U N I V E R S I T Y O F C A L I F O R N I A , B E R K E L E Y • L A W R E N C E H A L L O F S C I E N C E

S E C O N D E D I T I O N

ISSUES and Life ScienceSPANISH

S E C O N D E D I T I O N

ISSUES and Life ScienceS P A N I S H

S E C O N D E D I T I O N

S P A N I S H

ISSUES and Life Science

SEPUP Lawrence Hall of ScienceUniversity of California at BerkeleyBerkeley CA 94720-5200

e-mail: sepup@berkeley.eduWebsite: www.sepuplhs.org

Published by:

17 Colt CourtRonkonkoma NY 11779 Website: www.lab-aids.com

Este libro es parte de la sucesión de cursos de secundaria (middle school) de SEPUP

ISSUES AND EARTH SCIENCE, 2nd Edition

Studying Soil ScientificallyRocks and MineralsErosion and DepositionPlate TectonicsWeather and AtmosphereThe Earth in SpaceExploring Space

ISSUES AND LIFE SCIENCE, 2nd Edition

Experimental Design: Studying People ScientificallyBody WorksCell Biology and DiseaseGeneticsEcologyEvolutionBioengineering

ISSUES AND PHYSICAL SCIENCE, 2nd Edition

Studying Materials ScientificallyThe Chemistry of MaterialsWaterEnergyForce and MotionWaves

Materiales educativos adicionales SEPUP incluyen: SEPUP Modules: Grades 7–12 Science and Sustainability: Course for Grades 9–12 Science and Global Issues: Biology: Course for High School Biology

This material is based upon work supported by the National Science Foundation under Grant No. 9554163. Any opinions, findings, and conclusions or recommendations expressed in this material are those of the authors and do not necessarily reflect the views of the National Science Foundation.

Para ver los créditos de las ilustraciones y las fotografías consultar la página I-19, que es una extensión y forma parte de esta página de derechos de autor.

El formato preferido para citar de este libro es SEPUP. (2012). Issues and Life Science. Lawrence Hall of Science, University of California at Berkeley. Published by Lab-Aids®, Inc., Ronkonkoma, NY

1 2 3 4 5 6 7 8 9 16 15 14 13 12

©2012 The Regents of the University of California

ISBN: 978-1-60301-499-1 ISBN: 1-60301-499-3

Una carta a los alumnos de Issues and Life Science

Al ir examinando las actividades de este libro, te preguntarás ¿Por qué se ve tan distinto este libro de los otros libros de ciencia que conozco? La razón es muy simple: Éste es un programa de educación de ciencia muy distinto y ¡únicamente parte de lo que aprenderás aparece en estas páginas!

Issues and Life Science, o sea IALS, utiliza varios tipos de actividades para enseñar ciencia. Por ejemplo, diseñarás y llevarás a cabo un experimento que investiga el fenómeno de cómo reaccionan las personas a un estímulo exterior. Examinarás un modelo de cómo las especies compiten por conse-guir alimento. También jugarás el papel de científicos que están investi-gando las causas de las enfermedades infecciosas. Una combinación de experimentos, lecturas, modelos, debates, actuación de papeles y proyectos han de ayudarte a descubrir la naturaleza de la ciencia y la relevancia que ésta tiene en tus propios intereses.

Descubrirás qué ideas científicas importantes aparecen una y otra vez en las diversas actividades. Es de esperarse que harás mucho más que sólo apren-der de memoria estos conceptos: se te exigirá que los expliques y que los apliques. En particular vas a mejorar tus habilidades de hacer decisiones, usando la evidencia y considerando las consecuencias de lo que decidas cuando la sociedad debe resolver problemas de forma científica.

¿Cómo sabemos que éste es un buen sistema para aprender? En general, la investigación educativa de ciencia así lo indica. En particular, las activi-dades de este libro han sido realizadas por centenas de estudiantes y por sus maestros, y han sido modificadas según las sugerencias de los mismos. En cierto sentido, todo el libro es el resultado de una investigación: hemos pro-bado las ideas con personas, hemos interpretado los resultados y hemos modificado nuestras ideas originales. Creemos que al final quedarás con-vencido que aprender más de las ciencias es importante, placentero y relevante a tu propia vida.

Equipo IALS de SEPUP

v

PROYECTO DE ISSUES & LIFE SCIENCEDirector (2003–2012): Barbara Nagle

Director (2001–2002): Herbert D. Thier

AUTORES

Barbara Nagle

Manisha Hariani

Donna Markey

Herbert D. Thier

Asher Davison

Susan K. Boudreau

Daniel Seaver

Laura Baumgartner

OTROS CONTRIBUYENTESSara Dombkowski, Kathaleen Burke, Richard Duquin, Laura Lenz, Raquel Araujo Gomes

CONTENIDO Y REVISIÓN CIENTÍFICAJim Blankenship, Professor and Chairman of Pharmacology, School of Pharmacy,

University of the Pacific, Stockton, California (Studying People Scientifically and Micro-Life)

Gary R. Cutter, Director of Biostatistics, AMC Cancer Research, Denver, Colorado (Studying People Scientifically and Body Works)

Peter J. Kelly, Emeritus Professor of Education and Senior Visiting Fellow, School of Education, University of Southampton, Southampton, England (Complete course)

Eric Meikle, National Center for Science Education, Oakland, California (Evolution)Deborah Penry, Assistant Professor, Department of Integrative Biology, University of

California at Berkeley, Berkeley, California (Complete course)Arthur L. Reingold, Professor, Department of Public Health Biology and Epidemi-

ology, University of California at Berkeley, Berkeley, California (Micro-Life)

PRODUCCIÓNCoordinación, diseño, investigación fotográfica y composición:

Seventeenth Street Studios

Edición: Trish Beall

Asistente administrativo: Roberta SmithTraducción al español: Luis Shein y Miriam Shein

vi

vii

CENTROS DE PRUEBA DURANTE EL DESARROLLO DEL PROGRAMAEl salón de clase es el laboratorio de SEPUP para el desarrollo. Estamos sumamente agradecidos a los directores de estos centros así como a los maestros y sus alumnos, quienes impartieron el programa durante los años escolares 2003-04 y 2004-05. Éstos maestros y sus alumnos contribuyeron de manera significativa a mejorar la primera edición de este curso. Desde entonces, Issues and Life –Science ha sido uti-lizado en miles de salones de clase en todo Estados Unidos. Esta segunda edición está basada en lo que hemos aprendido de los maestros y los estudiantes en estos salones de clase. También incluye nuevos datos e información, por lo que los temas que contiene el curso permanecen frescos y actualizados.

REGIONAL CENTER, SOUTHERN CALIFORNIA

Donna Markey, Center Director Kim Blumeyer, Helen Copeland, Pat McLoughlin, Donna Markey, Philip Poniktera, Samantha Swann, Miles Vandegrift

REGIONAL CENTER, IOWA

Dr. Robert Yager and Jeanne Bancroft, Center Directors Rebecca Andresen, Lore Baur, Dan Dvorak, Dan Hill, Mark Kluber, Amy Lauer, Lisa Martin, Stephanie Phillips

REGIONAL CENTER, WESTERN NEW YORK

Dr. Robert Horvat, Center Director Kathaleen Burke, Dick Duquin, Eleanor Falsone, Lillian Gondree, Jason Mayle, James Morgan, Valerie Tundo

JEFFERSON COUNTY, KENTUCKY

Pamela Boykin, Center Director Charlotte Brown, Tara Endris, Sharon Kremer, Karen Niemann, Susan Stinebruner, Joan Thieman

LIVERMORE, CALIFORNIA

Scott Vernoy, Center Director Rick Boster, Ann Ewing, Kathy Gabel, Sharon Schmidt, Denia Segrest, Bruce Wolfe

QUEENS, NEW YORK

Pam Wasserman, Center Director Gina Clemente, Cheryl Dodes, Karen Horowitz, Tricia Hutter, Jean Rogers, Mark Schmucker, Christine Wilk

TUCSON, ARIZONA

Jonathan Becker, Center Director Peggy Herron, Debbie Hobbs, Carol Newhouse, Nancy Webster

INDEPENDENT

Berkeley, California: Robyn McArdle Fresno, California: Al Brofman Orinda, California: Sue Boudreau, Janine Orr, Karen Snelson Tucson, Arizona: Patricia Cadigan, Kevin Finegan

Issues and Life Science

96 HACIENDO UN MODELO ¡Picos en pugna! F-33

97 LECTURA El origen de las especies F-37

98 INVESTIGACIÓN

Historias familiares F-43

99 INVESTIGACIÓN

El cuento de la ballena F-48

100 INVESTIGACIÓN

ADN: La evidencia oculta F-51

101 DISCUTIENDO EL TEMA

¿De la misma camada? F-56

UNIDAD G Bioingeniería

102 INVESTIGACIÓN

¿Serás un inventor? G-4

103 LECTURA

Estudios ejemplares de bioingeniería G-8

104 PROYECTO

Diseñando válvulas artificiales para el corazón G-13

105 PROYECTO

Diseñando huesos artificiales G-17

106 LABORATORIO Investigando estructuras naturales G-21

107 INVESTIGACIÓN

Diseñando una barra de energía G-25

108 DISCUTIENDO EL TEMA La tecnología y las ciencias de la vida G-30

109 PROYECTO

Controlando al diseño G-37

Índice I-1

xvi

G

Bioingeniería

Unidad G

G-3

 Meera y Justin, siempre estaban juntos trabajando en la computadora. Hoy buscaban en el Internet opiniones e

informaciones sobre las nuevas técnicas usadas en cirugía como las que habían estudiado en clase. Su abuela se acercó para ver qué hacían.

“Abuela, ¿es verdad que cuando tú empezaste a trabajar como programadora, la computadora ocupaba todo el escritorio?” preguntó Meera.

“De hecho”, contestó la abuela, “la primera computadora que usé ¡ocupaba todo un cuarto!”

Justin estaba impresionado pero confundido. “¡No puede ser! ¿Por qué eran las computadoras tan grandes? Son mucho más pequeñas ahora. ¿Por qué antes no las podían hacer chicas?”

“Es una buena pregunta, Justin”, dijo su abuela. “Primero tuvieron que desarrollar las nuevas tecnologías como los microprocesadores. De hecho, no fue sino hasta 1970 que inventaron las primeras computadoras personales.”

“¿Microprocesadores? ¿Qué son esos?” preguntó Meera, mientras inició su búsqueda en la red.

“Yo no sé, pero lo que sí es que me gustaría averiguar cómo descu-brieron cómo hacer las computadoras”, dijo Justin.

¿Cómo se relaciona el concepto de inventar algo con las ciencias de la vida? ¿Cómo se desarrollan las nuevas soluciones a los problemas de las ciencias de la vida? La bioingeniería o ingeniería biológica es la ciencia que estudia estos problemas y estas soluciones. Combinando la ingeniería con la medicina y las ciencias físicas y naturales, la bioingeniería resuelve problemas de salud y problemas médicos que padecen las gentes.En esta unidad, vas a desarrollar y a diseñar tus propias herramientas y estrategias con relación a la salud y seguridad de las personas. ¿Qué problemas te gustaría resolver con tus nuevos conocimientos y habilidades?

Bioingeniería

 Los ingenieros biomédicos usan tecnología, matemáticas y su conocimiento científico para resolver problemas prácticos.

Seguidamente diseñan, construyen y hacen las pruebas necesarias en dispositivos o en procedimientos que ayudan a las personas.

En los últimos años los ingenieros biomédicos han desarrollado:

articulaciones artificiales.

imágenes de resonancia magnética (MRI), que producen imágenes de los tejidos blandos del cuerpo.

marcapasos para el corazón.

artroscopía, que le permite a un doctor a reparar una articulación usando microscopía.

piel hecha por medio de bioingeniería.

¿Alguna ves te has considerado como un inventor? Seguramente has inventado soluciones a muchos de los problemas que se te han presentado. Ser un inventor significa reconocer un problema y entonces diseñar, construir y hacer pruebas de dispositivos o de procedimientos para resolver el problema. ¿Cómo tratarías el problema de un brazo roto? ¿Qué soluciones podrías describir?

¿Qué herramientas y qué estrategias puedes inventar para poder atender a un brazo cuando está roto?

G-4

DESAFÍO

102 ¿Serás un inventor?

INVES T IGACIÓN

Estos estudiantes universitarios están haciendo dispositivos de prótesis o protésicos para ayudar a personas discapacitadas.

G-5

Actividad 102

Para la clase 1 Conjunto de 8 Tarjetas de estaciones

Para cada grupo de cuatro alumnos 1 bola de cuerda 1 rollo de cinta adhesiva 2 pliegos de cartoncillo

Para cada pareja de alumnos 1 cabestrillo triangular 1 alfiler de seguridad

Para cada alumno 1 Hoja de Alumno 102.1, “Registro de soluciones” 1 tablilla para poder escribir (opcional)

MATERIALES

El brazo roto

Ayer te caíste mientras patinabas cuesta abajo. Tu brazo está seriamente roto y te enyesaron el brazo desde el medio de la parte superior hasta las primeras articulaciones de tus dedos. El dolor y la hinchazón no te permiten usar los dedos y el doctor dice que esto continuará por un par de semanas. Además, para empeorar las cosas, ¡resulta ser la mano con la que escribes! ¿Qué problemas vas a encontrar al tratar de hacer las cosas que haces a diario? ¿Cómo puede una forma científica de pensar ayudarte a diseñar soluciones útiles?

En esta actividad vas a pretender que tienes el brazo roto. Mientras que tratas de realizar tus actividades, tienes que suponer que estás solo y que no tienes ayuda de nadie. Ya que tu brazo y mano están hinchadas y te duelen, no puedes usar ninguna parte de tu brazo o mano que esté en el cabestrillo.

G-6

PRECAUCIÓN

Algunas de las actividades tienen que ver con comer. Asegúrate de no contaminar ningún alimento. Sigue las instrucciones de tu maestro o maestra acerca de cómo usar los utensilios y los contenedores de comida.

PROCEDIMIENTO 1. Con tu pareja, decide quién va a usar el cabestrillo primero. Uno va a

usar el cabestrillo en la mitad de las estaciones, mientras que el otro miembro de la pareja lo va a usar para la otra mitad de las estaciones.

2. La primera persona va a simular tener un brazo roto poniendo su brazo dominante (el que usualmente utiliza para escribir) en el cabestrillo. Mira las fotografías abajo para ver cómo se hace un cabestrillo.

Actividad 102

ANUDANDO UN CABESTRILLO

a. Pon el triángulo bajo el brazo con la punta hacia el codo.

b. Pon la punta de abajo al otro lado del cuello.

c. Anúdalo en la parte de atrás del cuello.

a.

b.

c.

G-7

3. Ve a cada estación siguiendo las instrucciones de tu maestro o maestra y trata de realizar la tarea que se describe en la Tarjeta de la estación. Tendrás que encontrar una solución para cada problema. Puedes tratar de desarrollar una estrategia o de hacer alguna herramienta sencilla con los elementos que tienes a tu disposición. Trata de inventar una solución que te permita continuar tus actividades diarias de manera independiente.

4. Cuando completes cada tarea, pídele a tu pareja que use la Hoja de Alumno 102.1, “Registro de soluciones”, para apuntar las herramientas y las estrategias que usaste.

5. Después de que hayas visitado la mitad de las estaciones, ponle el cabestrillo a tu compañero para que repita los Pasos 3 y 4.

ANÁLISIS 1. a. Describe el problema más desafiante que crees que tendrías que

enfrentar en tu vida diaria si te rompieras tu brazo.

b. Usa tanto una descripción escrita como un diagrama para explicar cómo resolverías este problema.

2. ¿Cuales fueron las ventajas y desventajas de poner tu brazo en un cabestrillo para simular lo que realmente pasaría si tuvieras un brazo roto?

Sugerencia: Quizá quieras entrevistar algunas personas que han tenido que enfrentarse a lesiones reales antes de contestar esta pregunta. Con-sidera en tu respuesta el dolor y la actitud de otros.

3. Aún sin brazos rotos, las gentes en todas las profesiones, incluyendo cocineros, limpiadores, cirujanos, terapeutas ocupacionales, y plomeros necesitan inventar soluciones a problemas en el curso de su trabajo. Escoge una profesión y da un ejemplo de un tipo de problema que una persona en esta profesión se tendría que resolver.

4. a. Identifica un problema que te gustaría resolver.

b. Describe una herramienta que te gustaría inventar para resolver este problema.

c. ¿Cómo empezarías a hacer la herramienta que describiste?

Actividad 102

G-8

 Has investigado cómo usarías herramientas y estrategias para resolver problemas que tendrías si no pudieras utilizar uno de tus

brazos. Las personas inventan herramientas y estrategias para resolver muchos tipos de problemas. Por ejemplo, los anteojos fueron inventados para ayudar a las personas que tienen problemas de la vista para que puedan ver mejor. Los telescopios fueron inventados para ayudar a las personas a ver objetos distantes. Los microscopios ayudan a las personas a ver objetos muy pequeños. Lee los casos que a continuación se presentan para aprender los tipos de herramientas y estrategias que las gentes usan cuando no pueden usar algunas partes de sus cuerpos.

¿Cómo usan las gentes con discapacidad herramientas y estrategias que les permiten completar sus actividades diarias?

103 Estudios ejemplares de bioingeniería

DESAFÍO

LECTURA

G-9

PROCEDIMIENTOLee los casos que se describen a continuación. Piensa en las herramientas y estrategias que cada persona usa para resolver los problemas en la vida real.

Caso 1Sarah es una alumna en la preparatoria que dañó a su espalda en un accidente de tráfico el mes pasado. Su doctor predice que ella estará bien en unos cuantos meses si es que mantiene su terapia física y si protege su espalda. Una de las cosas más difíciles para Sara cada día son las mañanas: la espalda le duele cada vez que se tiene que agachar, lo cual hace que ducharse y vestirse se conviertan en procesos dolorosos. Sarah usa un cordón para colgar su shampoo de la regadera, así puede fácilmente llegar a la botella. También una amiga le ayudó a organizar sus ropas en el cajón más arriba de su tocador o en ganchos en su ropero, para que tenga a mano todo lo que necesita. Pero de lo que está más orgullosa es de su calza-palo: usó una cinta con adhesiva fuerte para pegar un calzador a una regla de un metro. Así Sarah logra levantar sus zapatos a una altura que le permite ponérselos sin tener que agacharse.

