estrategias transporte electrónico

INFOCAB Innovación Educativa En Materiales Para Algunos Temas De Biología I y III

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2. ESTRATEGIA

TRANSPORTE

ELECTRÓNICO


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II.PROGRAMA

UNIDAD TEMÁTICA Unidad I ¿CÓMO SE EXPLICA LA DIVERSIDAD DE LOS SISTEMAS VIVOS A TRAVÉS DEL METABOLISMO?

PROPÓSITO(S) DE LA

UNIDAD Al finalizar la unidad, el alumno comprenderá qué es el

metabolismo a través del estudio de diferentes rutas, para que reconozca su importancia en la diversidad biológica.

APRENDIZAJE(S) El alumno comprende que la respiración es un proceso que, con distintas rutas metabólicas sirve para la degradación de las moléculas en los sistemas vivos.

TEMA(S) Tema II

Diversidad de los sistemas vivos y metabolismo.

III. ESTRATEGIA

Propósitos de la estrategia

Se pretende que el alumno observe como se efectúa el transporte electrónico en las membranas del tilacoide (en el cloroplasto) y la membrana interna de la mitocondria, así mismo que observe como se reducen y oxidan las coenzimas, NAD Y FAD (moléculas transportadoras de electrones), en los sistemas vivos.

IV.SECUENCIA

TIEMPO DIDÁCTICO 6 Hrs. Clase y 2 Hrs. Extraclase.

DESARROLLO Y

ACTIVIDADES APERTURA (1Hrs. en clase). *Descripción de la Actividad 1: El alumno a través de una imagen de transporte electrónico realice una interpretación del mismo. (Anexo 1).

I.DATOS GENERALES

PROFESOR(A) Rosalba López López

María De La Luz Flores Rosas

Yadira Hernández Torres

Tatiana Jasvby Pérez Corona

Patricia Rosas Becerril

ASIGNATURA Biología I

SEMESTRE ESCOLAR Tercer Semestre

PLANTEL Vallejo

FECHA DE

ELABORACIÓN Enero 2011- Octubre 2012


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*Objetivo: Detectar sus conocimientos previos acerca del tema. *Producto: Cuestionario terminado. DESARROLLO (4 Hrs. En clase). Descripción de la Actividad 2: El alumno leerá el articulo “Reacciones Redox En Los Seres Vivos” (Anexo 2). *Objetivo: Que el alumno comprenda como se llevan a cabo los procesos de óxido reducción. *Producto: Subrayado de la lectura de lo más relevante. *Descripción de la Actividad 3: El alumno completará el proceso oxido-reducción de forma virtual (Anexo 3).

*Objetivo: Que el alumno aplique los conocimientos adquiridos a través de un proceso interactivo. *Producto: Realización de la actividad. *Descripción de la Actividad 4: El alumno explicará el proceso óxido-reducción (Anexo 4).

*Objetivo: Que el alumno desarrolle la habilidad escrita para explicar el proceso de óxido-reducción. *Producto: Explicación escrita.

*Descripción de la Actividad 5: El alumno realizará la lectura “La Mitocondria” y elaborará un mapa mental (Anexo 5). *Objetivo: El alumno comprenderá el proceso de respiración celular y transporte electrónico se efectúa en dichos organelos. *Producto: Elaboración de mapa mental.


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CIERRE (1 Hrs. Clase). *Descripción de la Actividad 6: El alumno contestará el cuestionario (Anexo 6). *Objetivo: El alumno reintegrará cada uno de los conocimientos. *Producto: Cuestionario.

ORGANIZACIÓN La estrategia está diseñada para trabajar con grupos de 30 alumnos aproximadamente.

En el transcurso de las sesiones los estudiantes trabajarán individualmente, posteriormente en equipo y finalmente serán partícipes de las conclusiones grupales.

MATERIALES Y

RECURSOS DE APOYO Laboratorio de CCADET de Biología.

Internet

Proyector de acetatos (opcional)

Pizarrón y plumones (para pizarrón y para acetatos).

Hojas blancas, cuadernos, lápices, colores.

EVALUACIÓN Se realizó en las diferentes actividades en el desarrollo de la estrategia

V. REFERENCIAS DE APOYO

BIBLIOGRAFÍA DE

CONSULTA PARA LOS

ALUMNOS.

Internet: 1. www.angelfire.com/un/luisillo/mitocondria (Septiembre 2011;

11:00 Hrs).

