Embed Size (px)
Citation preview
Grado Secundaria
Sección:
Nombre
Estudiante:
U
IEE JUAN GUERRERO QUIMPER
"Año del Bicentenario del Perú: 200 años de Independencia" carpeta de recuperación - 2022
Ciencia y Tecnología
PRESTA ATENCIÓN A LA
SITUACIÓN DE CADA
EXPERIENCIA DE APRENDIZAJE ASUME LOS RETOS QUE SE PLANTEAN EN
CADA UNA DE ELLAS
RELACIONA CADA EXPERIENCIA DE
APRENDIZAJE CON LAS ACTIVIDADES
DESARROLLA TUS ACTIVIDADES CADA SEMANA
COMPARTE CON TUS MAESTROS Y
MAESTRAS EL PORTAFOLIO QUE
EVIDENCIA TUS LOGROS CONSEGUIDOS
En tu portafolio (cuaderno o
fólder) desarrollarás lo que se te
solicita en las actividades para
desarrollar tus competencias
Con tu familia, lee la situación
referida a cada experiencia de
aprendizaje
Lee las secciones: ¿Cuáles son mis
retos? ¿Cómo me organizo para
atenderlos?
Ahora que los comprendes,
asume los retos para
desarrollar tus aprendizajes
Revisa las actividades, sus
recursos y las listas para
valorar el desarrollo de tus
competencias
Planifica el tiempo
en que
desarrollarás las
actividades y el
producto de cada
experiencia de
aprendizaje
Considera que cada experiencia
de aprendizaje con sus
respectivas actividades las
trabajarás en 4 semanas
Evalúa permanentemente
los logros de tus
aprendizajes. Para ello,
utiliza las listas de
valoración o listas de
cotejo
EDA 1 Y 2 EDA 3 Y 4 EDA 5 Y 6
EDA 7 Y 8 EDA 9
ORGANÍZATE PARA
PRESENTAR EL PRODUCTO
DE CADA EXPERIENCIA DE
APRENDIZAJE
Prepara la
presentación del
producto que
elaborarás por cada
experiencia de
aprendizaje
Comparte con tu familia todos los logros
alcanzados en cada experiencia de
aprendizaje y preséntales el producto de
cada una de ellas
Recuerda que tu portafolio y el
producto de cada experiencia de
aprendizaje los presentarás a tus
maestros y maestras en marzo
del 2022, al inicio del año escolar
Ciencia y Tecnología
RUTA Y ORIENTACIONES PARA EL TRABAJO AUTÓNOMO DE LAS EXPERIENCIAS
DE APRENDIZAJE (ENERO-FEBRERO 2022)
EXPERIENCIA I
COMPETENCIAS PRIORIZADAS
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía,
biodiversidad, Tierra y universo.
Indaga mediante métodos científicos para construir sus conocimientos
ACTIVIDAD 1
PRODUCCIONES O ACTUACIONES
Propósito Promover hábitos de saludables de alimentación considerando incluir alimentos nativos de su
comunidad y/o región.
Producto
Argumento con base en fuentes científicas y los saberes locales sobre la elección de alimentos propios de nuestra comunidad con alto valor nutricional.
Informe de indagación sobre los alimentos ricos en almidón.
SITUACIÓN SIGNIFICATIVA
Melissa es una estudiante del cuarto año de secundaria de la Ciudad de Lima, ella vio una publicación en Facebook que por su casa inauguraron una sucursal de la Pizzería que a ella tanto le gusta, por eso le pidió a su papá que hiciera un pedido, ese día le entregaron dos Pizzas familiares al precio de uno (2 x S/50) y adicionalmente le obsequiaron palitos de queso. Ese día Melissa y sus familiares comieron varias porciones de Pizza, pero su papá quien hace unos meses había sido operado de la vesícula biliar, se sintió indispuesto debido a que había consumido mucha grasa. Este suceso hizo que reflexione acerca del consumo de la comida chatarra, rica en calorías, pero pobre en nutrientes. Por ello, conversó con sus amigos sobre sus hábitos de alimentación y descubrieron que, en algunos casos, existe un consumo frecuente de este tipo de comidas. Se preguntaron cómo podrían promover hábitos más saludables en sus familias, cómo impacta la publicidad en sus hábitos y la influencia de la educación recibida en casa. Además, aunque no lo dijo, se preguntó hasta qué punto esos malos hábitos de alimentación se vinculan con problemas de autoestima. Frente a esta problemática, Melissa y sus amigos se preguntan: ¿Qué podemos hacer para promover entre nuestros compañeros, y sus familias, hábitos de alimentación más saludables?
Ante esta situación, nos proponemos como reto: ¿Qué acciones podrían realizar Nora y sus amigos para
promover hábitos de alimentación saludables en su localidad?
“Nos alimentamos saludablemente y realizamos
actividad física para vivir mejor”
EXPLORAMOS
RECURSO1. UN PROCESO EXITOSO DE OBTENCIÓN DE ENERGÍA
Cuando los alimentos ingresan a la boca, se produce un proceso de predigestión mediante la masticación y
actuación de las enzimas: luego, se dirigen al estómago y los intestinos, donde son transformados, gracias a las
enzimas digestivas, en biomoléculas como carbohidratos, lípidos y proteínas que, por difusión, pasarán a la
sangre, que los llevan a las células. Toda esta transformación se produce gracias a un proceso denominado
metabolismo celular ¢conjunto de reacciones químicas que ocurre en las células vivas) y tiene la finalidad de
obtener energía para que el organismo lleve a cabo sus funciones vitales.