DETENGÁMONOS A REFLEXIONAR 1¿Qué herramientas y estrategias usa Sarah para realizar sus que haceres matinales?

Caso 2Aimee Mullins nació sin el peroné en ambas piernas. El peroné es uno de los dos largos huesos que tenemos en la parte inferior de las piernas. Cuando Aimee era un bebé, sus padres tomaron la difícil decisión de amputarle ambas piernas debajo de la rodilla. Esto le daría la oportunidad de aprender a caminar con piernas artificiales. Cuando tenía dos años ya había aprendido a andar con dos piernas pesadas de madera, llamadas prótesis. Aimee usa ahora varias parejas de prótesis para las piernas. Tiene parejas distintas para deportes, como nadar y correr, un par para usar a diario y un par cosmético que se ve y se siente como piernas verdaderas. Cuando era una niña pequeña y después una adolescente solía bailar, jugar fútbol, esquiar y andar en

Actividad 103

Esta joven está probando un modelo de investigación de una prótesis de pierna.

G-10

bicicleta. Hoy en día es corredora paraolímpica (su record en los 100 metros es de 15.77 segundos), modelo de modas, y actriz. Aimee les agradece a sus padres su actitud hacia su discapacidad: “Me trataron como hubieran tratado a cualquier hijo. Me hicieron creer que yo podría hacer cualquier cosa que me propusiera.”

DETENGÁMONOS A REFLEXIONAR 2a. ¿Qué herramientas usó Aimee para poder caminar, nadar y correr?

b. ¿Qué estrategias usaron los padres de Aimee para que ella pudiera lograr sus metas?

Caso 3Sin las nuevas tecnologías desarrolladas en los últimos 30 años, Aimee no hubiera podido tener unas piernas artificiales tan útiles. A pesar de que las primeras piernas artificiales se construyeron por el año 300 antes de la Era Común, las únicas que se podían conseguir hasta hace poco eran las “piernas de palo”, o sea unos palos de madera que soportaban al cuerpo. Eventualmente los ingenieros desarrollaron nuevos materiales y empezaron a construir piernas con goznes. Una nueva técnica es la de implantar un poste de titanio en el hueso de la parte de la pierna existente. Pronto el hueso se regenera alrededor del implante permitiendo asegurar la prótesis permanente-mente. Hay quienes están tratando de conectar la prótesis de la pierna con los nervios existentes de la persona.

Hugh Herr, un investigador en el Instituto Massachussets de Tecnología, perdió, a los 17 años, la parte inferior de sus piernas cuando se le congelaron al estar ascendiendo montañas. Él diseñó unas piernas que le permiten todavía ascender montañas (ver la foto a la izquierda). Ahora está desarrollando una pierna artificial que le dé empuje y que ajuste sus movimientos a la presión y velocidad. Esto le ayudará a quien las use, tanto deportistas como no depor-tistas, a ajustarse a las diferentes superficies y a moverse más naturalmente.

DETENGÁMONOS A REFLEXIONAR 3a. ¿Qué problemas se están abordando con los avances en la tec-

nología de piernas artificiales?

b. ¿Qué problemas no se están abordando con estos avances?

Actividad 103

Hugh Herr usa sus piernas para escalar.

G-11

Caso 4La vista artificial es más difícil de desarrollar que las extremidades artifi-ciales, ya que involucra el envío de señales complejas de los ojos al cerebro. Sin embargo, los científicos están trabajando para resolver este problema. Mientras tanto, el Acta de Discapacidad en los Estados Unidos, obliga a que se hagan esfuerzos para que los ciegos y las personas con visión limitada tengan el mismo fácil acceso a edificios y otros lugares. Tecnologías de voz y de otros tipos, por ejemplo, ayudan a las personas a usar computadoras y otros instrumentos. Sin embargo, algunos quehaceres reales no se resuelven con nuevas tecnologías, sino más bien con concentración y paciencia.

Brandon es un muchacho ciego de 14 años que tiene dos hermanos mayores y una hermana menor. Todos los hermanos de Brandon, así como sus padres, tienen el uso de la vista. Cuando Brandon tenía 12 años, invitaron a todos los muchachos de su clase a ir a una salida a acampar por el cumpleaños de un compañero. Brandon tenía mucha ilusión en ir, pero nunca había ido a acampar. Se enteró que el papá de su amigo les iba a enseñar a todos cómo tomar precauciones para preparar y prender una fogata. Pero Brandon ni siquiera sabía cómo se prende un cerillo. Él le preguntó a su mamá si podía practicar cómo encender un cerillo a fin de que pudiera ayudar a hacer la fogata durante el campamento. La mamá de Brandon no estaba segura si quería que Brandon prenda cerillos sólo, pero accedió que podía practicar prender cerillos para prender velas sobre el lavabo de la cocina. Ella estuvo de acuerdo en asistirlo hasta que pueda hacer esto por él mismo con certeza y seguridad.

Usando sus dedos, Brandon examinó el cerillo. Notó que uno de los extremos era redondo. Su mamá le explicó que éste es el extremo que se prende. Brandon descubrió que podía oír fácilmente el sonido que hace la flama cuando prende y que podía mover sus dedos alejándolos del fuego para no quemarse. Practicó prender las velas al ir acercando el fuego del cerillo hacia la vela. Podía sentir cuando tocó la mecha de la vela con el cerillo. Mantuvo la flama fija por un segundo hasta que la mecha prendiera. Entonces retiró el cerillo lejos de la vela y lo apagó. Después de que Brandon aprendió a prender un cerillo, su papá le permitió aprender cómo se hace un fuego en la chimenea de la casa. Con sus nuevas habili-dades, Brandon pudo ir al campamento y pidió ser el voluntario cuando hubo que prender la fogata.

DETENGÁMONOS A REFLEXIONAR 4a. ¿Qué herramientas usó Brandon para aprender a hacer una

fogata en el campamento?

b. ¿Qué estrategias usaron Brandon y sus padres que le ayudaron a conseguir sus metas?

Actividad 103

G-12

ANÁLISIS 1. a. Sugiere una alternativa para resolver uno de los problemas que se

describen en estos casos.

b. Describe por lo menos otros tres ejemplos en que la tecnología ayuda a las personas a sobreponerse a limitaciones físicas.

2. ¿Cuál de los cuatro casos ejemplares anteriores tiene que ver con bioin-geniería? ¿Cuáles tuvieron necesidad de otras estrategias? Explica tus rezones.

INVESTIGACIÓN ADICIONALVisita la página de Issues and Life Science en el sitio de SEPUP en el Internet para aprender cómo las gentes han podido compensar y sobreponerse a sus discapacidades.

Actividad 103

G-13

24 Lesson TitleActividad 92104 Diseñando válvulas artificiales para el corazón

 Nuevas herramientas y procedimientos en el campo de la medicina les están permitiendo a las personas vivir vidas más largas y más

sanas. Desde anteojos y piernas artificiales, hasta nuevas técnicas quirúr-gicas, la tecnología está ayudando a más y más personas a mejorar la calidad de sus vidas.

Los médicos y los ingenieros biomédicos han estado trabajando juntos para diseñar partes artificiales del corazón. Por ejemplo, aortas artificiales y válvulas ya pueden reemplazar estructuras dañadas. La aorta es la arteria principal que conduce la sangre del corazón. Debido a las válvulas aórticas, la sangre no puede fluir de regreso al corazón. En pacientes que sufren de una condición genética que se llama el síndrome de Marfan, la aorta suele inflamarse. Cuando esto sucede, las válvulas aórticas ya no pueden cerrarse y la sangre puede fluir de regreso al corazón. Esta es una condición seria, pero puede tratarse si se detecta la inflamación a tiempo. Si no se trata, la aorta se puede inflamar tanto que puede reventarse.

En esta actividad, diseñarás y probarás unas versiones simples, llamadas prototipos, de una válvula de corazón.

¿Cómo puedes diseñar un prototipo de una válvula cardiaca usando materiales comunes?

PROYECTO

DESAFÍO

Seventeenth Street Studios Science and Life Issues Fig. SE1-23-02 6892-01 C M Y K

Arteria pulmonar

Arteria pulmonar

Venas pulmonares

Vena de la cabeza

Arterias a la cabeza y los brazos

Aorta

Ventrículo derecho

Ventrículo izquierdo

Aurícula derecha

Aurícula izquierda

Válvula aortica

Vena del cuerpo

Válvulas cardiacas sanas controlan la dirección de flujo de la sangre.

G-14

PRECAUCIÓN

Si eres alérgico al látex, asegúrate de informárselo a tu maestro o maestra antes de empezar la actividad. No uses los guantes de látex si has tenido alguna reacción al látex.

Diseñando un prototipo

Como proyecto en tu clase universitaria de ingeniería biomédica, se te pidió que diseñes un prototipo de una válvula cardiaca. Tus profesores quieren que tú y tus compañeros aprendan más de cómo trabaja el corazón mientras exploran el proceso de diseño y las ventajas de cada uno de los diferentes diseños de válvulas. Requieren que tu válvula permita el paso rápido de la sangre en una dirección, mientras que únicamente permitan que 30 ml regresen en la otra dirección cada 10 segundos.

Para cada grupo de cuatro alumnos dedo(s) de un guante mediano de hule que no sea de látex dedo(s) de un guante mediano de plástico dedo(s) de un guante de látex para lavar platos tubos transparentes de diámetro más pequeño tubos transparentes de diámetro mayor 2 vasos graduados de 30 ml 2 canicas 2 bolsas de plástico para sándwiches 1 esponja o toallas de papel 1/4 de barra de plastilina 1 cronómetro 1 contenedor grande para agua

Para cada pareja de alumnos cinta adhesiva transparente 1 vaso de plástico 1 tijeras

Para cada alumno 1 Hoja de Alumno 104.1, “El proceso de diseño” 1 Hoja de Alumno 104.2, “Refinando prototipos de válvulas”

MATERIALES

G-15

Actividad 104

PRECAUCIÓN

Durante esta actividad, el agua puede derramarse en el piso, así que camina con cuidado. Seca el piso si esto sucede.

PROCEDIMIENTOParte A: Exploración

1. Con tu pareja, lee con cuidado el desafió y “Diseñando un prototipo” que aparece arriba. Usa los materiales que tu maestro o maestra te darán para construir dos tipos distintos de válvulas que pienses que cumplen con los requisitos.

2. Prueba tus prototipos para ver si realmente satisfacen los requisitos de diseño.

3. Discute con tu pareja cómo podrían mejorar los diseños de tus prototipos.

4. Decide cuál diseño de válvula satisface mejor los requisitos de diseño. Dibuja y etiqueta este diseño en la Hoja de Alumno 104.2, “El proceso de diseño”.

Parte B: Refinando los diseños

5. Basándote en el prototipo que dibujaste en la Hoja de Alumno 104.1, selecciona un factor que quisieras mejorar en tu diseño. Haz de éste la variable que vas a probar. Discute entonces con tu pareja cómo vas a hacer un segundo conjunto de dos nuevos prototipos para probar esta variable.

6. Haz y prueba este segundo conjunto de prototipos.

7. Anota tus diseños revisados en la Hoja de Alumno, 104.2, “Refinando prototipos de válvulas”.

8. Basándote en tus resultados, haz y prueba un tercer conjunto de prototi-pos. Asegúrate en apuntar tus resultados en la Hoja de Alumno 104.2.

Parte C: Compartiendo y comparando

9. Prepara una presentación del mejor de tus prototipos de válvula a la clase durante una exhibición interactiva.

10. Prueba los otros diseños de válvulas de tus compañeros durante la exhibición interactiva. Toma notas de cuáles crees que mejor podrían funcionar en el cuerpo humano. Por ejemplo, podrías considerar cuánto tendría que durar una válvula o cómo funcionaría la válvula dentro de tubos menos rígidos como son los vasos sanguíneos.

G-16

Actividad 104

ANÁLISIS 1. a. ¿Cuáles de los diseños de la clase cumplieron mejor con los requisitos?

b. ¿Qué otros requisitos de diseño serían necesarios para una válvula que se llegara a usar en un paciente?

c. ¿Cuál de los diseños de la clase es el más prometedor para desarro-llarse en una válvula artificial que se use en pacientes con síndrome de Marfan? Explica tu razonamiento.

2. a. ¿Qué factores influenciaron tu diseño?

b. ¿Qué crees que influenciaría a una compañía que esté diseñando y poniendo a la venta una válvula cardiaca artificial?

3. a. ¿En qué se parece el proceso de diseño en esta actividad a otros tipos de trabajos científicos?

b. ¿En qué se distingue el proceso de diseño en esta actividad de otros tipos de trabajos científicos?

4. Reflexión: ¿Qué aprendiste en esta actividad de lo que significa ser un inventor?

105 Diseñando huesos artificiales

 Los ingenieros diseñan muchas partes artificiales del cuerpo, incluyendo a los huesos. Diseñar huesos para reemplazar los huesos

verdaderos de seres humanos, requiere el entendimiento de las cualidades importantes de los huesos. Los huesos son lo suficientemente fuertes para suportar músculos y otros tejidos, tanto en reposo como en ejercicio. Es sorprendente lo poco que pesan, en especial en animales que vuelan. También son ligeramente flexibles para que, bajo esfuerzos normales, se flexionen un poco en vez de romperse, como sucede con las ramas de los árboles. Para que sea útil en un brazo o una pierna de prótesis, los huesos artificiales tienen que ser fuertes, flexibles y ligeros.

¿Cómo puedes diseñar un prototipo de hueso artificial que sea fuerte pero flexible y ligero a la vez?

G-17

DESAFÍO

PROYECTO

Para cada grupo de cuatro alumnos cinta adhesiva cinta para empacar cinta color café para empacar cinta transparente 8 popotes 1 trozo de papel o cartón 1 un objeto de masa de 70 gr. 1 regla de un metro

Para cada alumno 1 Hoja de Alumno 105.1, “Prototipos iniciales de hueso” 1 Hoja de Alumno 105.2, “Refinando los prototipos de hueso”

MATERIALES

G-18

PROCEDIMIENTOParte A: Planeando

1. Trabaja en tu grupo de cuatro alumnos para desarrollar un conjunto de cuatro prototipos de huesos artificiales. Discute las ideas de diseño y decide qué materiales vas a usar. Entonces decide quién va a hacer cada uno de los prototipos.

2. En la Hoja de Alumno 105.1, “Prototipos iniciales de hueso” dibuja y etiqueta los diagramas de tus prototipos de hueso. Por el momento, no necesitas identificar la cantidad exacta de material que vas a necesitar en tu diseño.

Actividad 105

Requisitos de un diseño

Eres un aprendiz que quiere ser un ingeniero biomédico. En la preparación del diseño de un hueso para una extremidad humana, la Dra. Chao quiere construir un modelo a escala. Ella pide que tu diseño cumpla los siguientes requisitos: El modelo debe:

ser del largo de un popote, no mayor ni menor,

contener únicamente un popote,

soportar 70 gr sin doblarse totalmente,

tener una masa de no más de 7 gr. y

no tener varillas ni alambres.

Estos estudiantes y su maestro están haciendo una pierna artificial en una clase en su universidad regional.

Parte B: Construyendo

3. Realiza el prototipo inicial que se te asignó en tu grupo. Mide o cuenta la cantidad de material que estás usando. Sugerencia: Trata de usar cantidades de material que son fáciles de medir, tal como 10 cm de cinta. Mide todos los materiales antes de usarlos.

4. En la Hoja de Alumno 105.1, registra la cantidad de cada material que usaste en tu diagrama.

5. Comparte con el resto de los miembros de tu grupo los prototipos iniciales y hagan diagramas del tra-bajo de los miembros del grupo.

G-19

Actividad 105

Parte C: Realizando la prueba

6. Midan la masa de cada prototipo inicial. Anota la masa en la Hoja de Alumno 105.1. Recuerda que debe ser no más de 7 gr, como se estipula en los requisitos de diseño.

7. Pon una marca en cada hueso a 1 cm. de una punta y pon otra marca a los 2 cm. de la otra punta. Procedimiento de prueba

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA

8. Usando el procedimiento que te indique tu maes-tro o maestra y como se muestra en la figura a la izquierda, prueba los prototipos iniciales de tu grupo para ver si puede mantener 70 gr de masa. Anota los resultados en la Hoja de Alumno 105.1

Parte D: Rediseñando y refinando

9. Como grupo, decide cuál de los prototipos representa el tipo general de diseño que deberían seguir desarrollando.

10. Discute qué variable vas a investigar y probar. Por ejemplo, puedes tratar de variar la cantidad de cinta o el tipo de cinta. Ésta será tu variable experimental. Deberás mantener las otras variables constantes; ya que éstas serán tus variables de control.

11. Intercambia ideas sobre cómo probar esta variable experimental. Desarrolla otro conjunto de cuatro prototipos. Dibuja y ponle títulos a los diagramas de este segundo conjunto de prototipos en la Hoja de Alumno 105.2, “Refinando los prototipos de hueso”. Subraya la variable experimental.

12. Construye los cuatro prototipos, trabajando en cooperación con los miembros de tu grupo para estar seguro de que las variables de control se mantienen fijas. Pesa los prototipos refinados y vuélvelos a probar usando el mismo procedimiento que se mostró arriba. Anota tus resul-tados en la Hoja de Alumno 105.2.

Parte E: Compartiendo los diseños

13. Según te lo indique tu maestro o maestra, presenta tu proceso de desarrollo a la clase. Incluye tanto la descripción de tu proceso de construcción de tu prototipo como las conclusiones a las que llegaste basándote en los datos que has coleccionado.

