Unidad B.4: Desarrollo humano y reproducción Biología 3 semanas de instrucción

Unidad B.4: Desarrollo humano y reproducción Biología 3 semanas de instrucción ETAPA 1 – (Resultados esperados) Resumen de la Unidad: Conceptos tran

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SEMANAS Teoría 3 CRÉDITOS 6
R E C U R S O S N A T U R A L E S 1036 COORDINACIÓN DE LA CARRERA DE QUÍMICA UBICACIÓN SEMESTRE 8o. TIPO DE ASIGNATURA TEÓRICA NÚMERO DE HORAS/SEMA

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Unidad B.4: Desarrollo humano y reproducción Biología 3 semanas de instrucción

ETAPA 1 – (Resultados esperados) Resumen de la Unidad:

Conceptos transversales e ideas fundamentales:

Integración de las ciencias, la ingeniería, la tecnología y la sociedad con la naturaleza:

En esta unidad, el estudiante obtiene una comprensión del desarrollo y la reproducción humana. Investiga la estructura y función de los procesos de desarrollo y los sistemas del cuerpo humano, crea modelos de los sistemas y describe la estructura y funcionamiento de la psicología, órganos y procesos relacionados al desarrollo y reproducción humanos.       

Causa y efecto Escala, proporción y cantidad Sistemas y modelos de sistemas Energía y materia Estructura y función Estabilidad y cambio Ética y valores en las ciencias

    

El conocimiento científico se basa en evidencia empírica. El conocimiento científico sigue un orden natural y consistente. Los modelos, leyes, mecanismos y teorías científicas explican los fenómenos naturales. La Ciencia es una actividad intrínseca del ser humano. Las investigaciones científicas usan métodos variados.

Preguntas Esenciales (PE) y Comprensión Duradera (CD) PE1 ¿Cuál es el rol del ADN y ARN en el desarrollo? CD1 Los organismos multicelulares desarrollan una sola célula, para la cual el ADN determina el genotipo, establecido en el momento de la fertilización, y el fenotipo resultante. PE2 ¿En qué forma las moléculas de ADN y sus réplicas pueden resultar en desórdenes médicos? CD2 Errores en la réplica, mutaciones y anormalidades cromosómicas pueden causar anormalidades fenotípicas. PE3 ¿Cuál es el rol de la diferenciación celular en la producción y mantenimiento de los organismos complejos? CD3 Siguiendo a la fertilización, el cigoto se desarrolla mientras las células se proliferan y se diferencian para producir sistemas del cuerpo humano incluyendo el digestivo, circulatorio y el inmune, esquelético, muscular, nervioso, excretor, reproductivo, tegumentario, y endocrino.

Objetivos de Transferencia (T) y Adquisición (A) T1. Al finalizar esta unidad, el estudiante podrá utilizar sus conocimientos sobre las complejidades del cuerpo humano para tomar decisiones informadas que le permitan mantener un cuerpo y un estilo de vida saludable.

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El estudiante adquiere destrezas para... A1. Comprender como la estructura de las moléculas del ADN y sus réplicas pueden resultar en anormalidades genéticas. A2. Predecir los efectos de anormalidades cromosómicas. A3. Ilustrar la jerarquía organizacional y la interacción de los sistemas que realizan funciones específicas dentro de los organismos multicelulares. A4. Comparar y contrastar los sistemas reproductivos del cuerpo humano. A5. Comprender los roles de los sistemas excretor, reproductivo y endocrino del cuerpo humano. A6. Construir diagramas y modelos para representar los cambios de los embriones durante el desarrollo. A7. Comprender el rol de la diferenciación celular en la producción y el mantenimiento de organismos complejos. A8. Formular y defender una conclusión basándose en evidencia de que las variaciones genéticas y hereditarias pueden tener varias causas.

