AP Biología

Idea principal 4 — Interacciones entre sistemas: Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de aprendizaje 1.1.A: Explicar cómo las propiedades del agua que resultan de su polaridad y sus enlaces de hidrógeno afectan su función biológica.

• 1.1.A.1 Los sistemas vivos dependen de las propiedades del agua para mantener la vida.
  • 1.1.A.1.i El agua tiene polaridad debido a la formación de enlaces covalentes polares entre el hidrógeno y el oxígeno dentro de las moléculas de agua. Esta polaridad contribuye al enlace de hidrógeno entre y dentro de las moléculas biológicas.
  • 1.1.A.1.ii El agua tiene una alta capacidad calorífica específica, lo que permite mantener la temperatura corporal homeostática en los organismos vivos.
  • 1.1.A.1.iii El agua tiene un alto calor de vaporización, lo que permite el enfriamiento evaporativo del entorno circundante. En los organismos vivos, esta propiedad permite mantener la temperatura corporal.
• 1.1.A.2 Los enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua polares adyacentes dan lugar a la cohesión, la adhesión y la tensión superficial.

Idea central 2 — Energetica: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 1.2.A: Describir la composición de las macromoléculas necesarias para los organismos vivos.

• 1.2.A.1 Los átomos y moléculas del entorno son necesarios para construir nuevas moléculas. El carbono, el hidrógeno y el oxígeno son los elementos más abundantes utilizados para construir moléculas biológicas como carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Además:
  • 1.2.A.1.i El azufre se utiliza en la construcción de proteínas.
  • 1.2.A.1.ii El fósforo se utiliza en la construcción de fosfolípidos (un tipo de lípido) y ácidos nucleicos.
  • 1.2.A.1.iii El nitrógeno se utiliza en la construcción de ácidos nucleicos.

Idea Principal 4 — Interacciones de los sistemas: Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de Aprendizaje 1.3.A: Describir las reacciones químicas que construyen y descomponen las macromoléculas biológicas.

• 1.3.A.1 La hidrólisis es una reacción química que implica la ruptura de enlaces covalentes. Este tipo de reacción descompone moléculas en moléculas más pequeñas. Cuando se añade agua al enlace entre monómeros en un polímero, el enlace se rompe. El ion de hidrógeno de una molécula de agua se añade a un monómero y el grupo hidroxilo de la molécula de agua se añade al otro monómero, completando así la reacción.
• 1.3.A.2 La síntesis por deshidratación ocurre cuando dos moléculas más pequeñas se unen mediante enlaces covalentes. Se elimina un ion de hidrógeno de un monómero y un grupo hidroxilo del otro. Esto provoca la pérdida de lo equivalente a una molécula de agua de los reactivos y la conexión de los dos monómeros restantes. La unión de muchos monómeros se conoce como polimerización.

Idea Principal 4 — Interacciones de Sistemas: Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de Aprendizaje 1.4.A: Describir la estructura y función de los carbohidratos.

• 1.4.A.1 Las monosacáridas (azúcares simples) son los monómeros de los polisacáridos (carbohidratos complejos). Estos monómeros están unidos mediante enlaces covalentes para formar polímeros como los carbohidratos complejos, que pueden ser lineales o ramificados.
  • Ejemplos ilustrativos para 1.4.A.1:
    • Celulosa
    • Almidón
    • Glucógeno
  • Afirmación de exclusión: La estructura molecular de polímeros específicos de carbohidratos está fuera del alcance del Examen AP.

Idea Principal 4 — Interacciones de sistemas: Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de aprendizaje 1.5.A: Describir la estructura y función de los lípidos.

• 1.5.A.1 Los lípidos son típicamente moléculas no polares e hidrofóbicas cuya estructura y función se derivan de la manera en que se ensamblan sus subcomponentes. Los ácidos grasos pueden describirse como saturados o insaturados.
  • 1.5.A.1.i Los ácidos grasos saturados contienen solo enlaces simples entre los átomos de carbono.
  • 1.5.A.1.ii Los ácidos grasos insaturados contienen al menos un doble enlace entre los átomos de carbono, lo que provoca una curvatura en la cadena de carbonos.
  • 1.5.A.1.iii Cuantos más dobles enlaces tenga la cola de un ácido graso, mayor será la insaturación del lípido.
  • 1.5.A.1.iv Cuanto más insaturado sea un lípido, más líquido es a temperatura ambiente.
• 1.5.A.2 Los lípidos proporcionan una variedad de funciones para los organismos vivos. Algunos ejemplos de lípidos son las grasas, los esteroides (incluyendo el colesterol) y los fosfolípidos.
  • 1.5.A.2.i Las grasas proporcionan almacenamiento de energía y apoyo a la función celular. En algunos casos, también pueden proporcionar aislamiento térmico para ayudar a mantener calientes a los mamíferos.
  • 1.5.A.2.ii Los esteroides son hormonas que apoyan funciones fisiológicas, incluyendo el crecimiento y desarrollo, el metabolismo energético y la homeostasis.
  • 1.5.A.2.iii El colesterol proporciona estabilidad estructural esencial a las membranas celulares animales.
  • 1.5.A.2.iv Los fosfolípidos se agrupan para formar las bicapas lipídicas presentes en las membranas plasmáticas y celulares.
  • Afirmación de exclusión: La estructura molecular de lípidos específicos está fuera del alcance del Examen AP.

Idea Central 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información: Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 1.6.A: Describir la estructura y función del ADN y el ARN.

• 1.6.A.1 En los ácidos nucleicos (ADN y ARN), la información biológica se codifica en secuencias de monómeros de nucleótidos. Cada nucleótido tiene los siguientes componentes estructurales: un azúcar de cinco carbonos (desoxirribosa o ribosa), un fosfato y una base nitrogenada (adenina, timina, guanina, citosina o uracilo).
• 1.6.A.2 Los ácidos nucleicos tienen una secuencia lineal de nucleótidos que poseen extremos definidos por los grupos hidroxilo 3' (tres prima) y los fosfatos 5' (cinco prima) del azúcar en el nucleótido. Durante la síntesis de ácidos nucleicos, se añaden nucleótidos al extremo 3' de la cadena en crecimiento, lo que resulta en la formación de enlaces covalentes entre nucleótidos.
  • Afirmación de exclusión: La estructura molecular de nucleótidos específicos está fuera del alcance del Examen AP.
• 1.6.A.3 El ADN está estructurado como una doble hélice antiparalela, con dos cadenas de nucleótidos que corren en orientación opuesta de 5' a 3'. En el ADN, los nucleótidos de adenina se emparejan con los nucleótidos de timina mediante puentes de hidrógeno (A-T), y los nucleótidos de citosina se emparejan con los nucleótidos de guanina mediante puentes de hidrógeno (C-G). En el ARN, la adenina se empareja con el uracilo (A-U).
• 1.6.A.4 Las diferencias estructurales entre el ADN y el ARN incluyen:
  • 1.6.A.4.i El ADN contiene el azúcar desoxirribosa, y el ARN contiene el azúcar ribosa.
  • 1.6.A.4.ii El ADN contiene la base nitrogenada timina, y el ARN contiene la base nitrogenada uracilo.
  • 1.6.A.4.iii El ADN es típicamente de doble cadena, mientras que el ARN es típicamente de cadena simple.

Idea Principal 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información: Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 1.7.A: Describir la estructura y función de las proteínas.

• 1.7.A.1 Las proteínas están compuestas por cadenas lineales de aminoácidos conectadas mediante la formación de enlaces covalentes (enlaces péptidos) que se forman entre un grupo carboxilo ($-\text{COOH}$) de un aminoácido y un grupo amino ($-\text{NH}_2$) del siguiente aminoácido, dando lugar a una cadena peptídica en crecimiento.
• 1.7.A.2 Los aminoácidos están compuestos por un átomo de carbono central con un átomo de hidrógeno, un grupo carboxilo, un grupo amino y un grupo R variable unido covalentemente a él. El grupo R de un aminoácido puede clasificarse según tres propiedades químicas posibles: hidrofóbico/no polar, hidrofílico/polar o iónico. Las interacciones de estos grupos R determinan la estructura y función de esa región de la proteína.
• 1.7.A.3 La secuencia específica de aminoácidos en las proteínas determina la estructura primaria de un polipéptido, así como la forma general de la proteína.
  • Afirmación de exclusión: La estructura molecular de los aminoácidos está fuera del alcance del Examen AP.
• 1.7.A.4 Las estructuras secundarias de las proteínas se forman mediante el plegamiento local que surge de interacciones entre átomos de la cadena principal del polipéptido de la cadena de aminoácidos. El enlace de hidrógeno da forma a estructuras como hélices alfa y láminas beta plegadas.
• 1.7.A.5 La forma tridimensional de la estructura terciaria de una proteína resulta de la formación de enlaces de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, interacciones iónicas o puentes disulfuro.
• 1.7.A.6 La estructura cuaternaria surge de interacciones entre múltiples polipéptidos. Los cuatro niveles de la estructura de una proteína determinan su función.

Gran Idea 4 — Interacciones de Sistemas (SYI): Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de Aprendizaje 2.1.A: Explicar cómo la estructura y función de los componentes subcelulares y organelos contribuyen a la función de las células.