INVESTIGACIÓN ADICIONALPrueba el mejor de tus prototipos para ver cuánta masa se necesita para que falle el hueso. El prototipo falla cuando se vence o se dobla o cuando no regresa a su posición recta inicial al quitar el peso.

G-20

ANÁLISIS 1. a. ¿Cuál de tus prototipos refinados fue el más fuerte?

b. ¿Cuál de tus prototipos refinados fue el más ligero?

c. ¿Cuál de los prototipos de huesos artificiales de la clase es el más prometedor para seguir desarrollándose? Explica tus razones.

2. Si tuvieras más tiempo y materiales ¿cómo se vería tu siguiente diseño? Dibújalo y ponle títulos para mostrar qué cambios te gustaría hacer.

3. ¿Para qué podría usarse un tubo ligero pero fuerte, además de usarlo para sustituir huesos? Haz una lista de por lo menos tres ideas.

4. a. ¿De qué manera es el proceso que tú y tu grupo usaron en este proyecto similar y de qué manera distinto del que usaron en la Acti-vidad 104, “Diseñando válvulas artificiales para el corazón”?

b. ¿De qué manera es el proceso que acabas de terminar en esta activi-dad similar y de qué manera distinto del diseño y construcción de experimentos científicos?

Actividad 105

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106 Investigando estructuras naturales

 Construiste prototipos de huesos ligeros y fuertes en la Actividad 105, “Diseñando huesos artificiales”, pero quizá hayan posibilidades

de diseño que ni siquiera consideraste. Una forma en la que los ingenieros biomédicos atacan problemas como este es observando las estructuras de partes del cuerpo que funcionan de manera similar en los organismos. Disecando las alas de un pollo, puedes averiguar cómo los huesos de ave pueden ser tanto ligeros como fuertes. En esta actividad, también aprenderás cómo se mueven las partes del ala de un pollo. Esto te ayudará a pensar cómo puedes diseñar un brazo artificial que funcione de manera similar.

¿Cómo le permite las estructuras de un ala de pollo o de un brazo humano realizar su función?

Para cada pareja de alumnos 1 ala (cruda) de pollo 1 par de tijeras puntiagudas de disección de tamaño grande o medio 2 tenazas 1 bandeja para disección toallas de papel 1 palillo 1 lupa (opcional)

MATERIALES

DESAFÍO

LABORATORIO

G-22

PRECAUCIÓN

Únicamente una sola persona podrá disecar a la vez. Tomen turnos. Mantén los dedos lejos de los instrumentos afilados. No bebas ni comas en clase. Ten mucho cuidado en no tocarte la boca, nariz u ojos cuando estás trabajando en una disección. Lávate bien las manos con jabón y agua caliente una vez que hayas terminado la disección.

PROCEDIMIENTOParte A: Comparando el ala de pollo con un brazo humano

1. Localiza las siguientes estructuras en tu brazo: articulaciones de hom-bro, codo y muñeca; dos huesos en el antebrazo, un hueso en la parte superior del brazo, huesos del pulgar y de los dedos.

2. Examina el ala completa de pollo.

3. Sin cortar todavía, siente el ala. Usa tus dedos para encontrar estruc-turas del ala de pollo que son similares a las estructuras del brazo humano mencionadas en el Paso 1.

Parte B: Comparando el movimientos de las alas y de los brazos

4. Voltea el ala para mostrar la parte interior. Usa las tenazas para sujetar la piel y haz un corte pequeño con las tijeras, como se muestra en el Paso A.

huesos del “antebrazo” de un ave

huesos del antebrazo humano

Paso A: Haciendo un corte.Haz un pequeño corte en la piel.

Actividad 106

G-23

Actividad 106

5. Como se muestra en el Paso B, inserta una de las hojas de las tijeras dentro del corte de tal manera que esté para-lela a los huesos. Ten cuidado en no cortar el músculo bajo la piel.

6. Como se muestra en el Paso C, corta la piel y retírala del músculo, usando las tenazas y las tijeras para ayudarte. Expón las dos articulaciones mayores del ala de pollo. Observa los tendones, los vasos sanguíneos y los múscu-los. Los tendones son los tejidos brillantes que conectan a los músculos con los huesos.

7. Usa las tenazas para levantar los tendones individual-mente. Al contraerse los músculos, jalan los tendones, así que al jalar un tendón estás haciendo un modelo de la acción de un músculo del ala (Pasos D y E). Trata de que una parte de tu ala haga un movimiento de “saludo” al jalar los tendones que están unidos a músculos opuestos.

8. Corta a través de los músculos hasta que uno de los hue-sos inferiores del ala del pollo se haga claramente visible.

9. Rompe el hueso con tus dedos. Nota qué tan resistente a doblarse era el hueso.

10. Examina el interior del hueso de pollo. Usa un palillo para exponer la textura del centro del hueso, la médula ósea.

11. Extiende el ala de pollo sobre la charola para que puedas ver todas las estructuras.

12. Lávate bien las manos con jabón y agua caliente. No toques el pollo después de haberte lavado.

13. En tu cuaderno de ciencias, dibuja un diagrama del ala del pollo con etiquetas. Incluye los tendones y las estruc-turas que localizaste en el Paso 6.

14. En tu cuaderno, describe qué tuviste que hacer para que el ala se moviera en las direcciones opuestas. Anota tus observaciones del interior del hueso del pollo.

15. Sigue las instrucciones de tu maestro o maestra para deshacerte del ala de pollo y para la limpieza final.

Paso D: Jalando el tendón. Usa las tenazas a finde jalar el tendón.

Paso E: Moviendo el ala del pollo. Observa comola “mano” del pollo se mueve hacia la parte bajadel “brazo”.

Paso B: Insertando las tijeras. Inserta la punta de las tijeras dentro del corte pequeño.

Paso C: Cortando la piel. Corta la piel a lo largodel hueso, sin cortar el músculo.

G-24

ANÁLISIS 1. ¿De qué manera(s) son similares el ala del pollo y el brazo humano?

¿De qué manera(s) son distintos?

2. ¿Qué evidencias encontraste que pudieran explicar cómo los pájaros mueven partes de sus alas adelante y atrás? Dibuja un diagrama que muestra músculos, huesos y tendones para ayudarte en la explicación de tu respuesta.

3. Describe cómo la estructura de los huesos de las aves les permite ser a la vez ligeras y fuertes. Usa un diagrama para ayudarte en las explicacio-nes de tu respuesta.

4. Ahora que conoces las estructuras internas de los huesos de las aves, ¿cambiarías tu prototipo de huesos de la Actividad 105? Si sí, describe cómo y por qué. Si no, explica por qué no.

Actividad 106

G-25

Actividad 106107 Diseñando una barra de energía

 Los inventores que trabajan en problemas de salud y en problemas médicos usan estrategias de ingeniería para diseñar nuevos

productos que deben lograr ciertas tareas. Tienen que diseñarse según ciertas limitaciones, tales como el tamaño del producto, su costo, y cómo afectaría a las otras partes del cuerpo.

Piensa en cómo diseñarías una barra de energía. Tendrías que saber algo del cuerpo humano y de cómo usa los nutrientes como fuente de energía. Ya sabes que la unidad para medir energía es la Caloría. Los humanos usan (o “queman”) energía todo el tiempo. ¡Permanecer sentado en una silla por media hora puede consumir hasta 30 calorías! Por eso la FDA (Federal Drug Administration), la dependencia que reglamenta los alimentos y las medicinas, recomienda que los jóvenes consuman 2,200 calorías diariamente. Obtienes estas calorías del alimento que comes.

La comida está hecha, principalmente, de carbohidratos, grasas y proteínas. Los carbohidratos te dan energía inmediata. Por eso los corre-dores suelen comer carbohidratos justo antes de una carrera. Las grasas, por otro lado, almacenan energía por periodos más largos. Se requiere de muchos días para consumir la energía almacenada en las grasas. Las proteínas se usan para construir los músculos y otros tejidos. También pueden consumirse como energía si los carbohidratos y las grasas se han consumido. ¿Cuántas Calorías necesitas tú para tus requerimientos de energía? Considera la ecuación de energía que aparece abajo.

INVES T IGACIÓN

LA ECUACIÓN DE LA ENERGÍA

Gasto de 2,000 Calorías Consumo de 2,000 Calorías No hay cambio en la masadel cuerpo

Gasto de 1,500 Calorías Consumo de 2,000 Calorías Aumento en la masadel cuerpo

Gasto de 2,500 Calorías Consumo de 2,000 Calorías Disminución en la masadel cuerpo

G-26

Actividad 107

DESAFÍO Puedes hacer una barra de energía que

¿proporcione entre 150 a 250 calorías?

¿proporcione no más de 75 calorías derivadas de grasas?

¿proporcione no menos de 25 calorías derivadas de proteínas?

¿cueste menos de $0.75 para producirse?

PRECAUCIÓN

Nunca pruebes nada o bebas nada en una clase de ciencias a menos que tu maestro o maestra te lo indique específicamente. Asegúrate que tu área esté limpia y que no tenga cosas que no necesites en esta actividad. Si eres alérgico a productos de cacahuetes o a productos lácteos, o si tienes cualquier problema médico, como diabetes, que limita lo que puedes comer, avísale a tu maestro o maestra y no pruebes las barras de energía en esta actividad.

Lava tus manos antes y después de preparar las barras de energía, y usa platos y utensilios diseñados para comidas. No contamines los alimentos chupándote los dedos o los utensilios.

Para cada grupo de cuatro alumnos varios ingredientes que tengan las etiquetas de

información de nutrición 1 conjunto de cucharas medidoras 1 taza de medir de 1/4 de taza 1 libro de texto

Para cada pareja de alumnos 1 plato de papel 1 cuchara de plástico 1 cuchillo de plástico 1–2 bolsas de plástico 1 calculadora

Para cada alumno 1 Hoja de Alumno 107.1a y 107.1b, “Datos y cálculos de

una barra de energía”

MATERIALES

G-27

Actividad 107

PROCEDIMIENTOParte A: Diseñando la barra de energía

1. Lee los requisitos de la barra de energía en el “Desafío”. Ve, entonces, la información presentada en la Tabla 1, “Datos sobre los ingredientes” en la Hoja de Alumno 107.1b, “Datos y cálculos de una barra de energía”.

2. Discute con tu grupo qué ingredientes podrías usar para hacer una barra de energía que satisfaga todos los requisitos. Asegúrate de considerar también ingredientes que no aparecen en la Hoja de Alumno 107.1a.

3. Decidan quién va a traer los otros ingredientes y reúne tus materiales.

4. Anota todos los otros ingredientes que vas a usar en la Tabla 1 de la Hoja de Alumno 107.1a. Usa la etiqueta de nutrición en el paquete para llenar la información de cada ingrediente en la Tabla 1.

5. Calcula el costo de los ingredientes para cada porción. Llena la columna titulada “costo por porción” en la Tabla 1.

6. Con tu compañero o compañera, escriban su receta para hacer una barra de energía. Incluye la cantidad de cada ingrediente que piensan usar.

Sugerencia: Trata de usar cantidades redondas, tales como 1/4 de taza o 2 cucharadas, para que tus cálculos sean más fáciles.

7. Apunta cuáles ingredientes y la cantidad de cada uno que estás usando en la Tabla 2, “Cálculos de mi barra de energía”, en la Hoja de Alumno 16.1. Asegúrate de incluir las unidades de las cantidades que planeas usar.

8. Usa la Tabla 2 para calcular el número de porciones, calorías y costo de cada ingrediente.

9. Usa la Tabla 3, “Totales de mi barra de energía”, para confirmar si tu barra satisface los requisitos de calorías y costos descritos en el “Desafío”.

Parte B: Haciéndole pruebas a la barra de energía

10. Sigue la receta y haz tu primera barra de energía. Ponla la barra en una bolsa de plástico y márcala con tu nombre y “Barra de energía 1”.

11. Dirigido por tu maestro, checa si la barra resiste ser apachurrada por el peso de un libro. Anota tus resultados en la Tabla 4, “Evaluando mi barra de energía” en la Hoja de Alumno 107.1b.

12. Rompe la barra a la mitad. Deja una mitad en la bolsa de plástico marcada. Prueba tu barra y califícala según la escala mostrada a la izquierda. Apunta los resultados de tu prueba de gusto en la Hoja de Alumno 107.1b.

Buen gusto 4

Satisfactorio 3

Se puede comer

2

Terrible 1

Escala de sabor

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13. Usa el resto de tus datos de Barra de energía 1 para completar la Tabla 4 en la Hoja de Alumno 107.1b. Discute entonces en con tu grupo cómo podrían mejorar la receta de tu barra de energía.

14. Si tienen el tiempo y los materiales, revisa la receta de tu barra de energía y haz y prueba una segunda barra de energía.

ANÁLISIS 1. ¿Cuáles son las similitudes de diseñar un producto, como una barra de

energía, y llevar a cabo una investigación científica? ¿Cuáles son las diferencias?

2. ¿Qué requisitos cumplió tu barra de energía? ¿Hubo requisitos que no cumplió? Explica por qué no los cumplió.

3. El departamento de Agricultura de los Estados Unidos, USDA (United States Department of Agriculture) recomienda que una persona con una dieta sana debe consumir menos del 30% de sus Calorías diarias en forma de grasas. Para una persona que consume 2,200 Calorías, esto significa no más de 660 Calorías de grasas.

a. Copia y completa una tabla como la que se muestra abajo.

b. ¿Cuántas de tus barras de energía podría una persona comer al día sin exceder las 2,200 Calorías, suponiendo que no come nada más?

c. ¿Cuántas de tus barras de energía podría una persona comer al día sin exceder las 660 Calorías de grasas, suponiendo que no come nada más?

4. Explica si recomendarías tu barra de energía como un tentempié (snack) sano. Apoya tu respuesta con evidencias cuantitativas e identi-fica las ventajas o desventajas de tu recomendación.

Sugerencia: Para escribir una respuesta completa, primero anota tu opinión. Ofrece una o más evidencias que justifiquen tu opinión. Con-sidera entonces todos los aspectos de la cuestión e identifica las ventajas y desventajas de tu decisión.

Barra de energía, calorías y grasas

Calorías en Calorías diarias Porcentaje de la mi barra de energía recomendadas por recomendación del el USDA USDA en mi barra

Calorías totales

Calorías de grasas

Actividad 107

G-29

Actividad 107

5. Ve nuevamente la figura llamada “La ecuación de la energía” al principio de esta actividad. Explica cómo esta figura ayuda a entender los cambios en el peso del cuerpo en términos de un balance entre el alimento (consumo de energía) y el ejer-cicio (gasto de energía).

INVESTIGACIONES ADICIONALES

1. Imagínate que estás encargado de comer-cializar tu barra de energía. Diseña un anuncio para venderla. ¿Qué otras pruebas y cambios sugerirías antes de que tu compañía produjera tu barra de energía?

2. ¿Está balanceado tu consumo de Calorías por el nivel de tus actividades? Escoge una etiqueta de uno de tus tentempiés favoritos. ¿Cuántas Calorías te provee una porción de este alimento? ¿Cuántas porciones consumes cada vez que lo comes? Multiplica tus respuestas para calcular cuántas Calorías consumes en general cuando comes este alimento.

Observa la Tabla “Quemando Calorías” que aparece aquí. Crea una tabla de actividad semanal donde puedes apuntar tus actividades y el número de minutos que realizas cada una de ellas cada semana. Usa la Tabla (o ve a la página de Issues and Life Science en el sitio SEPUP en el Internet) para calcular aproximada-mente cuántas Calorías quemas en una semana promedio.

Escoge una de tus actividades favoritas de tu tabla de actividades semanales. ¿Cuánto tiempo tienes que hacer esta actividad para usar el número de Calorías que consumes cuando comes tu tentempié favorito (según calculaste arriba)?

Consumo aproximado de Calorías durante un minuto de actividad por una persona que pesa 50 k o 110 libras.

Actividad Calorías

Básquetbol 7

Bicicleta (19–22 kph, 12-14 mph) 7

Baile (rápido) 5

Fútbol (americano) 7–8

Gimnasia 4

Patinando 6

Corriendo (14.5 kph, 6 mph) 9

Sentado (en clase) 2

Patineta 4

Durmiendo 1

Fútbol 6

Softbol 4

Permanecer de pie 1

Nadando (en alberca) 9

Tenis 6

Caminando (6.5 kph 4 mph) 4

Viendo televisión 1

Quemando Calorías

G-30

 Los descubrimientos científicos pueden llevar a nuevas invenciones y tecnologías. Cuando las nuevas invenciones se usan y se mejoran,

seguidamente llevan a estudios y descubrimientos de nuevos principios de ciencia. Por ejemplo, el descubrimiento científico de que los lentes de vidrio pueden usarse para magnificar objetos llevó a la invención de las gafas y de los telescopios. Los telescopios fueron entonces usados para descubrir planetas y estrellas lejanas.

La ciencia y la tecnología están íntimamente relacionadas y dependen una de la otra, pero a la vez, tienen características distintas. Así como existen muchos tipos de ciencia, hay muchos campos de estudio que involucran nuevas invenciones como en el caso de tecnología industrial, tecnología de las computadoras y biotecnología. Las invenciones son diseñadas y hechas por los ingenieros, los científicos, los doctores y una variedad de gente que están tratando de resolver los problemas de la vida diaria.

¿Cómo están relacionadas la ciencia y la tecnología y en que forma son distintas?

DISCUTIENDO EL TE

MA

DESAFÍO

Estos estudiantes de la preparatoria están usando tanto herramientas comoideas para realizar una actividad de laboratorio.

Para cada alumno 1 Hoja de Alumno 107.1, “Conexiones entre la ciencia y la

tecnología”

MATERIALES

Actividad 107108 La tecnología y las ciencias de la vida

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Actividad 108

PROCEDIMIENTOParte A: Científicos e inventores

1. Sigue las indicaciones de tu maestro o maestra al leer las descripciones, en las páginas siguientes, del trabajo profesional de 16 personas.

2. En tu grupo de cuatro alumnos, decide cómo vas a describir a cada per-sona— como científico, inventor o una combinación de ambos.

