sábado, 17 de mayo de 2014

UNIDAD DIDACTICA: TEORIA CELULAR

UNIDAD DIDACTICA

HISTORIA DE LA TEORIA CELULAR: El descubrimiento de la célula

MATERIA: Biología

AÑO: 3° secundaria.

OBJETIVOS

Que los alumnos puedan  integrar conceptos previos de estructura y funcionamiento celular y las características de los seres vivos bajo el marco de la teoría celular
·         Comprendiendo el significado del concepto de célula como expresión mínima de la vida (unidad).
·         Conociendo el proceso de construcción histórica del concepto de célula como unidad estructural  
·         Identificando a la célula como unidad funcional de los seres vivos relacionado con la reproducción y el desarrollo de la vida.
·          Aproximándose al concepto de modelo científico y  al uso del  lenguaje específico
·         Que comprendan a la ciencia como un proceso dinámico y en constante cambio.  
·         Que  comiencen a concebir a los modelos científicos como construcciones provisorias y perfectibles, a través del estudio de la evolución del concepto de unidad vital.
·         -Adquirir capacidad de comprensión de las diversas técnicas que se deben utilizar para conocer los distintos aspectos celulares.
·         Observar en el microscopio distintos tipos de células
·         Que comiencen a adquirir una actitud reflexiva y crítica con respecto al avance de la ciencia.
·         Que se familiaricen con los distintos desarrollos, concepciones y/o posturas científicas que dieron lugar al surgimiento de la teoría celular y a los personajes en ellos involucrados.
·         Manejo del leguaje científico.


CONTENIDOS

Conceptuales:

La ciencia como construcción histórica  -Introducción al concepto de perfectibilidad de las ciencias- Teoría Celular enunciada a partir de sus postulados clásicos y actuales- Distintas teorías sobre unidad vital-  Célula como unidad funcional y estructura y como base para la reproducción de la vida- Características de todo ser vivo.
Procedimentales:
Selección de la información pertinente, dentro de un texto biográfico-Representación de acontecimientos en un eje temporal- Análisis y comparación de información de historia de la ciencia (cuadro comparativo)- Elaboración de hipótesis y argumentaciones- Repaso e integración de la información histórica- Decodificación de la información (aplicar términos tales como: unidad, célula, organización, coordinación)-Análisis y comparación de las dos versiones de la teoría celular: desarrollo de argumentaciones en relación a diferencias y alcances de cada una-Expresión del lenguaje científico de la biología celular en forma oral y escrita.
Actitudinales:
Que empiecen a valorar la ciencia como construcción histórica-  Que comiencen a adquirir una actitud reflexiva y crítica con respecto al avance de la ciencia- Elaborar repuestas racionales frente a la presencia de una situación problemática- Apertura en la consideración de distintas posturas entre los pares y a reelaborar hipótesis personales- Participación activa  en la realización de las actividades- Utilizar un lenguaje claro y preciso para la adecuada comunicación de los conceptos

ACTIVIDADES POSIBLES
ACTIVIDAD Nº 1
1)      En grupos de no más de cuatro alumnos, observar a simple vista, manipular, romper, abrir un corcho. Anotar características propias del mismo.
2)      Dibujar la estructura observada en un afiche y explicar al resto de la clase
3)      Mirar una diapositiva de la estructura del corcho relacionando con lo que cada grupo ha presentado
4)      Dibujar en la carpeta la estructura ampliada del corcho y responder en grupo:

-          ¿Cómo llamarían esta estructura?
-          ¿Qué ven en esta estructura ampliada?
ACTIVIDAD N º 2
MANOS A LA CIENCIA
OBSERVACIÓN DE UN CORCHO EN EL MICROSCOPIO OPTICO
MATERIALES: un microscopio óptico, portaobjetos, cubreobjetos, un corcho, un gotero y una trincheta pequeña
PROCEDIMIENTO:

  1. Cortar una lámina de corcho lo más delgada posible
  2. Colocar una gota de agua en el portaobjeto y ubicar sobre ella la lámina
  3. Tapar la lámina con el cubreobjetos y presionar suavemente hasta que desaparezcan las burbujas. Luego ubicar el preparado sobre la platina, sosteniéndolo con las pinzas.
  4. Registrar y dibujar lo que aprecian con los distintos aumentos
  5. Comparar estar observaciones al microscopio con las observaciones realizadas a simple vista y en la diapositiva de la última clase.