El metabolismo celular implica modificación, ruptura y síntesis de moléculas para construir otras nuevas,
necesarias para la vida de las células, e incluye dos etapas: anabolismo y catabolismo. En el anabolismo se
consume energía para "construir" moléculas complejas y en el catabolismo se libera energía para "romper"
moléculas complejas.
Cuando comemos una porción de papa. yuca, camote, trigo o quinua, que son carbohidratos que contienen
almidón, es necesario que sean transformados para obtener la energía almacenada en sus moléculas. Esto se
lleva a cabo mediante el proceso de respiración celular, cuya ecuación química es la siguiente:
¿Por qué no podemos comer todos los días comida rápida?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
• ¿Qué ingredientes tiene la pizza para ser considerado un alimento con muchas calorías?
_ _ ______________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
• ¿Cómo influyen las redes sociales en tus preferencias alimenticias?
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
La respiración celular es un proceso catabólico. Para entenderlo
mejor mejor, lo dividiremos en 3 etapas: glucólisis, ciclo del ácido
cítrico (Ciclo de Krebs) y fosforilación oxidativa
Glucólisis
Es un proceso complejo en el cual la glucosa sufre muchas transformaciones que suceden en el citoplasma de la
célula en ausencia de oxígeno (proceso anaeróbico). Tiene dos fases: la fase con requerimiento de energía en
forma de ATP, para romper la glucosa, y la fase en la que libera energía al formar dos moléculas de piruvato y
cuatro de ATP.
Ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs
En esta etapa, y en presencia de oxígeno, las dos moléculas de piruvato ingresan a la matriz mitocondrial. donde
serán degradadas hasta formar una molécula de acetil-CoA y liberar dos moléculas de dióxido de carbono (CO2) y dos
de ATP.
Fosforilación oxidativa
Es la última etapa de la respiración celular en presencia de oxígeno y ocurre en la membrana interna de la
mitocondria. Presenta dos etapas: la primera reacción química es la cadena transportadora de electrones. que
se unirán al oxígeno para producir agua y la segunda es la síntesis de ATP, en la que se producida la mayor
cantidad de ATP Por degradación de una molécula de glucosa se obtienen, en total, de 36 a 38 de ATP.
El ATP o la energía que se produce en la célula es distribuida. primero, dentro de ella para que cumpla funciones
en los procesos de digestión, almacenamiento y formación de proteínas, en el transporte de macromoléculas,
en la división de la célula etc. Según el tipo de célula y el tejido al cual pertenece, esta puede necesitar más o
menos ATP
Las células necesitan cierta cantidad de glucosa (para obtener ATP) a fin de realizar sus diversas funciones; sin
embargo, cuando se consumen muchos alimentos como carbohidratos y se producen muchas moléculas de
glucosa que la célula no necesita inmediatamente, se genera un exceso de recursos. Este excedente, al que se
le denomina reserva energética se almacena en ciertas partes de nuestro organismo: en el hígado, en forma de
glucógeno; en los músculos, también como glucógeno, y en las células adiposas que se encuentran debajo de la
piel y en otras partes y órganos del cuerpo), en forma de grasa. Por ello, el consumo excesivo de alimentos que
nuestro cuerpo no necesita produce que aumentemos nuestra masa corporal. Este aumento no consiste en otra
cosa que en almacenar tejido adiposo en el cuerpo.
. Glosario científico
• Almidón. Carbohidrato presente en la dieta de los seres humanos. Es un
polisacárido de reserva vegetal formado por cadenas de glucosa. Es de color
blanco e insoluble en agua. Algunos alimentos ricos en almidón son la papa, el
arroz y los cereales.
• ATP. Adenosín trifosfato, molécula que guarda gran cantidad de energía.
• Carbohidratos o hidratos de carbono. Estén compuestos por carbono,
hidrógeno y oxígeno. Constituyen una fuente principal de energía para el cuerpo.
•Lípidos. Compuestos orgánicos, como los aceites y las grasas, que almacenan
energía.
•Proteínas. Compuestos orgánicos complejos formados por aminoácidos que el
cuerpo necesita para funcionar de forma adecuada.
•Síntesis. Procedimiento que permite formar un compuesto a partir de
sustancias más simples.
ANALIZAMOS
Dialogamos en familia sobre la siguiente explicación del consultor del Centro Internacional de la papa de Perú:
el ingeniero Salas manifiesta que: “El chuño, es el secreto de nuestros Andes contiene muchas calorías, hierro
y calcio, además de almidón que protege a las paredes estomacales evita la gastritis y úlceras Es un buen
alimento para las personas que padecen sobrepeso ya que elimina el colesterol, por lo tanto, el chuño
concentra todo el valor nutritivo de la papa como si fuera una píldora nutritiva”. En base al diálogo
respondemos:
¿Qué aportes más nos proporciona nuestra familia sobre esta explicación?
_ _
_ _
¿Por qué se considera que el chuño puede ayudar a las personas con sobrepeso a eliminar el colesterol?
_ _
_ _
Investigamos
Sabemos que los alimentos sufren transformaciones antes de ingresar a nuestras células, pero ¿cómo
ellas obtienen energía? Para responder, leemos el texto “Un proceso exitoso de obtención de energía”.