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Los Estándares de Puerto Rico (PRCS) Estándar(es):

Estructura y niveles de organización de la materia

Área de Dominio: De moléculas a organismos: estructuras y procesos Expectativa:

B.CB1: De moléculas a organismos: estructuras y procesos

Estructura y función: Los sistemas de las células especializadas dentro de los organismos ayudan a desempeñar funciones esenciales para la vida. Toda célula contiene información genética en la molécula de ADN. Los genes son segmentos del ADN que contienen instrucciones que se codifican para la elaboración de proteínas, las cuales desempeñan la mayor parte del trabajo de las células. Los organismos multicelulares tienen una organización estructural de jerarquía en donde cada sistema está formado de numerosas partes y es en sí un componente del próximo nivel. Organización del flujo de la materia y energía en organismos: El proceso de fotosíntesis convierte la energía de la luz en energía química almacenada al convertir dióxido de carbono y agua en azúcares y liberar oxígeno. Las moléculas de azúcar contienen carbono, hidrogeno y oxígeno: sus estructuras de hidratos de carbono se utilizan para hacer aminoácidos y otras moléculas de carbono que pueden unirse para formar moléculas más complejas (como proteínas o ADN) que se utilizan, por ejemplo, para formar nuevas células. Mientras la materia y la energía fluyen por diferentes niveles de organización en los sistemas vivientes, los elementos químicos se recombinan de diferentes maneras para formar diferentes productos. Como resultado de estas reacciones químicas, la energía se transfiere de un sistema de moléculas a otro. La respiración celular es un proceso químico en el cual el enlace de las moléculas de alimento y las moléculas de oxígeno se rompen y se forman nuevos compuestos que transportan energía a los músculos. La respiración celular también libera energía que es necesaria para mantener la temperatura corporal a pesar de la transferencia de energía al ambiente que esté en su entorno. Ciclos de materia y transferencia de energía en ecosistemas: Los procesos de fotosíntesis y la respiración celular (incluyendo los procesos anaeróbicos) proveen la mayoría de la energía para la vida. Las plantas y las algas conforman el nivel más bajo de la cadena alimentaria. En cada nivel de ascenso en la cadena alimentaria, solamente una pequeña fracción de la materia consumida en el nivel anterior es transferida a la siguiente para producir el crecimiento y liberar energía a niveles más altos de respiración celular. Dada esta ineficiencia, hay muy pocos organismos en niveles más altos de la cadena alimentaria. En cada cadena de un ecosistema, la materia y la energía se conservan. La fotosíntesis y la respiración celular son componentes importantes del ciclo de carbono, en donde el carbono, se intercambia en la biosfera, la atmósfera, los océanos y la geosfera mediante procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos. Desarrollo y crecimiento de organismos: En los organismos multicelulares, las células individuales crecen y se dividen por medio de la mitosis, lo que conlleva que el organismo crezca. Los organismos comienzan como una sola célula (un huevo fertilizado) que se divide sucesivamente para producir muchas células; cada célula madre pasa material genético idéntico (dos variantes de un par de cromosomas) a ambas células hijas. La división celular y la diferenciación producen y mantienen un organismo complejo, compuesto de sistemas de tejidos y órganos que trabajan en conjunto para satisfacer las necesidades de todo el organismo. Estándar(es):

Conservación y cambio

Área de Dominio: Herencia y variaciones en las características Expectativa:

B.CB3: Herencia y variaciones en las características

Estructura y función: Toda célula contiene información codificada en las moléculas de ADN. Los genes son segmentos del ADN que contienen instrucciones que se codifican para la elaboración de proteínas. Herencia de características: Cada cromosoma consiste de una molécula de ADN simple y muy larga, y cada gen en el cromosoma es un segmento particular de ese ADN. Las instrucciones para formar las características de las especies están en el ADN. Toda célula en un organismo tiene el mismo contenido genético, pero los genes utilizados (que se expresan) por la célula pueden ser regulados de diferentes maneras. No todos los códigos de ADN son de proteínas; algunos segmentos de ADN tienen una función estructural regulada, y otros segmentos no tienen una función determinada aun. Variación de características: En la reproducción sexual, los cromosomas pueden a veces intercambiar secciones en el proceso de meiosis (división celular), por medio de la cual se origina una nueva Página 3 de 13