ACTIVIDAD Nº 3
 1)      Leer comprensivamente el siguiente texto con tu grupo.
2)       Responder:
a)      El texto leído, ¿se relaciona con las actividades anteriormente desarrolladas?
b)      ¿Cómo llamó Hooke a lo observado en el corcho?
c)      ¿Qué descubrió este científico halla por el año 1667?
d)     ¿Qué se pregunto con respecto a los poros observados? ¿Con que los compara?
e)      ¿Por qué este se sorprende al observar una corteza vegetal?
f)       ¿Qué quería encontrar o  descubrir?
g)      ¿Le sirvió a Hooke  su observación para demostrar su conclusión? ¿Cuál era ésta?
h)      ¿Por qué no sigue con éstas investigaciones?
i)        ¿Habrá influido la época histórica? ¿Por qué?
j)   ¿Qué opinas de la investigación de Hooke? ¿Habrá sido en vano? Formula una hipótesis y justifica. Ten en cuenta la siguiente información.
ACTIVIDAD Nº 4
Construcción histórica:
1)      Se dividirá la clase en  grupos de cuatro o cinco.
Se repartirán pequeñas biografías de científicos destacados en la construcción de la teoría celular (Schleiden, Schawn, Leewenhoek, Virchow, Bichat, Cuvier, incluyendo el texto de Hooke). Cada grupo trabajará con un material diferente.
2)      A partir del material histórico, se deberá elaborar en el frente una línea del tiempo (pizarrón). Comparar en la línea histórica los lapsos de tiempo entre los primeros descubrimientos y los avances más rápidos producidos en períodos posteriores. Debatir causas y sacar breves conclusiones grupales

3)       Completar el siguiente cuadro comparativo (en cartulinas o papel afiche

4)      Puesta en común, cada grupo expone en el frente su producción.


Con esta actividad se busca que el alumno elabore hipótesis, en base a un análisis horizontal del cuadro elaborado.
Se produce el intercambio de información entre los distintos miembros del grupo lo que da lugar a la toma de conciencia de las diversas posturas y genera un instancia de conflicto cognitivo.
Se tiene en cuenta el manejo del leguaje científico.
Se elaboran conclusiones sobre el proceso de construcción histórica de la teoría celular
 
Grupo 1
Descubrimiento de las células
La imagen de la célula ha cambiado con la aparición de instrumentos que permitieron aumentar la agudeza visual. El conocimiento de las propiedades ópticas de las superficies transparentes curvas data de más de 2000 años, pero la aplicación de este conocimiento para ayudar a la visión tuvo que esperar hasta fines del siglo XIII, cuando el italiano Salvino degli Armati inventó los anteojos. El pulido de lentes se convirtió así en una artesanía ampliamente difundida, y el microscopio no es más que un subproducto casual de esta profesión.
En la segunda mitad del siglo XVII aparecen en tres países europeos, Italia, Inglaterra y Holanda, investigadores que convierten la exploración microscópica de las estructuras de los seres vivos en el principal, y a veces único objeto de sus estudios. Ninguno de los microscopistas del siglo XVII trabajó de acuerdo a un programa preconcebido o dentro de una investigación sistemática. Ponían bajo el microscopio lo que casual o accidentalmente provocaba su interés y el único vínculo que unía los heterogéneos problemas a que se dedicaban era el instrumento que manejaban. No es de extrañar que la obra de estos primeros microscopista careciera de sistema y de unidad. Constituyen un grupo casi totalmente separado de los otros investigadores. Apenas mantenían intercambio entre sí, no formaron escuela, carecían de discípulos y casi no tenían imitadores.
Penetraban a una región totalmente inexplorada, aún más imprevista que la descubierta por el telescopio. Sin embargo los alcances de los descubrimientos realizados por los microscopista clásicos tardaron más de un siglo en ser reconocidos y continuados. Será recién en la cuarta década del siglo XIX, con los progresos de la técnica microscópica vuelve a orientar las investigaciones hacia ese importante cambio y permite superar la labor de los primeros microscopistas.
 