(en el texto se explica la ruta que sigue la glucosa y las reacciones de las células para obtener energía)
_ _
_ _
_ _
_ _
_ _
EXPLICAMOS
¿Por qué los carbohidratos que contienen almidón son un buen alimento y no se deben eliminar de nuestra dieta?
_ _
_ _
_ _
Elaboramos una lista de alimentos propios de nuestra comunidad que contengan almidón, que es
una fuente de energía.
N° Alimentos que contienen almidón
1
2
3
4
5
6
7
8
Conversamos con nuestros familiares para plantearles la siguiente interrogante: si incrementan
la ingesta de alimentos ricos en almidón y no utilizan la energía obtenida de ellos, ¿Qué
sucederá con esa energía extra?
_ _ _
_ _
EVIDENCIA
Elabora un organizador visual sobre la transformación de la glucosa al interior de la célula para la
obtención de la energía
NOS EVALUAMOS
CRITERIOS DE EVALUACIÓN Lo logré
Estoy en proceso de lograrlo
¿Qué puedo hacer para mejorar mis aprendizajes?
Expliqué, con base en conocimientos científicos, cómo se transforman los alimentos y se obtiene la energía necesaria para realizar las funciones vitales del ser humano.
Argumenté, a partir de conocimientos científicos y saberes locales, cómo los alimentos propios de mi región pueden mejorar la nutrición de los pobladores de mi comunidad y cuál es su impacto en la sociedad y el ambiente.
Es importante destacar que la célula emplea el ATP liberado como energía para formar
nuevas moléculas.
Otro uso de esta energía es producir calor para mantener la temperatura de los seres
vivos.
La glucosa es conocida como “combustible celular”, pues a partir de una
molécula de glucosa la célula gana 2 de ATP (fase anaeróbica y 36 o 38 de
ATP (fase aeróbica). Así, 1 gramo de glucosa proporciona 3,79 Kcal.
Full energía!!!
iFull energía!
El almidón es un tipo de carbohidrato presente en los alimentos de
origen vegetal de reserva, como tubérculos, arroz, cereales y que es
digerible por el organismo. Se trata de un polisacárido cuya estructura
química se encuentra formada por cadenas de glucosa lineales
(amilosa) y ramificadas (amilopectina). Los gránulos de almidón se
ubican en el interior de las células vegetales
A lo largo de esta actividad, hemos comprendido las transformaciones que
sufren los alimentos, como los carbohidratos que contienen almidón. El ingreso
de la glucosa a nuestras células y su transformación en energía nos permite realizar
diversas actividades diarias, como caminar, pensar, dormir, entre otras. Sin
embargo. es importante no excedernos en su consumo para no incrementar de
manera innecesaria nuestra masa corporal.
El propósito de la actividad es explicar cómo las células obtienen energía a
partir de los alimentos que comemos para cumplir sus funciones vitales.
COMPETENCIA
Indaga mediante métodos científicos para construir conocimientos
Problematizamos situaciones. En esta etapa, seleccionamos las características que se relacionan con el problema de indagación. La relación entre las variables independiente (causa) y dependiente (efecto) debe ser manipulable y medible. Definimos bien las variables porque ellas determinan el diseño experimental.
¿Por qué consideramos que las variables independiente y dependiente tienen relación? ¿Cuál es el fundamento?
_ _
_ _
¿Cómo manipularemos la variable independiente y cómo mediremos la variable dependiente?
_ _
_ _
¿En qué medida controlaremos las variables que apoyarán nuestra indagación?
_ _
_ _
Observamos: Recolectamos una muestra de cada uno de estos alimentos de nuestra lista que contienen almidón y anotamos sus características organolépticas en el siguiente cuadro:
Características organolépticas de las muestras recolectadas
Características Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
Color
Olor
Forma
Tamaño
Sabor
Textura
ACTIVIDAD 2
Respondemos:
¿Cuál de los alimentos que hemos seleccionado tiene mayor cantidad de almidón?
_ _
_ _
Planteamos la pregunta de indagación:
Pregunta de Indagación
Variable independiente (causa) Variable dependiente (efecto) Variable interviniente
*Recuerda que puede haber algunas condiciones o aspectos que constituyen las variables intervinientes y que debemos controlar para que no se alteren los resultados de la indagación. Señala cuáles son y la forma de controlarlos.
Hipótesis:
Contrastamos la información que hemos revisado previamente sobre el almidón y luego planteamos la hipótesis o posible respuesta a la pregunta de indagación.
Hipótesis:
Objetivos de la indagación:
Planteamos los objetivos con base en lo que nos proponemos con la indagación.
N° Objetivos
1
2
3
Diseñamos estrategias para indagar
En esta etapa. Es importante detallar cada procedimiento para probar nuestra hipótesis.
Conversamos con nuestros padres, abuelos o familiares acerca de algunos saberes tradicionales sobre el almidón, sus beneficios nutricionales y las técnicas para extraerlo.
Una de las técnicas para para obtener almidón es la siguiente:
1. Lavamos el alimento y lo pelamos.
2. Rallamos el alimento en un recipiente pequeño y agregamos agua.
3. Filtramos la mezcla con ayuda de un colador o una tela tupida de algodón.
4. El líquido filtrado debe recogerse en un envase y esperar durante tres horas para
separar la parte sólida de la líquida.
