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Alianza para el Aprendizaje de Ciencias y Matemáticas (AlACiMa)
Guía del maestro
Actividad: Las Bacterias en el medio acuático
Preparada por: Carlos Ricart Morales
Estándares y expectativas
La Naturaleza de la ciencia
Séptimo grado




Reconoce que la metodología científica se puede aplicar en actividades
de la vida diaria.
Comprende que las medidas y el método científico se pueden aplicar para
entender el mundo que los rodea.
Muestra buenas relaciones intrapersonales e interpersonales en
colaboración en el grupo de trabajo.
Demuestra aprecio y valora toda la biodiversidad.
Octavo grado






Comprende que la ciencia se desarrolla a partir de la necesidad del ser
humano de entender el mundo que los rodea, tomando decisiones
apropiadas para la solución de problemas.
Entiende que la ciencia se distingue de otras actividades humanas en que
es confiable, objetiva y dinámica.
Observa, piensa, cuestiona, explica, obtiene datos formula hipótesis,
diseña y ejecuta experimentos.
Comprende que el pensamiento científico se caracteriza por el proceso de
aceptación de ideas, por la manera de comunicar y compartir los
hallazgos, por la demostración ética en la toma de decisiones y por el
reconocimiento y el respeto a las ideas de otras personas.
Demuestra dominio de los procesos y de las destrezas de la ciencia.
Valora, colabora y muestra buenas relaciones interpersonales para el
éxito de las tareas de su grupo de trabajo mejorando la calidad de vida.
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Noveno grado



Reconoce que el pensamiento científico se fundamenta en comunicar los
hallazgos, la toma de decisiones, la aceptación, el respeto, y el
reconocimiento de otras ideas.
Propone formas efectivas que contribuyen a reducir los efectos de los
contaminantes en la salud.
Colabora para el éxito de las tareas de su grupo de trabajo y muestra
buenas relaciones interpersonales
La Estructura y los Niveles de Organización de la Materia
Séptimo







Reconoce que la estructura básica de los organismos es la célula.
Explica las características y actividades de la célula como unidad
estructural y funcional.
Describe la interacción que ocurre entre los organismos vivos y el
ambiente físico (factores bióticos y abióticos) que le rodea.
Octavo
Reconoce e identifica que la materia está compuesta de átomos.
Establece que la célula por ser materia está compuesta de átomos
Diferencia entre cambio físico y químico.
Explica y experimenta con soluciones ácidas y básicas utilizando
indicadores.
.
Los Sistemas y los modelos
Séptimo





Analiza varios sistemas al considerar sus características y sus funciones y
clasificarlos, por ejemplo, en cerrados, abiertos naturales o artificiales.
Debate los efectos de la actividad humana sobre los recursos naturales
Explica en forma oral y escrita la importancia de mantener saludables los
sistema.
Octavo
Explica los cambios físicos relacionados con los procesos atmosféricos,
bioquímicos, geoquímicos, e hidrológicos.
Reconoce las interacciones que existen entre los componentes de un
sistema.
3
Noveno

Explica los cambios físicos relacionados con los procesos atmosféricos,
bioquímicos, geoquímicos, e hidrológicos.
La Energía
Séptimo

Discute como los organismos utilizan la energía y reciclan los nutrientes
para sostener la vida en un ecosistema.
Octavo

Analiza los cambios de masa y energía que ocurren en los procesos
físicos en las reacciones químicas y en los sistemas biológicos.
Noveno

Explica los cambios relacionados con los procesos atmosféricos
bioquímicas geoquímicas e hidrológicos.
Las Interacciones
Séptimo Grado





Describe las redes alimentarias y los ciclos biogeoquímicos, tales como:
agua, nitrógeno y carbono.
Explica cómo los ecosistemas se transforman y cómo el ser humano
puede influir en el equilibrio de éstos.
Propone alternativas que contribuyen a la solución de problemas
causados por el hombre al medio ambiente.
Discute cómo los organismos interaccionan con su ambiente y cómo
responden a estímulos.
Reconoce que algunos microorganismos pueden ser beneficiosos para el
ser humano y su ambiente.
Noveno grado


