Continuidad de la Vida. Variaci.n y Herencia

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INTRODUCCIÓN En la sociedad actual, la ciencia y la tecnología ocupan un lugar fundamental, tanto en los sistemas productivos y de servicios como en la vida cotidiana. Sería difícil comprender el mundo moderno sin entender él papel que cumplen la ciencia y la tecnología, por lo que los y las adolescentes, así como la población en general, requieren de una cultura científica y tecnológica básica que les permita comprender mejor su entorno. Ésta es una de las razones por las cuales el aprendizaje de las ciencias naturales es uno de los objetivos centrales de la educación básica. Este carácter prioritario, que se había señalado en los planes oficiales desde hace tiempo, ha sido acentuado a partir de la puesta en marcha de los planes de estudio de educación primaria y secundaria, de 1993, que le dan a este campo formativo una importancia sólo superada por la que se asigna al dominio del lenguaje y de las matemáticas. Sin embargo la actual reforma de la escuela secundaria da énfasis en el estudio de ciencias básicas como la física, química y la biología. El valor educativo que se otorga al aprendizaje de las ciencias naturales en este nivel se fundamenta también en otras razones de distinto orden. En primer lugar, en el convencimiento de que pocas experiencias pueden ser tan estimulantes para el desarrollo de las capacidades intelectuales y afectivas de adolescentes, como el contacto con el mundo natural y el despliegue de sus posibilidades para aprender y maravillarse de los fenómenos, seres y objetos de la naturaleza; aprender a observarlos, preguntarse ¿cómo son?, ¿qué les ocurre?, ¿por qué varían?, ¿qué pasa si se modifican sus condiciones iniciales? y ¿de qué manera se relacionan entre sí?. Estas posibilidades tienen fundamento en la curiosidad espontánea y sin límites de los niños y las niñas hacia el mundo que los rodea, curiosidad que por desgracia disminuye hasta desaparecer cuando se topa con la indiferencia y la ignorancia de los adultos o con una educación escolar rutinaria, memorística y carente de vitalidad. Corresponde al futuro maestro de la escuela secundaria reactivar la curiosidad de los adolescentes e ir más allá, promoviendo el interés de los alumnos por comprender fenómenos y procesos más complejos; por utilizar aparatos con tecnología avanzada; por cooperar con otros en la resolución de problemas en los que intervengan la ciencia o la tecnología, así como por entender su propio desarrollo. Mediante el estudio de las ciencias naturales en la educación secundaria se pretende, además, dar continuidad en el ejercicio y desenvolvimiento de múltiples capacidades y hábitos que caracterizan al pensamiento racional y científico: leer textos y revistas de mayor complejidad: analizar y discernir información variada; formular dudas y preguntas pertinentes e imaginativas: observar con precisión creciente; formular hipótesis y realizar experimentos para contrastarlas, así como sistematizar, analizar e interpretar los resultados de éstos para obtener conclusiones fundadas; habituarse a formular y a demandar explicaciones congruentes y convincentes sobre los fenómenos del entorno; elaborar e interpretar cuadros, tablas, datos y gráficas. A partir del contacto crecientemente reflexivo con el mundo natural, los adolescentes seguirán alcanzando otros logros formativos que iniciaron en la escuela primaria. El estudio de la Biología ,, junto con el de la química, física, y la formación cívica y ética favorecerá en los estudiantes una disposición hacia estudio de la genética y la biología celular o molecular en un futuro no muy lejano, así como áreas emergentes de estudio como lo son la Biotecnología y la Ingeniería Genética y el cuidado del medio natural, al entender que éste es frágil y muy difícil de restablecer cuando es dañado y que es un patrimonio humano cuya preservación es una responsabilidad de todos; también les permitirá tomar conciencia de que los recursos naturales son esenciales para la vida, el bienestar y el progreso de la humanidad, pero que para aprovecharlos racionalmente se necesita conocer el funcionamiento de la naturaleza, así como los límites que fija a la actividad humana la necesidad de proteger los recursos. Si los alumnos de secundaria alcanzan los fines formativos antes mencionados, nuestro país contará con dos medios poderosos para impulsar su desarrollo futuro: una base extensa de vocaciones científicas tempranas que; entre otros efectos, fortalecería un sistema amplio y sólido de investigación en ciencia y tecnología, además de una población joven con una disposición favorable para formarse y laborar en los campos técnicos o profesionales relacionados con el aprovechamiento y transformación de los recursos naturales. A esto se suma el beneficio de ampliar la cultura científica básica de los jóvenes, independientemente de la actividad a la que se vayan a dedicar como adultos.