5. Después de las tres horas, observamos que en la parte inferior del recipiente
existe un sólido blanco que es el almidón y procederemos a separar el líquido
del almidón.
6. Medimos el almidón obtenido utilizando una tapa de gaseosa o un vasito
medidor.
7. Si deseamos guardar el almidón, lo dejamos secar por 6 horas.
Proponemos un procedimiento para poner a pruebas la hipótesis. En este punto podemos revisar información
sobre las técnicas de extracción de almidón de los alimentos seleccionados (si deseas conocer otra técnica). Luego,
escribimos el procedimiento en forma detallada en la siguiente tabla:
Diseñamos estrategias para hacer indagación Muestras
¿Cuáles serán las muestras de alimento que usaré? ¿De qué dimensiones serán?
Materiales ¿Qué materiales e insumos necesitaré? (Materiales que encuentre en casa: cuchara, chapitas, para medir la cantidad de almidón obtenido en cada muestra)
Instrumentos Si uso un instrumento de
medición ¿Cuál sería? ¿Cuál es su unidad? ¿Cuántas mediciones haré para disminuir el error en la obtención de los datos?
Tabla para recoger datos
¿Cómo serán las tablas en las que registraré y organizaré los datos que obtengo?
Medidas de seguridad
¿Qué medidas de seguridad personal y del lugar de trabajo debo considerar?
Procedimientos Recordamos anotar los datos y errores que se presenten cuando llevemos a cabo el procedimiento. Consideramos que los errores dependen de la manera cómo elegimos medir la cantidad de almidón que se generan producto de la extracción.
¿Cómo determinamos el tamaño de las muestras a usar en la indagación?
¿Cómo haremos la extracción del almidón?
¿Cuántas veces repetiremos las medidas para disminuir el error?
¿Cuánto tiempo dejaremos reposar lo filtrado?
¿Qué datos cuantitativos y cualitativos esperamos obtener y con qué variable de indagación estarán relacionadas?
Variable relacionada Datos cualitativos Datos cuantitativos
Generamos y registramos datos e información Dibujamos la tabla prevista en relación con los datos obtenidos. Por ejemplo, podríamos construir una gráfica que
represente el volumen obtenido de almidón en mL y relacionarlo con el aspecto que hayamos considerado como
variable independiente.
mL
Almidón obtenido en las muestras estudiadas
Analizamos datos e información
En esta etapa, analizaremos en la gráfica la relación que se establece entre las dos variables, considerando los
datos obtenidos.
Comparamos los resultados con la hipótesis para aceptarla o rechazarla. Podemos emplear la siguiente tabla:
Analizamos datos e información
Hipótesis planteada Resultados
Conclusiones
¿Por qué es necesario comparar los resultados obtenidos con los de la información científica?
_ _
_ _
¿Cómo altera los resultados de la indagación el uso de instrumentos no graduados como la cuchara o la tapita?
_ _
_ _
_ _ _
Evaluamos y comunicamos el proceso y resultados de la indagación
En esta última etapa, comparamos y evaluamos los resultados obtenidos experimentalmente y los datos científicos
sobre la cantidad de almidón que contienen cada muestra.
EVIDENCIA
Elabora tu reporte de indagación
Cantidad de almidón por 100 gramos en porción comestible Alimento
Cantidad de almidón
Papa blanca
Papa amarilla
Yuca
Camote
Almidón
22,3
22,3
39,1
27.6
Muestra
1 2 3 4
Papa blanca
Papa amarilla
Yuca Camote
Cantidad
CRITERIOS DE EVALUACIÓN Lo logré
Estoy en proceso de lograrlo
¿Qué puedo hacer para mejorar mis aprendizajes?
Planteé una pregunta de indagación, que incluye variables dependiente e independiente, y una hipótesis acerca de los alimentos de consumo diario que contienen mayor cantidad de almidón.
Propuse y expliqué los procedimientos para poner a prueba mi hipótesis, incluí un grupo control, seleccioné y usé materiales considerando las medidas de seguridad.
Obtuve datos al realizar mis procedimientos y los organicé en una tabla u otro organizador, y efectué los cálculos necesarios.
Comparé los datos y establecí relaciones de causalidad, similitud, diferencia u otras. También los comparé con mi hipótesis y la información científica; mencionando si la hipótesis era válida o no, y elaboré mis conclusiones.
Sustenté, a partir de los datos e información científica, si mis conclusiones dieron respuesta a la pregunta de indagación y si los procedimientos me ayudaron a validar mi hipótesis. Comuniqué mis resultados a mis familiares y miembros de mi comunidad.
El propósito de la actividad es indagar sobre qué los alimentos
contienen mayor cantidad de almidón para poder incluirlos en nuestra
alimentación diaria.
NOS EVALUAMOS
EXPERIENCIA 2
I. SITUACIÓN SIGNIFICATIVA
II.
COMPETENCIAS PRIORIZADAS
PRODUCCIONES O ACTUACIONES
Propósito
Comprender y aplicar los conocimientos científicos sobre la conservación del
suelo y el impacto que tiene su pérdida o disminución en el equilibrio
ecosistémico.
Producto
Argumento como la ciencia y tecnología contribuyen a la solución de la
contaminación del suelo.
Alternativa de solución tecnológica para la descontaminación del suelo.
“Nuestro bicentenario nos desafía a promover acciones responsables para valorar y conservar nuestro patrimonio natural”
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo.
Diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno.