Propone formas efectivas que contribuyan a reducir los efectos de los
contaminantes en la salud.
Explica la interacción, los procesos que producen cambios en la superficie
de la Tierra y sus efectos en el planetas
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Objetivos específicos
Al finalizar la actividad, se espera que los estudiantes sean capaces de:
1. Explicar los efectos de una alta concentración de bacterias en un cuerpo
de agua natural (río, lago, o quebrada)
2. Contrastar entre células bacterianas (procariotas) y células humanas
(eucariotas)
3. Definir lo que son bacterias coliformes.
4. Explicar la importancia de E coli como bacteria comensal en los seres
humanos y demás animales.
5. Relacionar los niveles de bacterias coliformes con el buen mantenimiento
de un ecosistema acuático.
Tiempo requerido para la actividad
Aproximadamente 150 minutos
Materiales y equipo
Por estudiante:



dos copias de la separata para estudiantes “Prueba bacteriológica”
una copia de la separata para el maestro “Prueba bacteriológica”
muestras de agua recolectados en 2 ríos o lago distintos (cuerpos de
agua dulce)
Por CRPCM:
 la actividad se efectúa en 4 grupos
 proyector multimedios
 computadora portátil
 1 sellador Quantitray®
 Reagente Colilert® de 100 mL- paquete de 20 (dividido en 5 por grupo)
 Mini-incubadora portátil
 1 Lampara fluorescente
 Guantes desechables de goma
 Yogurt
 1 caja de laminillas, 1 caja de cubreobjetos
 1 caja de Palillos de dientes
 Goteros
 4 probetas de 100 mL
 Agua destilada
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Descripción del proceso educativo
Inicio
La actividad conceptual puede iniciarse planteando las siguientes
preguntas iniciales a los distintos grupos de estudiantes:
¿Qué son bacterias? ¿Qué tipos de células son las bacterias?
¿Qué forma crees que tienen las bacterias?¿Son las bacterias
organismos dañinos? ¿Qué condiciones o enfermedades producen
las bacterias? ¿Pueden dichas condiciones tratarse o curarse?
¿Conoces de alguna bacteria que tenga una importancia
económica? ¿Conoces de alguna bacteria que tenga una
importancia económica? ¿Son las bacterias gentes contaminantes
en un cuerpo de agua? ¿Por qué o porque no? ¿Cómo se
controlaría o evitaría este tipo de contaminación? Como actividad
preliminar de inicio los estudiantes prepararán un frotis directo para
observar bacterias en yogurt utilizando un microscopio.
Se les solicitará a los estudiantes que trabajen un crucigrama que
incluye el vocabulario de los conceptos.
Desarrollo Los estudiantes utilizarán muestras de agua colectadas en distintos
cuerpos de agua artificiales y/o naturales. Escribirán una hipótesis
acerca del grado de contaminación bacteriana presente en las
diferentes muestras. Para cada muestra prepararán un cultivo en el
medio suministrado. Dicho cultivo se incubará por 24 horas. Al cabo
de la misma cuantificarán el crecimiento bacteriano para cada
muestra, y prepararán una gráfica de comparación con los datos.
Finalmente, basándose en los resultados determinarán si su
hipótesis es rechazada o aceptada. Los estudiantes reflexionarán
sobre las preguntas ubicadas en distintos puntos de la actividad,
aprenderán a utilizar el sellador de bandejas y como aplicar el
reagente que sirve como medio de cultivo..
Cierre
La discusión puede girar en torno a los niveles de contaminación
bacteriana detectados para cada uno de los ambientes acuáticos
estudiados. Se les pedirá que expliquen la razón(es) de porque su
hipótesis fue rechazada o aceptada. Los estudiantes pueden
también generar un documento de soluciones o medidas para
disminuir la contaminación bacteriana en los cuerpos de agua
naturales en Puerto Rico.
De igual manera los estudiantes tienen la oportunidad de comparar
los niveles de contaminación detectados en sus muestras con