3. En tu cuaderno de ciencias prepara una lista de las personas que consi-deras que son ingenieros biomédicos. Explica tus razones.

Parte B: Ciencia e invenciones

4. En tu grupo de cuatro alumnos, piensa en los conceptos de ciencia que se enumeran en la columna central, renglones 1 a 3 en la Hoja de Alumno 108.1, “Conexiones entre la ciencia y la tecnología”. En la columna de la izquierda, anota las invenciones que tú crees que hayan ayudado a explorar estos conceptos científicos.

5. Discute las invenciones que tú crees que se desarrollaron, por lo menos en parte, como resultado de los principios científicos enlistados. Apunta tus ideas en la columna de la derecha.

6. Piensa en por lo menos dos o más conceptos científicos que has estu-diado. Apunta cada uno en un renglón de la columna central. Trata de llenar las columnas de la izquierda y de la derecha como lo hiciste en los renglones 1–3.

7. a. Piensa en una invención que usas en tu vida diaria. Apunta esta invención en la columna de la derecha. Piensa en el concepto de ciencia que fue necesario para su invención. Escribe este concepto en la columna del centro. Trata de expresar el concepto usando una oración completa.

b. Piensa entonces en cuáles inventos ayudaron en el descubrimiento de este principio científico. Escribe tus ideas en la columna de la izquierda.

ANÁLISIS 1. ¿Cómo describirías la relación entre la ciencia y la tecnología? Describe un

ejemplo de esta actividad o de tu curso de ciencias que ilustre esta relación.

2. Piensa en una carrera que te interese. Todas las carreras pueden benefi-ciarse del pensamiento científico y de las invenciones. Muchas carreras necesitan a su vez algún conocimiento científico. ¿Cómo pueden tus habilidades como inventor y tu entendimiento de ciencias ayudarte en tener éxito en la carrera de tu elección?

G-32

3. Imagínate que tú pudieras decidir cuánto dinero puede gastar una universidad en investigación científica y cuánto en el desarrollo de tecnología. La universidad está considerando dos proposiciones. Una proposición provee 80% para la investigación científica y 20% para el desarrollo tecnológico, mientras que la otra provee 20% para la inves-tigación científica y 80% para el desarrollo tecnológico.

Explica si tú apoyarías una de estas dos proposiciones o si quisieras hacer otra proposición. Si apoyas otra proposición, descríbela. Explica entonces qué factores influenciaron tu decisión e identifica los compro-misos que son consecuencia de tu elección.

Sugerencia: Para formular una respuesta completa, empieza por escribir tu opinión. Ofrece una o dos razones que justifican tu opinión. Entonces considera todas las perspectivas del asunto e identifica las repercusiones de tu decisión.

4. Reflexión: ¿Qué preferirías ser, inventor o científico o una combinación de ambos? ¿Por qué elegiste lo que elegiste? Explica tus razones.

INVESTIGACIÓN ADICIONAL 1Busca otras personas descritas en tu libro de ciencias y decide cómo describirías a cada una—más como científico, como inventor o como una combinación de ambos.

INVESTIGACIÓN ADICIONAL 2Busca otros científicos e inventores que trabajen en un campo que te interesa. Puedes empezar buscando en la Internet o buscando en las páginas de ciencia en las revistas o los periódicos.

Barbara McClintock (1902–1992)Barbara McClintock estudio cómo los genes son transmitidos de padres a hijos y se encontró con un descubrimiento inesperado. Demostró que los genes pueden moverse de un cromosoma a otro y que esto puede cambiar el funcionamiento del gene. Por muchos años, la comunidad científica no entendió el significado de su trabajo. Recibió el premio Nobel de medicina en 1983.

Actividad 108

G-33

Actividad 108

Lloyd Hall (1894–1971)Hall fue un investigador afro-americano que obtuvo su doctorado en química y a quien le fueron otorgados más de 100 patentes. Muchos de estos patentes se relacionaron a nuevos preservativos que conservaban y prevenían que la comida se eche a perder. Sus métodos aún se emplean extensamente hoy en día. Después de retirarse se convirtió en consultor de la Organización de las Naciones Unidas en la división de Alimento y Agricultura.

David Ho (1952– )David Ho es director del Centro de Investigación de SIDA, Aarón Diamond en Nueva York. Es uno de los pioneros en descubrir cómo se transmite (y cómo no se transmite) el virus. Se reconoce a Ho por el desarrollo de una estrategia que indica el uso de medicinas que combaten el SIDA inmediata-mente después de haber contraído el virus, en vez de esperar que aparezcan los síntomas. En 1966 se le nombró, en la revista Time, como el Personaje del Año. Recientemente ha estado trabajando en el desarrollo de vacunas que prevengan el SIDA.

Helen Murray Free (1923– )Durante su larga carrera como investigadora en química con los laboratorios Miles y Bayer, Inc., Helen Free ha obtenido varias patentes por sus avances en pruebas médicas. Por ejemplo, desarrolló la primera prueba de orina que puede hacerse en el hogar para que los diabéticos puedan controlar su propio nivel de azúcar en la sangre. En 1993, fue nombrada presidenta de la Sociedad Americana de la Química. En el año 2000, su nombre se agregó al National Inventors Hall of Fame (Salón Nacional de Inventores Famosos).

Lydia Villa–Komaroff (1947– )Lydia Villa-Komaroff fue miembro del grupo del MIT que demostró qué células bacteriales se pueden usar para producir insulina para tratar a enfermos con diabetes. Esto se logró al insertar el gene humano de la insulina en el ADN de la bacteria. Este descubrimiento ayudó a iniciar la rama de la tecnología conocida como ADN recombinado. Lydia Villa-Komaroff es miembro fundador de la Sociedad de Avance de Chicanos y Americanos Nativos en Ciencias en los Estados Unidos. En el año 2003, la revista Hispanic Business la nombró entre las 100 personas más influyentes entre los de herencia hispánica en los Estados Unidos.

G-34

Edward O. Wilson (1929– )Wilson nació en Alabama y asistió ahí a la universidad. Hoy es profesor emérito de Entomología—el estudio de los insectos—en Harvard. Es conocido por sus comparaciones controversiales entre el comportamiento de las hormigas y el comportamiento humano. En el presente, estudia y escribe sobre la diversidad de la vida, sugiriendo que vale la pena protegerla no sólo por su utilidad a los humanos sino también por el valor mismo de proteger esta diversidad.

Nancy Wexler (1945– )Nancy Wexler estudia la enfermedad de Huntington. La mayor parte de las personas con enfermedad de Huntington nota los primeros síntomas durante sus años 30 o 40. Las células del cerebro en gentes con esta enfer-medad se degeneran. Eventualmente la persona muere, usualmente de 10 a 20 años después de que aparecen los síntomas. La enfermedad se pasa de padres a hijos de forma genética. Para estudiar la enfermedad la Dra. Wexler encontró una gran familia en Venezuela en la que había muchos casos de la enfermedad de Huntington. Durante 20 años estudió la enfer-medad en esta familia. Finalmente ella, junto con su grupo de investiga-dores, encontraron el gene que causa la enfermedad. Logró desarrollar una prueba para certificar si la persona que había heredado el gene de la enfer-medad de Huntington iba, realmente, a enfermar de ésta. Ahora que el gene se ha identificado, los científicos están buscando un tratamiento y una cura.

J. Craig Venter (1946– )J. Craig Venter es un investigador pionero en toda una serie de genes en muchas especies—desde bacterias hasta humanos. Su grupo de investigadores contribuyeron al Proyecto del Genoma Humano, que estableció la secuencia del genoma humano. El Dr. Venter está tratando de producir una bacteria hecha totalmente de manera artificial. Él cree que una bacteria diseñada con métodos de ingeniería biológica va a poder resolver, en el futuro, muchos de los problemas actuales. Él predice que muchas de estas bacterias van a encar-garse de purificar el aire y de producir combustibles alternativos. En 2007, la revista Time lo nombró entre una de las 100 personas con más influencia en el mundo. En 2010, el Dr. Venter estuvo a la cabeza de un grupo de científicos que crearon células bacteriales usando ADN totalmente sintético.

Charles Drew (1904–1950)Charles Drew fue un doctor y un investigador que estudió las propiedades de la sangre, en especial del plasma. Desarrolló métodos de almacenar el plasma por largos períodos de tiempo e inventó los bancos de sangre y los bancos de sangre móviles. Dirigió el primer banco de sangre de la Cruz Roja y llegó a ser el jefe del departamento de cirugía en la universidad Howard y fue cirujano en jefe del Hospital Freedman.

Actividad 108

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Actividad 108

Bessie Blount (1914–2009)Bessie Blount fue una terapeuta física afro-americana que trabajó con los pacientes discapacitados durante la segunda guerra mundial. Ella inventó aparatos que le permitieron a pacientes que habían perdido sus brazos a comer independientemente. Recibió una patente por una de sus inven-ciones en 1951, aún cuando no logró convencer a la Administración de Veteranos a usarla en sus hospitales. Se convirtió en un científico forense en los finales de los años 1960, y trabajó con la policía en los Estados Unidos y con Scoltland Yard en Inglaterra.

Jane Goodall (1934– )Jane Goodall ha pasado la mayor parte de su vida coleccionando infor-mación acerca de cómo viven e interaccionan los chimpancés. Ella realizó gran parte de sus investigaciones de campo, viviendo por largos períodos de tiempo en Río Gombe en Tanzania. Fundó el Instituto Jane Goodall para la Investigación, educación y conservación de la vida silvestre. Ha publicado muchos artículos y libros del comportamiento de los chimpancés.

Wilson Greatbatch (1919–2011 )Greatbatch inventó el primer marcapasos cardiaco que pudo implantarse en pacientes. Su educación fue la de ingeniero eléctrico. Patentó muchas de sus invenciones, incluyendo una batería compacta y de larga vida para los marcadores. En 1986, se agregó su nombre al Salón Nacional de Famosos Inventores. En 2001 ganó el premio Russ. Siguiendo el modelo del premio Nobel, se otorga este premio por logros singulares en ingeniería que contribuyen al mejoramiento de la vida humana.

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Stephen Jay Gould (1941–2002)Stephen Gould fue un paleontólogo y un biólogo evolucionista de la Universidad de Harvard. Fue uno de los primeros en sugerir que las especies evolucionan lentamente hasta que cambios relativamente repentinos producen la formación de una nueva especie. Aún cuando su trabajo se enfoca en la evolución de caracoles terrestres, fue autor de muchos libros que tratan de variados temas relacionados a la evolución. Escribió una columna mensual en la revista Natural History por 30 años.

Lynn Margulis (1938–2011 )Lynn Margulis fue una bióloga que estudia las células y los microbios y ha investigado la evolución de las células y de los organelos de las células, como los cloroplastos y la mitocondria. Se le conoce por la idea de que estos organelos en las células en plantas y animales evolucionaron de células simples similares a bacterias. Fue profesora en la Universidad de Massachussets y ha publicado numerosos artículos y varios libros.

Dr. Bruce Alberts (1938– )El Dr. Bruce Alberts estudia la división de las células. Cuando las células se dividen, los cromo-somas dentro de ellas forman una réplica. Para que esto suceda, ciertas proteínas deben estar presentes. El Dr. Alberts ha pasado la mayor parte de su vida estudiando estas proteínas. Tiene otra pasión que es el mejoramiento de la educación de las ciencias. Trabaja con maestros, científicos y con personas encargadas de sistemas educativos a fin de mejorar la educación de las ciencias. Fue presidente de la Academia Nacional de las Ciencias de 1993 a 2005. Desde el 2007, ha sido editor de la revista Science, que es una revista científica muy reconocida.

Elizabeth Blackburn (1948– )Elizabeth Blackburn estudia las estructuras en los extremos de los cromo-somas. Estas estructuras protegen a las células contra el envejecimiento. También protegen a las células cancerosas del envejecimiento y actúan en contra de su destrucción. La Dra. Blackburn también estudia las enzimas que mantienen sanas a estas estructuras. En la actualidad está usando su conocimiento de los cromosomas para estudiar a las células cancerosas. En 2007, ella, junto con la Dra. Joan Steitz fueron las primeras mujeres que ganaron el premio Albany Medical Center de medicina y de investi-gación biomédica. En 2007, la revista Time la nombró entre una de las 100 personas con más influencia en el mundo. En el 2009 recibió el Premio Nobel de medicina.

Actividad 108

G-37

Actividad 108109 Controlando al diseño

 Los humanos no diseñan únicamente herramientas tecnológicas; sino que también son el modelo o la inspiración para muchas herra-

mientas. Por ejemplo, los brazos de robot son útiles no sólo porque pueden remplazar a los brazos humanos, sino que pueden trabajar con materiales peligrosos o en lugares remotos, tal como manejar materiales radioactivos o recoger muestras de las profundidades del mar o de otros planetas. Los cirujanos del cerebro y del corazón usan pequeños brazos robotizados para operaciones muy delicadas y estos dispositivos necesitan, en general, de tecnología de computadora. Los cirujanos usan brazos de robot en un nuevo tipo de tecnología de “ojo de cerradura”, en el cual pequeñas incisiones se usan para operaciones mayores, incluyendo operaciones de corazón. Seguramente puedes pensar en muchas otras aplicaciones para el uso diario.

¿Cómo puedes hacer un brazo mecánico que mueva una masa hacia adelante y hacia atrás?

DESAFÍO

Para cada grupo de cuatro alumnos 1 bola de cuerda 2 tijeras 1 un objeto de masa de 70 gr popotes, tubos de plástico, cinta adhesiva, clips 1 Hoja de Alumno 108.1, “Guía para un brazo de robot”

MATERIALES

PROYECTO

Usando su brazo robótico, la nave Fénix de la NASA, recoge, en Marte, muestras de suelo.

G-38

PROCEDIMIENTO 1. Como grupo, lean con cuidado “Desarrollando un brazo mecánico”

(arriba). Determina cuáles son los requisitos de diseño y haz una lista de éstos en tu cuaderno de ciencias.

2. En tu grupo, discute y anota tus ideas de cómo vas a construir tus prototipos.

3. En tu cuaderno de ciencias, crea una tabla de datos en la cual vas a anotar tus observaciones y coleccionar tus datos.

4. Como grupo construyan y prueben su primer prototipo o prototipos. (Tu grupo quizá desee construir más de uno a la vez). Recuerda que sólo debes mover una de tus manos para controlar el brazo mecánico. La otra mano debe estar fija y únicamente debe mantener al brazo mecánico fijo en su posición. Registra tus observaciones y pruebas en la tabla de datos.

5. Discute con tu grupo los resultados. Decide qué características de tu prototipo fueron útiles y cuáles no. Anota tus ideas de cómo avanzar tu mejor prototipo. Si es posible, concéntrate en probar el efecto de una sola variable.

6. Construye y prueba uno o más de tus prototipos mejorados. Anota tus resultados en la tabla de datos.

7. Presenta tu mejor prototipo a la clase: demuestra su función y describe tu proceso de diseño.

Desarrollando un brazo mecánico

Eres un ingeniero mecánico y hoy se te presenta un problema poco usual. A tu supervisor, el Dr. García, se le ha encargado el reto de desarrollar un brazo mecánico que maneje substancias peligrosas. Él tiene que ir a un congreso y te pone a cargo de desarrollar un prototipo. Te dice que el brazo tiene que poder mover un objeto con masa de 70 gr unos 6 cm en direcciones opuestas. Únicamente puedes usar una de tus manos para operar los controles. Debes usar la otra mano para mantener en posición el brazo mecánico.

Actividad 109

G-39

Actividad 109

ANÁLISIS 1. ¿En qué situaciones reales podrían ser útiles los brazos robot? Incluye

tanto ejemplos diarios así como ejemplos de alta tecnología.

2. ¿Cuáles son los compromisos que hay que hacer cuando se inventa algo en grupo comparado con el trabajo individual?

3. Thomas Edison realizó como 1,000 inventos, incluyendo la cámara de cine, el telégrafo, y el fonógrafo. Él dijo en una ocasión: “Lo que haces después del fracaso es lo que cuenta.” ¿Qué quiso decir? Explica tu respuesta con un ejemplo del trabajo que realizaste en esta unidad.

4. Se cuenta que Isaac Newton dijo: “Si es que he visto un poco más allá de los demás, es porque me sostuve sobre los hombros de gigantes”. ¿Qué quiso decir? Explica tu respuesta con un ejemplo real de una invención o de un descubrimiento científico.

5. Reflexión: Describe la relación entre ciencia y tecnología.

I-1

2-point sensor, A21

AA, blood type, C77–79AB, blood type, C77–79ABO blood groups, D61–63absorption of nutrients, B24acetaminophen, as toxin, B18acid control, digestive system, B24acquired traits, inheriting, F27actions, brain function, A27adaptation, evolutionary

definition, F28examples, F30–32toothpick worm model, F31–32

Aedes albopictus (tiger mosquito), E11

African elephants, vs. Asian, F6–8. See also elephants.

aging, cells, G36AIDS, C60AIDS transmission methods,

discoverer of, G33Alberts, Bruce, G36alcohol, effects on the body

alcohol poisoning, B8blood test, B6body weight, effect of, B7breathalyzer test, B6cancer, B8cirrhosis of the liver, B7, B17dehydration, B7–8depression, B7diseases, B7–8drinking and driving, B5–8duration of, B7fetal alcohol syndrome, B8

heart disease, B8impaired driving, B5impairment, tests for, B5–6memory loss, B8pregnant women, B8signs of drinking, B5–6toxin, B16unborn babies, B8urine test, B6

algaein aquatic ecosystems, E42food for, E42in Lake Victoria, E7phytoplankton, E42

allelesdefinition, D33heterozygous, D37homozygous, D36identical pairs. See

homozygous.non-identical pairs. See

heterozygous.American Cancer Society, B54American Heart Association, B54American Lung Association, B54Amici, Giovanni, C21Amoeba, photograph, C27amphibians

classifying, E30fossils, classifying, F46, F54

Animal kingdom, E30–31animals

cell membranes, illustration, C56

cell structurecytoplasm, C56illustration, E56, C56

mitochondria, C57, C58nucleus, illustration, C57

cells, discovery of, C33classifying, C69–70. See also

classifying organisms.DNA relations, F51–53microscopic. See zooplankton.

annelidsclassifying, E30fossils, classifying, F54

Anoplophora glabripennis (longhorn beetle), E13

ant behavior, vs. human, G34antibiotics

bacterial infection, C97–98common, list of, C101discovery of, C95full course of treatment, C97loss of effectiveness, C102as miracle drugs, C100–103misuse/overuse, C102resistant bacteria, C97, C102taking as prescribed, C97for viral diseases, C92–93

antimicrobial solutions, C81–83antiseptics, discovery of, C37anus, B26aorta, B66archaea, classifying, E19–20archaea domain, C69–70Argentina, missing persons,

D82armadillos, as leprosy vectors,

C20arms (human)

artificial, G35broken-arm exercise, G4–7

ÍndiceUn numero de página en negrilla identifica la página donde se ha definido el término.

