control con el que comparar los resultados experimentales, de manera que se le dé validez a la hipótesis inicial. B. permitir que posteriormente el inóculo pueda ser utilizado para realizar repeticiones del experimento. C. permitir que otro tipo de microorganismos sean capaces de crecer y desarrollarse cuando escasea el alimento. D. servir como punto de comparación con aquellos microorganismos que son capaces de degradar otro tipo de sustratos.
116 7. Las ondas han sido ampliamente utilizadas en los diferentes desarrollos a lo largo de la historia. A continuación se muestran algunos ejemplos dependiendo de la banda de radiofrecuencia Banda Abreviatura Frecuencia y longitud de onda en el aire Uso Frecuencia extremadamente baja ELF 3–30 Hz 100,000 km – 10,000 km Comunicación con submarinos Baja frecuencia LF 30–300 kHz 10 km – 1 km Radiodifusión en AM (onda larga) Alta frecuencia HF 3–30 MHz 100 m – 10 m Radidifusión en Onda corta, Comunicaciones de aviación sobre el horizonte, RFID, Radar, Comunicaciones ALE, Comunicación cuasi-vertical (NVIS),Telefonía móvil y marina Muy alta frecuencia VHF 30–300 MHz 10 m – 1 m FM, Televisión, Comunicaciones con aviones a la vista entre tierra-avión y avión-avión, Telefonía móvil marítima y terrestre, Radioaficionados, Radio meteorológica Ultra alta frecuencia UHD 3–30 GHz 100 mm – 10 mm Comunicaciones por microondas, Redes inalámbricas, radares modernos,Comunicaciones por satélite, Televisión por satélite, DBS, Radioafición El ojo humano es capaz de percibir longitudes de onda desde 1013 y 1014 (Hz), De acuerdo con lo anterior una persona puede llegar a observar una onda de A. alta frecuencia. B. baja frecuencia. C. muy baja frecuencia. D. ninguna. 8. Enumera los pasos involucrados en el método científico.
Ciencias Naturales 117 Resumen Capítulo 4 Ciencias naturales Química Se encuentra “alineado” con los demás componentes (Biológico, químico y físico). En éste se busca que el estudiante le dé solución a problemas de la vida real, y que además se tome consciencia acerca del impacto que tienen las investigaciones científicas y los avances tecnológicos en la sociedad. Biología Píldora anticonceptiva. Planificación familiar. Métodos de barrera. Métodos hormonales Vacunación Biotecnología. Organismos transgénicos. Antibióticos. Energías renovables. Nutrición. Ciencia, tecnología y sociedad (CTS) Física Contaminación ambiental. Lluvia ácida. Calentamiento global. Reforestación.
118 1. Se disponen de los siguientes instrumentos para determinar la masa de una esfera de plomo. Dinamómetro Balanza Resorte Termómetro El más adecuado para dicho fin es A. balanza. B. dinamómetro. C. resorte. D. termómetro. 2. Una familia está siendo estudiada ya que en las últimas 4 generaciones la mayoría de sus individuos han fallecido de enfermedades cardíacas a una edad aproximada de 40 años. Una causa probable de esto es que A. los individuos de la familia no se alimenten adecuadamente, lo cual los vuelve propensos a enfermedades coronarias. B. poseen un gen dominante que de alguna manera los vuelve más propensos a sufrir enfermedades coronarias. C. hayan problemas ambientales que generen mutaciones en los genes de cada generación afectada. D. son personas sedentarias, lo cual hace obligatoriamente que sufran de enfermedades coronarias. 3. Las amilasas son enzimas ampliamente utilizadas en la industria de alimentos y tienen la función de catalizar la reacción de hidrólisis de ciertos enlaces del almidón y el glucógeno para formar azúcares simples. Una posible aplicación industrial de dicha enzima es A. en la degradación de las bolsas plásticas que tanto contaminan al medio ambiente. B. en el tratamiento de las aguas residuales, para disminuir los niveles de azúcares. C. la producción de detergentes capaces de eliminar manchas causadas por almidón. D. la degradación de grasas, las cuales son un problema para las aguas residuales. Evalúo