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Este curso de Biología, que corresponde al noveno semestre del plan de estudios de la licenciatura en educación secundaria modalidad mixta, tiene como finalidades generales que las y los estudiantes normalistas;: •1. Reconozcan los beneficios de una adecuada formación en ciencias naturales, particularmente en

Biología y adquieran una idea clara de las habilidades, actitudes y valores que prioritariamente deben fomentarse en el desempeño de su labor docente.

•2. Se familiaricen con los contenidos curriculares de la biología en secundaria, comprendan los criterios disciplinarios de la organización de los contenidos y adquieran una idea clara de las habilidades, actitudes y valores que prioritariamente deberán fomentar entre sus alumnos.

•3. Reconozcan a los adolescentes como el centro del proceso educativo, y asuman que la curiosidad es el punto de partida del trabajo docente en ciencias naturales. Asimismo, que se familiaricen con las explicaciones, nociones y preguntas comunes de los alumnos cuando se aproximan al conocimiento de los fenómenos químicos.

•4. Adviertan que el entorno natural inmediato es el mejor medio para estimular la curiosidad y adquieran el hábito y las habilidades para motivar la observación y el registro, así como la reflexión de los adolescentes sobre los fenómenos biológicos.

•5. Se inicien en el manejo flexible y eficaz de los libros de texto y otros medios educativos, además de adquirir la capacidad de diseñar actividades y secuencias de enseñanza adecuadas para adolescentes con diferentes características sociales y culturales.

ORGANIZACIÓN DE LOS CONTENIDOS El programa de Biología de noveno semestre; Continuidad de la vida: Variación y Herencia está organizado en tres bloques temáticos. Los bloques, sus propósitos y características básicas son los siguientes: En el bloque I, "Para qué enseñar genética en la escuela secundaria?", interesa que el alumno normalista reflexione acerca de las razones que lo llevaron a definirse vocacionalmente por la enseñanza de biología en la secundaria y respecto a algunas percepciones comunes sobre la genética. Se analiza la importancia de enseñar y aprender genética y herencia en la secundaria, con una breve revisión de la naturaleza de la ciencia. Se analiza, asi mismo, por qué ésta es una herramienta útil y poderosa para explicar y comprender el mundo que nos rodea. Se discute la necesidad de formar a los alumnos de secundaria con una cultura científica básica, lo que se favorece con la observación de los fenómenos biológicos en el entorno y su relación con hechos cotidianos. Los propósitos generales de la educación secundaria se relacionan con los de la enseñanza de la biología, para tener claridad de cómo contribuyen a los logros educativos de este nivel, y poder argumentar de manera informada y critica en favor de la biología, su desmitificación y favorecer el alejamiento de las falacias construidas a su alrededor. En el bloque II,"Qué parte de la genética hay que enseñar y por qué?", se busca propiciar una primera revisión sistemática de los contenidos de genética y evolución programas de estudio de la biología de la educación secundaria. El objetivo de este bloque es que los estudiantes normalistas obtengan una visión inicial y panorámica de la genética y su relación con la evolución, que les permita comprender las relaciones entre temas y el nivel de profundidad con que habrán de exponerse a los alumnos de secundaria. Para ello, es necesario hacer una revisión detallada de sus contenidos. Los normalistas han cursado, a lo largo de su permanencia en la normal, varias asignaturas de biología relacionadas con su enseñanza, en las que tendrán oportunidad de profundizar en los contenidos particulares de esta ciencia y formarse para la docencia en la escuela secundaria. Al revisar la secuencia de los contenidos para identificar los principales criterios de su organización, los estudiantes podrán advertir cuál es la lógica de conjunto seguida en la elaboración del programa de estudios en este campo. El eje rector que se analiza es el de Variación y Herencia, con especial énfasis en las explicaciones de la genética mendeliana ,, no mendeliana y humana.