• 2.1.A.1 Los ribosomas están compuestos por ARN ribosomal (ARNr) y proteínas. Estas estructuras subcelulares sin membrana se encuentran en células de todas las formas de vida y reflejan el ancestro común de toda la vida conocida. Los ribosomas sintetizan proteínas según secuencias de ARN mensajero (ARNm).
• 2.1.A.2 El sistema endomembranoso consiste en un grupo de organelos limitados por membrana y componentes subcelulares (retículo endoplasmático (RE), complejo de Golgi, lisosomas, vacuolas y vesículas de transporte, envoltura nuclear y membrana plasmática) que trabajan juntos para modificar, empaquetar y transportar polisacáridos, lípidos y proteínas entre células.
• 2.1.A.3 El retículo endoplasmático proporciona soporte mecánico al ayudar a las células a mantener su forma y juega un papel en el transporte intracelular.
  • i. El RE rugoso está asociado con ribosomas ligados a membranas, permite la compartimentalización de las células y ayuda a llevar a cabo la síntesis de proteínas.
  • ii. Las funciones del RE liso incluyen la desintoxicación de las células y la síntesis de lípidos.
  • Enunciado de exclusión: El conocimiento de las funciones específicas del RE liso en células especializadas está fuera del alcance del Examen AP.
• 2.1.A.4 El complejo de Golgi es una estructura limitada por membrana que consiste en una serie de sacos membranosos aplanados. Las funciones del Golgi incluyen:
  • i. Doblamiento correcto y modificación química de productos celulares recién sintetizados
  • ii. Empaquetamiento de proteínas para el tráfico
  • Enunciado de exclusión: El conocimiento del papel del Golgi en la síntesis de fosfolípidos específicos y el empaquetamiento de enzimas específicas para lisosomas, peroxisomas y vesículas secretoras está fuera del alcance del Examen AP.
  • Ejemplos ilustrativos para 2.1.A.4:
    • Glicosilación y otras modificaciones químicas de proteínas que tienen lugar dentro del Golgi y determinan la función o el destino de las proteínas
• 2.1.A.5 Las mitocondrias tienen una doble membrana que proporciona compartimentos para diferentes reacciones metabólicas involucradas en la respiración celular aeróbica. La membrana externa es lisa, mientras que la membrana interna está altamente convoluta, formando pliegues que permiten que el ATP se sintetice de manera más eficiente.
• 2.1.A.6 Los lisosomas son sacos encerrados por membrana que contienen enzimas hidrolíticas que digieren material. Los lisosomas también juegan un papel en la muerte celular programada (apoptosis).
• 2.1.A.7 Las vacuolas son sacos limitados por membrana que desempeñan muchos roles diferentes.
  • i. En células vegetales, una vacuola grande especializada mantiene la presión de turgencia mediante el almacenamiento de nutrientes y agua.
  • ii. En células animales, las vacuolas son de menor tamaño, son más abundantes que en las células vegetales y almacenan materiales celulares.
• 2.1.A.8 Los cloroplastos son organelos especializados que se encuentran en plantas y algas fotosintéticas. Los cloroplastos contienen una doble membrana y sirven como lugar para la fotosíntesis.

Idea Central 2 — Energetics (ENE): Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de Aprendizaje 2.2.A: Explicar el efecto de las relaciones superficie-volumen en el intercambio de materiales entre células u organismos y el entorno.

• 2.2.A.1 Las relaciones superficie-volumen afectan la capacidad de un sistema biológico para obtener nutrientes necesarios, eliminar productos de desecho, adquirir o disipar energía térmica y realizar otros intercambios químicos y energéticos con el entorno.
  • Ecuaciones relevantes:
    • Volumen de una esfera: $V = \dfrac{4}{3}\pi r^3$
    • Volumen de un cubo: $V = s^3$
    • Volumen de un prisma rectangular: $V = lwh$
    • Volumen de un cilindro: $V = \pi r^2 h$
    • Área superficial de una esfera: $SA = 4\pi r^2$
    • Área superficial de un cubo: $SA = 6s^2$
    • Área superficial de un prisma rectangular: $SA = 2lh + 2lw + 2wh$
    • Área superficial de un cilindro: $SA = 2\pi rh + 2\pi r^2$
    • $r$ = radio
    • $l$ = largo
    • $h$ = altura
    • $w$ = ancho
    • $s$ = longitud de uno de los lados de un cubo
  • Ejemplos ilustrativos para 2.2.A.1:
    • Relaciones SA/V e Intercambios
      • Pelos radiculares
      • Células guardantes
      • Células epiteliales del intestino
    • Cilios
    • Estomas
• 2.2.A.2 El área superficial de la membrana plasmática debe ser lo suficientemente grande como para permitir un intercambio adecuado de materiales.
  • i. La relación superficie-volumen puede restringir el tamaño y la forma celular. Las células más pequeñas suelen tener una mayor relación superficie-volumen, así como un intercambio de materiales más eficiente con el entorno que las células más grandes.
  • ii. A medida que aumentan las células en volumen, la relación superficie-volumen disminuye y aumenta la demanda de recursos internos.
  • iii. Son necesarias estructuras celulares más complejas (p. ej., pliegues de membrana) para intercambiar adecuadamente materiales con el entorno.
  • iv. A medida que los organismos aumentan de tamaño, su relación superficie-volumen disminuye, lo que afecta propiedades como la tasa de intercambio de calor con el entorno. Las masas más pequeñas intercambian proporcionalmente más calor con el ambiente que las masas más grandes. A medida que aumenta la masa, tanto la relación superficie-volumen como la tasa de intercambio de calor disminuyen.
  • v. Existe una relación entre la tasa metabólica por unidad de masa corporal y el tamaño de los organismos multicelulares; típicamente, cuanto más pequeño es el organismo, mayor es la tasa metabólica por unidad de masa corporal.

Idea Central 2 — Energetismo (ENE): Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de Aprendizaje 2.3.A: Describir las funciones de cada uno de los componentes de la membrana celular en el mantenimiento del entorno interno de la célula.

• 2.3.A.1 Los fosfolípidos tienen regiones hidrofílicas e hidrofóbicas. Las regiones polares hidrofílicas del fosfato de los fosfolípidos están orientadas hacia el medio acuoso externo o interno, mientras que las regiones no polares hidrofóbicas de los ácidos grasos se enfrentan entre sí dentro del interior de la membrana.
• 2.3.A.2 Las proteínas embebidas pueden ser hidrofílicas (con grupos laterales cargados y polares), hidrofóbicas (con grupos laterales no polares) o ambas.
  • i. Las regiones hidrofílicas de las proteínas se encuentran ya sea en el interior de la propia proteína o expuestas al citosol (citoplasma).
  • ii. Las regiones hidrofóbicas de las proteínas constituyen la superficie proteica que interactúa con los ácidos grasos en el interior de la membrana.

Objetivo de Aprendizaje 2.3.B: Describir el modelo de mosaico fluido de las membranas celulares.

• 2.3.B.1 Las membranas plasmáticas consisten en un marco estructural de moléculas de fosfolípidos embebido con proteínas, esteroles (como el colesterol en animales vertebrados), glucoproteínas y glicolípidos. Todos estos pueden moverse alrededor de la superficie de la célula dentro de la membrana, como lo ilustra el modelo de mosaico fluido.

Idea Principal 2 — Energetia (ENE): Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de Aprendizaje 2.4.A: Explicar cómo la estructura de las membranas biológicas influye en la permeabilidad selectiva.

• 2.4.A.1 Las membranas plasmáticas separan el entorno interno de la célula del entorno externo. La permeabilidad selectiva es el resultado de que la membrana plasmática posea un interior hidrofóbico.
• 2.4.A.2 Las moléculas pequeñas no polares, incluyendo $\mathrm{N_2}$, $\mathrm{O_2}$ y $\mathrm{CO_2}$, cruzan libremente la membrana. Las sustancias hidrófilas, como las moléculas polares grandes y los iones, atraviesan la membrana a través de canales integrados y proteínas transportadoras.
• 2.4.A.3 Las colas hidrocarbonadas no polares de los fosfolípidos impiden el movimiento de iones y moléculas polares a través de la membrana. Las moléculas polares pequeñas y sin carga, como $\mathrm{H_2O}$ o $\mathrm{NH_3}$ (amoníaco), pasan a través de la membrana en pequeñas cantidades.

Objetivo de Aprendizaje 2.4.B: Describir el papel de la pared celular en el mantenimiento de la estructura y función celular.

• 2.4.B.1 Las paredes celulares de Bacterias, Arqueas, Hongos y plantas proporcionan una barrera estructural, así como una barrera de permeabilidad para ciertas sustancias hacia los entornos celulares internos o externos, y protección contra la lisis osmótica.

Idea central 2 — Energetica (ENE): Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener la homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 2.5.A: Describir los mecanismos que utilizan los organismos para mantener el equilibrio de solutos y agua.

• 2.5.A.1 La permeabilidad selectiva de las membranas permite la formación de gradientes de concentración de solutos a través de la membrana.
• 2.5.A.2 El transporte pasivo es el movimiento neto de moléculas desde regiones de alta concentración hacia regiones de baja concentración sin la entrada directa de energía metabólica.
• 2.5.A.3 El transporte activo requiere la entrada directa de energía para mover moléculas. En algunos casos, el transporte activo se utiliza para mover moléculas desde regiones de baja concentración hacia regiones de alta concentración.

Objetivo de aprendizaje 2.5.B: Describir los mecanismos que utilizan los organismos para transportar grandes moléculas a través de la membrana plasmática.

• 2.5.B.1 Los procesos de endocitosis y exocitosis requieren energía para mover sustancias grandes o grandes cantidades de sustancias dentro y fuera de las células.
  • i. En la endocitosis, la célula ingiere moléculas grandes y materia particulada mediante el plegamiento de la membrana plasmática sobre sí misma y la formación de nuevas vesículas (pequeñas) que engullen material del entorno externo.
  • ii. En la exocitosis, las vesículas internas liberan material de las células al fusionarse con la membrana plasmática y secretar grandes moléculas desde la célula.

Idea central 2 — Energetia (ENE): Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener la homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 2.6.A: Explicar cómo la estructura de una molécula afecta su capacidad para atravesar la membrana plasmática.

• 2.6.A.1 La difusión facilitada requiere proteínas de transporte o canales para permitir el movimiento de iones cargados a través de la membrana.
  • i. Las membranas pueden volverse polarizadas por el movimiento de iones a través de la misma.
  • ii. Los iones cargados, incluyendo $\mathrm{Na^+}$ (sodio) y $\mathrm{K^+}$ (potasio), requieren proteínas de canal para moverse a través de la membrana.
• 2.6.A.2 La difusión facilitada permite el movimiento de grandes moléculas polares a través de las membranas sin aporte de energía. En este tipo de difusión, las sustancias se mueven a favor del gradiente de concentración.
• 2.6.A.3 Las acuaporinas transportan grandes cantidades de agua a través de las membranas.