I-2

ÍndiceIndex

circulatory system, diagram, B67

span, measuring, D6vs. wings, bone structure,

B28–30, G22–24arms (mechanical), designing,

G37–39arteries, B66arthropods

classifying, E30fossils, classifying, F54

artificial body partsarms, G35bones, G17–20cardiac pacemaker, G35heart valves, G13–16hearts, B74–75legs, G9–10prototypes, G13–G16

asexual reproductionbacterial cells, D16, D17budding, D17clones, D17definition, D16Hydra, D17multicellular organisms,

D17–18mutations, D17random changes. See

mutation.single-celled organisms,

D16–17strawberry plants, D18vs. sexual, D19

Asian elephants. See also elephants.current population, F7deaths caused by, F8geographic range, F7–8vs. African, F6–8

atherosclerosis, B86–87atrium, B66, B80automatic nervous system,

A27

BB, blood type, C77–79back injury, bioengineering for, G9backbones, species with. See

chordates; vertebrates.bacteria. See also microbes;

viruses.asexual reproduction, D16,

D17chart of, C72classifying, E19–20, C63, C71comparative size, C73in human intestines, B26producing insulin from, G33resistant to antibiotics, C97,

C102bacteria domain, C69–70bacterial infection, antibiotics,

C97–98balance, brain function, A27ball and socket joints, B35Barnard, Christiaan, B75basic life functions, brain

function, A28Beagle, Darwin’s voyage, F40–41Bear Lake, damage caused by

zebra mussels, E78–80beetle, longhorn (Anoplophora

glabripennis), E13Beijerinck, Martinnus, C73biceps, B33–34Bigelow, Wilfred, B73bile, B24bioengineering

aging, cells, G36AIDS transmission methods,

discoverer of, G33Alberts, Bruce, G36ant behavior, vs. human, G34arms

artificial, G35broken-arm exercise, G4–7vs. wings, bone structure,

G22–24

artificial body partsarms, G35bones, G17–20cardiac pacemaker, G35heart valves, G13–16hearts, B74–75legs, G9–10prototypes, G13–G16

back injury, G9bacteria, producing insulin

from, G33Blackburn, Elizabeth, G36blood sugar, home test for, G33Blount, Bessie, G35bones, artificial, G17–20broken-arm exercise, G4–7calories, G25. See also energy

bar, designing.cancer cells, aging, G36cardiac pacemaker, invention

of, G35cells, G36chimpanzee behavior, study

of, G35chromosomes, moving genes

between, G32definition, G3diabetes, G33dissecting a chicken wing,

G22–24Drew, Charles, G34energy bar, designing, G25–29energy equation, G25formation of new species, G36Free, Helen Murray, G33genes, changing function of,

G32Goodall, Jane, G35Gould, Stephen Jay, G36Greatbatch, Wilson, G35Hall, Lloyd, G33heart valves, artificial, G13–16Ho, David, G33Human Genome Project, G34Huntington’s disease, G34

I-3

Índice

insulin, from bacteria, G33for leg amputation, G9–10legs, artificial, G9–10Margulis, Lynn, G36McClintock, Barbara, G32mechanical arm, designing,

G37–39natural structures, G21–24organelles, evolution of, G36for people with disabilities

back injury, G9leg amputation, G9–10prostheses, G9. See also

artificial body parts.vision problems, G11

preservatives for food, G33prostheses, G9. See also

artificial body parts.prototypes, G13science, relation to

technology, G30–32Steitz, Joan, G36structure, effect on function,

G21–24tests for blood sugar, G33Venter, J. Craig, G34Villa-Komaroff, Lydia, G33vision problems, coping with,

G11Wilson, Edward O., G34wing, vs. human arm, G22–24

bioengineers, common activities, G4

biomes. See also ecosystems; habitats.common threats to, E64coniferous forest (taiga), E63deciduous forest, E63definition, E61desert, E62freshwater, E62global climate change, E64grassland, E63marine (saltwater), E62tropical rain forest, E63

tundra, E62types of, E62–64

birds. See also specific birds.classifying, E30fossils, classifying, F54

Blackburn, Elizabeth, G36blackworms, habitat, E59–60blocked arteries

angioplasty, B87cholesterol, B86–87coronary bypass, B87effects of, B85–86fat deposits, B86–87stent implant, B87treating, B87

bloodfunction of, B45plasma, storing, G34test for alcohol level, B6

blood cellsin a drop of blood, number

of, C51red

in the immune system, C76–77

photographs, C51, C76, C79white

in the immune systems, C76–77

photographs, C76, C79blood flow

away from the heart, B66diagram of, B46–47into the heart, B66–67modeling, B48–49

blood pressurebrain function, A28high

causes, B88effects on the heart, B88measuring, B82–84risk factors, B88

blood sugar, home test for, G33blood types

ABO groups, D61–63

human, C77immune response, C77–78Rh factor, D71testing, for lost children,

D70–72. See also genetic testing, finding lost children.

transfusions, C77–79blood vessels, B66Blount, Bessie, G35body. See human body.body weight, effect on alcohol

consumption, B7bones, human body. See also

joints; muscles.arms vs. wings, B28–30artificial, G17–20attaching muscles to, B34calcium, B33cartilage, B32–33definition, B31flat, B32function of, B31growth, B32–33interaction with muscles and

joints, B36irregular, B32long, B32marrow, B31number of, B32–33sesamoid, B32short, B32similarities to other animals,

B28–30structure of, B31types of, B32

bony fishclassifying, E31fossils, classifying, F55

booster shots, C90botanists, E54Braille, A29brain

brain stem, A27–28cerebellum, A27–28

I-4

Índice

cerebrum, A27–28composition of, A27damage, from heart stoppage,

B72folds, A27interneurons, A26neurons. See interneurons.weight, A27wrinkles, A27

brain functionsbalance, A27basic life functions, A28blood pressure, A28breathing, A28hearing, A27heartbeat, A28motor control, A27movement, A27posture, A27pressure, A27smell, A27speech, A27taste, A27thinking and reasoning,

A27thought processes and

actions, A27touch, A27vision, A27

brain stem, A27–28breathalyzer test, B6breathing, brain function, A28broken-arm exercise, G4–7Brown, Robert, C57BTB (bromthymol blue)

carbon dioxide detection, B39–41, C44

definition, B38role of light in photosynthesis,

E51–53bubonic plague, C16–C18budding, D17burn cream, clinical trial

proposal, A45

Ccalcium, and bones, B33calories, G25. See also energy bar,

designing.cancer

from alcohol, B8cell aging, G36

Cancer Society. See American Cancer Society.

capillaries, B67carbohydrates, G25carbon dioxide

in exhaled breath, B40–41indicators of, B38testing for, B39–41

cardiac (heart) muscle, B34. See also heart.

cardiac pacemaker, invention of, G35

cardiologists, B81. See also heart; heart disease.

carnivore fossils, classifying, F43carriers, diseases, C12, D60carrying capacity, E71–73cartilage, B32–33catching a ball, study of, A34–37cell membranes

animals, C57definition, C48de-shelled eggs as model, C51function, modeling, C48–50plants, C58

cell structureanimal, illustration, C57cell membranes

animals, C57definition, C48de-shelled eggs as model,

C51function, modeling, C48–

50plants, C58

cell walls, C58. See also cell membranes.

chloroplasts, C58classifying by

eukaryote domain, C70eukaryotes, E19–20microbes, C63–65organisms, C69–70prokaryote domain, C70prokaryotes, E19–20three-domain system,

E19–20, C70cytoplasm

animals, C57definition, C48plants, C58

filler material. See cytoplasm.illustration, C48microbes, C33mitochondria, C57, C58nuclear membrane,

illustration, C57nucleus

animals, C57definition, C57discovery of, C57function of, C57plants, C58

organelles, G36, C58photographs, C61photosynthesis, C58–59plants, illustration, C58producers, E54–57vacuoles, C58yeast vs. human, C44–47

cell theory, C33cells

aging, G36animal, C33biology, C60blood. See blood cells.causing disease, C34common structures, C40–43cork, drawing, C31discovery of, C31in disease treatment, C58

Índice

diseases of, C34division, G36, D42–43evolution, G36in the human body, number

of, C33human skin, illustration,

C52–54microbial, C33multicellular organisms, C33plant, C33, C40plants vs. animals, E56respiration, C44–47single-celled microbes, C33size, C52–54studying, C60walls, C58. See also cell

membranes.yeast, C44–47

cellular respiration, C44, C54, C58cerebellum, A27–28cerebrum, A27–28chambers of the heart, B66characteristics of organisms.

See classifying organisms; organisms, characteristics of.

chemical control, zebra mussels, E78–79

chemical food breakdown, B19chicken pox, C3, C10chicken wing

dissecting, G22–24vs. human arm, bone

structure, B28–30, G22–24childbed fever (puerperal

infection), C34–35chimpanzee behavior, study of,

G35Chinatown, bubonic plague

(1906), C18chloroplasts, C58cholesterol

blocked arteries, B86–87regulating with the liver, B17

Chordata phylum, E23

chordatesclassifying, E30–31definition, E23fossils, classifying, F54

chromosomescell division, D42–43definition, D42eggs, D44–45human, number of, D43moving genes between, G32sex cells, D44–45sex determining, D44sexual reproduction, D44–45sperm, D44–45X and Y, D44

cichlidsextinction of, F41–42in Lake Victoria, E6–7

circulatory systemblood, function of, B45blood flow

away from the heart, B66diagram of, B46–47into the heart, B66–67modeling, B48–49

diagramsarm, B67blood flow, B46–47body, B45heart, B65, B86

heart. See also heart disease; heart surgery.abnormal sounds, B78aorta, B66arteries, B66atrium, B66, B80beats in a lifetime, B62blood entering, B66–67blood leaving, B66blood vessels, B66capillaries, B67cardiac muscle, B34chambers, B66diagram of, B65, B86

lub-dub sound, B66, B78modeling, B70–71parts of, B65–67pump structure, B59–61,

B65–66valves, B65, B66veins, B66–67ventricle, B66, B80workload, measuring,

B62–64heart rate

recovery from exercise, B50, B52–53

resting pulse, B51–52cirrhosis of the liver, B7, B17clams, effects of zebra mussels,

E66–69classes

of animals, example, E30–31of fossils, example, F54–55

classifying fossilsamphibians, F46, F54annelids, F54arthropods, F54birds, F54bony fish, F55carnivores, F43chart, F54–55chordates, F54classes, F54–55cnidaria, F55families, F43–46fish, F44flatworms, F55mammals, F45, F55mollusks, F55phyla, F54–55reptiles, F45, F55vertebrates, F54–55

classifying microbesamong all organisms. See

classifying organisms.among other microbes,

C66–67

I-5

I-6

Índice

bacteria, C63, C71by cell structure, C63–65developing a system for,

C66–67protists, C63, C71

classifying organisms. See also classifying microbes.amphibians, E30Animal kingdom, E30–31animals, C69–70annelids, E30archaea, E19–20archaea domain, C70arthropods, E30bacteria, E19–20, C71bacteria domain, C70birds, E30bony fish, E31by cell structure

eukaryote domain, C70eukaryotes, E19–20microbes, C63–65prokaryote domain, C70prokaryotes, E19–20three-domain system,

E19–20, C70chart, E30–31Chordata phylum, E23chordates, E23, E30–31classes, example, E30–31cnidaria, E31cold blooded, E24disease-causing, C74eukaryote domain, C70examples, E25–29five-kingdom system, E19–20,

C69flatworms, E31fungi, C69by genetic similarity. See

three-domain system.human beings, E21kingdoms, C69mammals, E31mollusks, E31

phyla, example, E30–31by physical appearance, C69plants, C69prokaryote domain, C70protists, C63, C71reptiles, E31six-kingdom system, E19–20species with backbones, E23Vertebrata sub-phylum, E23vertebrates, E23viruses, C73, C74warm blooded, E24

cleaning microscope slides, C25cleanliness. See sanitary

procedures.clinical trials

controls, A16definition, A11evaluating proposals

burn cream, A45NIH committee, A43Relaxin (drug), A46“summer fever” vaccine,

A44weight loss method, A45

FDA, role in, A15informed consent, A16methodology, A11–14placebo effect, A16–17placebos, A16

clones, asexual reproduction, D17cloning animals, D20cnidaria

classifying, E31fossils, classifying, F55

coarse focus knob, C22co-dominance, D62coin-tossing model of inheritance,

D27–29cold blooded animals, E24colon, B26Columba livia (pigeon), success of,

F59–60competition, effects on introduced

species, E69

compound microscopes, C21, C31coniferous forest (taiga) biome,

E63consumers, E42contraction

heart, B80muscles, B33

controlling introduced species, trade-offs, E77–80

controls, in clinical trials, A16Cooley, Denton, B74cooling the patient during

surgery, B73copies of genes. See alleles.cork cells, illustration, C31coronary arteries, B85coverslips, C25criminal investigation, DNA

testing, D73–76crossing fingers, testing for, D5culturing microbes, C36cytoplasm

animals, C57definition, C48plants, C58

DDarwin, Charles

on natural selection, F25–29study of the Galapagos

Islands finches, F40–41voyage of the Beagle, F40–41

Darwinism, F25–29data

definition, A31measurable. See quantitative

data.objective. See quantitative

data.qualitative, A31–32quantitative, A32range of results, A34subjective. See qualitative

data.

I-7

Índice

dead organisms, consumers of, E46

deathfollowing heart stoppage, B72from heart disease, B55rates, following surgery, C37while waiting for heart

transplant, B76DeBakey, Michael, B74deciduous forest biome, E63decomposers, E46dehydration, from alcohol, B7–8depression, from alcohol, B7desert biome, E62diabetes

home test for blood sugar, G33insulin, from bacteria, G33urine test for blood sugar, G33

diaphragm, microscope, C22Dietrich, Richard, C102digestive system

absorption, B24acid control, B24diagram of, B23food breakdown

chemical breakdown, B19mechanical breakdown,

B19by system organ, B23

nutrients, B24organs in, B23–24. See also

specific organs.solid waste disposal, B26

disabled. See people with disabilities.

disease-causing organisms, C74diseases. See also specific diseases.

carriers, C12, D60caused by alcohol, B7–8caused by cells, C34of cells, C34definition, C8germ theory. See germ theory

of disease.of the heart. See heart disease.

infectious. See infectious diseases; specific diseases.

inherited. See inherited diseases; specific diseases.

dissecting a chicken wing, G22–24division, cells, G36DNA (deoxyribonucleic acid). See

also genetics.definition, D46fingerprinting, D73–76genetic testing

criminal investigation, D73–76

DNA fingerprinting, D73–76

duties, D83ethical issues, D81–83finding lost children,

D70–72, D78–83finding missing persons,

D82goals, D83for inherited diseases,

D66–68Rh factor, D71rights, D83sample size, D78

illustration, D73in related animals, F51–53viruses, C91

doctors, specialtiesheart disease. See cardiologists.stomach and intestinal

problems. See gastroenterologists.

dodo bird (Raphus cucullatus), extinction of, F57–58

dolphins, evolution, F48–50dominant traits. See also recessive

traits.co-dominant, D62definition, D27incomplete dominant, D61inheritance, D27, D33

donor shortage, hearts, B76drawings, from microscopes, C24Dreissena polymorpha (zebra

mussels). See zebra mussels (Dreissena polymorpha).