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Uno de los rubros particulares de análisis de los contenidos de Continuidad de la Vida está centrado en la revisión de aquellos temas no contemplados en el programa, como es el caso de la biotenología y la ingeniería genética, mismos que por su carácter abstracto propician su presentación confusa. Se les propone a los normalistas una discusión para comprender las razones disciplinarias y cognitivas por las cuales estos temas fueron incluidos del programa, tomando como base los propósitos de la asignatura y del nivel educativo. Interesa que el normalista comprenda que el estudio de la genética favorece el desarrollo gradual de la abstracción en las y los adolescentes. Lo anterior implica centrar el estudio de la genética en temas significativos para los adolescentes más que en su formalización rígida, a través del abuso de un glosario extenso. Es más importante que el adolescente aprenda a explicar los conceptos y a relacionarlos con su entorno y hechos cotidianos, que memorizar. En este bloque se propone también hacer patente la relación de algunos contenidos con las habilidades, valores y actitudes que se fomentan mediante el estudio de la continuidad de la vida. Finalmente se buscará relacionar la enseñanza de la biología en este nivel con los antecedentes de la educación primaria, apoyándose en la revisión de los libros de texto gratuitos, y con las demás asignaturas de la educación secundaria. El sentido del bloque IIIIII,"La enseñanza y el aprendizaje en la escuela secundaria?", es que los estudiantes hagan suya la idea de que los adolescentes, en términos de su formación en biología, no llegan a la escuela como recipientes vacíos que deben ser llenados con conocimientos válidos, sino que poseen muchas ideas y suposiciones sobre el mundo natural. Que se han formado por propia reflexión o adaptando a su manera elementos de conocimiento que reciben de su entorno y también de la educación primaria. Aunque muchas de esas ideas sean científicamente erróneas, el normalista reconocerá que lejos de ser ideas sin sentido que deben ignorarse y desecharse para sustituirlas por datos y explicaciones correctas, muy bien pueden funcionar como punto de partida para buscar un aprendizaje orientado al cambio conceptual procedimental y actitudinal. Con estos antecedentes, aunados a los propósitos educativos del nivel y de la asignatura, se pretende que el estudiante de la normal se inicie en el estudio del enfoque para la enseñanza de la biología en la secundaria, y lo conciba como la orientación adecuada para el logro de los propósitos educativos señalados. Dicho estudio se hará tanto a partir de los documentos normativos de la SEP (plan y programas de estudio y libro para el maestro) y de otros materiales educativos, como de actividades que le permitan identificar los principales rasgos del enfoque. Al analizar los rasgos del enfoque, los alumnos normalistas reflexionarán sobre la función que desempeñarán como futuros maestros para que los adolescentes se beneficien de las distintas actividades o estrategias didácticas, comparen resultados, establezcan conclusiones provisionales y, sobre todo, alimenten su curiosidad y formulen preguntas nuevas. Eso exige que los estudiantes aprendan a orientar e inducir la reflexión de los adolescentes, y a evitar comunicarles los resultados correctos que, sSupuestamente, la observación debe confirmar. Para esto, tendrán un primer acercamiento con los elementos de la planeación, con base en las metas de la enseñanza, y de la evaluación de los logros del aprendizaje, por medio de un ejercicio de plan de clase. Se busca, además, que los estudiantes se convenzan de que no existe un medio educativo más variado, sugerente y accesible que el propio entorno natural, que aprender a aprovecharlo es un recurso didáctico de valor incomparable. Se trata de una idea sencilla, pero cuya apropiación presenta dificultades porque la mayor parte de nosotros no adquirió o ha perdido el hábito de mirar con atención y curiosidad el medio que nos rodea. La tarea inicial es, entonces, que los propios normalistas recuperen y ejerciten la capacidad de observar, hacer preguntas y aventurar respuestas tanto sobre los fenómenos biológicos y geneticosgenéticos del entorno natural como de otros más amplios.

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ORIENTACIONES DIDÁCTICAS GENERALES

A continuación se enuncian algunas recomendaciones de trabajo que sería conveniente desarrollar a lo largo del curso. 1. Lograr un conocimiento de los fines y del contenido de este programa, que sea compartido por el

maestro y los alumnos. Será provechoso que al iniciar el curso, el maestro y el grupo analicen conjuntamente el programa para que queden claros sus propósitos formativos, la secuencia de sus componentes y el tipo de trabajo que se espera de cada quien. Durante el curso, cuando sea necesario, deberá regresarse a la lectura del programa para precisar por qué y para qué trabajar determinados contenidos y actividades.