Este año conmemoramos el bicentenario de la
independencia del Perú. Nuestro país se caracteriza
por poseer una gran riqueza natural. Sin embargo,
debemos preguntarnos si estamos valorando el
patrimonio natural de nuestra localidad y el país,
como, por ejemplo, nuestra Amazonía, que
constituye uno de los pulmones más grandes del
planeta y alberga ecorregiones importantes.
El aumento continúo de la población, su concentración progresiva en grandes ciudades,
el desarrollo de la industria, la minería y agrícola; además de las malas prácticas ambientales,
ocasionan, día a día, la contaminación de los suelos en el Perú.
La contaminación del suelo es la presencia de compuestos químicos hechos por el hombre. En
algunos lugares del país esta contaminación aparece al producirse una ruptura de tanques
de almacenamiento subterráneo, aplicación de pesticidas, filtraciones de rellenos sanitarios o
de acumulación directa de productos industriales. Los químicos más comunes son
los hidrocarburos de petróleo, pesticidas y otros metales pesados.
Incluso podemos mencionar también las malas prácticas ambientales como ciudadanos, puesto
que comúnmente observamos a personas tirando basura a la calle o dejándolos acumulados en
zonas descampadas; generando contaminación.
En la contaminación de suelos su riesgo es principalmente de salud, de forma directa y al entrar
en contacto con fuentes de agua potable, además del impacto negativo en la agricultura.
Debemos tener en cuenta, asimismo, que el suelo de los espacios naturales está siendo
contaminado y deteriorado por actividades como la minería ilegal y la tala de árboles.
Ante ello, surge la siguiente pregunta: ¿Qué compromisos y acciones asumirías para valorar y
conservar el patrimonio natural de tu comunidad?
Recurso 1. Biotecnología y medio ambiente
El crecimiento de la población y el avance de las actividades industriales a partir del siglo XIX trajeron
aparejados serios problemas de contaminación ambiental. Desde entonces, los países generan más
desperdicios, muchos de ellos no biodegradables o que se degradan muy lentamente en la naturaleza, lo
que provoca su acumulación en el ambiente sin tener un destino seguro o un tratamiento adecuado. De
este modo, en lugares donde no existe control sobre la emisión y el tratamiento de los desechos, es
factible encontrar una amplia gama de contaminantes. Habitualmente, los casos de contaminación que
reciben mayor atención en la prensa son los derrames de petróleo. Pero, en el mundo constantemente
están sucediendo acontecimientos de impacto negativo sobre el medio ambiente, incluso en el entorno
directo, generados por un gran abanico de agentes contaminantes que son liberados al ambiente. Un
ejemplo lo constituyen algunas industrias químicas que producen compuestos cuya estructura química
difiere de los compuestos naturales, y que son utilizados como refrigerantes, disolventes, plaguicidas,
plásticos y detergentes. El problema principal de estos compuestos es que son resistentes a la
biodegradación, por lo cual se acumulan y persisten en el ambiente y lo perjudican tanto como a los seres
vivos, entre ellos el ser humano. En las últimas décadas, entre las técnicas empleadas para contrarrestar
los efectos de los contaminantes, se comenzó a utilizar una práctica llamada biorremediación. El término
biorremediación fue acuñado a principios de la década de los ‘80, y proviene del concepto de remediación,
que hace referencia a la aplicación de estrategias físico-químicas para evitar el daño y la contaminación
en suelos. Los científicos se dieron cuenta que era posible aplicar estrategias de remediación que fuesen
biológicas, basadas esencialmente en la observación de la capacidad de los microorganismos de degradar
en forma natural ciertos compuestos contaminantes. Entonces, la biorremediación surge como una rama
de la biotecnología que busca resolver los problemas de contaminación mediante el uso de seres vivos
(microorganismos y plantas) capaces de degradar compuestos que provocan desequilibrio en el medio
ambiente, ya sea suelo, sedimento, fango o mar.