Ciencias Naturales 119 4. Un suelo cercano a una fuente hídrica es enriquecido con fósforo orgánico y amoníaco. Al cabo de un tiempo empiezan a aparecer peces muertos flotando en dicha fuente. La causa probable de dicho fenómeno es A. que el amoniaco y el fósforo se hayan filtrado del suelo hacia la fuente hídrica, intoxicando a los peces. B. que las plantas hayan generado compuestos tóxicos que fueron expulsados por las raíces a dicha fuente hídrica. C. la reacción entre el amoniaco y las bacterias fijadoras de nitrógeno, generando compuestos tóxicos. D. que los peces ingieran plantas con altos niveles de fósforo y carbonato, generando toxicidad y posterior muerte. 5. El ser humano ha empleado a la naturaleza como modelo para la invención de objetos útiles. De los siguientes NO es un ejemplo de lo mencionado anteriormente A. la aguja hipodérmica la cual simula lo que hace un mosquito cuando toma su alimento de algunos mamíferos. B. la bombilla LED inspirada en la generación de luz de algunos organismos de la naturaleza, como la luciérnaga. C. el velcro que es muy parecido al pelaje de perro, al cual se adhiere fácilmente algunos objetos de características determinadas. D. el filtro de agua que se basa en el sistema de clasificación de fluidos de algunos insectos y organismos descomponedores. 6. Una de las preocupaciones del alcalde de una ciudad es el alto consumo de energía debido al alumbrado público, lo cual a su vez genera costos elevados. Una medida que permita disminuir los costos producidos es A. que los habitantes paguen el excedente en los servicios públicos. B. la instalación de paneles solares que permita aprovechar la energía del sol. C. apagar el alumbrado público luego de las 12 de la noche. D. aumentar los impuestos que deben pagar anualmente las empresas. 7. Un grupo de investigadores está evaluando el diseño de una nueva batería (A), la cual carga completamente en 5 minutos. El consumo de energía de dicha batería comparada con una convencional (B) es A. mayor. B. menor. C. igual. D. complementaria. 8. Se está evaluando la tasa de degradación de un carbohidrato por parte de varios microorganismos. Para ello se cultivan diferentes cepas en varios tubos de ensayo con una misma cantidad de sustrato inicial. Los resultados se encuentran tabulados a continuación Tubo de ensayo Cepa de Microorganismo Tasa de degradación (g/h) 1 - 0 2 Y 0,02 3 Z 0,36 4 V 0,01 5 W 0,41
120 La razón por la que en el tubo de ensayo número 1 no se pusieron microorganismos es porque A. probablemente no habían más cepas para realizar el experimento. B. la tasa de crecimiento no es significativa para ese carbohidrato. C. este tubo servirá como control para verificar la validez del experimento. D. la fuente de alimento no fue suficiente para todas las cepas. 9. La transmisión WiFi permite a los usuarios conectar varios dispositivos entre sí, y acceder a internet sin necesidad de cables. Este funciona con ondas de radio tal como lo hacen los dispositivos móviles y TV con tecnología Smart T.V. Dicha transmisión está conformada por un adaptador inalámbrico, el cual traduce los datos en señales de radio y los transmite mediante una antena, y por otro lado el router, el cual recibe una señal y la decodifica enviándola finalmente mediante una conexión por medio de cables. Si se ubica un dispositivo de este tipo en una habitación cubierta con papel aluminio es probable que A. el ancho de banda de la señal disminuya considerablemente. B. se requiera de mayor cantidad de routers para poder emitir señal. C. las ondas no podrán salir de dicha habitación y por tanto no habrá señal. D. un dispositivo que se encuentre a las afueras no podrá recibir señal alguna. 10. Se dice que un producto es biodegradable cuando puede descomponerse en sus componentes básicos, debido a la acción de microorganismos o elementos presentes en el ambiente. Matemáticamente se define como la relación entre la DBO (Demanda biológica de oxígeno) y la DQO (Demanda química de oxígeno) cuyo valor deber ser superior a 0,6 (60%) para considerarse como biodegradable. Si un agua residual presenta valores muy grandes de DQO quiere decir que A. tiene mucho oxígeno para que los microorganismos crezcan. B. la carga de materia orgánica presente en el agua es muy alta. C. es imposible que haya alguna forma de vida en el agua residual. D. Se requiere aire del ambiente para llevar a cabo la degradación. Pregunta Competencia 1 Uso comprencivo del conocimiento científico 2 Explicación de fenómenos 3 Uso comprencivo del conocimiento científico 4 Explicación de fenómenos 5 Indagación 6 Indagación 7 Uso comprencivo del conocimiento científico 8 Indagación 9 Explicación de fenómenos 10 Uso comprencivo del conocimiento científico