Drew, Charles, G34drill cores, F21–23drinking and driving, B5–8duties of genetic testing, D83

EEarth, age of. See geologic time.ecologists, E6ecology. See also ecosystems.

algaein aquatic ecosystems, E42food for, E42in Lake Victoria, E7phytoplankton, E42

amphibians, classifying, E30annelids, classifying, E30archaea, classifying, E19–20arthropods, classifying, E30bacteria, classifying, E19–20birds, classifying, E30bony fish, classifying, E31cell structure, classifying by

eukaryotes, E19–20prokaryotes, E19–20three-domain system,

E19–20chordates, classifying, E30–31cichlids, E6–7, F41–42classifying organisms

amphibians, E30Animal kingdom, E30–31annelids, E30archaea, E19–20arthropods, E30bacteria, E19–20birds, E30bony fish, E31by cell structure, E19–20chart, E30–31Chordata phylum, E23

I-8

Índice

chordates, E23, E30–31classes, example, E30–31cnidaria, E31cold blooded, E24eukaryotes, E19–20examples, E25–29five-kingdom system,

E19–20flatworms, E31human beings, E21mammals, E31mollusks, E31phyla, example, E30–31prokaryotes, E19–20reptiles, E31six-kingdom system,

E19–20species with backbones,

E23three-domain system,

E19–20Vertebrata sub-phylum,

E23vertebrates, E23warm blooded, E24

cnidaria, classifying, E31definition, E15field studies. See also

population studies.definition, E74food chain. See food webs.observations, E74–76population changes, E32–

36, E66–69fish

bony, classifying, E31cichlids, E6–7, F41–42Great Lakes, E44introducing new species,

E6–8Lake Victoria, E6–7

flatworms, classifying, E31food chain. See food webs.human beings, classifying,

E21

laboratory observation, E15–18

Lake Erie, zebra mussels, E36Lake Mikolajskie, zebra

mussels, E35Lake Victoria

algae content, E7annual fish harvest, E7cichlids, E6–7, F41–42fish population, E6–7food web, E37introducing new fish

species, E6–8Nile perch, E4, E6–8overfishing, E6

mammals, classifying, E31mollusks, classifying, E31native clams, effects of zebra

mussels, E66–69nematodes, E47–48Nile perch (Lates niloticus)

description, E6in Lake Victoria, E4, E6–8photograph, E5size, E6

non-indigenous species. See introduced species.

organic waste, consumers of, E46

owl pellets, bone analysis, E39owls, E37–40photosynthesis, E42, E50–53,

C58–59phyla

Chordata, E23examples, E30–31organisms with backbones,

E23physical appearance,

classifying organisms by, E19–20

phytoplankton, E42plankton, E42population studies. See also

field studies.

carrying capacity, E71–73competition, effects of, E69fish in Lake Victoria, E6–7native clams, E66–69predators, effects of, E68room for new species. See

carrying capacity.zebra mussels, E32–36,

E66–69predators, effects on

introduced species, E68, E79presenting research findings,

E81–83reptiles, classifying, E31scientists who study. See

ecologists.six-kingdom classification

system, E19–20zooplankton, E42

ecosystems. See also ecology; habitats.adaptive characteristics of

organisms, E61biomes

common threats to, E64coniferous forest (taiga),

E63deciduous forest, E63definition, E61desert, E62freshwater, E62global climate change,

E64grassland, E63marine (saltwater), E62tropical rain forest, E63tundra, E62types of, E62–64

definition, E60food chain. See food webs.interaction of climate,

geography, plants, and animals. See biomes.

inter-species energy relationships. See food webs.

I-9

Índice

introduced species, effect on the food web, E41. See also Nile perch; zebra mussels.

size, E60educational brochure, designing,

B91eggs (human)

cell division, D44–45chromosomes, D44–45union with sperm. See

fertilization.electron microscopes, C21elephants

African vs. Asian, F6–8Asian

current population, F7deaths caused by, F8geographic range, F7–8vs. African, F6–8

daily food intake, F7vs. mammoths, F5–9

emerging infectious diseasesdefinition, C104Maracondo Fever, C104–108

endangered species, F4energy bar, designing, G25–29energy equation, G25energy relationships between

species. See food webs.environmental requirements

for species. See ecosystems; habitats.

epidemiologistsdefinition, C12field interviews, C13–14lab evidence, C14

esophagus, B23ethical issues, genetic testing,

D81–83Euglena, photograph, C27eukaryote domain, C70eukaryotes, E19–20evolution

acquired traits, inheriting, F27adaptation

definition, F28examples, F30–32toothpick worm model,

F31–32amphibian fossils, classifying,

F46animals, DNA relations,

F51–53Beagle, Darwin’s voyage,

F40–41bird fossils, classifying, F54carnivore fossils, classifying,

F43of cells, G36chordate fossils, classifying,

F54Columba livia (pigeon), success

of, F59–60Darwin, Charles

on natural selection, F25–29

study of the Galapagos Islands finches, F40–41

voyage of the Beagle, F40–41

Darwinism, F25–29definition, F24DNA, in related animals,

F51–53dodo bird (Raphus cucullatus),

extinction of, F57–58dolphins, F48–50endangered species, F4extinct species. See also fossils.

asteroid strike, cause of, F5cichlids, E6–7, F41–42definition, F4dodo bird, F56–58mammoths, F5–6

finches, Galapagos Islands, F40–41

fish fossils, classifying, F44flatworm fossils, classifying,

F55formation of new species, G36

fossil evidence, F48–50. See also fossils.

Gould, Stephen Jay, G36Jurassic sea star fossils

(photograph), F16Lamarck, Jean-Baptiste,

F25–29Lamarckism, F25–29law of superposition, F21mammal fossils, classifying,

F45, F55mammoths

extinction of, F5–6timeline of, F6vs. elephants, F5–9

mechanism of, F24–29mollusk fossils, classifying,

F55mutation

definition, F38role in natural selection,

F37–42natural selection

definition, F27dodo bird, extinction of,

F56–58forkbird model, F34–36mutation, role of, F37–42pigeon, success of, F59–60variation, role of, F33–36

paleontologists, F12phyla of fossils, F54–55porpoises, F48–50relations between animals,

F51–53reptile fossils, classifying, F45,

F55rhinoceros fossil (photograph),

F12rock layers, relative age,

F21–23sea-dwelling mammals,

F48–50stratigraphic columns, F21–23toothpick worm model, F31–32

I-10

Índice

variationdefinition, F28forkbird model, F34–36role in natural selection,

F33–36vertebrate fossils, classifying,

F54–55whales, F48–50

evolution, elephantsAfrican vs. Asian, F6–8Asian

current population, F7deaths caused by, F8geographic range, F7–8vs. African, F6–8

daily food intake, F7vs. mammoths, F5–9

exercise physiology, B50. See also physical fitness.

exotic species. See introduced species.

experiments on peoplecatching a ball, A34–37data

definition, A31measurable. See

quantitative data.objective. See quantitative

data.qualitative, A31–32quantitative, A32range of results, A34subjective. See qualitative

data.hypotheses, A30individual differences

range of normal results, A34–37

sample size, A31reactions to medications. See

clinical trials.relevant factors. See variables.sample size, A31touch sensitivity. See touch,

testing.

variables, A20variation in results

range of normal results, A34–37

sample size, A31extinct species. See also fossils.

asteroid strike, cause of, F5cichlids, E6–7, F41–42definition, F4dodo bird, F56–58mammoths, F5–6

eye color, classifying, D5eyepiece, microscope, C22

Ffamilies of fossils, F43–46family trees. See pedigrees.fat deposits, B86fats, G25FDA (Food and Drug

Administration), A15fecal matter, B26Federal Food, Drug, and Cosmetic

Act, A15feeding microbes, C36fertilization, human, D18–19fetal alcohol syndrome, B8field studies. See also population

studies.definition, E74food chain. See food webs.observations, E74–76population changes, E32–36,

E66–69finches, Galapagos Islands, F40–41finding

lost children, D70–72, D78–83missing persons, D82

fine focus knob, microscope, C22finger crossing, testing for, D5fingers, extra, D60–61fish

bony, classifying, E31cichlids, E6–7, F41–42fossils, classifying, F44

Great Lakes, E44introducing new species, E6–8Lake Victoria, E6–7miracle fish. See Nile perch.

fitness. See physical fitness.five-kingdom system, E19–20,

C69flat bones, B32flatworms

classifying, E31fossils, classifying, F55

flu shots, C90, C92–93focusing microscopes, C25folds in the brain, A27food breakdown, in humans. See

also digestive system.chemical breakdown, B19mechanical breakdown, B19by system organ, B23

food chain. See food webs.food webs

animals, microscopic. See zooplankton.

consumers, E42dead organisms, consumers

of, E46decomposers, E46definition, E37effects of introduced species,

E41–45examples, E37, E43, E49food-consuming organisms.

See consumers.food-producing organisms. See

producers.nematodes, E47–48organic waste, consumers of,

E46owl pellets, bone analysis, E39owls, E37–40photosynthesis, E42, E50–53phytoplankton, E42plankton, E42plants, microscopic. See

phytoplankton.

I-11

Índice

producerscell structure, E54–57definition, E42energy source, E50photosynthesis, E50–53

sunlight as energy source. See photosynthesis.

zebra mussels, effects of, E41–45

zooplankton, E42food-consuming organisms. See

consumers.food-producing organisms. See

producers.forkbird model, F34–36fossil record, F43fossils

classifyingamphibians, F46, F54annelids, F54arthropods, F54birds, F54bony fish, F55carnivores, F43chart, F54–55chordates, F54classes, F54–55cnidaria, F55families, F43–46fish, F44flatworms, F55mammals, F45, F55mollusks, F55phyla, F54–55reptiles, F45, F55vertebrates, F54–55

definition, F10drill cores, F21–23evidence of animal behavior,

F12–15evidence of evolution, F48–50examples, F12, F16, F19footprints (photograph), F12Jurassic sea stars

(photograph), F16

law of superposition, F21relative age, determining,

F21–23rhinoceros (photograph), F12rock layers, F21–23stratigraphic columns, F21–23

fraternal twins, D19Free, Helen Murray, G33freshwater biome, E62full course of treatment, C97fungi, classifying, C69

GGalapagos Islands finches,

F40–41gas exchange. See respiratory

system.gastroenterologists, B24gene copies. See alleles.genes. See also DNA

(deoxyribonucleic acid); genetics; inherited traits.ABO blood groups, D61–63changing function of, G32chromosomes

cell division, D42–43definition, D42eggs, D44–45human, number of, D43sex cells, D44–45sex determining, D44sexual reproduction,

D44–45sperm, D44–45X and Y, D44

co-dominance, D62copies of. See alleles.definition, D8human, number of, D46Human Genome Project, G34incomplete dominance, D61location in cells, D41–46moving between

chromosomes, G32

mutation, D46Nature vs. Nurture, D48–50in plants, D8–10, D32–34,

D39–40random changes. See

mutation.vs. environmental factors,

D48–50genetic counselling, D11genetic data, analyzing, D33–34,

D39–40genetic makeup. See DNA

(deoxyribonucleic acid); genes; genotype.

genetic similarity, classifying organisms by. See three-domain system.

genetic testingcriminal investigation,

D73–76DNA fingerprinting, D73–76duties, D83ethical issues, D81–83finding lost children, D70–72,

D78–83finding missing persons, D82goals, D83for inherited diseases, D66–68for lost children, D70–72Rh factor, D71rights, D83sample size, D78

genetics. See also DNA (deoxyribonucleic acid); genes.ABO blood groups, D61–63alleles

definition, D33heterozygous, D37homozygous, D36

asexual reproductionbacterial cells, D16, D17budding, D17clones, D17definition, D16Hydra, D17

I-12

Índice

multicellular organisms, D17–18

mutations, D17single-celled organisms,

D16–17strawberry plants, D18vs. sexual, D19

blood typesABO groups, D61–63Rh factor, D71testing, for lost children,

D70–72budding, D17carriers, diseases, D60cell division, D42–43characteristics of organisms.

See also classifying organisms.definition, D4genotype, D35phenotype, D35

chromosomescell division, D42–43definition, D42eggs, D44–45human, number of, D43sex cells, D44–45sex determining, D44sexual reproduction,

D44–45sperm, D44–45X and Y, D44

clones, asexual reproduction, D17

cloning animals, D20co-dominance, D62coin-tossing model of

inheritance, D27–29criminal investigation, DNA

testing, D73–76crossing fingers, testing for, D5dominant traits

co-dominant, D62definition, D27

incomplete dominant, D61inheritance, D27, D33

eggs (human)cell division, D44–45chromosomes, D44–45

eye color, classifying, D5fertilization, human, D18–19finding

lost children, D70–72, D78–83

missing persons, D82finger crossing, testing for, D5fingers, extra, D60–61fraternal twins, D19genotype, D35height, measuring, D5hemophilia, D56heterozygous alleles, D37homozygous alleles, D36Hydra, asexual reproduction,

D17identical twins, D19incomplete dominance, D61inherited diseases. See

inheritance; inherited diseases.

inherited traits. See inheritance.

King, Mary-Claire, D82Marfan, Antoine, D11Marfan syndrome, D11–13,

D67–68mathematical ratios of traits,

D33Mendel, Gregor

background, D31dominant traits, D33experiments with pea

plants, D32–34mathematical ratios of

traits, D33recessive traits, D33

multicellular organisms, asexual reproduction, D17–18

mutationasexual reproduction, D17definition, D46sexual reproduction, D46

Nature vs. Nurture, D48–50pedigrees

definition, D57hemophilia, D56PKU (phenylketonuria),

D59–60polydactyly (extra digits),

D61royal families of Europe,

D56phenotype, D35physical appearance, D35PKU (phenylketonuria),

D59–60plants, genes and inheritance,

D8–10, D32–34, D39–40polydactyly (extra digits),

D60–D61PTC tasting

alleles for, D45testing for, D6

Punnett squarescompleting, D37definition, D35description, D36drawing conclusions from,

D37starting, D37

recessive traitsinheritance, D33inherited diseases, D60–61

Rh factor, D71rolling one’s tongue, testing

for, D5royal families of Europe, D56sex, chromosomes

determining, D44sex cells, D44–45sexual reproduction

chromosomes, D44–45cloning animals, D20

I-13

Índice

definition, D18vs. asexual, D19

sexual reproduction, in humansfertilization, D18–19fraternal twins, D19identical twins, D19

sheep, cloned, D20single-celled organisms,

asexual reproduction, D16–17

spermcell division, D44–45chromosomes, D44–45

strawberry plants, asexual reproduction, D18

tasting PTCalleles for, D45testing for, D6

toes, extra, D60–61tongue rolling, testing for, D5traits

co-dominant, D62definition, D4dominant, D27, D33incomplete dominant, D61inherited, D8mathematical ratios of,

D33recessive, D33testing for, D5–6

twins, D19X and Y chromosomes, D44

genotype, D35geologic time, F16–20germ theory of disease, history of

cell theory, C33cells

animal, C33causing disease, C34common structures, C40–43discovery of, C31diseases of, C34microbial, C33plant, C33, C40

childbed fever (puerperal infection), C34–35

Halsted, William Stewart, C37Hooke, Robert, C31–32, C40Koch, Robert, C36Lister, Joseph, C37microbes, relation to disease,

C36Micrographia (tiny drawings),

C31Nightingale, Florence, C37Pasteur, Louis, C35, C38Redi, Francesco, C38sanitary procedures

antiseptics, C37cleanliness, C37death rates following

surgery, C37hand washing, C35killing germs, C37pasteurizing milk, C35

Schleiden, Matthias Jakob, C33

Schwann, Theodor, C33Semmelweiss, Ignaz Philipp,

C34–35Spallanzani, Lazzaro, C38spontaneous generation

theory, C38theoretical basis, C35van Leeuwenhoek, Anton,

C32Virchow, Rudolf Carl, C33–34von Siebold, Karl Theodor

Ernst, C33germs. See bacteria; microbes;

viruses.gliding joints, B35global climate change, effect on

biomes, E64goals of genetic testing, D83Goldberger, Joseph, A9–10, A20,

A31Goodall, Jane, G35Gould, Stephen Jay, G36

grassland biome, E63Great Lakes, zebra mussels, E36,

E43–E44Greatbatch, Wilson, G35green algae (Spirogyra)

magnified drawing, C24, C32photograph, C27

Hhabitats. See also ecosystems.

for blackworms, E59–60definition, E58non-living elements of,

E58–59Hall, Lloyd, G33Halsted, William Stewart, C37hand, touch sensitivity, A28hand washing

antimicrobial solutions, C81–83

and disease prevention, C35food poisoning, reducing risk

of, C84guidelines for food industry,

C88guidelines for surgeons, C87history of, C35improved technique, C86–87spread of microbes, reducing,

C84–85handicapped. See people with

disabilities.Hansen, G. A., C19–20Hansen’s disease. See leprosy.Harken, Dwight, B73headache medicines, as toxin,

B18hearing, brain function, A27heart. See also heart disease;

heart surgery.abnormal sounds, B78aorta, B66arteries, B66atrium, B66, B80

I-14

Índice

beats in a lifetime, B62blood entering, B66–67blood leaving, B66blood vessels, B66capillaries, B67cardiac muscle, B34cardiac pacemaker, invention

of, G35chambers, B66diagram of, B65, B86lub-dub sound, B66, B78modeling, B70–71parts of, B65–67pump structure, B59–61,

B65–66valves

artificial, G13–16definition, B65diagram, B65lub-dub sound, B66

veins, B66–67ventricle, B66, B80workload, measuring, B62–64

Heart Association. See American Heart Association.

heart diseasefrom alcohol, B8atherosclerosis, B86–87blocked arteries

angioplasty, B87cholesterol, B86–87coronary bypass, B87effects of, B85–86fat deposits, B86–87stent implant, B87treating, B87

brain damage from, B72cardiologists, B81cholesterol, B86–87contractions of the heart, B80coronary arteries, B85cost of treating, B55death from, B55, B72difficulties treating, B72

doctors specializing in, B81educational brochure,

designing, B91effects of alcohol, B8fat deposits, B86heart attacks, B86–87high blood pressure

causes, B88effects on the heart, B88measuring, B82–84risk factors, B88

hole in the heart wall, B79–81in the population, B55risk assessment, B91smoking, B88

heart raterecovery from exercise, B50,

B52–53resting pulse, B51–52

heart surgery, history ofcooling the patient, B73early attempts, B73open heart, B73–74stopping the heart, B72–74transplants

artificial hearts vs. human, B74–75

donor shortage, B76dying while waiting for,

B76first human, B75recipients, by age and

gender, B76rejection, B75–76survival rates, B76today, B76

heartbeat, brain function, A28height, measuring, D5hemophilia, D56hepatitis, B17heterozygous alleles, D37high blood pressure. See blood

pressure, high.hinge joints, B35

HIV virus, photograph, C60Ho, David, G33hole in the heart wall, B79–81homozygous alleles, D36Hooke, Robert, C31–32, C40human behavior, vs. ant, G34human beings, classifying, E21human body

absorption of nutrients, B24acetaminophen, as toxin, B18acid control, digestive system,

B24alcohol, effects of. See alcohol,

effects on the body.anus, B26aorta, B66arms

artificial, G35broken-arm exercise, G4–7circulatory system,

diagram, B67span, measuring, D6vs. wings, bone structure,

B28–30, G22–24arteries, B66bacteria in intestines, B26ball and socket joints, B35hand, touch sensitivity, A28modeling, B13organs. See also specific organs.

classifying into systems, B12

definition, B10, C59sketching layout of, B11

skin cells, illustration, C52–54systems

blood flow. See circulatory system.

classifying organs into, B12definition, B10digestion. See digestive

system.gas exchange. See

respiratory system.