BIBLIOGRAFÍA DE

CONSULTA PARA EL

PROFESOR

Libros: 1. Trejo Benítez Francisco Javier, Propuesta educativa (programa

operativo del curso de Biología IV). CCHS UNAM (1998-1999)

VI. ANEXOS

http://www.angelfire.com/un/luisillo/mitocondria


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ANEXO 1

Universidad Nacional Autónoma de México Colegio de Ciencias y Humanidades

Cuestionario Nombre: ____________________________________________________________________ Grupo: _______________________________________ Fecha: _________________________

INSTRUCCIONES: Observa los siguientes esquemas y contesta las preguntas.

Ver animación:

RESPIRACIÓN-ANIMACIÓN-1.ppsx



6

Ver animación:




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1. ¿A qué proceso pertenece cada esquema? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Cuáles son los constituyentes de cada modelo? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Qué tipo de sustancias están constituyendo al modelo? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Qué estructuras observas? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿Para qué sirve cada uno? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. ¿En donde se lleva a cabo el proceso observado? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. ¿Qué sustancias o productos se obtienen a partir de su funcionamiento? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. ¿Tendrán alguna relación ambos esquemas? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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ANEXO 2


INSTRUCCIONES: Realiza la siguiente lectura y subraya lo que consideres más relevante.

REACCIONES REDOX EN LOS SERES VIVOS

Dentro de la célula, son los procesos enzimáticos por medio de los cuales se metabolizan

carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos terminando en bióxido de carbono y agua con

la obtención de la energía biológica (ATP), son las reacciones enzimáticas en las cuales

hay flujo de electrones de un potencial de energía a otro, donde el oxígeno es el último

aceptor de electrones, el oxígeno reacciona con los electrones y los iones de hidrógeno

para formar una molécula de agua, los electrones llegan al oxígeno a través de un

sistema de enzimas que se encuentran en la mitocondria de la célula y se llama sistema

de transporte de electrones.

Cada una de las sustancias redox es capaz de ser reducida y oxidada alternadamente

(reducida cuando recibe electrones de la sustancia de menor electronegatividad y oxidada

cuando cede estos electrones a la sustancia de mayor electronegatividad), en cada paso

sucesivo hay desprendimiento de energía libre, en tres de ellos la energía es suficiente

para producir la síntesis de una molécula de ATP.

Las oxidaciones siempre van con las reducciones, por ejemplo; el paso del electrón del

átomo del metal sodio al átomo del no metal cloro, el sodio que suministra el electrón se le

llama agente reductor o donador de electrones y se dice que es oxidado, el cloro que

gana el electrón se le llama agente oxidante o aceptor de electrones y se dice que es

reducido.


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Na23 Cl35

11 + - 17

11+ 11+ 17 + 17+

11- 10- 17- 18-

___ ___ ___ ___

0 1+ 0 1_

El elemento sodio (izquierda) cede el electrón más externo al elemento cloro (derecha),

quedándose ambos con ocho electrones en la última capa electrónica (regla del octeto).El

catión sodio y el anión cloruro forman la molécula de cloruro de sodio por la acción de las

fuerzas eléctricas ejercidas entre sus cargas. El electrón transferido se ha representado

en color rojo.

Las reacciones de oxido-reducción incluyen también a iones como reactivos y productos,

el hierro (Fe) presenta dos estados de iónicos, el ión ferroso (Fe2+) y el ión férrico (Fe3+)

por la pérdida de dos y tres electrones, el ión férrico puede de manera reversible reducirse

al ión ferroso usando el hidrógeno como un electrón donador (e) :

H2 2H+ + 2e- / 2Fe3+ + 2e- 2Fe2+ / 2Fe3+ + H2 2Fe2+ +2H+

Los iones férricos Fe3+ son los agentes oxidantes (aceptores de electrones) y son

reducidos, el gas hidrógeno H2 es el agente reductor (donador de electrones) y es

oxidado.


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En la reacción inversa: los iones ferroso Fe2+ son agentes reductores (donadores de

electrones) siendo oxidados hasta iones férricos Fe3+

Puesto que donan sus electrones a los iones H+ hasta producir gas hidrógeno, cuando el

hierro forma parte de la molécula “hemo” en los citocromos la oxidación reversible del ión

ferroso Fe2+ a férrico Fe3+ desempeña un papel importante en la respiración.

Transportadores de electrones (NAD, FAD y citocromos).

Los cofactores de oxidación NAD y FAD intervienen en un gran número de reacciones

enzimáticas, transfieren electrones en los procesos de fermentación, glucolisis,

fosforilación oxidativa y fotosíntesis.

La coenzima I (NAD) nicotinamida adenin dinucleotido, es un aceptor de hidrógenos que

se convierte en NADH2 Y cede sus electrones generalmente a las enzimas de la cadena

respiratoria de las mitocondrias en donde forma agua por reacción de los hidrógenos con

el oxígeno.