aquellos estándares establecidos por agencias gubernamentales
como EPA y la Junta de Planificación.
Reflexión
.
Los aprendices efectuarán la actividad programada como avalúo
6
final
final, pues en esta actividad tendrán que integrar tanto los
conocimientos como las destrezas adquiridos a través de la
actividad.
7
Trasfondo
Para esta actividad se debe repasar el concepto de células procariotas versus
eucariótas,
Se deben introducir los conceptos de ecosistema, ciclos
biogeoquímicos (especialmente el del agua), simbiosis (comensalismo),
respiración celular anaeróbica.
Las bacterias pertenecen al reino Monera. Bajo dicho reino existen dos dominios
o grupos: el arqueobacteria y el bacteria. Las bacterias son unicelulares
procariótas. Se caracterizan por no poseer membrana nuclear. De manera
general se clasifican por su forma. Pueden ser esféricas (cocos), cilíndricas
(bacilos), o en espiral (espirilos). Su material genético ADN se encuentra libre en
el citoplasma y, en algunas, el ADN es circular. La cantidad de material genético
en las células procariótas es mucho menos que en las células eucariótas ya que
las primeras son más simples. Al ser procariotas, las bacterias no poseen
organelos (estructuras especiales para digestión, transporte, y excreción).
Muchas bacterias poseen pared celular además de la membrana celular pero la
composición de dicha pared es distinta a la de las células vegetales.
Las bacterias como toda célula llevan a cabo respiración celular. Algunas
practican la respiración celular en presencia de oxígeno (aeróbica) y otras las
respiración celular en ausencia de oxígeno (anaeróbica) Las bacterias pueden
ser patógenas (causar enfermedades) al ser humano y a otros organismos.
Otras, sin embargo, son de vida libre o comensales. Estas últimas viven dentro
de los seres humano y otros organismos beneficiándose de ellos pero sin
causarles daño alguno. Tienen forma cilíndrica y usualmente son anaeróbicas
facultativas (en ausencia de oxígeno practican fermentación láctica, un tipo de
respiración anaeróbica). En el intestino grueso (colon) del ser humano y otros
animales vive una población o flora bacteriana comensal que contribuye a la
absorción de agua, vitaminas, y minerales y al buen funcionamiento en el
proceso de eliminación de las heces fecales. Estas bacterias intestinales
sobreviven a la temperatura óptima del cuerpo humano (35°C) y se les llama
bacterias coliformes. La más importante de ellas es Escherischia coli. Estas
bacterias no presentan tinción Gram y producen acido láctico y CO 2 cuando
respiran anaeróbicamente usando Lactosa como fuente de carbohidrato.
Cuando en un cuerpo de agua (río, lago, quebrada, o embalse) se detecta la
presencia de bacterias coliformes (incluyendo a E. coli) esto indica que dicho
cuerpo está recibiendo contaminación con materia fecal de alguna fuente como
pudiera ser el ganado o descargas clandestinas de materia fecal humana. Asi,
las bacterias coliformes se utilizan como indicadores bacterianos de la calidad
sanitaria de las aguas y los alimentos. Tanto la Agencia de Protección Ambiental
Federal (EPA) como la Junta de Calidad Ambiental (JCA) a nivel del gobierno
del ELA han establecido límites permitidos para la cantidad de coliformes en un
cuerpo de agua. Estos límites responden a la actividad que se vaya a realizar en
el mismo (i.e., recreación, consumo, uso industrial, etc.). Los cuerpo de agua
altamente contaminados con coliformes pueden también contener otras
bacterias que causan enfermedades. La escorrentía, un fenómeno que se da
como parte del ciclo hidrológico contribuye a arrastrar material fecal depositado
por los animales o seres humanos hacia los cuerpos de agua contaminando los
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mismos con bacterias y afectando su calidad. Las bacterias coliformes son