Robert Hooke (1635-1701) (Complementar con el texto ya leído)
En 1665 utilizando un microscopio rudimentario que él mismo había fabricado, observó láminas muy delgadas de corcho, que se obtiene de la corteza de ciertos árboles. Descubrió en ese preparado unas estructuras similares a las celdillas del panal de las abejas, a las que llamó células. Había observado las paredes de células muertas; por esta razón las celdas de Hooke eran un espacio sin estructura interna.
La palabra con la que se designa el estudio de las células, citología, deriva del griego kytos, que significa espacio hueco, vacío. Esta etimología consagra un error de observación de Hooke y muchos de los que siguieron, pues les llamaron tanto la atención las paredes de las células, que pasaron por alto su contenido.
Escribió a la Real Sociedad de Londres (institución científica de corte moderno, siendo uno de sus cofundadores Robert Hooke) lo que había visto, con ayuda de esquemas pacientemente dibujados. Según él, "las células no son muy profundas, pero están formadas por muchas pequeñas cajas separadas una de otra por ciertos diafragmas"
Dentro de la historia natural, se interesó también por el estudio del origen de los fósiles. En el ámbito de la física enunció la conocida ley de Hooke (ley del resorte). Contemporáneo de Newton se anticipó a algunas de las leyes, pero mantuvo con él una relación tormentosa.
Si bien las observaciones de Hooke marcaron un paso fundamental en el conocimiento de cómo están formados los seres vivos, solo a fines del siglo XVIII y principios del siglo XIX se pudieron avanzar en el conocimiento celular.