Idea Central 2 — Energetismo (ENE): Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de Aprendizaje 2.7.A: Explicar cómo los gradientes de concentración afectan el movimiento de las moléculas a través de membranas.

• 2.7.A.1 Los entornos externos pueden ser hipotónicos, hipertónicos o isotónicos en relación con los ambientes internos de las células. El movimiento del agua también puede describirse como el desplazamiento desde regiones hipotónicas hacia regiones hipertónicas. El agua se mueve por ósmosis desde regiones de alto potencial hídrico hacia regiones de bajo potencial hídrico.
  • Ecuación (Potencial Hídrico): $\psi = \psi_p + \psi_s$
    • donde:
    • $\psi_p$ = potencial de presión
    • $\psi_s$ = potencial de soluto
  • Ejemplos ilustrativos para 2.7.A.1:
    • Vacuola contráctil en protistas
    • Vacuola central en células vegetales

Objetivo de Aprendizaje 2.7.B: Explicar cómo los mecanismos osmorreguladores contribuyen a la salud y supervivencia de los organismos.

• 2.7.B.1 El crecimiento y la homeostasis se mantienen mediante el movimiento constante de moléculas a través de membranas.
• 2.7.B.2 La osmorregulación mantiene el equilibrio de agua y permite a los organismos controlar su composición interna de solutos y su potencial hídrico. El agua se mueve desde regiones de baja osmolaridad o concentración de solutos hacia regiones de alta osmolaridad o concentración de solutos.
  • Ecuación (Potencial de Soluto de una Solución): $\psi_s = -iCRT$
    • donde:
    • $i$ = constante de ionización
    • $C$ = concentración molar
    • $R$ = constante de presión $\left(R = 0.0831 \dfrac{L \cdot bars}{mol \cdot K}\right)$
    • $T$ = temperatura en Kelvin (°C + 273)

Idea central 2 — Energetia (ENE): Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 2.8.A: Describir los procesos que permiten el movimiento de iones y otras moléculas a través de las membranas.

• 2.8.A.1 Se requiere energía metabólica (como la proveniente del ATP) para el transporte activo de moléculas a través de la membrana y para establecer y mantener gradientes electroquímicos.
  • i. Las proteínas de membrana son necesarias para el transporte activo.
  • ii. La bomba $\mathrm{Na^+}/\mathrm{K^+}$ y la ATPasa contribuyen al mantenimiento del potencial de membrana.

Idea central 2 — Energetía (ENE): Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 2.9.A: Describir las estructuras delimitadas por membrana de la célula eucariota.

• 2.9.A.1 Las membranas y los orgánulos delimitados por membrana en las células eucariotas compartimentalizan los procesos metabólicos intracelulares y las reacciones enzimáticas específicas.

Objetivo de aprendizaje 2.9.B: Explicar cómo las membranas internas y los orgánulos delimitados por membrana contribuyen a la compartimentalización de las funciones de la célula eucariota.

• 2.9.B.1 Las membranas internas facilitan los procesos celulares al minimizar las interacciones competitivas y al aumentar el área superficial donde pueden ocurrir las reacciones.

Idea Central 1 — Evolución (EVO): El proceso de evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de Aprendizaje 2.10.A: Describir las similitudes y/o diferencias en la compartimentación entre células procariotas y eucariotas.

• 2.10.A.1 Los orgánulos unidos a membrana, como las mitocondrias y los cloroplastos, evolucionaron a partir de células procariotas que alguna vez vivían de forma independiente mediante endosimbiosis.
• 2.10.A.2 Las procariotas generalmente carecen de orgánulos internos unidos a membrana, pero poseen regiones internas con estructuras y funciones especializadas.
• 2.10.A.3 Las células eucariotas mantienen membranas internas que particionan la célula en regiones especializadas.

Gran Idea 2 — Energetica: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 3.1.A: Explicar cómo las enzimas afectan la velocidad de las reacciones biológicas.

• 3.1.A.1 La estructura y función de las enzimas contribuyen a la regulación de los procesos biológicos. Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos, facilitando las reacciones químicas en las células al reducir la energía de activación.
• 3.1.A.2 Para que ocurra una reacción química mediada por una enzima, la forma y la carga del sustrato deben ser compatibles con el sitio activo de la enzima. Esto se ilustra mediante el modelo del complejo enzima-sustrato.

Gran Idea 2 — Energetica: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 3.2.A: Explicar cómo los cambios en la estructura de una enzima pueden afectar su función.

• 3.2.A.1 Un cambio en la estructura molecular de un componente de un sistema enzimático puede resultar en un cambio en su función o eficiencia.
  • i. La desnaturalización de proteínas, como las enzimas, ocurre cuando la estructura proteica se altera por un cambio en la temperatura, el pH o el entorno químico, eliminando la capacidad de catalizar reacciones.
  • ii. Las temperaturas ambientales y el pH fuera del rango óptimo para una enzima dada causarán cambios en su estructura (al interrumpir los puentes de hidrógeno), alterando la eficiencia con la que cataliza reacciones.
• 3.2.A.2 En algunos casos, la desnaturalización de la enzima es reversible, permitiendo que la enzima recupere su actividad.

Objetivo de aprendizaje 3.2.B: Explicar cómo el entorno celular afecta la actividad enzimática.

• 3.2.B.1 Las concentraciones relativas de sustratos y productos determinan qué tan eficientemente procede una reacción enzimática.

Idea principal 2 — Energetica: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 3.3.A: Describir el papel de la energía en los organismos vivos.

• 3.3.A.1 Todos los sistemas vivos requieren un aporte de energía.
• 3.3.A.2 La vida requiere un sistema altamente ordenado y no viola la primera y segunda leyes de la termodinámica.
  • i. El aporte de energía debe superar la pérdida de energía para mantener el orden y impulsar los procesos celulares.
  • ii. Los procesos celulares que liberan energía pueden acoplarse con procesos celulares que requieren energía.
  • iii. Una pérdida significativa de orden o de flujo de energía resulta en la muerte.
  • Declaración de exclusión: Los estudiantes deben comprender el concepto de energía, pero la ecuación de energía libre de Gibbs se encuentra fuera del alcance del Examen AP.
• 3.3.A.3 Las vías relacionadas con la energía en los sistemas biológicos son secuenciales para permitir una transferencia de energía más controlada. Un producto de una reacción en una vía metabólica suele ser el reactivo para el paso siguiente en dicha vía.

Objetivo de aprendizaje 3.3.B: Explicar cómo los procesos y características compartidos, conservados y fundamentales apoyan el concepto de ascendencia común para todos los organismos.

• 3.3.B.1 Las vías metabólicas centrales (p. ej., glucólisis, fosforilación oxidativa) están conservadas en todos los dominios actualmente reconocidos (Arquea, Bacteria y Eukarya).

Idea Central 2 — Energetica: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener la homeostasis dinámica.

Objetivo de Aprendizaje 3.4.A: Describir los procesos fotosintéticos y las características estructurales del cloroplasto que permiten a los organismos capturar y almacenar energía.

• 3.4.A.1 La fotosíntesis es la serie de reacciones que utiliza dióxido de carbono $(\mathrm{CO_2})$, agua $(\mathrm{H_2O})$ y energía luminosa para producir carbohidratos y oxígeno $(\mathrm{O_2})$.
  • i. Los organismos fotosintéticos capturan energía del sol y producen azúcares que pueden utilizarse en procesos biológicos o almacenarse.
  • ii. La fotosíntesis evolucionó primero en organismos procariotas.
  • iii. La evidencia científica respalda la afirmación de que la fotosíntesis procariota (cianobacteriana) fue responsable de la producción de una atmósfera oxigenada.
  • iv. Las vías fotosintéticas procariotas fueron la base de la fotosíntesis eucariota.
  • Afirmación de exclusión: La memorización de los pasos del ciclo de Calvin, la estructura de las moléculas y los nombres de las enzimas involucradas, con la excepción de la ATP sintasa, se encuentra fuera del alcance del Examen AP.
• 3.4.A.2 El estroma y los tilacoides se encuentran dentro del cloroplasto.
  • i. El estroma es el fluido dentro de la membrana interna del cloroplasto y fuera del tilacoide. Las reacciones de fijación de carbono (ciclo de Calvin) de la fotosíntesis ocurren en el estroma.
  • ii. Las membranas tilacoidales contienen pigmentos de clorofila organizados en dos fotosistemas, así como proteínas de transporte de electrones.
  • iii. Los tilacoides están organizados en pilas llamadas grana. Las reacciones luminosas de la fotosíntesis ocurren en las grana.
• 3.4.A.3 Las reacciones luminosas de la fotosíntesis en eucariotas implican una serie de vías de reacciones coordinadas que capturan la energía presente en la luz para producir ATP y NADPH, los cuales impulsan la producción de moléculas orgánicas en el ciclo de Calvin. Esto proporciona energía para procesos metabólicos.

Objetivo de Aprendizaje 3.4.B: Explicar cómo las células capturan energía de la luz y la transfieren a moléculas biológicas para su almacenamiento y uso.