I-15

Índice

musculoskeletal, B37. See also bones; joints; muscles.

nervous. See brain; nervous system.

human cells vs. yeast, C44–47Human Genome Project, G34Huntington’s disease, G34Hydra, asexual reproduction, D17hydrilla (Hydrilla verticillata), E12hydrochloric acid, B24hypertension. See blood pressure,

high.hypotheses, A30

Iibuprofen, as toxin, B18identical twins, D19immovable joints, B35immune response, C77immune system, C76impaired driving, B5incomplete dominance, D61indicators, of carbon dioxide,

B38. See also BTB (bromthymol blue).

individual experimental differencesrange of normal results,

A34–37sample size, A31

infectious diseases. See also specific diseases.carriers, C12causes of. See bacteria; germ

theory of disease; microbes; viruses.

definition, C4immune system, C76isolating the victims. See

quarantine.newly emerging

definition, C104Maracondo Fever,

C104–108

preventingantimicrobial solutions,

C81–83booster shots, C90flu shots, C90, C92–93hand washing, C81–88vaccination, C89–94vaccines, C89–94

PSAs (public service announcements), C8–11

resistance to, C76–77spreading. See also specific

diseases.modeling the process, C4–7scientists who study. See

epidemiologists.vectors, C16

treating with antibiotics, C92–93

information-gathering neurons. See sensory neurons.

informed consent, A16inheritance. See also DNA;

inherited diseases; traits.coin-tossing model, D27–29dominant traits, D27, D33experiments with pea plants,

D32–34gene copies. See alleles.generational differences,

D23–25genetic makeup. See genotype.genotype, D35hidden traits. See recessive

traits.mathematical ratios of traits,

D33modeling the process, D23–25,

D27–29patterns of, D32–34, D51–55phenotype, D35physical appearance. See

phenotype.in plants, D8–10, D32–34,

D39–40

predicting, D35–37recessive traits, D33tail color model

coin tossing model, D27generational differences,

D23–25non-Mendelian patterns,

D51–D55pedigree diagram, D58Punnett squares, D36–37

inheritance, in human beingsABO blood groups, D61–63carriers, D60co-dominance, D62diseases. See inherited

diseases.family trees. See pedigrees.incomplete dominance,

D61pedigrees

definition, D57hemophilia, D56PKU (phenylketonuria),

D59–60polydactyly (extra digits),

D61royal families of Europe,

D56inherited diseases

carriers, D60genetic counselling, D11genetic testing, D66–68hemophilia, D56Huntington’s disease, G34Marfan syndrome, D11–13PKU (phenylketonuria),

D59–60polydactyly (extra digits),

D60–61recessive traits, D60–61

inherited traits, D8. See also genes; inheritance; inherited diseases; traits.

insulin, from bacteria, G33interneurons, A26

I-16

Índice

inter-species energy relationships. See food webs.

intestinesbacteria in, B26colon, B26doctors specializing in, B24gastroenterologists, B24large, B26problems, doctors specializing

in, B24small intestine, B24–25villi, B25

introduced species. See also Nile perch; zebra mussels.brown tree snake, E14definition, E9effect on the food web, E41.

See also Nile perch; zebra mussels.

environmental requirements. See habitats.

hydrilla, E12inter-species energy

relationships. See food webs.kudzu, E11longhorn beetle, E13nutria, E12purple loosestrife, E13seaweed. See hydrilla.starlings, E14tiger mosquito, E11

introduced species, researchingcontrol measures, trade-offs,

E77–80field studies

definition, E74food chain. See food webs.observations, E74–76population changes, E32–

36, E66–69population studies

carrying capacity, E71–73competition, effects of, E69fish in Lake Victoria, E6–7

native clams, E66–69predators, effects of, E68room for new species. See

carrying capacity.zebra mussels, E32–36,

E66–69presenting findings, E81–83

involuntary nervous system, A27irregular bones, B32isolating disease victims. See

quarantine.

JJarvik, Robert, B75joints, human body. See also

bones; muscles.ball and socket, B35definition, B35gliding, B35hinge, B35in the human body, B35immovable, B35interaction with bones and

muscles, B36leverage, B36ligaments, B35mechanical advantage, B36partially movable, B35pivot, B35saddle, B35types of, B35

Jurassic sea star fossils (photograph), F16

Kkilling germs, C35, C37, C81–83.

See also antibiotics.King, Mary-Claire, D82kingdoms, classifying organisms,

C69Kitasato, Shibasaburo, C21Koch, Robert, C36kudzu (Pueraria lobata), E11

Llabels, on medications, A40–41Lake Erie, zebra mussels, E36Lake Mikolajskie, zebra mussels,

E35Lake Victoria

algae content, E7annual fish harvest, E7cichlids, E6–7, F41–42fish population, E6–7food web, E37introducing new fish species,

E6–8Nile perch, E4, E6–8overfishing, E6

Lamarck, Jean-Baptiste, F25–29Lamarckism, F25–29large intestine, B26Lates niloticus (Nile perch). See

Nile perch (Lates niloticus).law of superposition, F21laws and regulations

FDA (Food and Drug Administration), A15

Federal Food, Drug, and Cosmetic Act, A15

leg amputation, bioengineering for, G9–10

legs, artificial, G9–10leprosy (Hansen’s disease)

armadillos, as vectors, C20communicability, C20history of, C19–20Louisiana Leper Home, C19Mycobacterium leprae bacteria,

C19quarantining victims, C18

leukemia, C34leverage, human joints, B36life, defining, C69ligaments, B35light, in photosynthesis, E50–53light adjustment, microscopes, C25light source, microscopes, C22

I-17

Índice

Lister, Joseph, C37liver

bile production, B24cirrhosis, B7, B17in food breakdown, B24, B25hepatitis, B17regeneration, B18regulating the body, B17toxins

acetaminophen, B18alcohol, B16–17damage from, B16–18definition, B16headache medicines, B18ibuprofen, B18removing, B16, B25

transplants, B18lockjaw (tetanus), C91long bones, B32longhorn beetle (Anoplophora

glabripennis), E13Louisiana Leper Home, C19lub-dub, heart sound, B66, B78Lung Association. See American

Lung Association.lungs. See also respiratory system.

definition, B38diagram of, B42model of, B42

Lyme disease, spreading, C16Lythrum salicaria (purple

loosestrife), E13

Mmagnification, microscopes, C21,

C25malaria, C16–17mammals

classifying, E31fossils, classifying, F45, F55sea-dwelling, evolution of,

F48–50mammoths

extinction of, F5–6

timeline of, F6vs. elephants, F5–9

Maracondo Fever, C104–108Marfan, Antoine, D11Marfan syndrome, D11–13,

D67–68Margulis, Lynn, G36marine (saltwater) biome, E62marrow, bone, B31mathematical ratios of traits, D33Mauritius, F57–58McClintock, Barbara, G32measurable data. See quantitative

data.mechanical advantage, human

joints, B36mechanical arm, designing,

G37–39mechanical food breakdown, B19medicines

takingreading the labels, A40–41trade-offs, A38–41

testing. See clinical trials.memories, A27memory loss, from alcohol, B8Mendel, Gregor

background, D31dominant traits, D33experiments with pea plants,

D32–34gene copies. See alleles.hidden traits. See recessive

traits.mathematical ratios of traits,

D33recessive traits, D33

methyl cellulose, C28microbes. See also bacteria;

viruses; specific microbes.agar, C36antimicrobial solutions,

C81–83cell structure, C33

classifyingamong all organisms. See

classifying organisms.among other microbes,

C66–67bacteria, C63by cell structure, C63–65developing a system for,

C66–67protists, C63, C71

comparative sizes, C73definition, C27feeding, C36growing cultures of, C36killing, C35, C37, C81–83. See

also antibiotics.photographs, C27, C63relation to disease, C36silkworm infection, C35spoiling food and drink, C35viewing with a microscope,

C27–29microbial cells, C33Micrographia (tiny drawings), C31microorganisms. See bacteria;

microbes; viruses.microscopes

coarse focus knob, C22compound, C21, C31coverslips, C25diaphragm, C22drawings from, C24electron, C21eyepiece, C22fine focus knob, C22focusing, C25handling, C23history of, C21Hooke’s, C31light adjustment, C25light source, C22magnification

adjusting, C25level of, C21

I-18

Índice

methyl cellulose, C28microbes, viewing, C27–29objectives, C22oil-immersion, C21parts of, C22slides, cleaning, C25stage, C22stage clips, C22van Leeuwenhoek’s, C32

milk, pasteurizing, C35miracle drugs, antibiotics as,

C100–103miracle fish. See Nile perch.misuse of antibiotics, C102mitochondria, C57, C58modeling the inheritance process,

D23–25, D27–29mollusks

classifying, E31fossils, classifying, F55

mosquito, tiger (Aedes albopictus), E11

mosquitos, as malaria vectors, C17

motor control, brain function, A27motor neurons, A26movement, brain function, A27multicellular organisms

asexual reproduction, D17–18definition, C33

muscle controlinvoluntary, A27voluntary, A26

muscles, human body. See also bones; joints.attaching to bone, B34biceps, B33–34cardiac (heart), B34composition of, B33contraction, B33interaction with bones and

joints, B36skeletal, B34

smiling vs. frowning, B34smooth (internal organs), B34tendons, B34triceps, B33–34types of, B34

musculoskeletal system, B37. See also bones; joints; muscles.

mutationasexual reproduction, D17definition, F38, D46role in natural selection,

F37–42sexual reproduction, D46

Mycobacterium leprae, C19Mycobacterium tuberculosis

antibiotic resistance, C102killing, C35

Myocastor coypus (nutria), E12

NNational Institute of Health

(NIH), A43native clams, effects of zebra

mussels, E66–69natural selection

Darwin on, F25–29definition, F27dodo bird, extinction of,

F56–58forkbird model, F34–36Galapagos Islands finches,

F40–41mutation, role of, F37–42pigeon, success of, F59–60variation, role of, F33–36

natural structures, in bioengineering, G21–24

Nature vs. Nurture, D48–50nematodes, E47–48, C27nerve cells. See neurons.nerve impulse path, diagram, A26nervous system

automatic, A27

brainbrain stem, A27–28cerebellum, A27–28cerebrum, A27–28composition of, A27folds, A27weight, A27wrinkles, A27

brain functionsbalance, A27basic life functions, A28blood pressure, A28breathing, A28hearing, A27heartbeat, A28motor control, A27movement, A27posture, A27pressure, A27smell, A27speech, A27taste, A27thinking and reasoning,

A27thought processes and

actions, A27touch, A27vision, A27

definition, A25involuntary, A27nerve cells. See neurons.nerve impulse path, diagram,

A26neurons

definition, A25information gathering.

See sensory neurons.interneurons, A26motor neurons, A26muscle control,

involuntary, A27muscle control, voluntary,

A26

I-19

Índice

pressure detection. See touch receptors.

spinal cord and brain. See interneurons.

touch receptors, A28sensory neurons, A25voluntary. See motor neurons.

neuronsdefinition, A25information gathering. See

sensory neurons.interneurons, A26motor neurons, A26muscle control, involuntary,

A27muscle control, voluntary.

See motor neurons.pressure detection. See touch

receptors.spinal cord and brain. See

interneurons.touch receptors, A28

Nightingale, Florence, C37NIH (National Institute of

Health), A43Nile perch (Lates niloticus)

description, E6in Lake Victoria, E4, E6–8photograph, E5size, E6

non-indigenous species. See introduced species.

non-native species. See introduced species.

nuclear membrane, illustration, C57

nucleus (cell)animals, C57definition, C57discovery of, C57function of, C57plants, C58

nutria (Myocastor coypus), E12nutrients

absorption. See circulatory system; digestive system.

definition, B24

OO, blood type, C77–79objective data. See quantitative

data.objectives, microscope, C22offspring, traits passed from

parents. See inherited traits.oil-immersion microscopes, C21open heart surgery, B73–74organ systems, C59organelles

definition, C58evolution of, G36

organic waste, consumers of, E46organisms, characteristics of.

See also classifying organisms; traits; specific characteristics.definition, D4genetic makeup. See genotype.genotype, D35inheriting. See inheritance.phenotype, D35physical appearance. See

phenotype.size, D48

organisms, classifying. See classifying organisms.

organs, human body. See human body, organs; specific organs.

overuse of antibiotics, C102owl pellets, bone analysis, E39owls, E37–40

Ppaleontologists, F12pancreas, B24Paramecium, photograph, C27parents, traits passed to offspring.

See inherited traits.

partially movable joints, B35Pasteur, Louis, C35, C38pasteurizing milk, C35patterns of inheritance, D32–34,

D51–55pea plants, inheritance, D32–34pedigrees

definition, D57hemophilia, D56PKU (phenylketonuria),

D59–60polydactyly (extra digits), D61royal families of Europe, D56

pellagra, cause of, A8–10, A20, A31

people with disabilities, bioengineering forback injury, G9leg amputation, G9–10prostheses, G9. See also

artificial body parts.vision problems, G11

petri dish, C81phenotype, D35photosynthesis, E42, E50–53,

C58–59phyla

Chordata, E23examples, E30–31organisms with backbones,

E23phyla of fossils, F54–55physical appearance

classifying organisms by, E19–20, C69. See also five-kingdom system.

phenotype, D35physical fitness

exercise physiology, B50heart rate

recovery from exercise, B50, B52–53

resting pulse, B51–52measuring, B50–52

I-20

Índice

phytoplankton, E42pigeon (Columba livia), success of,

F59–60pivot joints, B35PKU (phenylketonuria), D59–60placebo effect, A16–17placebos, A16plankton, E42plant cells, E56, C33, C40plants

cell membranes, C58cell nucleus, C58cell structure, C58cells, discovery of, C33, C40classifying, C69–70cytoplasm, C58genes and inheritance, D8–10,

D32–34, D39–40illustration, C58microscopic. See

phytoplankton.mitochondria, C58parts of, E57scientists who study. See

botanists.plasma, storing, G34Plasmodium germ, C17polio, C91–92polydactyly (extra digits), D60–

D61population studies. See also field

studies.carrying capacity, E71–73competition, effects of, E69fish in Lake Victoria, E6–7native clams, E66–69predators, effects of, E68room for new species. See

carrying capacity.zebra mussels, E32–36, E66–69

populations, E60porpoises, evolution, F48–50posture, brain function, A27predators, effects on introduced

species, E68, E79

pregnant women, effects of alcohol, B8

presenting research findings, E81–83

preservatives for food, G33pressure, brain function, A27pressure-detection neurons. See

touch receptors.preventing disease. See infectious

diseases, preventing.problem solving. See also

experiments.description, A4Save Fred exercise, A5–6scientific method, A8

producerscell structure, E54–57definition, E42energy source, E50photosynthesis, E50–53

prokaryote domain, C70prokaryotes, E19–20prostheses, G9. See also artificial

body parts.proteins, G25protists

classifying, C63, C71comparative size, C73

prototypes, G13PSAs (public service

announcements), C8–11PTC tasting

alleles for, D45testing for, D6

public healthheart disease

cost of treating, B55deaths from, B55in the population, B55

top killer in the U.S., B55treatment vs. education,

B54–57Pueraria lobata (kudzu), E11puerperal infection (childbed

fever), C34–35

pump structure, B59–61, B65–66Punnett squares

completing, D37definition, D35description, D36drawing conclusions from,

D37starting, D37

purple loosestrife (Lythrum salicaria), E13

Qqualitative data, A31–32qualitative tests, for alcohol

impairment, B5–6quantitative data, A32quantitative tests, for alcohol

impairment, B6quarantine

bubonic plague, C18leprosy (Hansen’s disease),

C18–20

Rrandom genetic changes. See

mutation.range of experimental results,

A34Raphus cucullatus (dodo bird),

extinction of, F57–58reactions to medications. See

clinical trials.reasoning, brain function, A27recessive traits. See also dominant

traits.inheritance, D33inherited diseases, D60–61

rectum, B26red blood cells. See blood cells, red.Redi, Francesco, C38regeneration, liver, B18regulating the body, B17rejection of heart transplant,

B75–76

I-21

Índice

Relaxin (drug), clinical trial proposal, A46

relevant factors. See variables.reproduction, of organisms. See

asexual reproduction; cloning; sexual reproduction.

reptilesclassifying, E31fossils, classifying, F45, F55

research onintroduced species. See

introduced species, researching.

new medicines. See clinical trials.

people. See experiments on people.

resistance to disease, C76–77resistant bacteria, C97, C102Respiration, cellular

aerobic, C54and mitochondria, C58

anerobic, C54respiration, yeast cells, C44–47respiratory system

BTB (bromthymol blue)definition, B38testing for carbon dioxide,

B39–41carbon dioxide

BTB test for, B39–41in exhaled breath, B40–41indicators of, B38

definition, B38diagram of, B41indicators, of carbon dioxide,

B38lungs

definition, B38diagram of, B42model of, B42

resting pulse, B51–52Rh factor, D71rhinoceros fossil (photograph), F12rights of genetic testing, D83

risk assessment, B91RNA, viruses, C91rock layers, relative age, F21–23rolling one’s tongue, testing for, D5room for new species. See carrying

capacity.Roosevelt, Franklin D., C91–92royal families of Europe, D56

Ssaddle joints, B35saltwater (marine) biome, E62sample size, A31sanitary procedures

antiseptics, C37cleanliness, C37death rates following surgery,

C37hand washing

antimicrobial solutions, C81–83

and disease prevention, C35

food poisoning, reducing risk of, C84

guidelines for food industry, C88

guidelines for surgeons, C87

history of, C35improved technique,

C86–87spread of microbes,

reducing, C84–85killing germs, C37pasteurizing milk, C35

Save Fred exercise, A5–6Schleiden, Matthias Jakob, C33Schwann, Theodor, C33science, relation to technology,

G30–32scientific illustrations. See

drawings.scientific method

common elements, A8

studying people. See experiments on people.

testing medicines. See clinical trials.

scientists, specialtiesecology. See ecologists.fossils. See paleontologists.infectious diseases. See

epidemiologists.plants. See botanists.

sea-dwelling mammals, evolution of, F48–50

seaweed. See hydrilla.Semmelweiss, Ignaz Philipp,

C34–35sense receptors, A25sensory neurons, A25sesamoid bones, B32sex, chromosomes determining,

D44sex cells, D44–45sexual reproduction

chromosomes, D44–45cloning animals, D20definition, D18in humans

fertilization, D18–19fraternal twins, D19identical twins, D19union of sperm and egg.