Grupo 2
Antón Van Leewenhoek (1632- 1723):
Nació en Delft, Holanda, vivió la mayor parte de su vida en su ciudad natal, iniciándose como aprendiz en una tienda de tejidos de Ámsterdam. En esa ocupación su atención fue atraída por las lupas empleadas para examinar hilos de los tejidos; desde entonces la talla de lentes para fines microscópicos se convierte para él en una pasión que lo dominará hasta el fin de sus días. Algunos años después, volvió a Delft donde aceptó el modesto empleo de portero de la Municipalidad. En esta modesta posición que le dejaba mucho tiempo libre, permanece cuatro décadas consagrando ese tiempo a su pasión: la microscopia. No sabía latín, pues carecía de formación escolar, no pudo leer la mayoría de los escritos científicos de la época, pero el mayor obstáculo era la imposibilidad de comunicar sus descubrimientos fuera de Holanda. Pero afortunadamente un compatriota suyo, reconociendo el excepcional valor de los descubrimientos de Van Leeuwenhoek, hizo llegar en 1673, un trabajo de este a la Sociedad Real de Londres, desde entonces hasta 1719 Van Leeuwenhoek no dejó de enviar a esa institución sus trabajos en forma de cartas que al principio provocaban escepticismo, pero luego despertaron admiración y entusiasmo. En 1680 fue designado miembro de la Sociedad Real de Londres.
Sin formación científica sus éxitos, los debió sobre todo a la habilidad de construir sus propios instrumentos, llevando el arte de tallar lentes a un límite no alcanzado por ninguno de sus contemporáneos. A los hombres de ciencia atraídos a Delft por la creciente fama de Van Leeuwenhoek, les permitió usar en su presencia alguno de sus instrumentos, pero nunca los más poderosos; muy celoso de sus lentes jamás prestó ninguno.
Los trabajos de Van Leeuwenhoek carecen de unidad intrínseca o de una finalidad preconcebida. Con una paciencia sin par, ponía cuanto caía en sus manos bajo el microscopio, empujado por el deseo de penetrar en el mundo inexplorado de lo invisible. Abarca temas tan inconexos como son el ojo compuesto de los insectos y la estructura de la lana de oveja, la micrografía del filo de la navaja y la descripción microscópica de la ceniza del tabaco, la tela araña y el polvillo de diamante, el cabello humano y la semilla de la naranja. No obstante en la elección de los temas de estudio, Van Leeuwenhoek tropieza con descubrimientos de indiscutible importancia.
En 1673 descubre los glóbulos rojos de la sangre. Observó que en los peces y en las ranas son elípticos, mientras que en los mamíferos incluidos el hombre son redondos.
Al examinar gotas de agua estancada descubrió en 1675 una serie de pequeños seres multiformes. Los rotíferos, las hidras y los volvox, pequeños habitantes de agua dulce, fueron igualmente observados por él, mérito que comparte con Hooke que los había descrito un poco antes. Pero Van Leeuwenhoek fue el primer investigador que vio, en el agua de lluvia y en el sarro de los dientes, las bacterias que describió en varias cartas. No solo encabeza la serie de los bacteriólogos, sino que hasta el perfeccionamiento de los microscopios en el siglo XIX se mantiene como el único ser humano que vio bacterias.
Además de haber empleado técnicas de tinción (azafrán para colorear tejido muscular); Leeuwenhoek, utilizó cortes finos en sus observaciones con el mismo grado de precisión logrado por los científicos dos siglos después. Pero el secreto que él guardaba sobre su método no permitió conocer su manera de trabajar. Se mostraba incluso orgulloso de esta actitud. Así al respecto en cierta ocasión confesó:
"Mi método de examen de los más diminutos animáculos...no lo divulgo y lo guardo para mí solo".
El hallazgo de Van Leeuwenhoek que causó mayor impresión entre sus contemporáneos fue sin embargo el de los espermatozoides a los que llamo "animálculos". En una carta enviada a la Sociedad Real de Londres escribe: "He visto una multitud de animalitos vivientes; más de 1000 moviéndose en un volumen de un grano de arena". Comprobó también la presencia de los espermatozoides en una serie de mamíferos y de otros animales, como el gallo y la rana.

Grupo 3
M.F.X. Bichat (1771-1802) Y Cuvier (1769-1832):
En una primera época anterior a la del médico francés Bichat, la anatomía patológica avanzaba casi al azar. Solo se habían estudiado las alteraciones orgánicas como causa de muerte. Con Bichat, comienzan las teorías. Se buscan las causas de la enfermedad para comprender las características de la vida. Tejidos semejantes eran asociados a enfermedades semejantes. Se describen las leyes del origen y desarrollo de las producciones orgánicas y la vida propia y característica que los anima. El considera el desarrollo, crecimiento y nutrición tanto en tejidos normales, como en los alterados. Buscaba los elementos estructurales y activos irreductibles de la organización vital. Reconocía la complejidad de las funciones del organismo y suponía que tales actividades tenían que tener bases concretas, que estarían establecidas en los tejidos. Esto es, asimiló la organización de un cuerpo a un tejido (teoría de los tejidos). Sufrió una muerte prematura, era un escritor y trabajador apresurado que nunca usó el microscopio.
Los tejidos poseían propiedades vitales distintivas (sensibilidad y contractibilidad) que constituian a los distintos órganos.
Él concibió a los tejidos como el último límite de resolución anatómica.
Pensaba que en los seres vivos ocurrían procesos vitales que eran incompatibles con el resto de los fenómenos naturales. La vida no podía explicarse únicamente por procesos físicos y químicos.
La teoría de los tejidos era como la teoría de los órganos de Halller-Cuvier, tenia una parte funcional o fisiológica y otra estructural o anatómica.
Cuvier era un anatomista, hacia hincapié en los órganos o sistemas de órganos como unidades funcionales de los seres vivos. En su concepción, la forma y la función estaban unidas, porque eran el producto de una inteligencia superior que las había diseñado con un propósito (los dientes de animales carnívoros habían sido diseñados para comer carne).
Los puntos de vista de Bichat y Cuvier eran conocidos como vitalismo. Esta concepción consideraba que era necesaria una fuerza vital especial para que la materia se organizara y se volviera viva.
Aun a fines del siglo XVIII el naturalista Cuvie y X. Bichat, rechazaban el microscopio argumentando que ofrecía visiones deformadas de los objetos.
 