• 3.4.B.1 Las reacciones de la cadena de transporte de electrones (CTE) ocurren en cloroplastos, mitocondrias y a través de membranas plasmáticas procariotas. En la fotosíntesis, los electrones que pasan a través de la membrana tilacoidal son capturados y finalmente transferidos al $\mathrm{NADP^+}$, reduciéndolo a NADPH en el fotosistema I.
  • Afirmación de exclusión: Los nombres completos de los transportadores de electrones específicos en la cadena de transporte de electrones se encuentran fuera del alcance del Examen AP.
  • Afirmación de exclusión: Pasos específicos, nombres de enzimas e intermediarios de las vías de estos procesos se encuentran fuera del alcance de este curso y del Examen AP.
• 3.4.B.2 Durante la fotosíntesis, las clorofilas absorben energía de la luz, elevando los electrones a un nivel de energía más alto en los fotosistemas I y II. El agua se divide entonces, suministrando electrones para reemplazar aquellos perdidos por el fotosistema II.
• 3.4.B.3 Los fotosistemas I y II están incrustados en las membranas tilacoidales de los cloroplastos y están conectados mediante la transferencia de electrones a través de una CTE.
• 3.4.B.4 Cuando los electrones se transfieren entre moléculas en una serie de reacciones de oxidación/reducción mientras pasan por la CTE, se establece un gradiente electroquímico de protones (iones de hidrógeno) a través de la membrana tilacoidal. La membrana separa una región de baja concentración de protones fuera de la membrana tilacoidal de una región de alta concentración de protones dentro de la membrana tilacoidal.
• 3.4.B.5 La formación del gradiente de protones está vinculada a la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico mediante la ATP sintasa. El flujo de protones hacia atrás a través de la ATP sintasa unida a la membrana por quimiosmosis impulsa la formación de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico; esto se conoce como fotofosforilación.
• 3.4.B.6 La energía capturada en las reacciones luminosas y transferida al ATP y NADPH impulsa la producción de carbohidratos a partir de dióxido de carbono en el ciclo de Calvin. Esto ocurre en el estroma del cloroplasto.

Gran Idea 2 — Energetica: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de Aprendizaje 3.5.A: Describir los procesos y las características estructurales de las mitocondrias que permiten a los organismos utilizar la energía almacenada en macromoléculas biológicas.

• 3.5.A.1 La respiración celular utiliza la energía de las macromoléculas biológicas para sintetizar ATP. La respiración y la fermentación son características de todas las formas de vida.
• 3.5.A.2 La respiración celular aeróbica en eucariotas implica una serie de reacciones coordinadas catalizadas por enzimas que capturan energía de las macromoléculas biológicas.
• 3.5.A.3 La cadena de transporte de electrones transfiere electrones en una serie de reacciones de oxidación-reducción que establecen un gradiente electroquímico a través de membranas.
  • i. En la respiración celular, los electrones entregados por NADH y $\mathrm{FADH_2}$ se transfieren a una serie de aceptores de electrones a medida que avanzan hacia el aceptor terminal de electrones, el oxígeno. Las procariotas aeróbicas utilizan el oxígeno como aceptor terminal de electrones, mientras que las procariotas anaeróbicas utilizan otras moléculas.
  • ii. La transferencia de electrones a través de la cadena de transporte de electrones va acompañada de la formación de un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna, con la(s) membrana(s) separando una región de alta concentración de protones fuera de la membrana de una región de baja concentración de protones dentro de la membrana. El plegamiento de la membrana interna aumenta el área superficial, lo que permite sintetizar más ATP. En las procariotas, el paso de electrones va acompañado del movimiento de protones a través de la membrana plasmática.
  • iii. El flujo de protones de regreso a través de la ATP sintasa unida a la membrana por quimiosmosis impulsa la formación de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. Esto se conoce como fosforilación oxidativa en la respiración celular aeróbica.
  • iv. En la respiración celular aeróbica, desacoplar la fosforilación oxidativa del transporte de electrones genera calor. Este calor puede ser utilizado por los organismos endotermos para regular la temperatura corporal.
  • Enunciado de exclusión: Los nombres completos de los transportadores de electrones específicos en la cadena de transporte de electrones están fuera del alcance del Examen AP.
  • Enunciado de exclusión: Pasos específicos, nombres de enzimas e intermediarios de las vías para estos procesos están fuera del alcance de este curso y del Examen AP.

Objetivo de Aprendizaje 3.5.B: Explicar cómo las células obtienen energía de las macromoléculas biológicas para impulsar funciones celulares.

• 3.5.B.1 La glucólisis es una vía bioquímica que libera la energía de las moléculas de glucosa para formar ATP (a partir de ADP y fosfato inorgánico), NADH (a partir de $\mathrm{NAD^+}$) y piruvato.
• 3.5.B.2 El piruvato se transporta desde el citosol a la mitocondria donde ocurre la oxidación. Este proceso libera electrones durante el ciclo de Krebs (del ácido cítrico), reduciendo $\mathrm{NAD^+}$ a NADH y FAD a $\mathrm{FADH_2}$, y liberando $\mathrm{CO_2}$.
• 3.5.B.3 El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial. Durante el ciclo de Krebs, se libera dióxido de carbono de los intermediarios orgánicos, se sintetiza ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico, y se transfieren electrones mediante las coenzimas $\mathrm{NAD^+}$ y FAD.
• 3.5.B.4 Los electrones extraídos en las reacciones de la glucólisis y del ciclo de Krebs son transferidos por NADH y $\mathrm{FADH_2}$ a la cadena de transporte de electrones en la membrana mitocondrial interna.
• 3.5.B.5 Cuando los electrones se transfieren entre moléculas en una secuencia de reacciones a medida que pasan por la cadena de transporte de electrones, se establece un gradiente electroquímico de protones (iones hidrógeno) a través de la membrana mitocondrial interna. El pH dentro de la matriz mitocondrial es mayor que en el espacio intermembrana.
• 3.5.B.6 La fermentación permite que la glucólisis continúe en ausencia de oxígeno y produce moléculas orgánicas como alcohol y ácido láctico.
  • Enunciado de exclusión: La memorización de los pasos de la glucólisis y del ciclo de Krebs, así como de las estructuras de las moléculas y los nombres de las enzimas involucradas, está fuera del alcance de este curso y del Examen AP.

Idea Central 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información: Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 4.1.A: Describir las formas en que las células pueden comunicarse entre sí.

• 4.1.A.1 Las células se comunican entre sí mediante contacto directo con otras células o a distancia a través de señalización química.
  • Ejemplos ilustrativos para 4.1.A.1:
    • Las células inmunitarias interactúan mediante contacto célula-célula, incluyendo células presentadoras de antígenos (CPA), células T auxiliares y células T citotóxicas.

Objetivo de Aprendizaje 4.1.B: Explicar cómo las células se comunican entre sí a cortas y largas distancias.

• 4.1.B.1 Las células se comunican a corta distancia utilizando reguladores locales que actúan sobre células cercanas a la célula emisora de la señal.
  • Ejemplos ilustrativos para 4.1.B.1:
    • Neurotransmisores
    • Respuesta inmune en plantas
    • Detección de densidad poblacional (quorum sensing) en bacterias
    • Morfogenes en el desarrollo embrionario
• 4.1.B.2 Las señales liberadas por un tipo celular pueden viajar largas distancias hacia células diana de otro tipo.
  • Ejemplos ilustrativos para 4.1.B.2:
    • Insulina
    • Hormona del crecimiento humano
    • Hormonas tiroideas
    • Testosterona
    • Estrógeno

Idea Central 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información: Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 4.2.A: Describir los componentes de una vía de transducción de señales.

• 4.2.A.1 Las vías de transducción de señales vinculan la recepción de señales con las respuestas celulares.
• 4.2.A.2 Muchas vías de transducción de señales incluyen modificaciones proteicas e implican cascadas de fosforilación.

Objetivo de Aprendizaje 4.2.B: Describir el papel de los componentes de una vía de transducción de señales en la producción de una respuesta celular.

• 4.2.B.1 La señalización comienza con el reconocimiento de un mensajero químico —un ligando— por una proteína receptora en una célula diana.
  • i. El dominio de unión al ligando de un receptor reconoce un mensajero químico específico, que puede ser un péptido (proteína) o una molécula pequeña.
  • ii. Los receptores acoplados a proteínas G son un ejemplo de una proteína receptora en eucariotas.
  • iii. Los receptores pueden estar ubicados en la superficie de una célula diana o en el citoplasma o núcleo de la célula diana.
• 4.2.B.2 Las cascadas de señalización transmiten las señales desde los receptores hacia los objetivos celulares, a menudo amplificando las señales entrantes, lo que resulta en las respuestas apropiadas de la célula. Las respuestas podrían incluir el crecimiento celular, la secreción de moléculas o la expresión génica.
  • i. Después de que el ligando se une, el dominio intracelular de una proteína receptora cambia de forma, iniciando la transducción de la señal.
  • ii. Las enzimas y los segundos mensajeros como el AMP cíclico (AMPc) relayan y amplifican la señal intracelular.
  • iii. Las hormonas son un ejemplo de un mensajero de señalización que puede viajar largas distancias en el torrente sanguíneo.
  • iv. La unión de ligandos a canales dependientes de ligandos puede causar la apertura o cierre del canal.

Idea principal 3 — Almacenamiento y transmisión de información: Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 4.3.A: Describir los diferentes tipos de respuestas celulares desencadenadas por una vía de transducción de señales.

• 4.3.A.1 La transducción de señales puede resultar en cambios en la expresión génica y la función celular, lo que puede alterar el fenotipo o provocar la muerte celular programada (apoptosis).
  • Ejemplos ilustrativos para 4.3.A.1:
    • Uso de mensajeros químicos por parte de microbios para comunicarse con otras células cercanas y regular vías específicas en respuesta a la densidad poblacional (detección de quorum)
    • Estimulación de la descomposición del glucógeno en mamíferos mediante epinefrina

Objetivo de aprendizaje 4.3.B: Explicar cómo un cambio en la estructura de cualquier molécula señalizadora afecta la actividad de la vía de señalización.

• 4.3.B.1 Los cambios en las vías de transducción de señales pueden alterar las respuestas celulares. Las mutaciones en cualquier dominio de la proteína receptora o en cualquier componente de la vía de señalización pueden afectar a los componentes downstream al alterar la posterior transducción de la señal.
  • Ejemplos ilustrativos para 4.3.B.1:
    • Las citocinas regulan la expresión génica para permitir la replicación y división celular.
    • Las feromonas de apareo en levaduras activan la expresión de genes de apareo.
    • Los niveles de etileno causan cambios en la producción de diferentes enzimas permitiendo que las frutas maduren.
    • Los genes HOX regulan los planes corporales animales durante el desarrollo embrionario.
• 4.3.B.2 Los productos químicos que interactúan con cualquier componente de la vía de señalización pueden activar o inhibir la vía.

Gran Idea 2 — Energetismo: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de Aprendizaje 4.4.A: Explicar cómo la retroalimentación positiva y negativa ayuda a mantener la homeostasis.