2. Aprovechar los conocimientos y experiencias del alumno, adquiridos fuera o dentro de la

escuela, para lograr así el acercamiento al conocimiento científico, sin esperar que los adolescentes —sólo por asistir a clase- desechen sus ideas y se apropien de las nociones y explicaciones dadas por el maestro. La enseñanza y el aprendizaje orientado a favorecer el cambio conceptual debe tomar en cuenta que las ideas mantienen estabilidad propia que las hace persistentes en los esquemas cognitivos de los alumnos, y que estas ideas plantean a los docentes la necesidad de ajustar los objetivos de enseñanza y concebir a las estrategias didácticas y a los medios de enseñanza como puentes entre lo que se considera valioso como meta del aprendizaje y el logro de los alumnos.

3. Asegurar una lectura comprensiva de la bibliografía básica, y vincular las ideas que en ella se

presentan con las actividades que se realicen en clase, y con las labores externas de los alumnos en la observación del proceso escolar. Debe evitarse el riesgo común de que el material de lectura sea visto como algo separado del trabajo aplicado, que se lee por obligación y está sujeto a formas poco eficaces de control. Debe asumirse que la mejor forma de demostrar una buena lectura es incorporar su contenido al análisis, la discusión y la actividad práctica. Si el maestro advierte que algunos alumnos muestran dificultades en el manejo de la bibliografía, puede promover la formación de círculos de estudio que funcionen temporal o continuamente, solicitando la colaboración de los alumnos más adelantados.

4. 4. Incluir en el programa de trabajo del grupo actividades en las que los estudiantes lleven a !a práctica las observaciones y la indagación que, en temas especialmente relevantes. los programas de educación secundaria, el libro para el maestro y los libros de texto proponen para los alumnos de secundaria. Ello permitirá que los futuros maestros experimenten situaciones que vivirán sus alumnos, y puedan anticipar algunos de los retos y dificultades pedagógicas que enfrentarán en su vida profesional.

4. 5. 5. Promover sistemáticamente la observación y el contacto de los estudiantes normalistas con

los adolescentes en relación con el conocimiento de la naturaleza y el aprendizaje de la química. Una oportunidad de hacerlo la ofrece la asignatura de Observación y Practica Docente III, sin embargo, deberá alentarse a los estudiantes para que busquen y aprovechen todas las ocasiones informales, sea con grupos escolares a los que tengan acceso o en su entorno familiar y de residencia. La familiarización con las formas de percepción y reflexión de los adolescentes, y de sus reacciones ante estímulos cognitivos que poseen un propósito claro, permitirá que los estudiantes desarrollen su sensibilidad y capacidad de empatia empatía hacia la perspectiva desde la cual los adolescentes miran y tratan de dar sentido al mundo que les rodea.

5. 6. 6. Realizar actividades complementarias de estudio para fortalecer la formación disciplinaria

básica de la Biología. El maestro y los estudiantes deberán estar atentos a la detección oportuna de deficiencias y vacíos que pueden existir en la formación individual. En esos casos, el docente deberá orientar para el estudio y consulta de la bibliografía pertinente que, además de estar señalada como adicional en el anexo de este programa, es accesible y, en su mayor parte, se halla en el acervo de la biblioteca de la escuela. Asimismo, deben utilizarse el material videograbado y los programas de informática educativa disponibles en la biblioteca de la escuela y accesible. En ocasiones puede ser de interés acudir a


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las bibliotecas, hemerotecas o centros de documentación de otras instituciones educativas.

7. 7. Establecer un adecuado equilibrio entre el trabajo individual y el de equipo que realicen los alumnos. Es claro que numerosas actividades de aprendizaje deben realizarse individualmente, en tanto que otras se benefician del esfuerzo de un grupo de trabajo. En este último caso deben observarse ciertas normas mínimas que aseguren la eficacia de esta modalidad de organización didáctica: la planeación clara del trabajo; la distribución equitativa de las tareas y el carácter realmente colectivo del análisis; la discusión y la elaboración del resultado final del trabajo. Estas normas son útiles porque evitarán una frecuente deformación del trabajo de equipo que fracciona temas de aprendizaje, no permite que los estudiantes visualicen los contenidos en su conjunto y oculta desequilibrios injustos en el esfuerzo realizado por cada alumno. Se sugiere establecer como criterio que los equipos no se integren con más de cinco alumnos.