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combinación genética creando más variación. Aunque la replicación del ADN es regulada e increíblemente precisa, a veces ocurren errores que resultan en mutaciones, las cuales son también, un tipo de variación genética. Los factores ambientales pueden causar mutaciones en los genes, y las mutaciones viables son hereditarias. Los factores ambientales pueden de igual manera afectar la expresión de características, lo cual afecta la probabilidad de aparición de las características en la población. De este modo, la variación y distribución de características que se observan dependen tanto de factores ambientales como de la genética. Estándar(es):

Diseño para ingeniería

Área de Dominio: Diseño para ingeniería Expectativa:

B.IT1: Diseño para ingeniería

Definir y delimitar problemas de ingeniería: Las especificaciones y limitaciones también incluyen el satisfacer los requerimientos establecidos por la sociedad, como tomar en cuenta la reducción de riesgos, así como se deben cuantificar en la medida en que sea posible y planteados de manera que se pueda determinar si un diseño cumple con ellos. La humanidad se enfrenta a grandes retos globales en la actualidad, como la necesidad de reservas de agua limpia y alimento, o de fuentes de energía que minimicen la contaminación; retos que pueden atenderse a través de la ingeniería. Estos retos globales también se pueden manifestar en comunidades locales. Desarrollar posibles soluciones: Cuando se evalúan soluciones, es importante considerar un conjunto de aspectos, como la seguridad, confiabilidad y estética, y también los impactos sociales, culturales, y ambientales. Tanto los modelos físicos como las computadoras se pueden usar de varias maneras para ayudar en el proceso de diseño para la ingeniería. Las computadoras resultan útiles para muchos propósitos, como hacer simulaciones para probar distintas soluciones posibles a un problema, para determinar cuál de estas es más eficiente o económica, o para hacer una presentación persuasiva a un cliente acerca de cómo un diseño puede satisfacer sus necesidades. Optimizar la solución de diseño: Puede que los criterios requieran ser simplificados para un acercamiento sistemático y que se necesite tomar decisiones acerca de la prioridad de algunos criterios sobre otros (intercambios). Indicadores: Conservación y cambio ES.B.CB3.CC.1

Formula y defiende una afirmación basada en evidencia, de que las variaciones genéticas y hereditarias pueden resultar de: (1) nueva combinación genética mediante el proceso de meiosis, (2) errores viables pueden ocurrir durante la replicación del ADN y/o (3) las mutaciones a causa de los factores ambientales. El énfasis está en el uso de datos para apoyar argumentos sobre las diferentes formas en que pueden ocurrir las mutaciones.

ES.B.CB3.CC.3

Reconoce y explica que los organismos multicelulares se desarrollan a partir de un simple cigoto y que el fenotipo resultante dependerá del genotipo que fue establecido al momento de la fertilización.

ES.B.CB3.CC.4

Explica la importancia de la continuidad de la vida a través de la acción de los genes, los patrones hereditarios, la reproducción en los organismos y la reproducción de las células.

Estructura y niveles de organización de la materia ES.B.CB1.EM.2

Analiza la estructura de las moléculas de ADN y de ARN, y su replicación por medio de modelos tridimensionales.

ES.B.CB1.EM.4

Utiliza un modelo para ilustrar la organización jerárquica y la interacción de los sistemas que realizan funciones específicas dentro de los organismos multicelulares. Debe incluir los sistemas del cuerpo humano tales como: los sistemas digestivo, circulatorio e inmunológico, esqueletal, muscular, nervioso, excretor, reproductor, tegumentario, endocrino. Página 4 de 13

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ES.B.CB1.EM.7

Construye diagramas y modelos para representar los cambios que ocurren durante las fases de la división celular y la diferenciación celular al producir y mantener organismos complejos.

Diseño para ingeniería ES.B.IT1.IT.3

Evalúa una solución a un problema real y complejo a base de criterios como costo, beneficio, seguridad, confiabilidad y consideraciones estéticas, así como posibles impactos sociales, culturales y ambientales.