• 4.4.A.1 Los organismos utilizan mecanismos de retroalimentación para mantener sus entornos internos en respuesta a cambios internos y externos.
  • i. Los mecanismos de retroalimentación negativa mantienen la homeostasis al reducir el estímulo inicial para regular los procesos fisiológicos. Si un sistema se ve perturbado o alterado, los mecanismos de retroalimentación negativa devuelven el sistema a su punto de ajuste objetivo. Estos procesos operan a nivel molecular, celular y orgánico.
    • Ejemplos ilustrativos para 4.4.A.1.i:
      • Regulación del azúcar en sangre por insulina/glucagón
  • ii. Los mecanismos de retroalimentación positiva amplifican las respuestas y los procesos en los organismos biológicos. La variable que inicia la respuesta se aleja aún más del punto de ajuste inicial. La amplificación ocurre cuando el estímulo se intensifica aún más, lo que, a su vez, inicia una respuesta adicional que produce un cambio en el sistema.
    • Ejemplos ilustrativos para 4.4.A.1.ii:
      • Lactancia en mamíferos
      • Inicio del parto en el alumbramiento
      • Maduración de frutas

Idea Principal 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información: Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 4.5.A: Describir los eventos que ocurren en el ciclo celular.

• 4.5.A.1 El ciclo celular es una serie altamente regulada de eventos que controla el crecimiento y la reproducción de las células eucariotas.
  • i. El ciclo celular consiste en etapas secuenciales de interfase (G1, S, G2), mitosis y citocinesis.
  • ii. Fase G1: La célula está metabólicamente activa, duplicando orgánulos y componentes citosólicos.
  • iii. Fase S: El ADN se encuentra en forma de cromatina y se replica para formar dos cromátidas hermanas conectadas en un centrómero.
  • iv. Fase G2: Ocurre la síntesis de proteínas, se produce ATP en grandes cantidades y se replican los centrosomas.
  • v. Una célula puede entrar en una etapa (G0) en la que ya no se divide, pero puede reentrar al ciclo celular en respuesta a estímulos adecuados.
  • vi. Las células no divididas pueden salir del ciclo celular o mantenerse en una etapa particular del mismo.

Objetivo de Aprendizaje 4.5.B: Explicar cómo la mitosis resulta en la transmisión de cromosomas de una generación de células a la siguiente.

• 4.5.B.1 La mitosis es un proceso que asegura la transferencia de un genoma completo de una célula madre a dos células hijas genéticamente idénticas en eucariotas.
  • i. La mitosis juega un papel en el crecimiento, la reparación de tejidos y la reproducción asexual.
  • ii. La mitosis ocurre en pasos secuenciales (profase, metafase, anafase, telofase) y alterna con la interfase en el ciclo celular.
  • iii. Profase: Las cromátidas hermanas se condensan, comienza a formarse el huso mitótico y los centrosomas se mueven hacia polos opuestos de la célula.
  • iv. Metafase: Las fibras del huso alinean los cromosomas a lo largo del ecuador de la célula.
  • v. Anafase: Las cromátidas hermanas emparejadas se separan mientras las fibras del huso tiran de las cromátidas hacia los polos.
  • vi. Telofase: El huso mitótico se descompone, se desarrolla una nueva envoltura nuclear y luego el citoplasma se divide.
  • vii. Citocinesis: Se forma un surco de escisión en las células animales o una placa celular en las células vegetales, resultando en dos nuevas células hijas.

Idea principal 3 — Almacenamiento y transmisión de información: Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 4.6.A: Describir el papel de los puntos de control en la regulación del ciclo celular.

• 4.6.A.1 Una serie de controles internos o puntos de control regulan la progresión a través del ciclo celular.
• 4.6.A.2 Las interacciones entre ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas controlan el ciclo celular.
  • Afirmación de exclusión: El conocimiento de pares específicos de ciclina-CdK o factores de crecimiento está fuera del alcance del Examen AP.

Objetivo de aprendizaje 4.6.B: Describir los efectos de las alteraciones en el ciclo celular sobre la célula u organismo.

• 4.6.B.1 Las alteraciones en el ciclo celular pueden dar lugar al cáncer o a la apoptosis (muerte celular programada).

Comprensión Duradera (IDEA PRINCIPAL 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 5.1.A: Explicar cómo la meiosis resulta en la transmisión de cromosomas de una generación a la siguiente.

• 5.1.A.1 La meiosis es un proceso que asegura la formación de células gaméticas haploides, a veces denominadas células hijas, en organismos diploides que se reproducen sexualmente.
• 5.1.A.2 La Meiosis I implica los siguientes pasos:
  • i. Profase I: Los cromosomas homólogos se emparejan y condensan, ocurre la sinapsis y luego pueden formarse quiasmas, comienza a formarse el huso meiótico, los centrosomas se mueven hacia polos opuestos de la célula y la envoltura nuclear se desintegra.
  • ii. Metafase I: Las fibras del huso meiótico alinean pares de cromosomas homólogos a lo largo del ecuador de la célula en la placa metafásica.
  • iii. Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan, mientras que las cromátidas hermanas permanecen unidas, ya que las fibras del huso meiótico tiran de los cromosomas hacia los polos.
  • iv. Telofase I: El huso meiótico se desintegra, se desarrolla una nueva envoltura nuclear, se forma un surco de escisión (célula animal) o una placa celular (célula vegetal), y ocurre la citocinesis. Se forman dos células hijas haploides (al final de la meiosis I).
• 5.1.A.3 La Meiosis II implica los siguientes pasos:
  • i. Profase II: Se forma el huso meiótico; las cromátidas hermanas conectadas en el centrómero se unen al huso meiótico.
  • ii. Metafase II: Los cromosomas se alinean a lo largo de la placa metafásica; el cinetocoro de cada cromátida está unido a un microtúbulo que se extiende desde los polos.
  • iii. Anafase II: Las proteínas en los centrómeros se degradan, y las cromátidas hermanas se separan y son jaladas hacia polos opuestos en la célula.
  • iv. Telofase II: El huso meiótico se desintegra, se desarrolla una nueva envoltura nuclear, se forma un surco de escisión (célula animal) o una placa celular (célula vegetal), las cromátidas comienzan a descondensarse y ocurre la citocinesis. Se forman cuatro células hijas haploides, cada una con una cromátida no duplicada.

Objetivo de Aprendizaje 5.1.B: Describir las similitudes y diferencias entre las fases y resultados de la mitosis y la meiosis.

• 5.1.B.1 La mitosis y la meiosis son similares en el uso de un aparato de huso para mover los cromosomas, pero difieren en el número de células producidas y en el contenido genético de las células hijas.

Comprensión Duradera (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 5.2.A: Explicar cómo el proceso de meiosis genera diversidad genética.

• 5.2.A.1 La separación correcta de los cromosomas homólogos en la meiosis I y de las cromátidas hermanas en la meiosis II asegura que cada gameto reciba un conjunto haploide (1n) de cromosomas que comprende una mezcla de cromosomas maternos y paternos. Cuando ocurre una separación incorrecta (no disyunción), los gametos ya no son haploides.
• 5.2.A.2 Durante la profase I de la meiosis, las cromátidas no hermanas intercambian material genético mediante un proceso llamado entrecruzamiento (recombinación), lo cual aumenta la diversidad genética entre los gametos resultantes.
• 5.2.A.3 La reproducción sexual en eucariotas aumenta la variación genética, incluyendo el entrecruzamiento, la distribución aleatoria de los cromosomas durante la meiosis y la posterior fecundación de los gametos.
  • Declaración de exclusión: El conocimiento sobre los detalles de los ciclos de reproducción sexual en diversas plantas y animales se encuentra fuera del alcance del Examen AP.

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Comprensión duradera (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 5.3.A: Explicar la herencia de genes y rasgos según las leyes de Mendel.

• 5.3.A.1 Las leyes de segregación y assortimiento independiente de Mendel pueden aplicarse a genes que se encuentran en cromosomas diferentes.
• 5.3.A.2 En la mayoría de los casos, la fecundación implica la fusión de dos gametos haploides, lo que restaura el número diploide de cromosomas y aumenta la variación genética en las poblaciones al crear nuevas combinaciones de alelos en el cigoto.
  • i. Las reglas de probabilidad pueden aplicarse para analizar la transmisión de rasgos monogénicos de padres a descendientes.
  • ii. Los cruces monohíbridos, dihíbridos y de prueba pueden utilizarse para determinar si los alelos son dominantes o recesivos.
  • iii. El genotipo de un organismo es el conjunto de alelos heredados por un individuo para uno o más genes. El genotipo de un organismo puede ser homocigoto o heterocigoto para cada gen.
  • iv. El fenotipo de un organismo es la expresión observable de los rasgos heredados.
  • v. Los patrones de herencia (autosómicos, ligados genéticamente, ligados al sexo) y si un alelo es dominante o recesivo a menudo pueden predecirse a partir de datos, incluidos los pedigrís. Los cuadrados de Punnett pueden utilizarse para predecir los genotipos y fenotipos de los padres y la descendencia.
  • Ecuación (Leyes de probabilidad): Si $A$ y $B$ son mutuamente excluyentes, entonces: $P(A \text{ or } B) = P(A) + P(B)$
  • Ecuación (Leyes de probabilidad): Si $A$ y $B$ son independientes, entonces: $P(A \text{ and } B) = P(A) \times P(B)$

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 5.4.A: Explicar las desviaciones del modelo de Mendel sobre la herencia de rasgos.