Grupo 4
Matthias Jakob Scheleiden (1804 -1881):
Empezó siendo abogado hasta los 27 años de edad, insatisfecho con su actividad decidió abandonar la profesión y luego de un intento de suicidio inició sus estudios en medicina y botánica. Durante muchos años fué profesor de botánica en Jena. Poseía gran talento y originalidad pero incurrió en muchos errores debido a su temperamento impetuoso y su carácter arrogante. Buscaba una explicación de la vida a través de leyes que explicaran el funcionamiento del ser vivo a partir de sus partes (mecanicismo).
Le desagradaba la visión del momento que considerara a la botánica como una ciencia descriptiva y de clasificación (Sistemática). Consideraba a la célula como unidad esencial de los organismos vivos.
 ·  "Se han realizado numerosos esfuerzos", escribía, "para establecer analogías entre los animales y las plantas. Todos han fracasado porque la idea de individuos usada para los animales es inaplicable a las plantas. Solo en las plantas inferiores,.. que consisten en una sola célula, tenemos un individuo en el sentido animal. Las plantas cuando han adquirido cualquier grado superior de desarrollo, son agregados de seres separados independientes y totalmente individualizados, a saber de las células mismas.
"Cada célula lleva una doble vida: una independiente, que pertenece solo a su propio desarrollo; la otra incidental como parte integrante de una planta".
Luego desarrolla las ideas de Brown (1831) acerca del núcleo:
  ·  "Robert Brown", dice, " con su ingenio analítico", fué el primero en percatarse de un fenómeno que si bien ya observado, había sido descuidado. En numerosas células de .. orquídeas encontró una mancha opaca que él llamó núcleo de la célula. ...Me ha impresionado la constante presencia de este núcleo en las células de embrión muy jóvenes. Considerando las diversas maneras de presentarse, se ha llegado a la idea de que ha de tener alguna íntima vinculación con el desarrollo de la misma".
Partiendo de la célula, con el núcleo como su elemento esencial, Schleiden pasó al análisis de su origen. Aquí se equivocó, pues creyó que las células se generan por gemación de la superficie del núcleo.

Grupo 5
 
Theodor Schawn (1810-1882):
Pertenecía a un contexto familiar profundamente católico. Fue catedrático primero de Anatomía y más tarde en la de fisiología, en la Universidad de Loaina, Bélgica. Abandona luego parte de su actividad religiosa seducido por una concepción de la vida y los seres vivos como grandes máquinas compuestos por engranajes gobernadas por leyes propias sin intervención divina (mecanicismo).
Se vio muy influido por Schleiden, otro científico alemán, quién al comentarle la importancia del núcleo en el desarrollo de células vegetales le recuerda su observación de un fenómeno similar en el desarrollo de células animales. Al contrario de lo que algunos científicos afirmaban habría entonces en el embrión, partes dotadas de vida propia e independiente de la existencia de una "fuerza vital".
En su obra clásica, "Investigaciones microscópicas sobre las semejanzas de estructura y crecimiento de los animales y las plantas",1839, Schleiden, presentaba su idea central:
 ·  "Hay un principio general de construcción para todas las producciones orgánicas, y ese principio de producción es la formación de la célula"
Desaparecía así, la gran barrera entre los reinos vegetal y animal:
 · ..."Durante su desarrollo estas células [de cartílago] también manifiestan fenómenos análogos a los de los vegetales".... "La membranas celular, los contenidos celulares, los núcleos en los animales son análogos a las partes que tienen nombre semejante en las plantas"...
Se pueden expresar sus conclusiones del siguiente modo:

  1. La planta y el animal entero está compuesto por células o por sustancias segregadas por las células.
 
  1. Las células tienen una vida que es, en cierto modo propia.
 
  1. La vida individual de todas las células se halla sometida a la de todo el organismo.

Todavía es válida esta actitud general.
·  "El problema de la capacidad fundamental de los cuerpos organizados", escribía Schwann, "se resuelve en las células individuales. Debemos considerar los fenómenos generales [reproducción, relación, nutrición]para descubrir que propiedades existen en las células y poderlos explicar. Dentro de estos fenómenos mencionó los metabólicos.
 