Procesos y destrezas (PD): PD1

Formula preguntas y define problemas: El estudiante formula, refina y evalúa preguntas que pueden probarse empíricamente y diseña problemas usando modelos y simulaciones. Analiza problemas complejos de la vida real especificando las limitaciones y criterios para soluciones exitosas.

PD2

Desarrolla y usa modelos: El estudiante utiliza, sintetiza y desarrolla modelos para predecir y demostrar las relaciones entre los sistemas y sus componentes. Desarrolla un modelo a base de evidencias para ilustrar estas relaciones.

PD3

Planifica y lleva a cabo experimentos e investigaciones: El estudiante planifica y lleva a cabo experimentos e investigaciones que proveen evidencia y ponen a prueba modelos conceptuales, matemáticos, físicos y empíricos. Se planifican y llevan a cabo investigaciones de forma individual y colaborativa, para obtener datos que sirven de evidencia. Al diseñar la investigación, se decide el tipo, la cantidad y la precisión que son necesarias en los datos para obtener resultados confiables y considerar las limitaciones sobre la precisión de los datos.

PD7

Expone argumentos a partir de evidencia confiable: El estudiante utiliza evidencia apropiada y razonamiento científico para defender y criticar afirmaciones y explicaciones sobre el mundo que nos rodea. Los argumentos pueden ser de episodios históricos en la Ciencia o actuales. El estudiante construye un argumento o un contra-argumento oral o escrito a base de datos y evidencias.

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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje PRCS: ES.B.CB1.EM.2 ES.B.CB3.CC.3 PD: PD1 PD3 PD7 PE/CD: PE1/CD1 PE2/CD2 T/A: A1 A7 A8

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 



Predice cómo la replicación del ADN puede resultar en anormalidades cromosómicas. Discrimina entre anormalidades cromosómicas diferentes.

Vocabulario de Contenido              

ETAPA 2 – (Evidencia de assessment) Tareas de desempeño

ADN Assessment Integrado B.2 Anormalidad  Antes de terminar esta unidad, cromosómica usted debe administrar el Cariotipo segundo assessment integrado a Duplicación los estudiantes (ver anejo Eliminación “Assessment Integrado B.2”). Genotipo Inversión Trastornos cromosómicos sexuales Isocromosoma  El estudiante investigará Mutación trastornos bien documentados Síndrome de sobre cromosomas sexuales, Turner incluyendo el síndrome de Síndrome Turner, síndrome Triple-X, Klinefelter síndrome Klinefelter y el Síndrome triple-x síndrome XYY mediante la Síndrome xyy creación de una tabla Translocación comparando los genotipos y síndromes de diferentes trastornos cromosómicos sexuales.  El estudiante analiza el pareo de sus predicciones de los síntomas de trastornos cromosómicos sexuales con las observaciones médicas por medio de la investigación.

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Otra evidencia

ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje) Actividades de aprendizaje sugeridas y Ejemplos para planes de la lección

Describiendo mutaciones El efecto de cromosomas anormales X y Y  El estudiante escribirá una  El maestro pide a los estudiantes que descripción breve de los distintos primeramente predigan las acciones tipos de mutaciones cromosómicas de los cromosomas X y Y (sexo). En incluyendo eliminación, esta actividad, los estudiantes translocación, inversión, investigarán desórdenes de genoma duplicación e isocromosoma. para determinar sus efectos en género. Primero, los estudiantes Diferenciando mutaciones predecirán los efectos del desorden  El estudiante dibujará un mapa cromosómico X y Y, y escribirán en sus conceptual mostrando cómo una cuadernos sus predicciones de los mutación cromosómica se síntomas esperados en el caso de diferencia de otros tipos de varias combinaciones de genotipos mutaciones del ADN (tales como anormales. mutaciones de punto o puntuales).  Luego los estudiantes trabajan en grupos pequeños, y compararán notas Construcción de un cariotipo para refinar sus predicciones, en cada  El estudiante construirá un caso escriben el complemento cariotipo tomando en cromosómico. Los grupos investigarán consideración los diferentes trastornos genéticos bien trastornos sobre cromosomas documentados, incluyendo el sexuales. síndrome Turner, síndrome Triple-X, síndrome Klinefelter y el síndrome XYY. Cada grupo creará una tabla comparando genotipos y síndromes. Para evaluación, cada grupo presentará sus hallazgos a la clase con un análisis de que tan cerca

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estuvieron sus predicciones con respecto a lo que investigaron o encontraron.