El FAD flavin adenin dinucleotido, es una coenzima que funciona como auxiliar con las

enzimas que catalizan las oxidaciones de los metabolitos en cada paso específico dentro

del ciclo de krebs y funge como aceptor de los electrones y los iones de hidrógeno


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desprendidos de los sustratos específicos sirviendo de puente de enlace entre dicho ciclo

y la cadena transportadora de electrones (citocromos), los electrones y los hidrógenos

adheridos a las coenzimas reducidas (NADH y FADH) permanecen en un estado

energético elevado, esa energía se recupera en la cadena transportadora de electrones

(citocromos) que transportan los electrones y los iones de hidrógeno hacia niveles

inferiores de energía produciéndose tres ATP cuando se inicia con NADH y si el ingreso

en la cadena ocurre con el FADH2 solo se forman dos moléculas de ATP, como el ATP se

forma gracias a la energía liberada durante la trayectoria descendente con la repetitiva

eliminación de electrones de los pigmentos de la cadena de transporte electrónico al

proceso global se le denomina fosforilación oxídativa.

Citocromos

Las moléculas transportadoras (NADH y FADH) llegan a las mitocondrias y en los

citocromos a través de una serie de oxidaciones y reducciones se forma el ATP, la

estructura de los citocromos se parece a la de la hemoglobina, ya que presenta un grupo

“hemo” con un átomo de fierro central, el fierro se oxida y se reduce en forma alternativa

debido al paso de los electrones de hidrógeno, pasando de la forma Fe3+ a la forma Fe2+,

cuando gana electrones se reduce y cuando los pierde se oxida.

Los citocromos se designan mediante las letras: a, b, c, y a3 (a este último se le llama

citocromo oxidasa y en él se une el oxígeno con los electrones provenientes de los

sustratos y los hidrogeniones H+ para formar agua).


12

Actividad reducción y oxidación: Observa los esquemas del NAD oxidado (NAD+) y el NAD

reducido (NADH) Fig. 1 reduce y oxida la molécula del FAD Fig. 2.

Fig. 1 NAD Oxidado (Esquema de la izquierda) y NAD Reducido (Esquema de la

derecha)

Observar animación Reducción-oxidación

REDUCCIÓN-OXIDACIÓN.ppsx

REDUCCIÓN-OXIDACIÓN.ppsx


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Fig. 2 FAD Oxidado (Esquema de la izquierda) y FAD Reducido (Esquema de la derecha)

Observar animación Reducción REDUCCIÓN.ppsx

ANEXO 3

INSTRUCCIONES: Entra a la animación “Oxido-Reducción” y completa el proceso.

Animación “Oxido-Reducción”

ANIMACIÓN OXIDO-REDUCCIÓN\Start.exe

REDUCCIÓN.ppsx

ANIMACIÓN%20OXIDO-REDUCCIÓN/Start.exe


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ANEXO 4


Nombre: ___________________________________________________________________ Grupo: _______________________________________ Fecha: ________________________

INSTRUCCIONES: Explica el proceso de oxido-reducción


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ANEXO 5


INSTRUCCIONES: Realiza la siguiente lectura y al finalizar elabora un mapa mental.

LA MITOCONDRIA

Mitocondria del griego: mitocondrias, thread + chondros, gránulo es el sitio donde se lleva

a cabo la respiración celular, es decir, el metabolismo aerobio; en la mayoría de los

organismos eucariontes (con núcleo verdadero). Lo anterior fue demostrado por A.

Lenhinger y E. Kennedy en 1948. Este organelo descubierto en el siglo XIX, varía en

tamaño y forma dependiendo de la fuente y el estado metabólico, pero a menudo son

elipsoides de aproximadamente 5 µm de diámetro y 1 µm de largo, del tamaño de una

bacteria típica. Una célula eucarionte típica contiene más de 2000 mitocondrias, lo que

ocupa alrededor de la quinta parte del volumen celular; esta cantidad es necesaria

porque este organelo es la central energética de la célula. Las células de mamíferos que

contienen más mitocondrias son las células cardiacas y los espermatozoides.

Las microscopías electrónicas de las mitocondrias, revelan la presencia de dos

membranas, una de ellas lisa, en la parte externa del organelo y otra muy plegada, a

cada pliegue se le denomina cresta. El número de crestas varía con la actividad

respiratoria del tipo particular de célula en estudio. Lo anterior se debe a que las enzimas

que llevan a cabo el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, están unidas a

esta membrana. En los hepatocitos, las mitocondrias tienen pocas crestas, en las células

cardiacas hay muchas. Debido a lo anterior, en este organelo existen dos espacios, el

intermembranal y la matriz. Las enzimas respiratorias, forman parte tanto de la

membrana interna, como de la matriz gelatinosa (50 % H2O). Estas enzimas acoplan la

energía producida por la oxidación de los nutrientes a la energía necesaria para sintetizar


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adenosín trifosfato (ATP), que después de transportarse a los diversos organelos, es

utilizado como combustible en diversos procesos.