• 5.4.A.1 Los patrones de herencia de muchos rasgos no siguen las proporciones predichas por las leyes de Mendel y pueden identificarse mediante análisis cuantitativo cuando las proporciones fenotípicas observadas difieren estadísticamente de las predichas.
  • i. Los genes ubicados en el mismo cromosoma se denominan genéticamente ligados. La probabilidad de que estos genes ligados se segreguen juntos durante la meiosis puede utilizarse para calcular la distancia mapeada (o unidades de mapa) entre ellos en un cromosoma. Este cálculo se denomina mapeo génico o mapeo genético.
  • ii. La codominancia ocurre cuando el fenotipo de ambos alelos se expresa de tal manera que el heterocigoto tiene un fenotipo diferente al de cualquiera de los homocigotos.
  • iii. La dominancia incompleta ocurre cuando ninguno de los alelos de un gen puede enmascarar al otro, por lo que el fenotipo del heterocigoto es una versión mezclada de los fenotipos dominante y recesivo.
• 5.4.A.2 Algunos rasgos, conocidos como rasgos ligados al sexo (ligados a X o Y), están determinados por genes en los cromosomas sexuales. El patrón de herencia de los rasgos ligados al sexo a menudo puede predecirse a partir de datos, incluyendo pedigrís, que indican los genotipos y fenotipos tanto de padres como de descendientes.
  • Ejemplos ilustrativos para EK 5.4.A.2:
    • Los rasgos ligados al sexo (ligados a X o Y) residen en los cromosomas sexuales.
    • Los rasgos ligados al sexo (ligados a X o Y) se heredan a tasas más altas en individuos XY que en individuos XX.
    • En ciertas especies, la base cromosómica de la determinación del sexo no se basa en los cromosomas X e Y (p. ej., ZW en aves, haplodiploidia en abejas).
• 5.4.A.3 La pleiotropía es un fenómeno en el cual la expresión de un solo gen da lugar a múltiples rasgos o efectos; por lo tanto, estos rasgos no se segregan de forma independiente.
• 5.4.A.4 Algunos rasgos resultan de la herencia no nuclear.
  • i. Los cloroplastos y mitocondrias se distribuyen aleatoriamente a los gametos y células hijas; así, los rasgos determinados por el ADN de cloroplastos y mitocondrias no siguen reglas mendelianas simples.
  • ii. En animales, las mitocondrias generalmente se transmiten por el óvulo y no por el espermatozoide; por lo tanto, los rasgos determinados por el ADN mitocondrial suelen heredarse de forma materna.
  • iii. En plantas, las mitocondrias y cloroplastos se transmiten en el óvulo y no en el polen; en consecuencia, los rasgos determinados por mitocondrias y cloroplastos suelen heredarse de forma materna.

Comprensión Duradera (GRAN IDEA 4 — Interacciones de Sistemas): Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de Aprendizaje 5.5.A: Explicar cómo un mismo genotipo puede dar lugar a múltiples fenotipos bajo diferentes condiciones ambientales.

• 5.5.A.1 Las condiciones ambientales influyen en la expresión génica y pueden conducir a la plasticidad fenotípica (p. ej., la capacidad de los genotipos individuales para producir diferentes fenotipos).
  • Ejemplos ilustrativos para EK 5.5.A.1:
    • Altura y peso en humanos
    • Color de las flores basado en el pH del suelo
    • Color estacional del pelaje en animales árticos
    • Determinación del sexo en reptiles
    • Efecto de la mayor radiación UV en la producción de melanina en animales
    • Presencia del tipo de apareamiento opuesto en la producción de feromonas en levaduras y otros hongos

Comprensión Duradera (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 6.1.A: Describir las estructuras involucradas en la transmisión de la información hereditaria de una generación a otra.

• 6.1.A.1 La información genética se almacena y se transmite a generaciones posteriores a través de moléculas de ADN y, en algunos casos, moléculas de ARN.
  • 6.1.A.1.i Los organismos procariotas típicamente tienen cromosomas circulares.
  • 6.1.A.1.ii Los organismos eucariotas típicamente tienen múltiples cromosomas lineales compuestos por ADN. Estos cromosomas están condensados mediante histonas y proteínas asociadas.
• 6.1.A.2 Los procariotas y los eucariotas pueden contener plásmidos, que son moléculas circulares de ADN extracromosómicas.

Objetivo de Aprendizaje 6.1.B: Describir las características del ADN que permiten su uso como material hereditario.

• 6.1.B.1 Los ácidos nucleicos exhiben un apareamiento específico de bases nucleotídicas que se conserva a lo largo de la evolución.
  • 6.1.B.1.i Las purinas (guanina y adenina) tienen una estructura de doble anillo.
  • 6.1.B.1.ii Las pirimidinas (citosina, timina y uracilo) tienen una estructura de anillo simple.
  • 6.1.B.1.iii Las purinas se emparejan con las pirimidinas: adenina con timina (o uracilo en el ARN) y guanina con citosina.

Comprensión duradera (IDEA PRINCIPAL 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 6.2.A: Describir los mecanismos mediante los cuales la información genética se copia para su transmisión entre generaciones.

• 6.2.A.1 La replicación del ADN asegura la continuidad de la información hereditaria.
  • 6.2.A.1.i El ADN se sintetiza en dirección de 5' a 3'.
  • 6.2.A.1.ii La replicación es un proceso semiconservativo, lo que significa que una cadena del ADN sirve como plantilla para una nueva cadena de ADN complementario.
  • 6.2.A.1.iii La helicasa desenrolla las cadenas del ADN.
  • 6.2.A.1.iv La topoisomerasa relaja el superenrollamiento frente al horquilla de replicación.
  • 6.2.A.1.v La ADN polimerasa requiere primers de ARN para iniciar la síntesis de ADN.
  • 6.2.A.1.vi La ADN polimerase sintetiza nuevas cadenas de ADN de forma continua en la cadena líder y de forma discontinua en la cadena rezagada.
  • 6.2.A.1.vii La ligasa une los fragmentos en la cadena rezagada.
  • Enunciado de exclusión: Los nombres de los pasos y las enzimas específicas involucradas, excluyendo la ADN polimerasa, la ligasa, la ARN polimerasa, la helicasa y la topoisomerasa, están fuera del alcance del Examen AP.

Comprensión Duradera (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 6.3.A: Describir los mecanismos mediante los cuales la información genética fluye desde el ADN hacia el ARN y luego hacia las proteínas.

• 6.3.A.1 La secuencia de las bases del ARN, junto con la estructura de la molécula de ARN, determina la función del ARN.
  • 6.3.A.1.i Las moléculas de ARN mensajero (ARNm) transportan la información desde el ADN en el núcleo hasta el ribosoma en el citoplasma.
  • 6.3.A.1.ii Las distintas moléculas de ARN de transferencia (ARNt) se unen a aminoácidos específicos y poseen secuencias de anticodones que aparean bases con los codones del ARNm. El ARNt es reclutado por el ribosoma durante la traducción para generar la secuencia peptídica primaria basada en la secuencia del ARNm.
  • 6.3.A.1.iii Las moléculas de ARN ribosomal (ARNr) son bloques de construcción funcionales de los ribosomas.
• 6.3.A.2 Las ARN polimerasas utilizan una sola cadena molde de ADN para dirigir la inclusión de bases en la nueva molécula de ARN formada. Este proceso se conoce como transcripción.
• 6.3.A.3 La enzima ARN polimerasa sintetiza moléculas de ARNm en dirección 5' a 3' al leer la cadena molde de ADN en dirección 3' a 5'.
• 6.3.A.4 En células eucariotas, el transcripto de ARNm experimenta una serie de modificaciones mediadas por enzimas.
  • 6.3.A.4.i La adición de una cola poli-A hace que el ARNm sea más estable.
  • 6.3.A.4.ii La adición de un casquete de GTP facilita el reconocimiento ribosomal.
  • 6.3.A.4.iii La escisión de intrones, junto con el empalme y la retención de exones, genera diferentes versiones de la molécula de ARNm maduro resultante. Este proceso se conoce como empalme alternativo.

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 6.4.A: Explicar cómo el fenotipo de un organismo está determinado por su genotipo.

• 6.4.A.1 La traducción del ARNm para generar un polipéptido ocurre en ribosomas que se encuentran en el citoplasma tanto de células procariotas como eucariotas, así como en la superficie citoplasmática del retículo endoplásmico rugoso de las células eucariotas.
• 6.4.A.2 En organismos procariotas, la traducción de la molécula de ARNm ocurre mientras esta se está transcribiendo.
• 6.4.A.3 La traducción implica muchos pasos secuenciales, incluyendo iniciación, elongación y terminación. Las características principales de la traducción incluyen:
  • 6.4.A.3.i La traducción se inicia cuando el ARNr en el ribosoma interactúa con el ARNm en el codón de inicio (AUG, que codifica para el aminoácido metionina).
  • 6.4.A.3.ii La secuencia de nucleótidos en el ARNm se lee en tríos, llamados codones.
  • 6.4.A.3.iii Cada codón codifica un aminoácido específico, lo cual puede deducirse utilizando una tabla del código genético. Muchos aminoácidos están codificados por más de un codón.
  • 6.4.A.3.iv Casi todos los organismos vivos utilizan el mismo código genético, lo cual es evidencia de la ascendencia común de todos los seres vivos.
  • 6.4.A.3.v El ARNt lleva el aminoácido correcto al lugar especificado por el codón en el ARNm.
  • 6.4.A.3.vi El aminoácido se transfiere a la cadena de polipéptidos en crecimiento.
  • 6.4.A.3.vii El proceso continúa a lo largo del ARNm hasta que se alcanza un codón de parada.
  • 6.4.A.3.viii La traducción termina con la liberación de la proteína recién sintetizada.
  • Enunciado de exclusión: Los detalles y nombres de las enzimas y factores involucrados en cada uno de estos pasos están fuera del alcance del Examen AP.
  • Enunciado de exclusión: La memorización del código genético, con la excepción del codón de inicio AUG, está fuera del alcance del Examen AP.
• 6.4.A.4 La información genética en retrovirus es un caso especial y tiene un flujo de información alternativo: desde ARN hacia ADN, posible gracias a la transcriptasa inversa, una enzima que copia el genoma de ARN viral hacia ADN. Este ADN se integra en el genoma del huésped y se transcribe y traduce para el ensamblaje de nueva progenie viral.

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 6.5.A: Describir los tipos de interacciones que regulan la expresión génica.