8. 8. Propiciar la redacción de notas de lectura, registros de observación y de resultados de los

experimentos, así como diseños de actividades didácticas para el trabajo en el aula de secundaria, entre otras. Es conveniente que cada alumno integre a lo largo del curso una carpeta personal con los productos del aprendizaje, que le será útil para ordenar y clasificar su trabajo, para consultarla durante los siguientes semestres, en su futuro trabajo profesional y, eventualmente, como elemento de evaluación.

9. 9. Propiciar el análisis de los resultados de las jornadas de Observación del Proceso Escolar, con

base en las actividades que se presentan al final del curso.

SUGERENCIAS PARA LA EVALUACIÓN

Los criterios y procedimientos para evaluar los conocimientos, habilidades y actitudes que los estudiantes adquieren durante el estudio de los temas del curso, deben ser congruentes con los propósitos y las orientaciones didácticas señaladas. Es necesario tener en cuenta que la evaluación, entendida como proceso permanente. Permite identificar no sólo los avances y las dificultades en el aprendizaje de los estudiantes, sino que también aporta Información que el maestro puede aprovechar para tomar decisiones que contribuyan a mejorar su forma de enseñar. Para que los estudiantes tomen conciencia de los compromisos y tareas que les corresponde asumir, es conveniente que al iniciar el curso acuerden con el maestro tos criterios y procedimientos que se aplicarán para evaluar. De esta manera tendrán los elementos básicos para reconocer aquellos campos específicos en los que requieren fortalecer su formación profesional. Las características de este curso y tipo de actividades que se llevan a cabo requieren prácticas de evaluación diversas que evidencien no sólo los conocimientos que adquieren los alumnos, sino también las actitudes que manifiestan ante el trabajo individual y de grupo, así como hacia los adolescentes y hacia la naturaleza. Para evaluar deben aprovecharse la participación de los alumnos en la clase, los textos escritos y las indagaciones que realicen. En este caso, la evaluación no requiere de acciones ni productos distintos de los que se generan en el proceso mismo de enseñar y aprender. Cuando se considere necesario que los alumnos muestren sus niveles de logro por medio de un desempeño destinado específicamente a la evaluación, los instrumentos que se elijan deben plantear retos para que los estudiantes apliquen su capacidad de análisis, juicio critico, comprensión, relación, síntesis y argu-mentación; deben, asimismo, proporcionar información sobre rasgos como los que se enuncian enseguida-: 3.• • El interés que muestran los estudiantes por acercarse al conocimiento científico. 4.• • La comprensión de las intenciones educativas de la enseñanza de la química en la secundaria,

a partir del análisis de los contenidos propuestos en los programas de estudio de este nivel. 5.• • La habilidad para vincular las elaboraciones teóricas con el análisis de las situaciones

educativas relacionadas con la enseñanza y el aprendizaje de la química-Para lograr lo anterior

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se sugiere tomar como base las recomendaciones de evaluación de los libros para el maestro de biología, física y química. Una combinación de éstas podrá ayudar a utilizar los instrumentos adecuados para cada situación que se necesite evaluar.


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ORGANIZACIÓN POR BLOQUES

BLOQUE I1. HERENCIA MENDELIANA. TODO ESTÁ EN LOS GENES:

TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIA PROPÓSITOS Con el estudio de los contenidos y con las actividades que se realicen en este bloque,. se pretende que los estudiantes normalistas: •1. 1. Reconozcan la importancia de enseñar y aprender genética Mendeliana y la teoriateoría

cromosomica cromosómica en la escuela secundaría. •2. 2. Relacionen el desarrollo de habilidades, valores y actitudes con el estudio de la biología en la

escuela secundaría. TEMAS Tema 1. Mendel y sus guisantes. Primera y segunda ley de Mendel Importancia de los estudios de Mendel Tema 2. Cromosomas, genes y proteínas. Teoría cromosómica de la herencia Tema 3. El ADN y el ARN (flujos de información y síntesis de proteínas) Tema 4. Cromosomas y genes • 1. Los propósitos de conocer la genética desde sus principios, que fue con Gregorio Mendel • 3. Los valores, las actitudes y las habilidades que la enseñanza de la biología desarrolla y