bacterias que practican la respiración aeróbica cuando se encuentran presente
en los cuerpos de agua.
En esta actividad se realizara una simulación en la cual los estudiantes
realizarán una prueba bacteriológica de un cuerpo de agua natural y/o artificial
para determinar el nivel de contaminación (colonias/100 mL) con bacterias
coliformes y con la bacteria E. coli. Se tomarán muestras de varios cuerpos de
agua o ambientes acuáticos artificiales para luego construir gráficas que
describan los niveles de contaminación en los cuerpos de agua examinados. El
trabajo comenzará con preguntas de exploración sobre bacterias, células
procarióticas, y ecología acuática para luego dejar que los estudiantes observen
células vivas bacterianas (Lactobacillus spp.) utilizando un frotis directo de
Yogurt.
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ACTIVIDAD PRELIMINAR: OBSERVACION DE BACTERIAS VIVAS
Vamos a observar bacterias vivas en una muestra de Yogurt:
PROCEDIMIENTO:
1. Obtenga una laminilla provista por su maestra(o).
2. Utilizando un gotero deposite una gota de agua destilada en el centro de
la laminilla.
3. Introduzca la punta de un palillo de diente en el yogurt y saque una
muestra del mismo del tamaño de la cabeza de un alfiler.
4. Disuelva la diminuta muestra de yogurt adherida a la punta del palillo en
la gota de agua depositada en la laminilla.
5. Cubra la muestra en la laminilla con un cubreobjeto.
6. Coloque la laminilla en un microscopio compuesto y obsérvela en una
magnificación de 10X y luego de 40X.
7. Trate de observar la presencia o ausencia de bacterias
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ACTIVIDAD PRELIMINAR: Preguntas de análisis:
¿Qué forma tienen las bacterias en el yogurt?
¿Puedes observar movimiento en las bacterias de la muestra?
¿Qué podría ocurrir si el cubreobjeto no se coloca de forma apropiada?
¿En que magnificación (10X, 40X, 100X) puedes observar mejor las bacterias
¿Por qué las bacterias están presentes en yogurt?
¿De que color son las bacterias que observas?
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ACTIVIDAD: BACTERIAS EN MEDIO ACUATICO
Procedimiento:
1. Se le pedirá a los grupos que recojan agua superficial de dos cuerpos de
agua dulce (ríos o lagos). La muestras será recogida cerca de la orilla del
río o lago. El recogido de la muestra debe efectuarse cerca de la
superficie. Al recoger la muestra los estudiantes deben de usar guantes
desechables.
Pregunta 1: ¿Qué predicciones podría establecer acerca de los dos sitios
muestreados?
2. Se recogerán 5 muestras en botellas estériles de 125 mL. (Se utilizarán
100 mL de agua por muestra)
3. Todas las muestras son congeladas en espera de procesarse.
Pregunta 2: ¿Por qué crees que la muestra debe permanecer en hielo
una vez congelada?
4. El mismo día se le añadirá a cada muestra el reagente Colilert y después
de taparla se agita levemente.
Pregunta 3: ¿Tienes idea de cómo funciona el reagente colilert?
5. Cada muestra es entonces transferida a las bandejas Quantitray 2000
Pregunta 4: ¿Por qué se colocan 100 ml de la muestra en la bandeja de
muestreo?
6. Las bandejas son selladas utilizando el sellador Quantitray 2000
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7. Todas las bandejas son colocadas en la incubadora a 35 grados
centígrados por 24 horas.
Pregunta 5: ¿Por qué razón la temperatura de incubación debe ser 35
grados centígrados?
8. Después de haber transcurrido las 24 horas, las bandejas se retiran de la
incubadora y se cuenta el número de celdas que exhiben un color
amarillo. Se compara dicho color con el que exhibe una bandeja de
comparación disponible:
Celdas sin color = negativo para coliformes
Celdas amarillas = positivo para coliformes totales
Celdas amarillas/fluorescentes = positivo para E. coli *
Pregunta 6: ¿Qúe produce la fluorescencia observada en las celdas que