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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje PRCS: ES.B.CB1.EM.4 ES.B.CB1.EM.7

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 

PD: PD2 PD7 PE/CD: PE1/CD1 PE2/CD2 PE3/CD3 T/A: A3 A4 A5 A6



Comprende los roles y las interacciones de los sistemas excretor, reproductivo y endocrino del cuerpo humano. Examina el sistema reproductivo masculino y femenino, incluyendo su desarrollo biológico durante la gestación.

Vocabulario de Contenido       

Adolescente Ciclo menstrual Fertilización Gametos Gestación Sistema endocrino Sistema reproductivo

ETAPA 2 – (Evidencia de assessment) Tareas de desempeño

Otra evidencia

ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje) Actividades de aprendizaje sugeridas y Ejemplos para planes de la lección

El ciclo menstrual y la fertilización Investigando problemas Sistemas del cuerpo humano  El estudiante usará un  El estudiante investigará y hará un  Los estudiantes crearán diagramas de organizador gráfico para informe oral de cómo la sistemas excretor, reproductivo y comparar el ciclo menstrual y el menopausia puede causar endocrino del cuerpo humano e ciclo de fertilización de los desequilibrios hormonales en la incluirán la rotulación apropiada para humanos y caballos, incluyendo la mujer. cada órgano del sistema. Incluirán formación de los gametos también una descripción de 1-2 femeninos en el embrión, y el Ilustrando conceptos oraciones de su función, mostrando control de la liberación de los  El estudiante creará afiches del como cada sistema se relaciona con la huevos de femeninos por el ciclo menstrual y el de fertilización. reproducción y desarrollo humano. sistema endocrino.  El estudiante investigará y dibujará un mapa conceptual de cómo las Sistemas reproductivos masculino y femenino Sistemas reproductivos masculino y hormonas en las píldoras  Presente a los estudiantes una femenino anticonceptivas previenen el variedad de distintos diagramas y  El estudiante creará un diagrama embarazo. texto con descripciones de los de Venn comparando los sistemas sistemas reproductivos masculino y reproductivos masculino y femenino. femenino, incluyendo su Fases del desarrollo humano desarrollo biológico durante la  Divida la clase en seis grupos y gestación. asígneles una de las siguientes fases de desarrollo humano: recién nacido Características de una fase del desarrollo (edades 0–1 mes); infante (edades 1 humano mes – 1 año); niño pequeño (edades  El estudiante creará una lista de 1–3 años); niño en edad preescolar características para una fase del (edades 4–6 años); niño en edad desarrollo humano, usando la escolar (edades 6–13 años); pizarra o un póster de papel para adolescente (edades 13-20). compartirlo con la clase.  Cada grupo creará una lista de Página 8 de 13

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características para la fase que se le ha asignado y usarán una pizarra o un póster de papel para compartir con la clase. Mientras ellos presentan, otros estudiantes tomarán notas en sus cuadernos.

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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje PRCS: ES.B.CB3.CC.1 ES.B.CB3.CC.4 ES.B.IT1.IT.3 PD: PD1 PD2 PD7 PE/CD: PE1/CD1 PE2/CD2 T/A: A1 A2 A8

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 



Comprende que la mutación puede surgir espontáneamente y luego pasarse (heredada) como un error viable. Comprende que las variaciones genéticas y hereditarias pueden resultar de combinaciones genéticas nuevas a través de meiosis.

Vocabulario de Contenido       

Árbol familiar Coagulación Enfermedad heredada Error viable Hemofilia Mutación Pedigree

ETAPA 2 – (Evidencia de assessment) Tareas de desempeño La coagulación y la hemofilia  El estudiante escribirá sus observaciones de lo que sucede cuando alguien se corta, incluyendo el proceso de coagulación sanguínea.  El estudiante investigará los orígenes genéticos de la hemofilia, incluyendo la relación entre enfermedades mutantes o heredadas.