A la mitocondria se le considera la central energética de las células, ahí se lleva a cabo

el metabolismo oxidativo de los eucariontes: actividades de piruvato deshidrogenasa,

enzimas del ciclo del ácido cítrico, oxidación de los ácidos grasos y las enzimas y

proteínas redox que llevan a cabo el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa.

La membrana interna mitocondrial compartamentaliza las funciones metabólicas.

La membrana externa de la mitocondria contiene porinas, que son proteínas que forman

poros no específicos que permiten la entrada por libre difusión de moléculas mayores a

10 kD. La membrana interna contiene aproximadamente 75 % de la proteína en peso, es

mucho más rica en proteínas que la membrana externa. A través de la membrana interna

únicamente son permeables CO2, O2 y H2O, para permitir el paso de metabolitos como el

ATP, ADP, piruvato, Ca2+ y fosfato, existen proteínas que controlan este transporte. Esta

impermeabilidad controlada permite la generación de gradientes iónicos y resulta en la

compartamentalización de funciones metabólicas entre el citoplasma y la mitocondria.

Sistemas de transporte mitocondrial.

La mitocondria es el sitio del metabolismo oxidativo de los eucariontes. Contiene como

demostraron A. Lenhinger y E. Kennedy en 1948, el piruvato deshidrogenasa, las

enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos, las enzimas que catalizan la oxidación de

los ácidos grasos y las enzimas y proteínas redox que intervienen en el transporte de

electrones y la fosforilación oxidativa. Por ello se le describe como la “planta de energía”

de la célula.

Varían considerablemente en tamaño y forma dependiendo de la fuente y el estado

metabólico. Típicamente son elípticas con aproximadamente 0.5 µm de diámetro y 10 µm

de largo.


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Las mitocondrias contienen dos membranas, una externa y una interna, que está

invaginada, a cada invaginación se le denomina cresta, cuyo número varía con la

actividad respiratoria y el tipo de célula.

El interior es de carácter gel (aproximadamente 50% agua), llamada matriz, la cual

contiene una elevada concentración de enzimas solubles para el metabolismo oxidativo

(ciclo de los ácidos tricarboxílicos), así como substratos, cofactores e iones inorgánicos.

También contiene la maquinaria genética propia del organelo (ADN, ARN y ribosomas),

la cual genera muchas proteínas mitocondriales que se utilizan en este organelo y unas

cuantas que se utilizan en otras entidades celulares.

En la membrana externa hay porinas, que permiten el libre paso de sustancias mayores a

10 kD. La membrana interna está compuesta por 75% de proteínas y 25% lípidos. Es

permeable solamente a O2, CO2 y H2O. Además de las proteínas de la cadena de

transporte de electrones, contiene numerosas proteínas de transporte, que controlan el

paso de ATP, ADP, piruvato, calcio y fosfato. Esta impermeabilidad controlada permite la

generación de gradientes a través de ella, lo cual resulta en la compartamentalización de

funciones entre el citoplasma y el organelo.

Sistemas de transporte en la membrana interna:

1. NADH producido por la glucólisis es necesario para la oxidación aeróbica en la

cadena de transporte de electrones.

2. Oxaloacetato, acetil-CoA, precursores de la síntesis citosólica de glucosa y ácidos

grasos.

3. ATP de origen mitocondrial citosol y ADP y Pi mitocondria.

4. Transporte de Pi.

5. Transporte de Ca2+.

6. Transporte de electrones. - Fosforilación oxidativa.

El sistema de membranas consiste de bolsas aplanadas llamadas tilacoides, que se

originan de la membrana interna de la envoltura. Su grado de desarrollo varía, en plantas


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superiores están diferenciados en grana-tilacoides: pilas de tilacoides en forma de

discos, y estroma-tilacoides que atraviesan el estroma entre los grana

interconectándolos.

Cloroplasto

Los cloroplastos son los organelos en donde se realiza la fotosíntesis. Están formados

por un sistema de membranas interno en donde se encuentran ubicados los sitios en que

se realiza cada una de las partes del proceso fotosintético.

En los organismos procariontes fotosintéticos, el proceso se lleva a cabo asociado a

ciertas prolongaciones hacia el interior de la célula de la membrana plasmática.