Tipos de biorremediación
En los procesos de biorremediación generalmente se emplean mezclas de ciertos microorganismos o
plantas capaces de degradar o acumular sustancias contaminantes tales como metales pesados y
compuestos orgánicos derivados de petróleo o sintéticos. Básicamente, los procesos de biorremediación
pueden ser de tres tipos:
Degradación enzimática
Remediación microbiana Remediación con plantas (fitorremediación)
1) Degradación enzimática: Este tipo de degradación consiste en el empleo de enzimas en el sitio contaminado con el fin de degradar las sustancias nocivas. Estas enzimas se obtienen en cantidades industriales por bacterias que las producen naturalmente, o por bacterias modificadas genéticamente que son comercializadas por las empresas biotecnológicas. Por ejemplo, existe un amplio número de industrias de procesamiento de alimentos que producen residuos que necesariamente deben ser posteriormente tratados. En estos casos, se aplican grupos de enzimas que hidrolizar (rompen) polímeros complejos para luego terminar de degradarlos con el uso de microorganismos. Un ejemplo lo constituyen las enzimas lipasas (que degradan lípidos) que se usan junto a cultivos bacterianos para eliminar los depósitos de grasa procedentes de las paredes de las tuberías que transportan los efluentes. Otras enzimas que rompen polímeros utilizados de forma similar son las celulosas, proteinasas y amilasas, que degradan celulosa, proteínas y almidón, respectivamente. Además de hidrolizar estos polímeros, existen enzimas capaces de degradar compuestos altamente tóxicos. Estas enzimas son utilizadas en tratamientos en donde los microorganismos no pueden desarrollarse debido a la alta toxicidad de los contaminantes. Por ejemplo, se emplea la enzima peroxidasa para iniciar la degradación de fenoles y aminas aromáticas
presentes en aguas residuales de muchas industrias. 2) Remediación microbiana: En este tipo de remediación se usan microorganismos directamente en
el foco de la contaminación. Los microorganismos utilizados en biorremediación pueden ser los ya existentes (autóctonos) en el sitio contaminado o pueden provenir de otros ecosistemas, en cuyo caso deben ser agregados o inoculados. La descontaminación se produce debido a la capacidad natural que tienen ciertos organismos de transformar moléculas orgánicas en sustancias más pequeñas, que resultan menos tóxicas. El hombre ha aprendido a aprovechar estos procesos metabólicos de los microorganismos. De esta forma, los microorganismos que pueden degradar compuestos tóxicos para el ambiente y convertirlos en compuestos inocuos o menos tóxicos, se aprovechan en el proceso de biorremediación. De esta forma, reducen la polución de los sistemas acuáticos y terrestres. La gran diversidad de microorganismos existente ofrece muchos recursos para limpiar el medio ambiente y, en la actualidad, esta área está siendo objeto de intensa investigación. Existen, por ejemplo, bacterias y hongos que pueden degradar con relativa facilidad petróleo y sus derivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas, éteres, alcoholes simples, entre otros. Los metales pesados como uranio, cadmio y mercurio no son biodegradables, pero las bacterias pueden concentrarlos de tal manera de aislarlos para que sean eliminados más fácilmente. Las actividades microbianas en el proceso de biorremediación se pueden resumir en el siguiente esquema:
1) Remediación con plantas (fitorremediación):
La fitorremediación es el uso de plantas para limpiar ambientes contaminados. Aunque se encuentra
en desarrollo, constituye una estrategia muy interesante, debido a la capacidad que tienen algunas
especies vegetales de absorber, acumular y/o tolerar altas concentraciones de contaminantes
como metales pesados, compuestos orgánicos y radioactivos. La fitorremediación ofrece algunas
ventajas y desventajas frente a los otros tipos de biorremediación: Ventajas:
• Las plantas pueden ser utilizadas como bombas extractoras de bajo costo para depurar
suelos y aguas contaminadas.
• Algunos procesos degradativos ocurren en forma más rápida con plantas que con microorganismos.
Es un método apropiado para descontaminar superficies grandes o para finalizar la
descontaminación de áreas restringidas en plazos largos.
Limitaciones:
El proceso se limita a la profundidad de penetración de las raíces o aguas poco profundas.
Los tiempos del proceso pueden ser muy prolongados.
La biodisponibilidad de los compuestos o metales es un factor limitante de la captación. Las plantas
pueden incorporar las sustancias contaminantes mediante distintos procesos que se representan en la
siguiente ilustración y se explican en la tabla que continúa:
FUENTE: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/IQM_fitorremediacion_biotec 25656.pdf
Para conservar
Acciones que promueven la conservación del refugio de vida silvestre Pantanos de Villa
El suelo y las aguas Conservar poblaciones de la lenteja de agua (Lemna gibba) permitirá reducir los niveles de: Pb, As, Cu, Cd, Ni, Cr, Al, Fe, Zn, Mn en los Pantanos de Villa como medida
fitoestabilizadora.
La atmósfera
La flora y la fauna
CONTINUANDO
Tratamiento de ambientes contaminados
Ventajas Desventajas
Fitorremediación
NOS EVALUAMOS
CRITERIOS DE EVALUACIÓN Lo logré
Estoy en proceso de lograrlo
¿Qué puedo hacer para mejorar mis aprendizajes?
Expliqué con conceptos científicos el funcionamiento de la célula de las plantas en el proceso de descontaminación del suelo.
Planteé mi posición basada en argumentos científicos sobre las actividades humanas que alteran la composición del suelo.
El propósito de la actividad es explicar cómo
las plantas participan en el proceso de
descontaminación del suelo.
ACTIVIDAD 2
COMPETENCIA
•Diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno.
RECURSO 1: CONTAMINACIÓN DEL SUELO: UNA OPORTUNIDAD PARA ALGUNAS ESPECIES
VEGETALES
Muchas actividades humanas impactan en los suelos contaminándolos. Se considera que un suelo está
contaminado cuando la cantidad de alguno de sus componentes se encuentra en una concentración
que resulta nociva para el funcionamiento del suelo y los seres vivos que se encuentran en este.
Generalmente, los elementos tóxicos, como los metales pesados se encuentran en bajas
concentraciones en el medio ambiente. La cantidad de metales pesados representa un riesgo, ya que,
por lixiviación o desplazamiento, es posible que estos lleguen hasta los cuerpos de agua y se incorporen
a la cadena alimenticia. Si se dan niveles altos de biodisponibilidad, tanto de elementos metálicos
esenciales (Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Mo) como no esenciales (Cd, Pb, Hg, Cr) pueden resultar una amenaza
para la salud y la vida. Esta contaminación es muy grave porque la toxicidad del suelo persiste por mucho
tiempo. En la actualidad se estudian estrategias que incluyen a las plantas para purificar suelos,
sedimentos y agua, contaminados por sustancias tóxicas como, hidrocarburos, metales pesados y no
metales, metales radioactivos, compuestos orgánicos y compuestos derivados del petróleo. Existe una
gran variedad de plantas capaces de colonizar suelos degradados por la minería, si tienen el tiempo
necesario. Estas son llamadas plantas metalofitas. Gracias a estas características especiales de tolerar
metales se considera que pueden ser usadas en tecnologías innovadoras y ecológicas para restaurar los
suelos contaminados con metales, tal como la fitorremediación.