fomenta. Su relación con los propósitos de la asignatura. ACTIVIDADES SUGERIDAS Tema 1. •1. 1.- Leer y comentar los principios de la genética, a partir de Juan Gregorio Mendel. 2.- Redactar un texto con los motivos personales que determinaron el estudio de la biología y su relacionrelación con la genética. •2. . Abrir una discusión por equipos para argumentar a favor o en contra de las siguientes

opiniones sobre la química: • • La genética es una ciencia para sabios. • • La genética de mendel Mendel no se parece a la genética actual. • • Se puede aprender y enseñar genética mendeliana sólo a través de experimentación. • • Lo importante en genética es la interpretación de los conceptos basicosbásicos. • • Los genetistas son hacedores de frijoles.

Escoger un representante por equipo, quien pasará a formar parte de un panel de discusión donde se presentarán las conclusiones y se polemizará con otros equipos. Al agotar la discusión, anexar al escrito inicial las conclusiones de la discusión (conservar el escrito para analizarlo al final del curso).

•3. 2. Leer las primeras 10 paginaspáginas del anexo para iniciar la comprensión de las leyes de Mendel.

•4. 3. Analizar los textos relacionados con las leyes de Mendel. •5. 4. Describir en un ensayo para posteriormente exponer y discutir la importancia de los trabajos



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Con formato: Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto, Numerado + Nivel: 1+ Estilo de numeración: 1, 2, 3, … +Iniciar en: 1 + Alineación: Izquierda +Alineación: 0 cm + Tabulacióndespués de: 0.63 cm + Sangría: 0.63cmCon formato: Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto






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Con formato: Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto, Numerado + Nivel: 1+ Estilo de numeración: 1, 2, 3, … +Iniciar en: 1 + Alineación: Izquierda +Alineación: 0 cm + Tabulacióndespués de: 0.63 cm + Sangría: 0.63

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de Mendel en la genética actual. •6. 5.Escoger algunos trabajos para ser leídos en clase y complementar con las ideas del resto del

grupo. Luego contrastar lo planteado por el autor con las ideas del grupo. Temo Tema 2. Cromosomas ,Cromosomas, genes y proteinasproteínas. 1. 1.- continuar Continuar con la lectura de las siguientes 20 paginaspáginas del anexo técnico del

desarrollo de la genética y los temas relacionarelacionan dos como lo son el desarrollo celular y so ciclo de vida.

2. 2.- Leer para la compra de materiales en que consisten las practicasprácticas y obtener un listado para su acopio. A partir de aquí es importante que se inicie con las practicas para tratar de realizarlas 7 que se sugieren esto es debido a que también pueden llevarse a cabo en al aula con alumnos de secundaria.

3. 3.- De ser posible iniciar con las prácticas de laboratorio que finalmente ayuden a la comprensión de las bases de la genética de la biología.

4. 4.-Formar equipos, discutir y llegar a una conclusión sobre las siguientes preguntas: • • ¿Cómo puede contribuir la enseñanza de la genética y el conocimiento de los genes y los

cromosomas al logro, en los adolescentes, de habilidades del pensamiento científico que permitan asegurar la toma de decisiones de manera informada?

• • ¿ ¿De qué forma puede llegara influir el aprendizaje de la genética, cromosomas, genes y proteinasproteínas en el desarrollo de un pensamiento criticocrítico y racional?

• • ¿Cuál es la importancia de incorporar las ideas y conceptos de la genética en las explicaciones de los fenómenos biológicos?

• • ¿Vale la pena enseñar genética cuando es posible vivir sin conocer la visión Genética de los hechos y fenómenos cotidianos?. ¿Por qué? Escoger un representante por equipo para que en un panel de discusión exponga las conclusiones del equipo. Seleccionar a un relator que registre lo esencial de las participaciones de los expositores. Al final de las intervenciones, el resto del grupo podrá intervenir para comentar dudas, hacer precisiones sobre las exposiciones y concluir sobre cómo contribuye la enseñanza de la química al logro de los propósitos de formación científica de los adolescentes.