Los cloroplastos son, por lo general, bastante más grandes que las mitocondrias.

Algunas plantas unicelulares tienen solamente un gran cloroplasto. Sin embargo, la

mayor parte de las células vegetales contienen muchos cloroplastos más pequeños. Aún

así, el cloroplasto ordinario es dos o tres veces más largo y más grueso que una

mitocondria.

http://linux.ajusco.upn.mx/fotosintesis/glosario.html

http://linux.ajusco.upn.mx/fotosintesis/index.html

http://linux.ajusco.upn.mx/fotosintesis/membrana.html

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La estructura del cloroplasto parece ser aún más compleja que la mitocondria. El interior

del cloroplasto está formado por muchas finas membranas que van de una pared a otra.

Son las laminillas. En la mayor parte de los tipos de cloroplastos, estas laminillas se

engruesan y oscurecen en algunos puntos, para formar condensaciones oscuras

llamadas gránulos. Las moléculas de clorofila están dentro de los gránulos. Si las

laminillas dentro de los gránulos se observan con el microscopio electrónico, parecen

estar compuestas, a su vez, de diminutas unidades apenas visibles, que asemejan las

baldosas exactamente adaptadas del suelo de un cuarto de baño. Cada uno de estos

objetos puede ser una unidad fotosintetizadora, que contiene de 250 a 300 moléculas de

clorofila.

Los cloroplastos son más difíciles de manejar que las mitocondrias. Cuando se rompen

las células, las mitocondrias pueden aislarse intactas, con relativa facilidad, y después de

un cuidadoso aislamiento, pueden seguir realizando su función. Los cloroplastos son, por

lo visto más frágiles. En 1937 fueron aislados de células rotas, pero no quedaron

suficientemente indemnes para realizar la fotosíntesis.

Sólo en 1954, Daniel J. Arnon, trabajando con células rotas de hojas de espinacas, logró

obtener cloroplastos completamente intactos y capaces de realizar toda la función

fotosintética. El cloroplasto, definitivamente establecido así como unidad fotosintética por

sí misma, contiene en su interior todos los elementos para su fin: no sólo clorofila y

carotenos, sino también enzimas, coenzimas y activadores, todos ellos adecuada y

complicadamente ordenados. Contiene incluso por lo general, asociados a la respiración,

pero presentes en el cloroplasto por ser una razón necesaria y suficiente. (En vista de

todo esto, no es de extrañar que la clorofila no pueda realizar por sí sola toda la

fotosíntesis).

El cloroplasto es menos susceptible de manipulación desde el exterior de la

mitocondria. Las reacciones respiratorias dentro de la mitocondria podrían acelerarse o

retrasarse, añadiendo varios compuestos a la célula de la respiración. De esta manera,

era posible deducir lo que ocurriría dentro de la mitocondria.


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En apariencia, esta técnica no dio resultado, con el mejor aislado cloroplasto. Como

resultado de ello, los bioquímicos establecieron los detalles químicos de la respiración

antes de conseguir hacer lo mismo con la fotosíntesis.

De todo esto se desprende que, al comentar las funciones respiratorias y fotosintéticas

de ciclo del carbono, hemos empleado hasta ahora una amplitud innecesaria al hablar de

"plantas" y de "animales". Sería mejor deducir el objetivo, concentrando la atención en

los orgánulos que realizan efectivamente aquellas funciones en cualquier célula u

organismo que pueda existir.

Actividad de transporte electrónico: observa los esquemas de membranas del tilacoide y

de la mitocondria y ayuda al transporte del electrón a través de los transportadores

electrónicos y observa el destino final en cada membrana, así como los productos o

moléculas generadas por la acción redox


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Elaboración Mapa Mental

Nombre: __________________________________________________________________ Grupo: _______________________________________ Fecha: _______________________


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ANEXO 6


Cuestionario Nombre: __________________________________________________________________ Grupo: _______________________________________ Fecha: _______________________

INSTRUCCIONES: Observa los esquemas del Anexo 1 y contesta las siguientes preguntas.

1. ¿A qué proceso pertenece cada esquema? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Cuáles son los constituyentes de cada modelo? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Qué tipo de sustancias están constituyendo al modelo? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Qué estructuras observas? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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5. ¿Para qué sirve cada uno? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. ¿En donde se lleva a cabo el proceso observado? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. ¿Qué sustancias o productos se obtienen a partir de su funcionamiento? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. ¿Tendrán alguna relación ambos esquemas? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Todo el material estará en internet en el blog Biología CCH http://biologiacchunam.blogspot.mx/

http://biologiacchunam.blogspot.mx/

estrategias transporte electrónico

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