See fertilization.vs. asexual, D19

sheep, cloned, D20short bones, B32signs of drinking, B5–6silkworm infection, C35single-celled microbes, C33single-celled organisms, asexual

reproduction, D16–17six-kingdom classification system,

E19–20skeletal muscles, B34skeletal system. See bones.slides (microscope), cleaning, C25small intestine, B24–25

I-22

Índice

smell, brain function, A27smiling muscles, vs. frowning, B34smoking, and heart disease, B88smooth muscles, B34solid waste disposal, B26Spallanzani, Lazzaro, C38species

with backbones. See chordates; vertebrates.

change over time. See evolution.

endangered, F4extinct. See extinct species.

speech, brain function, A27sperm

cell division, D44–45chromosomes, D44–45union with egg. See

fertilization.spinal cord neurons. See

interneurons.spines, species with. See chordates;

vertebrates.Spirogyra (green algae). See green

algae.spoiling food and drink, C35spontaneous generation theory,

C38spreading disease. See infectious

diseases, spreading.stage, microscope, C22stage clips, microscope, C22starlings (Sturnus vulgaris), E14Steitz, Joan, G36Stentor, photograph, C27stethoscope, B78stomach

in the digestive process, B23doctors specializing in, B24gastroenterologists, B24

stopping the heart for surgery, B72–74

stratigraphic columns, F21–23strawberry plants, asexual

reproduction, D18

Streptococcus, childbed fever (puerperal infection), C35

Streptococcus pneumoniae, antibiotic resistance, C102

structure, effect on function, G21–24

studying introduced species. See introduced species, researching.

subjective data. See qualitative data.

sugar, regulating with the liver, B17

“summer fever” vaccine, clinical trial proposal, A44

sunlight as energy source. See photosynthesis.

surgery. See heart surgery.survival rates of heart transplant,

B76systems, human body. See human

body, systems; specific systems.

Ttaiga (coniferous forest) biome,

E63tail color model. See inheritance,

tail color model.taste, brain function, A27tasting PTC

alleles for, D45testing for, D6

technology, relation to science, G30–32

tendons, B34testing

blood alcohol, B6blood sugar, G33blood types, for lost children,

D70–72. See also genetic testing, finding lost children.

for carbon dioxide, B39–41. See also BTB (bromthymol blue).

DNA. See genetic testing.genetic. See genetic testing.

hypotheses, A30medicines. See clinical trials.people. See experiments on

people.for tasting PTC, D6for tongue rolling, D5touch sensitivity. See touch,

testing.tetanus (lockjaw), C91thinking, brain function, A27thought processes, brain function,

A27three-domain system, E19–20, C70ticks, as disease vector, C16tiger mosquito (Aedes albopictus),

E11time scale of the Earth. See

geologic time.tissue, C59toes, extra, D60–61tongue rolling, testing for, D5toothpick worm model, F31–32touch

brain function, A27sensitivity. See touch, testing.testing

2-point sensor, A21distance between points,

A20–23, A28human hand, A28variability of sensitivity. See

nervous system.touch receptors, A28toxins

acetaminophen, B18alcohol, B16–17definition, B16headache medicines, B18ibuprofen, B18liver damage from, B16–18removing, B16, B25

traits. See also inheritance; specific traits.co-dominant, D62definition, D4

I-23

Índice

dominant, D27, D33hidden. See recessive traits.incomplete dominant, D61inherited, D8. See also genes;

inheritance; inherited diseases.

mathematical ratios of, D33passed from parents to

offspring. See inherited traits.recessive, D33testing for, D5–6

traits, acquired, inheriting, F27transfusions, blood types,

C77–79transplants

heartartificial hearts vs. human,

B74–75donor shortage, B76dying while waiting for, B76first human, B75recipients, by age, B76recipients, by gender, B76rejection, B75–76survival rates, B76today, B76

liver, B18triceps, B33–34tropical rain forest biome, E63tundra biome, E62twins, D192-point sensor, A21

Uunborn babies, effects of alcohol,

B8urine test for

alcohol level, B6blood sugar, G33

Vvaccination, C89–94vaccines, C89–94

valves, heart. See heart, valves.van Leeuwenhoek, Anton, C32variables, in experiments, A20variation, evolutionary

definition, F28forkbird model, F34–36role in natural selection,

F33–36variation in experimental results

range of normal results, A34–37

sample size, A31vectors (disease), C16. See also

specific vectors.veins, B66–67Venter, J. Craig, G34ventricle, B66, B80Vertebrata sub-phylum, E23vertebrates

definition, E23fossils, classifying, F54–55

Villa-Komaroff, Lydia, G33villi, B25viral diseases, antibiotics for,

C92–93Virchow, Rudolf Carl, C33–34viruses. See also bacteria; microbes.

antibiotics for, C92–93classifying, C73–74, C74definition, C73discovery of, C73DNA, C91RNA, C91size, C73

vision, brain function, A27vision problems, coping with, G11voluntary nervous system, A26von Siebold, Karl Theodor Ernst,

C33

Wwarm blooded animals, E24weight loss method, clinical trial

proposal, A45

whales, evolution, F48–50white blood cells. See blood cells,

white.Williams, Daniel Hale, B73Wilson, Edward O., G34wing vs. human arms, bone

structure, B28–30, G22–24wrinkles in the brain, A27

XX and Y chromosomes, D44

Yyeast cells, C44–47Yersin, Alexandre, C21

Zzebra mussels (Dreissena

polymorpha)chemical control, E78–79controlling, trade-offs,

E77–80damage caused by

annual costs, E9Bear Lake, E78–80effects on native clams,

E66–69Great Lakes ecosystem,

E43–44water treatment plants,

E78geographic distribution,

U.S.A., E44Great Lakes, E36, E43–44Lake Erie, E36Lake Mikolajskie, E35photographs, E9, E41, E77physical control, E78population studies, E32–36,

E66–69predator control, E79

zooplankton, E42

I-25

Abreviaciones: t (top), m (middle), b (bottom), l (left), r (right), c (center)

Todas las ilustracione por Seventeenth Street Studios, excepto: Páginas B-26, B-36, B-43, B-63, B-66, B-72, B-73, B-80, B-81: Precision Graphics.

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Unidad A Cubierta de la unidad ©S. Fraser/Photo Researchers, Inc. (A-2, A-3): bl: ©S. Fraser/Photo Researchers, Inc.; bc: ©2001 Richard Price/FPG; br: Donna Markey; tl: ©2001 Charles Thatcher/Stone; tc: ©2001 B. Busco/The Image Bank/Getty Images; A-8 ©2001 Archive Hold-ings Inc./Getty Images; A-9 ©Bettmann/CORBIS; A-25 ©Digital Art/ CORBIS; A-31 ©Wernher Krutein/ CORBIS; A-32 Salisbury District Hospital/SPL/Photo Researchers, Inc.; A-44 photo courtesy of the World Health Organization.

Unidad B Cubierta de la unidad (B-3): br: Donna Markey; B-6 Joe Raedle/Staff/Getty Images; B-16 © Image Source/CORBIS; B-31 bl: Anatomical Travelogue/Photo Researchers, Inc.; B-42 (photo) ©Martin Dohrn/Royal College of Surgeons/SPL/Photo Researchers, Inc.; B-73 courtesy of the Provi-dent Foundation, Chicago, Illinois; B-74 ©Shelley D. Spray/ CORBIS; B-75 © Ted Spiegel/CORBIS; B-82 ©SPL/Photo Researchers, Inc.

Unidad CCubierta de la unidad (C-2, C-3): tm: ©Charles O’Rear/CORBIS; lb: ©Science Pictures Limited/CORBIS; mb: ©Premium Stock/CORBIS; m: ©Ed Eckstein/CORBIS; rb: ©Jack Fields/CORBIS; rm:  Dennis Kunkel/PHOTOTAKE; C-4 ©2001 Stuart McClymont/Stone; C-8 Image courtesy from the Centers for Disease Control with permission from Christy Turlington; C-10 Michael Brill, Louisville, Kentucky; C-12 Will & Deni McIntyre/Photo Researchers, Inc.; C-17 ©Richard T. Nowitz/ PHOTO TAKE; C-18 Image courtesy of TDR image library, TDR Communications and the World Health Organization; C-20 Philip Gould/CORBIS; C-21 l: Dreampictures/Getty Images, r: Dr. Dennis Kunkel/PHOTOTAKE; C-24 Perennou Nuridsany/Photo Researchers, Inc.; C-27 tm: Eye of Science/Photo Researchers, Inc; tr: M.I. Walker/Photo Researchers, Inc., bl:  Herman Eisenbeiss/Photo Researchers; bm: Sinclair Stammers/Photo Researchers, Inc. br: Eric V. Graves/Photo Researchers, Inc.; C-31 tr: ©Bettmann/CORBIS, bl: ©Charles O’Rear/CORBIS, br: ©Lester V. Bergman/CORBIS; C-32 tl: ©Bettmann/CORBIS, mr: ©Science Pictures Limited/CORBIS; C-33 tl: Sue Boudreau, ml: ©Science Pictures Limited/CORBIS, bl: Dr. Dennis Kunkel/PHOTOTAKE; C-34 “Leo the cat”: Sylvia Parisotto; C-35 Dr. Dennis Kunkel/PHOTO-TAKE; C-37 t: ©Bettman/ CORBIS, b: ©Bettmann/CORBIS; C-38 ©G. Watson/Photo Reseachers, Inc.; C-40 ©Bettmann/CORBIS; C-44 ©2001 Tracy Frankel/The Image Bank; C-47 SciMAT/Photo Researchers, Inc.; C-48 ©Jim Zuckerman/CORBIS; C-56 Lester V. Bergman/CORBIS; C-60 tl: Microworks/PhototakeUSA.com; tr: ©Dr. Dennis Kunkel/ PHOTOTAKE; C-61 tl: ©CNRI/PHOTOTAKE, tr: ©CNRI/Photo Researchers, Inc., bl: ©Lester V. Bergman/ CORBIS, br: ©Tina Carvalho; C-63 tl, tr, bl: ©Eric Grave/PHOTOTAKE, mr: ©Carolina Biological Supply Co./ PHOTOTAKE; C-76 r: ©Carolina Biological Supply Co./PHOTOTAKE, l: ©NCI/Photo Researchers, Inc.; C-79 ©Dr. Dennis Kunkel/PHOTOTAKE; C-81 Samuel Ashfield/Photo Researchers, Inc.; C-87 “Guide lines for Doctors Prior to Surgery” source: Thomas Barber, MD; C-88 “Guide lines for Food Industry Workers” source: Utah Department of Health; C-89 ©2001 Richard Price/FPG; C-91 ©CORBIS; C-95 ©C. James Webb/PHOTOTAKE; C-104 ©Will & Deni McIntyre/Photo Researchers, Inc.

Créditos

I-26

Unidad DCubierta de la unidad (D-2, D-3): tm: ©2001 Michael Krasowitz/FPG; tl: ©2001 Bob Elsdale/ The Image Bank; bl: ©2001 Doug Struthers/Stone; mr: ©2001 Charles Thatcher/Stone; bc: ©Lester V. Bergman/CORBIS; br: Donna Markey; D-4 ©2001 David Young-Wolff/Stone; D-8 ©Tania Midgley/CORBIS; D-15 ©Buddy Mays/CORBIS; D-17 t: ©Lester V. Bergman/ CORBIS, b: ©2001 Spike Walker/Stone; D-18 Sylvia Parisotto; D-19 ©Dr. Dennis Kunkel/PHOTO TAKE; D-22 ©2001 American Images Inc./FPG; D-27 © David P. Hall/ CORBIS; D-31 ©Bettmann/CORBIS; D-39 © Carolina Biological Supply Co./PHOTOTAKE; D-41 ©2001 Spike Walker/Stone; D-42 ©2001 Spike Walker/Stone; D-44 ©Biophoto Associates/Photo Researchers, Inc.; D-48 m: ©Lynda Richardson/CORBIS, bl: © Bob Krist/CORBIS, br: ©2001 Steve Satushek/The Image Bank; D-56 Pedigree adapted with permission from Robert J. Huskey, Emeritus Professor, Dept. of Biology, University of Virginia; D-70 ©Peter Turnley/CORBIS; D-78 ©Richard T. Nowitz/CORBIS; D-81 ©Bettmann/CORBIS

Unidad ECubierta de la unidad (E-2, E-3): tl: ©Lynda Richardson/CORBIS; tm: Sylvia Parisotto; bl: ©Dan Guravich/CORBIS; m: ©Australian Picture Library/CORBIS; mr: Sylvia Parisotto; bm: ©Anna Clopet/CORBIS ; br: Dr. Herbert Thier; E-5 ©Liam Dale by permission LDTV, England; E-6 ©Frank Lane Picture Agency/ CORBIS; E-9 ©S. van Mechelen, courtesy of the Exotic Species Graphics Library; E-11 t: ©Buddy Mays/ CORBIS, b: courtesy of Jack Leonard, New Orleans Mosquito Control Board; E-12 t: © O. Alamany & E. Vicens/CORBIS, b: California Depart-ment of Food and Agriculture; E-13 b: Martha L. Walter, Michigan Sea Grant; E-14 ©Lynda Richardson/ CORBIS; E-15 ©Joel W. Rogers/CORBIS; E-23 tl: Dr. Herbert Thier, tm: ©W. Wayne Lockwood, M.D./ CORBIS, tr: ©Stephen Frink/CORBIS, bl: ©Michael & Patricia Fogden/ CORBIS; E-25 t: ©Papilio/ CORBIS, b: ©Buddy Mays/CORBIS; E-28: l: ©Brandon D. Cole; E-29 ©Neil Rabinowitz/ CORBIS; E-32 r: ©Morton Beebe, S.F./CORBIS; l: ©Neil Rabinowitz/CORBIS; E-41 GLSGN Exotic Species Library; E-42 ©Frank Lane Picture Agency/CORBIS; E-44 map courtesy of the U.S. Geolo gical Survey; E-48 ©AFP/CORBIS; E-54 ©Gary Braasch/CORBIS; E-59 ©Jack Fields/Photo Researchers; E-61 ©Gary Kramer/National Resources Conservation Service; E-62 tl: ©National Park Service, bl: ©Dan Suzio/Photo Researchers, br: ©Simon Fraser/Photo Researchers; E-63 tl: ©B & C Alexander/Photo Researchers, tr: ©National Park Service, br: ©Jacques Jangoux/Photo Researchers, bl: ©Art Wolfe/Photo Researchers; E-66 GLSGN Exotic Species Library; E-70 ©2001 Ben Osborne/Stone; E-77 Stephen Stewart, Michigan Sea Grant; E-78 Ron Peplowski, Detroit Edison, Monroe Michigan Power Station; E-81 © Kevin Fleming/ CORBIS

Unidad FCubierta de la unidad (F-2, F-3): tl: Roberta Smith; tm: ©Charles Mauzy/CORBIS; bl: Roberta Smith; m: ©Kevin Schafer/CORBIS; mr: ©Jonathan Blair/CORBIS; bm: ©Lester V. Bergman/CORBIS; br: Donna Markey; F-4 tl: ©C.Iverson/Photo Researchers, Inc., tr: ©Bettmann/CORBIS, br: ©Kevin Fleming/CORBIS; F-7 tr: ©2001Manoj Shah/Getty Images; F-12 ©Annie Griffiths Belt/CORBIS; F-14 ©Francesc Muntada/ CORBIS; F-16 ©Kevin Schafer/CORBIS; F-17 ©2001 Lori Adamski Peek/Getty Images; F-18 ©Charles Mauzy/CORBIS; F-30 b: ©W. Perry Conway/CORBIS; F-33 bl: ©Gary W. Carter/CORBIS, br:©George Lepp/CORBIS; F-38 ©F. McConnaughey/Photo Researchers, Inc.; F-40 Images courtesy of Dr. Robert Rothman; F-41 l: ©Papilio/CORBIS, r: ©Sea World, Inc./CORBIS; F-58 t: ©Hulton-Deutsch Collections/CORBIS; F-59 l: ©2001 Cesar Lucas Abreu/The Image Bank, r: Annie Griffiths Belt/CORBIS; F-60 ©David & Peter Turnley/CORBIS

Credits

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Unit GCubierta de la unidad G-1: ©Department of Clinical Radiology, Salisbury District Hospital/SPL/Photo Researchers, Inc.; (G-2, G-3): tl: ©Layne Kennedy/CORBIS; m: ©2001 Flip Chalfant/The Image Bank; G-4 ©Bohemian Nomad Picturemakers/CORBIS; G-6 John Quick, photographed for SEPUP; G-9, G-10 Aimee Mullins as quoted in Shepard, E. “Confidence is the Sexiest Thing a Woman Can Have.” Parade, June 21,1998; G-9 ©Roger Ressmeyer/ CORBIS; G-10 ©1986 Jeff Smoot; G-18 ©Bob Rowan; Progressive Image/CORBIS; G-22, G-23 images by John Quick, photo-graphed for SEPUP; G-30 ©Robert Maass/CORBIS; G-32: ©Bettmann/CORBIS; G-33 t: ©AFP/CORBIS, b: courtesy of North western University; G-34 t: ©Courtesy of the Hereditary Disease Foundation, b: ©AP Photo; G-35 ©Kennan Ward/CORBIS; G-36 t: ©Wally McNamee/CORBIS, b: ©Science/AAAS; G-37 NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University

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