5. 5. Leer los apartados que incluyan el código genético para una posterior discusión. Tema 3. El ADN y el ARN (flujos de información y síntesis de proteínas). 1. 1.- a A traves través de la elaboración de material didacticodidáctico, los estudiantes normalistas

deberan deberán presentar las secuencias basica básicas de eventos que se llevan a cabo para la duplicación, transcripcion transcripción y expresión en sintesis síntesis de proteinasproteínas, basados en el codigocódigo geneticogenético .. • Presentar el mecanismo de duplicacionduplicación • Presentar el mecanismo de transcripciontranscripción • Presentar la síntesis de proteinasproteínas de acuerdo con el codigocódigo geneticogenético.

2. 2.- finalmente Finalmente corregir los errores de comprensión que se presenten, para poder pasar a un nivel mas más avanzado de discusión de la genética, partiendo del dogma central de la biología moleclarmolecular

BLOQUE II. GENÉTICA Y EVOLUCIÓN Tema 1. Mutación y recombinación como materia prima de la selección natural Tema 2 La genética y la evolución. Mutación y recombinación.

Con formato: Justificado, Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto


Con formato: Justificado, Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto, Numerado + Nivel: 1 + Estilo denumeración: 1, 2, 3, … + Iniciar en: 1 + Alineación:Izquierda + Alineación: 0 cm + Tabulacióndespués de: 0.63 cm + Sangría: 0.63 cm

Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0.64 cm, Espacio Antes: 0 pto, Después: 0 pto,Con viñetas + Nivel: 2 + Alineación: 1.9 cm +Tabulación después de: 2.53 cm + Sangría: 2.53cm, Punto de tabulación: 1.27 cm, Lista contabulaciones + No en 2.53 cm

Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0.48 cm, Espacio Antes: 0 pto, Después: 0 pto









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Tema 3. Genética humana y manipulación de la herencia Tema 4 Genética humana Tema 5 La genética y la biotecnología PROPÓSITOS Con el estudio de los contenidos y las actividades que se realicen en este bloque se pretende que los estudiantes normalistas: 1. 1. Comprendan la la genética humana asiasí como el uso del conocimiento para el desarrollo de

nuevas tecnologías. 2. 2. Identifiquen la relación de los contenidos de la asignatura con las habilidades del pensamiento

científico. TEMAS Tema 1. Mutación y recombinación como materia prima de la selección natural Tema 2. La genética y la evolución. Mutación y recombinación. Tema 3. Genética humana y manipulación de la herencia Tema 4. Genética humana Tema 5. La genética y la biotecnología ACTIVIDADES SUGERIDAS 1. 1.- paraPara abordar los temas de este bloque ya debieron haber terminado de leer al menos un

80 % del anexo 2. 2.- presentarPresentar en base a material didacticodidáctico preparado para realizar una

exposición relativa a como se presenta la mutación y de que manara se lleva a cabo una recombinacionrecombinación natural y/o intencional.

3. 3.- presentarPresentar ensayos de cómo es posible que se presente una mutación que evidencíeevidencie la evolución.

4. 4.- realizarRealizar un debate relativo al uso de la genética humana. 5. 5.- realizarRealizar una serie de exposiciones por equipos acerca del uso de la biotecnología para

beneficio y de que manera es posible que influencie nuestras vidas en un futuro no lejano.

BLOQUE III. LA ENSEÑANZA Y EL APRENDIZAJE DE LA GENÉTICA EN LA ESCUELA SECUNDARIA

PROPÓSITOS Con el estudio de los contenidos y con las actividades que se realicen en este bloque, se pretende que los estudiantes normalistas: 1. 1. Analicen los aspectos fundamentales del enfoque para la enseñanza de la biología y la

genética y conozcan algunas recomendaciones didácticas generales que les permitan identificar las formas de trabajo congruentes con los propósitos del nivel educativo. En particular, que reconozcan la trascendencia de las metas de enseñanza como base de la planeación, y las funciones de la evaluación en los logros del aprendizaje a lo largo del proceso educativo,

2. 2. Identifiquen algunos de los retos para la enseñanza y el aprendizaje de la biología, y reconozcan algunas estrategias didácticas para afrontarlos.