Fitorremediación
La fitorremediación consiste en el uso de plantas para remediar in situ suelos, sedimentos, agua y aire
contaminados por desechos orgánicos, nutrientes o metales pesados, eliminando los contaminantes del
ambiente o haciéndolos inocuos. Las técnicas de fitorremediación se pueden aplicar tanto a
contaminantes orgánicos como inorgánicos, presentes en sustratos sólidos o líquidos. Entre estas
técnicas se distinguen las siguientes:
1. Fitoextracción: las plantas acumulan grandes cantidades de elementos tóxicos inorgánicos en la
biomasa. Estos son retirados del suelo mediante absorción y concentración en las partes cosechables.
Cuando el metal fitoextraído puede ser recuperado de la biomasa y se obtiene un beneficio
económico, se denomina fitominería.
2. Fitoestabilización: las plantas reducen la biodisponibilidad de los contaminantes en el entorno, con
lo cual, mejoran las propiedades físicas y químicas del medio. Usando distintos mecanismos la planta
es capaz de inmovilizar los contaminantes del suelo o el agua por medio de la adsorción y la
acumulación de sustancias en las raíces, y así, evita
que lleguen a las cadenas tróficas.
3. Fitoinmovilización: las raíces de las plantas liberan ciertos compuestos (exudados) al suelo de su
entorno (rizosfera) estimulando la supervivencia, el crecimiento y la actividad de los
microorganismos de la rizosfera que degradan los contaminantes orgánicos.
4. Fitovolatilización: consiste en la absorción, metabolismo y transpiración de los contaminantes a
través de la planta. Algunas plantas captan contaminantes y los liberan en la atmósfera a través
de la transpiración, de una forma menos tóxica. Esta técnica se aplica, generalmente, para
descontaminar las aguas subterráneas.
5. Fitodegradación: las plantas y microorganismos se asocian para degradar contaminantes
orgánicos, transformándolos en productos inofensivos o los mineralizan hasta convertirlos en
anhídrido carbónico y agua. Los contaminantes son metabolizados en moléculas más simples,
dentro de los tejidos vegetales y, al mismo tiempo, las plantas van generando enzimas, las cuales
descomponen estos contaminantes, haciéndolos productos utilizables para las plantas.
6. Rizofiltración: las plantas adsorben y absorben los metales pesados contaminantes del medio
hídrico a través de la raíz. Se introducen plantas con el sistema radicular bien desarrollado en el
agua contaminada con metales, en donde las raíces los absorben y acumulan, y a medida que las
raíces se van saturando, las plantas se cosechan y se disponen para su uso final.
Se considera que una planta ideal para la fitorremediación debe ser de crecimiento rápido, tener
alta biomasa, poseer raíces profundas, ser fácil de cosechar y debe tolerar y acumular una variedad
de metales pesados en sus partes aéreas y cosechables. Estas características son difíciles de encontrar,
de manera conjunta, en una sola especie. Diversos estudios señalan a varias especies vegetales como
fitorremediadoras. Vemos algunos ejemplos en el siguiente cuadro:
Nombre científico Nombre común
Solanum nitidum4 Hierba mora
Brassica rapa4 Nabo
Fuertesimalva echinata4 malva
Urtica urens4 Ortiga
Lupinus ballianus4 Chocho
Zea mays6 maíz
Helianthus annus6 Girasol
Lycopersicum sp.6 Tomate
Pelargonium sp.6 Geranio
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE MI SOLUCIÓN TECNOLÓGICA PARA LA
CONTAMINACIÓN DEL SUELO
El propósito de la actividad es pensar de
qué manera podemos utilizar las plantas
para descontaminar los suelos y así
contribuir con la conservación de nuestro
patrimonio natural.
Determinamos una alternativa de solución tecnológica
María vive en una comunidad de la Selva. Hace unos meses el municipio ordenó reubicar un
paradero de mototaxistas que venía funcionando hace varios años en un área comunal. María
observó con preocupación el estado en que lo habían dejado. Tenía restos de combustible y
aceite por todas partes. Entonces, decidió movilizar a la vecindad para montar en ese terreno
un biohuerto. Todos trabajaron arduamente para preparar el terreno, empezar la siembra y
cuidar el cultivo. Al cabo de unos meses, María observó que los vegetales no crecían con el
mismo vigor que los vegetales de las huertas cercanas. Ella notó que las plantas demoraban
más en crecer y producían frutos más pequeños y de menor calidad.
Reflexionamos
• ¿Qué estará afectando al biohuerto comunitario?, ¿cuál es el problema que has
identificado en el suelo de la comunidad de María?
_ _
_ _
_ ___
• ¿Tú o tu familia han observado una situación similar a la que se presenta en la comunidad de María?
_ _
_ _
_
Para buscar una solución al problema encontrado te invito a leer el recurso: Contaminación del
suelo: una oportunidad para algunas especies vegetales. A partir de la lectura, respondamos:
• ¿Cuál podría ser la solución tecnológica que plantees al problema identificado?