contienen E. coli?
*La fluorescencia se detecta pasando una lámpara fluorescente a 5”
sobre cada bandeja.
9. Después de contar el número de celdas positivos para cada categoría, se
busca el MPN (Número Más Probable) utilizando la tabla de conversión
incluida en la hoja de pruebas bacteriológicas y entregada a los
estudiantes.
Al usar esta tabla se calcula el numero de colonias/100 mL utilizando el
conteo de celdas grandes positivas vs el conteo de celdas pequeños
positivos y se busca el valor equivalente.
10. Utilizando los datos recopilados se prepararán graficas que relacionen la
cantidad de bacterias detectadas con las áreas muestreadas.
Rubrica para medir el nivel en las destrezas de los procedimientos: Bacterias en medio acuático
CATEGORIA
MANEJO DEL TIEMPO
ORGANIZACION
CUMPLE
Los
procedimientos
son efectuados
dentro del tiempo
disponible sin
ningún tipo de
limitación
La metodología se
llevo a cabo con
orden, y en una
secuencia
organizada y
precisa de acuerdo
al procedimiento
provisto.
CUMPLE
PARCIALMENTE
Los procedimientos son
efectuados tiempo
disponible pero de
manera forzada y con
cierto grado de
restricciones
NO CUMPLE
Los procedimientos no
pudieron efectuarse
dentro del tiempo
disponible. Faltó tiempo
para realizar la
actividad.
La metodología se llevo
a cabo con cierto orden
pero existió un poco de
confusión durante algún
momento de la
actividad.
La metodología se llevo
a cabo en total
desorden. Hubo mucha
confusión y los
procedimientos se
dieron de forma
desorganizada.
PARTICIPACION
Todos los
participantes del
grupo investigador
se integraron con
igual entusiamo y
diligencia a la
realización de la
tarea
Algunos de los
participantes del grupo
investigador se
integraron con igual
entusiamo y diligencia a
la realización de la tarea
La mayoría de los
participantes del grupo
investigador no
mostraron igual
entusiamo y diligencia a
la realización de la tarea
USO DE INSTRUMENTOS
Y EQUIPOS
Los investigadores
mostraron
excelente pericia
en el uso y
funcionamiento de
los equipos y
materiales
Los investigadores
mostraron pericia
moderada en el uso y
funcionamiento de los
equipos y materiales
Los investigadores no
mostraron pericia
alguna y tuvieron
grandes dificultades en
el uso y funcionamiento
de los equipos y
materiales.
OBSERVACIONES
HOJA DE DATOS I –PRUEBA BACTERIOLOGICA
COLIFORMES TOTALES
AREA/ACUARIO
# de muestra
Celdas
grandes
Celdas
pequeñas
Colonias/100 ml
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HOJA DE DATOS II –PRUEBA BACTERIOLOGICA
Escherichia coli
AREA/ACUARIO
# de muestra
Celdas
grandes
Celdas
pequeñas
MPN
Colonias/100 ml
Asignación
En la siguiente página se provee papel de gráfica.Utilizando los datos de tus
tablas diseña una gráfica que compare la cantidad de colonias E. coli y bacterias
coliformes totales en las dos áreas estudiadas (puedes hacerlo en EXCEL o
cualquier otro programa de gráficas).
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Conteste las siguientes preguntas:
¿Qué unidad de medida utilizaste para expresar la cantidad de bacterias?
¿Cuál de las áreas muestreadas contiene la mayor cantidad de bacterias
coliformes totales? ¿Y de E. coli? ¿Aceptas o rechazas tu hipótesis?
¿Cómo explicas los resultados anteriores?
¿Qué importancia tienen estos resultados en términos de calidad de agua?
¿Por qué es tan importante monitorear la cantidad E. coli en un río o cualquier
otro cuerpo de agua?
¿Qué procesos naturales podrían haber ocasionado estos resultados?
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Avalúo final
Se asignará a los estudiantes el trabajar con uno de los ecosistemas que están
expuestos en el laboratorio. Los estudiantes utilizarán lo aprendido sobre
muestreo en cuerpos de agua para determinar la turbidez de su sistema. Éstos
presentarán su trabajo de investigación con los siguientes elementos:

Propósito de la investigación

Recogido y registro de datos (incluye descripción de lo observado en el
ecosistema)

Análisis de datos y presentación de resultados

Discusión que incluya interpretación de resultados, determinación de la
pertinencia de estos valores en el contexto del ecosistema,
recomendaciones sobre cambios a éste, si pertinentes y proyecciones
sobre futuros trabajos.
Se utilizará una rúbrica para evaluar el trabajo de los estudiantes.
RÚBRICA PARA EVALUACIÓN DE
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN DE ESTUDIANTES
Elemento de
ejecución
Propósito de la
investigación
Recogido y
registro de
datos
Análisis de
datos
Ejemplar
(5)
- Ve la investigación como
un foco para aumentar el
entendimiento de
conceptos científicos
importantes
- Ve la investigación como
un punto de inicio para
futuras investigaciones
Excede los requisitos de
recogido y registro de
datos mediante:
- cuestionar la
confiabilidad de las
herramientas utilizadas
- cuestionar la validez de
los datos registrados
- buscar herramientas,
recursos y métodos
adicionales para
extender las ideas y
pensamientos
relacionados a la
investigación
- Identifica patrones
recurrentes en los datos
- Selecciona y utiliza
fórmulas matemáticas
correctas
- Categoriza
características
observables
- Aplica patrones
recurrentes en los datos a
otras situaciones en o
Proficiente
(4)
Ve la investigación como
un foco para aumentar el
entendimiento de
conceptos científicos
importantes
Mejorando
(3)
Está iniciando a ver la
importancia de este trabajo
pero tiene dificultad en
enfocarse en el propósito de la
investigación o permanece
ajeno al propósito de la
investigación
No adecuado
(2)
- Ve el trabajo como
solamente una
asignación y/o puede
solamente identificar los
aspectos más obvios de
la investigación
No evidencia
Cumple con los requisitos
de recogido y registro de
datos mediante:
- utilizar herramientas,
unidades de medida y
precisión adecuados
- efectuar distintas
medidas
- registrar características
específicas bajo estudio
Está creando consciencia de
la importancia de utilizar las
herramientas correctas y de
hacer medidas precisas, pero
necesita enfocarse en
elementos mencionados en el
nivel proficiente
- No cumple con los
requisitos
- Selecciona de manera
aleatoria las
herramientas
- Omite unidades
- Poca o ninguna
atención a detalles o a
observaciones y
medidas precisas
No existe evidencia
relacionada a la
habilidad del estudiante
de recoger y registrar
datos.
- Identifica patrones
recurrentes en los datos
- Selecciona y utiliza
fórmulas matemáticas
correctas
- Categoriza
características
observables
Está mejorando en su
habilidad para observar
patrones recurrentes en los
datos pero tiene dificultad con
fórmulas matemáticas
- Tiene dificultad
identificando patrones
recurrentes en los datos
y/o categorizando
características
observables
- Tiene dificultad en
seleccionar la fórmula
matemática apropiada o
en hacer cálculos
No existe evidencia
relacionada a la
habilidad del estudiante
para analizar datos.
No se puede hacer
juicio sobre la
comprensión del
estudiante sobre el
propósito de la
investigación
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Elemento de
ejecución
Discusión
Entendimiento
de conceptos
Ejemplar
(5)
fuera del ambiente del
laboratorio
La discusión contiene:
- el propósito de la
investigación
- evidencia que apoya que
se cumplió el propósito
- aseveraciones
concluyentes sobre los
resultados obtenidos
- oportunidades para
investigaciones futuras
- Tiene un entendimiento
claro y profundo de la
información importante
relacionada a la turbidez y
a su relación con la
calidad del agua.
- Aplica el conocimiento y
las destrezas de muestreo
en situaciones nuevas.
- Las explicaciones son
claras e ingeniosas
- Las explicaciones van
más allá de la información
dada.
Proficiente
(4)
Mejorando
(3)
No adecuado
(2)
No evidencia
La discusión contiene:
- el propósito de la
investigación
- evidencia que apoya
que se cumplió el
propósito
- aseveraciones
concluyentes sobre los
resultados obtenidos
Ofrece un resumen de lo
realizado, pero necesita
rehacerlo para cumplir con las
expectativas del nivel
proficiente
La discusión:
- no conecta los
resultados al propósito
de la investigación u
omite evidencia
importante
- ofrece conclusiones
vagas e imprecisas
No se incluye la
discusión
- Tiene un entendimiento
completo de la
información importante
relacionada a la turbidez
y su relación con la
calidad del agua.
- Ejecuta bien en
situaciones familiares o
simples
- Las explicaciones son
claras y completas
- Las interpretaciones
pueden o no revelar
conexiones ingeniosas
Muestra que la comprensión
que tiene el estudiante sobre
los elementos asociados a la
calidad del agua y las
destrezas de muestreo han ido
en aumento, pero aún
necesita asistencia y apoyo
del maestro
- Tiene un entendimiento
incompleto de la relación
turbidez-calidad del agua
- Tiene tantos conceptos
alternos que no se
puede decir que el
estudiante entiende
- Depende de
procedimientos
altamente estructurados
cuando ejecuta
- Las explicaciones son
incompletas o consisten
de aseveraciones
fragmentadas de los
hechos
- Poca o ninguna
interpretación
- Contiene mayormente
aseveraciones de lo que
se enseñó o leyó
No se puede emitir
juicio sobre el
entendimiento que tiene
el estudiante de la
turbidez y su relación
con la calidad del agua.