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Otra evidencia Ilustrando procesos  El estudiante creará un diagrama de flujo mostrando el proceso de coagulación.

ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje) Actividades de aprendizaje sugeridas y Ejemplos para planes de la lección

Las bases genéticas de la hemofilia  Inicie preguntando a los estudiantes si alguna vez se han cortado accidentalmente. De memoria, los estudiantes escribirán sus Relacionando a la vida real observaciones de lo que sucedió,  El estudiante creará un árbol incluyendo el proceso de coagulación. familiar de su propia familia, Explique que una enfermedad incluyendo cualquier rasgo inusual genética llamada hemofilia causa que heredado (tal como daltonismo). la sangre coagule muy lentamente, así que una cortadura aunque sea pequeña es muy peligrosa.  En esta actividad, los estudiantes investigarán los orígenes genéticos de la hemofilia, incluyendo la relación entre los trastornos de mutaciones o heredados. Los estudiantes deben comprender que una mutación puede surgir espontáneamente y luego heredarse como un error viable. Crearán el árbol familiar de la Reina Victoria para mostrar como la hemofilia surgió por primera vez y luego fue heredada. Luego crearán una tabla para mostrar que tipos de mutaciones toman lugar con el fin de causar distintos tipos de hemofilia (A and B). Los estudiantes escribirán

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sobre las soluciones de tratamiento de pacientes con hemofilia.

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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje PRCS: ES.B.CB3.CC.3

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 

PD: PD2 PE/CD: PE3/CD3 T/A: A6



Explica el desarrollo de organismos multicelulares a partir de un simple cigoto. Identifica que el fenotipo resultante depende del genotipo establecido en el momento de la fertilización.

Vocabulario de Contenido       

Apoptosis Diferenciación Embriogénesis Embrión Espermatozoide Óvulo Peso al nacer

ETAPA 2 – (Evidencia de assessment) Tareas de desempeño

Otra evidencia

El desarrollo humano Evaluando contenido  Los estudiantes describirán los  El estudiante verá el documental cambios en el cigoto durante la de NOVA Life's Greatest Miracle primera semana después de la (el mayor milagro de la vida) y fertilización. participará en una discusión en  En un mapa conceptual, clase respecto al contenido del resumirán los cambios video. principales que se producen durante cada trimestre del desarrollo humano.  Por último, determinarán la fecha de vencimiento de un bebé si el óvulo se fertiliza el 1 de enero de 2014.

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ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje) Actividades de aprendizaje sugeridas y Ejemplos para planes de la lección Embriogénesis  Empiece preguntando a los estudiantes si ellos saben su peso al nacer. Un peso típico al nacer es alrededor de 7 libras. Luego pregúnteles como ellos empezaron su vida. Use las respuestas como guía para entrar en discusión sobre la formación del embrión a partir de dos células reproductivas especializadas, óvulo y espermatozoide  Los estudiantes crearán un diagrama de flujo del proceso de desarrollo humano incluyendo evidencia de cómo el ADN nuclear determina características del embrión tales como género, desarrollo de órganos y miembros a través de la diferenciación celular y el apoptosis.

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ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje) Conexiones a la literatura sugeridas 

Robin Cook o Chromosome 6



Matt Ridley o Genome



James D. Watson o DNA: The secret life



Marta Tesone o Reproducción Humana Recursos adicionales



Planes de lección sobre la biología: www.theteachersguide.com/Biologylessons.html



La reproducción humana: http://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=14344



La reproducción humana: http://www.catedu.es/biogeo3/111_la_reproduccin_humana.html



La reproducción humana: http://www.cpalms.org/Public/PreviewResource/Preview/28126



Actividades interactivas sobre la reproducción humana: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/3ESO/apararep/actividades.htm



Anormalidades del cromosoma sexual: http://anthro.palomar.edu/abnormal/abnormal_5.htm



Hemofilia: http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/hemophilia/

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