_ _
_ _
• ¿En tu comunidad existe alguna solución que se parezca?
_ _
_ _
• ¿Es una práctica de tu localidad o región?
_ _
_ ______________________
Si estás pensando en el uso de plantas como alternativa de solución para descontaminar el
suelo, ten en cuenta las siguientes preguntas para que determines las características o
requerimientos de tu solución tecnológica:
• ¿Qué zona de tu comunidad podrías considerar que debe ser descontaminada?
_ _
_ _ _
• ¿Qué características debe tener esa planta?
_ _
_ _
_ _
• ¿Tu familia conoce alguna planta que tenga esa capacidad de descontaminar el suelo?
_ _ _ _
• ¿Qué ventaja tiene esta planta sobre otras?
_ _
_ _
• ¿Qué planta de tu entorno podrías utilizar?
• _ __ _ _ __________________
Diseñamos la alternativa de solución tecnológica
Leamos el siguiente ejemplo que te servirá como referencia para obtener tu solución tecnológica.
Uso de plantas de maíz para remediar el suelo contaminado. Comparamos un cultivo de plantas
de leguminosas (frejol, arveja o lenteja) que crece en un suelo contaminado acompañado de
plantas de maíz (planta remediadora), y otro cultivo de leguminosas en un suelo contaminado sin
plantas de maíz.
Recuerda que este es solo un modelo para darte la idea, pero tú puedes innovar y plantear tu propio
diseño. Para ello, ten en cuenta las siguientes preguntas orientadoras:
¿Qué cultivo podrías emplear?, ¿cómo debe ser su crecimiento?, ¿cómo obtendrías el suelo
contaminado?, ¿cuál será el tamaño de tu maceta?, ¿cuántas plantas fitorremediadoras colocarás
en ella?, ¿qué distancia debe haber entre planta y planta? Asimismo, si en tu familia alguien sabe
cómo remediar los suelos, toma nota de sus prácticas y elige qué tomar en cuenta a la hora de
diseñar tu modelo de alternativa de solución tecnológica.
A partir de las respuestas, describe la secuencia de los pasos que vas a realizar para obtener la solución
tecnológica. Tomemos en cuenta:
• Materiales y herramientas a utilizar (considera los que están a tu alcance).
• Considerar las medidas de seguridad.
• Cronograma.
• Maneras de probar tu modelo de la solución tecnológica Materiales Costo S/ Herramientas que necesitamos Costo S/
Pon a germinar plantas que utilizarás en tu alternativa de solución. Probablemente,
tú y tu familia, han identificado alguna zona de tu localidad con contaminación del
suelo, podrías colectar suelo de ese lugar. Otra opción es preparar el suelo
añadiéndole algún contaminante. Un elemento en exceso puede convertirse en un
contaminante. Podrías añadir limaduras de hierro para incrementar la concentración
de este elemento en el suelo
Ahora propongamos un cronograma. Toma en cuenta el siguiente ejemplo:
Acciones Semana 1
Semana 2
Semana 3
Germinación de las semillas en la cono-maceta (elaborada con el área de matemáticas).
X
Adquisición de implementos necesarios: macetas, suelo y otros. X
Preparación de los maceteros. X
Trasplante de las semillas germinadas a los maceteros que corresponda. X
Riego periódico de los maceteros y cuidado de las plantas. X X X
Observación del crecimiento de las plantas. X X X
OTROS
Implementamos la alternativa de solución tecnológica
Para comenzar a implementar tu solución tecnológica es importante tener a la mano:
• El cronograma de acciones de tu alternativa de solución tecnológica.
• El diseño de tu modelo de solución tecnológica: los pasos a seguir, el dibujo que la representa.
• Los materiales que hayas previsto.
• Tu cuaderno o tableta para hacer anotaciones.
Acá proponemos un ejemplo para implementar tu solución tecnológica:
Comienza por preparar dos macetas con el suelo contaminado que hayas escogido. Ambas
macetas deben tener igual nivel de contaminante. En la actividad de matemática pusiste a
germinar varias semillas (maíz y una leguminosa como frejol, arveja o lenteja), ahora es momento
de trasplantarlas. Coloca plántulas de maíz y de legumbres en una maceta. En la segunda maceta,
coloca solo plántulas de legumbres.
Los resultados de las observaciones que realizarás se emplearán en la siguiente actividad.
NOS EVALUAMOS
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Lo logré Estoy en proceso de lograrlo
¿Qué puedo hacer para mejorar mis aprendizajes?
Describí el problema y sus causas, propuse una alternativa de solución tecnológica en base de los conocimientos científicos o prácticas locales dando a conocer sus requerimientos, recursos disponibles, los beneficios directos e indirectos.
Representé la solución tecnológica en un dibujo, describí las etapas para su construcción e incluí los instrumentos seleccionados, así como las herramientas y materiales teniendo en cuenta su impacto ambiental y las medidas de seguridad. Propuse hacer pruebas considerando su eficiencia y confiablidad.
Ejecuté el procedimiento verificando el funcionamiento de la solución
tecnológica, detecté errores y realicé ajuste durante su construcción.
Realicé pruebas de verificación considerando el requerimiento y fundamenté propuestas de mejora para incrementar su eficiencia y reducir el impacto ambiental en su uso y expliqué los resultados con el uso de los conocimientos científicos o practicas "locales".