Grupo 6
Rudolf Virchow (1821-1902):
Durante muchos años fué profesor en Berlín, destacándose pos sus ideas liberales tanto científicas como políticas. Durante 25 años publicó en una revista de patología.
Introdujo la idea, hoy familiar, de que el cuerpo puede ser considerado "como un estado en el cual cada célula es un ciudadano": La enfermedad sería así como una guerra civil, "un conflicto de ciudadanos desencadenados por la acción de fuerzas externas".
La búsqueda de la enfermedad realizada por Virchow, había avanzado desde los órganos hacia los tejidos y desde los tejidos hasta las células.
Incurrió en muchos errores debido a su temperamento. Autores tales como Abraham Trembley (1776) y B, Charles Dumontier (1829), observaron la multiplicación de células, afirmando que las nuevas surgían por división de otras progenitoras. Esto fué luego promovido por Virchow, quién amplió esta observación, a células patológicas. En una revista científica dice:
·  "Donde nace una célula debe haber habido otra célula, de la misma manera que un animal no puede proceder sino de otro animal, y una planta no puede proceder de otra planta. Así, pues, en la serie completa de los seres vivos rige una eterna ley de desarrollo continuo. No hay discontinuidades ni se puede rastrear en sentido retrogrado ningún tejido desarrollado sin llegar a una célula".
Virchow cristalizó en sus ideas en la frase: "Todas las células derivan de una célula". Pero si bien la convicción de Virchow no alcanzó para la demostración de la teoría celular promovió numerosas líneas de investigación. A través del estudio de la generación y desarrollo individual, entre 1840 y 1860 se logró mostrar que la célula unía generaciones sucesivas de plantas y animales.
Con el tiempo se le asignó al material genético (ADN) la responsabilidad última de la herencia y la posibilidad la existencia continuada de la vida y los seres vivos.
 

Cuadro Histórico

Personaje
Hooke
Leeuwen
hoek
Cuvier
Bichat
Schleiden
Schwann
Virchow
Epoca
Profesión







Nivel de
inv.
Microscópico
Microscópico
Anatómico
Tisular
Celular
Celular
Celular
Aporte/
Descubri-miento







Unidad de la vida
------
-------
Los órganos
Los tejidos
La célula como unidad estructural y funcional
La célula como unidad estructural y funcional
La célula como unidad estructural y funcional.
Continuidad de los organismos
Concepción filosófica
Mecanicista
Mecanicista
Vitalista
Vitalista
Mecanicista
Mecanicista
Mecanicista




ACTIVIDADES POSIBLES DE EVALUACIÓN
1)

Relaciona cada investigador con un hecho u observación realizada por él
 Verificar 


Anton van Leeuwenhoek
Ramón y Cajal
Robert Hooke
Rudolph Virchow
Schleiden y Schwann




Individualidad de las células nerviosas
Toda célula procede de otra célula
La célula constituye la unidad morfológica y funcional de los seres vivos.
Observación de las primeras bacterias.
Observación de celdillas en una lámina de corcho




2)
 Anota  en  el cuadro en  frases  concisas las  características  que resumen el enfoque científico en cada siglo:

Siglo XV
Siglo XVI
Siglo XVII
Siglo XVIII
Siglo XIX
Siglo XX
Siglo XXI

 Menciona  ejemplos  de descubrimientos  que tengan que ver con   adelantos  científicos  según las reglas enunciadas. Luego ubícalos en la época que  corresponda




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