• 6.5.A.1 Las secuencias regulatorias son tramos de ADN que interactúan con proteínas regulatorias para controlar la transcripción. Algunos genes se expresan constitutivamente y otros son inducibles.
• 6.5.A.2 Los cambios epigenéticos pueden afectar la expresión génica mediante modificaciones reversibles del ADN o de las histonas.
• 6.5.A.3 El fenotipo de una célula u organismo está determinado por la combinación de genes que se expresan y los niveles a los que se expresan.
  • 6.5.A.3.i La diferenciación celular observable resulta de la expresión de genes para proteínas específicas de tejidos.
  • 6.5.A.3.ii La inducción de factores de transcripción durante el desarrollo da lugar a una expresión génica secuencial.
  • 6.5.A.3.iii La función y la cantidad de productos génicos determinan el fenotipo de los organismos.

Objetivo de aprendizaje 6.5.B: Explicar cómo la ubicación de las secuencias regulatorias se relaciona con su función.

• 6.5.B.1 Tanto los procariotas como los eucariotas poseen grupos de genes que están regulados coordinadamente.
  • 6.5.B.1.i Los procariotas regulan los operones en un sistema inducible o reprimible.
  • 6.5.B.1.ii En los eucariotas, grupos de genes pueden ser influenciados por los mismos factores de transcripción para regular la expresión de manera coordinada.

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 6.6.A: Explicar cómo el enlace de factores de transcripción con regiones promotoras afecta la expresión génica y el fenotipo del organismo.

• 6.6.A.1 La ARN polimerasa y los factores de transcripción se unen a secuencias de ADN promotoras o potenciadoras para iniciar la transcripción. Estas secuencias pueden estar situadas aguas arriba o aguas abajo del sitio de inicio de la transcripción.
• 6.6.A.2 Las moléculas reguladoras negativas inhiben la expresión génica al unirse al ADN y bloquear la transcripción.

Objetivo de aprendizaje 6.6.B: Explicar la relación entre la regulación de la expresión génica y las diferencias fenotípicas en células y organismos.

• 6.6.B.1 La regulación génica da lugar a una expresión génica diferencial e influye en los productos y funciones celulares.
• 6.6.B.2 Ciertas moléculas pequeñas de ARN tienen roles en la regulación de la expresión génica.

Comprensión duradera (IDEA PRINCIPAL 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 6.7.A: Describir los diversos tipos de mutación.

• 6.7.A.1 Las alteraciones en una secuencia de ADN son mutaciones que pueden causar cambios en el tipo o cantidad de proteína producida y, en consecuencia, en el fenotipo. Las mutaciones del ADN pueden ser beneficiosas, perjudiciales o neutras según el efecto o la falta de efecto que tengan sobre el ácido nucleico o la proteína resultante y los fenotipos que esta última confiere.
  • 6.7.A.1.i Las mutaciones puntuales ocurren cuando un nucleótido ha sido sustituido por un nucleótido diferente.
  • 6.7.A.1.ii Las mutaciones de cambio de marco de lectura ocurren cuando se insertan o eliminan uno o más nucleótidos, lo que desplaza el marco de lectura.
  • 6.7.A.1.iii Las mutaciones sin sentido ocurren cuando hay una mutación puntual que causa un codón de terminación prematuro.
  • 6.7.A.1.iv Las mutaciones silenciosas ocurren cuando el cambio en la secuencia de nucleótidos no tiene efecto sobre la secuencia de aminoácidos.
  • Ejemplos ilustrativos para 6.7.A.1:
    • Las mutaciones en el gen CFTR alteran el transporte de iones y dan lugar a la fibrosis quística.
    • Las mutaciones en el gen MC1R producen melanismo adaptativo en los ratones de bolsillo.
  • Enunciado de exclusión: El conocimiento de mutaciones específicas y sus efectos está fuera del alcance del Examen AP.

Objetivo de aprendizaje 6.7.B: Explicar cómo los cambios en el genotipo pueden dar lugar a cambios en el fenotipo.

• 6.7.B.1 Los errores en la replicación del ADN o en los mecanismos de reparación del ADN, así como factores externos, incluyendo la radiación y los químicos reactivos, pueden causar mutaciones aleatorias en el ADN.
  • 6.7.B.1.i Si una mutación es beneficiosa, perjudicial o neutra depende del contexto ambiental.
  • 6.7.B.1.ii Las mutaciones son una fuente de variación genética.
• 6.7.B.2 Los errores en la mitosis o la meiosis pueden resultar en cambios en el fenotipo.
  • 6.7.B.2.i Los cambios en el número de cromosomas resultantes de la no disyunción suelen dar lugar a nuevos fenotipos causados por la triploidía (aneuploidía).
  • 6.7.B.2.ii Los cambios en el número de cromosomas a menudo dan lugar a trastornos con limitaciones del desarrollo.
  • 6.7.B.2.iii Las alteraciones en la estructura de los cromosomas conducen a trastornos genéticos.
  • Enunciado de exclusión: El conocimiento de trastornos específicos relacionados con cambios en el número de cromosomas está fuera del alcance del Examen AP.

Objetivo de aprendizaje 6.7.C: Explicar cómo las alteraciones en las secuencias de ADN contribuyen a la variación que puede estar sujeta a la selección natural.

• 6.7.C.1 Los cambios en el genotipo pueden afectar fenotipos que están sujetos a la selección natural. Los cambios genéticos que mejoran la supervivencia y la reproducción pueden ser seleccionados positivamente por las condiciones ambientales.
  • 6.7.C.1.i La adquisición horizontal de información genética en procariotas mediante transformación (captación de ADN), transducción (transmisión viral de información genética), conjugación (transferencia célula a célula de ADN) y transposición (movimiento de segmentos de ADN dentro y entre moléculas de ADN) aumenta la variación genética.
  • 6.7.C.1.ii Los virus relacionados pueden recombinar información genética si infectan la misma célula huésped.
  • 6.7.C.1.iii Los procesos reproductivos que aumentan la variación genética están conservados evolutivamente y son compartidos por varios organismos.
  • Ejemplos ilustrativos para 6.7.C.1: Anemia falciforme

Comprensión duradera (GRAN IDEA 3 — Almacenamiento y transmisión de información): Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 6.8.A: Explicar el uso de técnicas de ingeniería genética en el análisis o manipulación del ADN.

• 6.8.A.1 Las técnicas de ingeniería genética pueden utilizarse para analizar y manipular el ADN y el ARN.
  • 6.8.A.1.i La electroforesis en gel es un proceso que separa fragmentos de ADN según su tamaño y carga.
  • 6.8.A.1.ii Durante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), los fragmentos de ADN se amplifican mediante la desnaturalización del ADN, el anclaje de cebadores a la cadena original y la extensión de la nueva molécula de ADN.
  • 6.8.A.1.iii La transformación bacteriana introduce ADN exógeno en células bacterianas.
  • 6.8.A.1.iv La tecnología de secuenciación de ADN determina el orden de los nucleótidos en una molécula de ADN. Por lo general, estas técnicas dan lugar a una huella de ADN que permite comparar secuencias de ADN procedentes de diversas muestras.
  • Ejemplos ilustrativos para 6.8.A.1:
    • Los fragmentos de ADN amplificados pueden utilizarse para identificar organismos y realizar análisis filogenéticos.
    • El análisis del ADN puede emplearse para la identificación forense.
    • Los organismos genéticamente modificados incluyen animales transgénicos.
    • El clonamiento génico permite la propagación de fragmentos de ADN.
  • Afirmación de exclusión: Conocer los detalles de cada una de estas técnicas de ingeniería genética está fuera del alcance del Examen AP.

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.1.A: Describir las causas de la selección natural.

• 7.1.A.1 La selección natural es un mecanismo principal de la evolución.
• 7.1.A.2 Según la teoría de Darwin sobre la selección natural, la competencia por recursos limitados resulta en una supervivencia diferencial. Los individuos con fenotipos más favorables tienen mayor probabilidad de sobrevivir y producir más descendientes, transmitiendo así esos rasgos favorables a las generaciones siguientes.

Objetivo de aprendizaje 7.1.B: Explicar cómo la selección natural afecta a las poblaciones.

• 7.1.B.1 La aptitud evolutiva se mide mediante el éxito reproductivo.
• 7.1.B.2 Los entornos bióticos y abióticos pueden fluctuar, afectando la tasa y la dirección de la evolución. Diferentes variaciones genéticas pueden ser seleccionadas en cada generación.

Comprensión perdurable (IDEA PRINCIPAL 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.2.A: Describir la importancia de la variación fenotípica en una población.

• 7.2.A.1 La selección natural actúa sobre las variaciones fenotípicas en las poblaciones.
• 7.2.A.2 Los ambientes cambian y ejercen presiones selectivas sobre las poblaciones.
  • Ejemplos ilustrativos para 7.2.A.2: Momento de floración en relación con el cambio climático global
• 7.2.A.3 Algunas variaciones fenotípicas pueden aumentar o disminuir la aptitud de un organismo en ambientes particulares.
  • Ejemplos ilustrativos para 7.2.A.3: Anemia falciforme; resistencia al DDT en insectos

Objetivo de aprendizaje 7.2.B: Explicar cómo la variación en las moléculas dentro de las células se conecta con la aptitud de un organismo.

• 7.2.B.1 La variación en el número y tipo de moléculas dentro de las células puede proporcionar a las poblaciones una mayor capacidad para sobrevivir y reproducirse en diferentes ambientes.

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.3.A: Explicar cómo los seres humanos pueden afectar la diversidad dentro de una población.

• 7.3.A.1 A través de la selección artificial, los seres humanos afectan la variación en otras especies.

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.4.A: Explicar cómo los eventos aleatorios afectan la composición genética de una población.

• 7.4.A.1 La evolución también es impulsada por eventos aleatorios.
  • i. La mutación es un proceso aleatorio que añade nueva variación genética a una población.
  • ii. La deriva génica es un cambio en las frecuencias alélicas atribuible a un proceso no selectivo que ocurre en poblaciones pequeñas.
  • iii. El efecto del cuello de botella es un tipo de deriva génica que ocurre cuando el tamaño de una población se reduce a un número pequeño de individuos durante al menos una generación.
  • iv. El efecto del fundador es un tipo de deriva génica que ocurre cuando una población se separa de otros miembros de la misma especie. La frecuencia de genes y rasgos cambiará según los genes presentes en esta nueva población fundadora.
  • v. La migración puede dar lugar al flujo génico (la adición o eliminación de alelos de una población).

Objetivo de aprendizaje 7.4.B: Describir el papel de los procesos aleatorios en la evolución de poblaciones específicas.

• 7.4.B.1 Los procesos aleatorios pueden conducir a cambios en las frecuencias alélicas de una población.
  • i. Las mutaciones resultan en variación genética, lo cual proporciona fenotipos sobre los cuales actúa la selección natural.
  • ii. La deriva génica puede permitir que una población pequeña diverja de otras poblaciones de la misma especie.
  • iii. El flujo génico entre dos poblaciones evita que diverjan para convertirse en especies separadas.

Objetivo de aprendizaje 7.4.C: Describir el cambio en la composición genética de una población con el tiempo.

• 7.4.C.1 Los cambios en las frecuencias alélicas proporcionan evidencia de la ocurrencia de la evolución en una población.

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.5.A: Describir las condiciones bajo las cuales cambiarán las frecuencias alélicas y genotípicas en las poblaciones.

• 7.5.A.1 El Equilibrio de Hardy–Weinberg es un modelo para describir y predecir las frecuencias alélicas en una población que no evoluciona. Las condiciones para que una población o un alelo se encuentren en equilibrio de Hardy–Weinberg son:

  • i. Tamaño de población grande
  • ii. Sin migración
  • iii. Sin nuevas mutaciones
  • iv. Emparejamiento aleatorio
  • v. Sin selección natural

  Estas condiciones nunca se cumplen, pero proporcionan una hipótesis nula valiosa.

• 7.5.A.2 Las frecuencias alélicas en una población que no evoluciona pueden calcularse a partir de las frecuencias genotípicas.

  • Ecuación: Ecuación de Hardy–Weinberg— $p^2 + 2pq + q^2 = 1$; $p + q = 1$, donde: $p$ = frecuencia del alelo 1 en la población; $q$ = frecuencia del alelo 2 en la población
  • Ejemplos ilustrativos para 7.5.A.2: Análisis gráfico de las frecuencias alélicas en una población

Comprensión Duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de Aprendizaje 7.6.A: Describir los tipos de datos que proporcionan evidencia para la evolución.

• 7.6.A.1 La evolución está respaldada por evidencia científica procedente de muchas disciplinas (datos geográficos, geológicos, físicos, bioquímicos y matemáticos).

Objetivo de Aprendizaje 7.6.B: Explicar cómo los datos morfológicos, bioquímicos y geológicos proporcionan evidencia de que los organismos han cambiado a lo largo del tiempo.

• 7.6.B.1 La evidencia molecular, morfológica y genética de organismos actuales y extintos contribuye a nuestra comprensión de la evolución.
  • i. Los fósiles pueden ser datados mediante una variedad de métodos. Estos incluyen: 1) la edad de las rocas donde se encuentra un fósil; 2) la tasa de descomposición de isótopos, incluido el carbono-14; y 3) datos geográficos.
  • ii. Las homologías morfológicas, incluidas las estructuras vestigiales, proporcionan evidencia de ancestro común.
• 7.6.B.2 La comparación de secuencias de nucleótidos de ADN y secuencias de aminoácidos de proteínas proporciona evidencia de la evolución y del ancestro común.

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.7.A: Describir evidencias estructurales y funcionales a nivel celular y molecular que respaldan el antepasado común de todos los eucariotas.

• 7.7.A.1 Las evidencias estructurales y funcionales indican un antepasado común para todos los eucariotas. Estas evidencias incluyen:
  • i. Orgánulos rodeados por membrana
  • ii. Cromosomas lineales
  • iii. Genes que contienen intrones

Comprensión perdurable (IDEA PRINCIPAL 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.8.A: Explicar cómo la evolución es un proceso en curso en todos los organismos vivos.

• 7.8.A.1 Todas las especies han evolucionado y continúan evolucionando. Ejemplos incluyen:
  • i. Cambios genómicos a lo largo del tiempo
  • ii. Cambio continuo en el registro fósil
  • iii. Evolución de resistencia a antibióticos, pesticidas, herbicidas o fármacos de quimioterapia
  • iv. Patógenos que evolucionan y causan enfermedades emergentes

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.9.A: Describir los tipos de evidencia que se pueden utilizar para inferir una relación evolutiva.

• 7.9.A.1 Los árboles filogenéticos y cladogramas muestran relaciones evolutivas hipotéticas entre linajes que pueden ser probadas.
• 7.9.A.2 Los árboles filogenéticos muestran la cantidad de cambio a lo largo del tiempo calibrado por fósiles o un reloj molecular, mientras que los cladogramas no muestran escala temporal ni la diferencia evolutiva entre grupos.
• 7.9.A.3 Los rasgos que se ganan o pierden durante la evolución se pueden usar para construir árboles filogenéticos y cladogramas. El grupo externo representa el linaje que está menos estrechamente relacionado con el resto de los organismos en el árbol filogenético o cladograma.
  • i. Los caracteres derivados compartidos pueden estar presentes en más de un linaje e indican ancestro común. Estos son informativos para la construcción de árboles filogenéticos y cladogramas.
  • ii. Los datos moleculares generalmente proporcionan evidencia más precisa y confiable que los rasgos morfológicos en la construcción de árboles filogenéticos o cladogramas.

Objetivo de aprendizaje 7.9.B: Explicar cómo los árboles filogenéticos y cladogramas se pueden utilizar para inferir la parentela evolutiva.

• 7.9.B.1 Los árboles filogenéticos y cladogramas se pueden usar para ilustrar la especiación que ha ocurrido. Los nodos en un árbol representan el ancestro común más reciente de cualquier par de grupos o linajes.
• 7.9.B.2 Los árboles filogenéticos y cladogramas se pueden construir a partir de similitudes morfológicas de especies vivas o fósiles y de similitudes en las secuencias de ADN y proteínas.
• 7.9.B.3 Los árboles filogenéticos y cladogramas representan hipótesis que se revisan constantemente según la evidencia.

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.10.A: Describir las condiciones bajo las cuales pueden surgir nuevas especies.

• 7.10.A.1 La especiación ocurre cuando dos poblaciones se aíslan reproductivamente entre sí.
• 7.10.A.2 El concepto biológico de especie proporciona una definición comúnmente utilizada para las especies de organismos con reproducción sexual. Establece que las especies pueden definirse como un grupo capaz de aparearse e intercambiar información genética para producir descendencia viable y fértil.

Objetivo de aprendizaje 7.10.B: Describir la tasa de evolución y especiación bajo diferentes condiciones ecológicas.

• 7.10.B.1 El equilibrio punteado es cuando la evolución ocurre rápidamente después de un largo período de estasis. El gradualismo es cuando la evolución ocurre lentamente durante cientos de miles o millones de años.
• 7.10.B.2 La evolución divergente ocurre cuando la adaptación a nuevos hábitats resulta en diversificación fenotípica. Las tasas de especiation pueden ser especialmente rápidas durante períodos de radiación adaptativa, ya que nuevos hábitats se vuelven disponibles.
• 7.10.B.3 La evolución convergente ocurre cuando presiones selectivas similares resultan en adaptaciones fenotípicas similares en diferentes poblaciones o especies.

Objetivo de aprendizaje 7.10.C: Explicar los procesos y mecanismos que impulsan la especiación.

• 7.10.C.1 La especiación simpátrica ocurre en poblaciones con superposición geográfica. La especiación alopátrica ocurre en poblaciones que están aisladas geográficamente.
• 7.10.C.2 Varios mecanismos precigóticos y poscigóticos pueden mantener el aislamiento reproductivo y prevenir el flujo génico entre poblaciones.
• Ejemplos ilustrativos para 7.10.C: Drosophila hawaiana; Anolis caribeño; Mosca de la manzana Rhagoletis

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 4 — Interacciones de sistemas): Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de aprendizaje 7.11.A: Explicar cómo la diversidad genética de una especie o población afecta su capacidad para resistir presiones ambientales.

• 7.11.A.1 El nivel de variación en una población afecta la dinámica poblacional.
  • i. La capacidad de una población para responder a los cambios en el entorno está influenciada por la diversidad genética. Las especies y poblaciones con poca diversidad genética corren el riesgo de declinar o extinguirse.
  • ii. Las poblaciones genéticamente diversas son más resilientes ante perturbaciones ambientales porque es más probable que contengan individuos capaces de soportar la presión ambiental.
  • iii. Los alelos que son adaptativos bajo una condición ambiental determinada pueden ser perjudiciales bajo otra debido a diferentes presiones selectivas.
  • Ejemplos ilustrativos para 7.11.A.1: Cóndor californiano; Fierreta negra; Gallinas de pradera; Tizón de la patata; Roña del maíz; Diversidad genética y presiones selectivas; Resistencia a antibióticos en bacterias (no todos los individuos en una población diversa son susceptibles a un brote de enfermedad)

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 4 — Interacciones entre sistemas): Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de aprendizaje 7.12.A: Describir la evidencia científica que respalda los modelos del origen de la vida en la Tierra.

• 7.12.A.1 El origen de la vida en la Tierra está respaldado por evidencia científica.
  • i. La evidencia geológica refuerza los modelos del origen de la vida en la Tierra.
  • ii. La Tierra se formó hace aproximadamente 4.6 mil millones de años (mya). El entorno era demasiado hostil para la vida hasta alrededor de 3.9 mya, y la evidencia fósil más antigua de la vida data de 3.5 mya. En conjunto, esta evidencia proporciona un rango plausible de fechas para el origen de la vida.
• 7.12.A.2 La hipótesis del mundo ARN propone que el ARN podría haber sido el material genético más antiguo. Existen tres supuestos:
  • i. En algún momento, la continuidad genética fue asegurada mediante la replicación del ARN.
  • ii. El apareamiento de bases es necesario para la replicación.
  • iii. Las proteínas codificadas genéticamente no participaron como catalizadores.