TEMAS






Con formato: Justificado, Sangría:Izquierda: 0.01 cm, Espacio Antes: 0pto, Después: 0 pto, Con viñetas +Nivel: 2 + Alineación: 1.9 cm +Tabulación después de: 2.53 cm +Sangría: 2.53 cm, Punto de tabulación: 0.63 cm, Lista con tabulaciones + Noen 2.53 cm



Con formato: Sangría: Izquierda: 0cm, Espacio Antes: 0 pto, Después: 0pto, Numerado + Nivel: 1 + Estilo denumeración: 1, 2, 3, … + Iniciar en: 1+ Alineación: Izquierda + Alineación: 0.63 cm + Tabulación después de: 1.27 cm + Sangría: 1.27 cm, Punto detabulación: 0.63 cm, Lista contabulaciones + No en 1.27 cm




Con formato: Centrado, EspacioAntes: 0 pto, Después: 0 pto





Con formato: Sangría: Izquierda: 0cm, Espacio Antes: 0 pto, Después: 0pto, Numerado + Nivel: 1 + Estilo denumeración: 1, 2, 3, … + Iniciar en: 1+ Alineación: Izquierda + Alineación: 0.63 cm + Tabulación después de: 1.27 cm + Sangría: 1.27 cm, Punto detabulación: 0.63 cm, Lista contabulaciones + No en 1.27 cm



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Tema 1. Concepciones de los alumnos sobre genética Tema 2. Ideas previas acerca de la genética en los alumnos de la escuela secundaria Tema 3. Estrategias didácticas para la enseñanza y el aprendizaje de los temas de genética en la escuela secundaria ACTIVIDADES SUGERIDAS

1. 1.- Elegir por equipos, alguna de las siguientes situaciones, analizarlas y escribir las posibles respuestas a las preguntas planteadas (se recomienda revisar libros poder resolver con más fundamentos la situación escogida). Las situaciones se pueden presentar de manera hipoteticahipotética o tomar las experiencias de las jornadas de observación y practica.

2. 2.- lasLas situaciones deberán estar centradas en los temas que corresponden a este bloque.







Con formato: Espacio Antes: 0 pto, Después: 0pto, Numerado + Nivel: 1 + Estilo de numeración:1, 2, 3, … + Iniciar en: 1 + Alineación: Izquierda +Alineación: 0.63 cm + Tabulación después de: 1.27 cm + Sangría: 1.27 cm


Con formato: Sangría: Primera línea: 0 cm,Interlineado: sencillo

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MATERIAL

DE

APOYO


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CONTINUIDAD DE LA VIDA: VARIACION Y HERENCIA

ANEXO TECNICO CIENTIFICO

INFORMACIÓN GENÉTICA

CICLO CELULAR. DIVISIÓN Y MUERTE DE

LAS CÉLULAS En general, en los cromosomas, el material genético se encuentra organizado en secuencias de nucleótidos llamadas genes. Los genes portan información esencial para el funcionamiento de la célula y, por lo tanto, deben distribuirse en forma equitativa entre las células hijas. Las células se reproducen mediante un proceso conocido como división celular en el cual su material genético –el DNA– se reparte entre dos nuevas células hijas. En los organismos unicelulares, por este mecanismo aumenta el número de individuos en la población. En las plantas y animales multicelulares, la división celular es el procedimiento por el cual el organismo crece, partiendo de una sola célula, y los tejidos dañados son reemplazados y reparados. Una célula individual crece asimilando sustancias de su ambiente y transformándolas en nuevas moléculas estructurales y funcionales. Cuando una célula alcanza cierto tamaño crítico y cierto estado metabólico, se divide. Las dos células hijas comienzan entonces a crecer. Las células eucarióticas pasan a través de una secuencia regular de crecimiento y división llamada ciclo celular. El ciclo celular se divide en tres fases principales: interfase, mitosis, y citocinesis. Para completarse, puede requerir desde pocas horas hasta varios días, dependiendo del tipo de célula y de factores externos como la temperatura o los nutrimentos disponibles. Cuando la célula está en los estadios interfásicos del ciclo, los cromosomas son visibles dentro del núcleo sólo como delgadas hebras de material filamentoso llamado cromatina. Por medio de el proceso de mitosis, los cromosomas se distribuyen de manera que cada nueva célula obtiene un cromosoma de cada tipo. Cuando comienza la mitosis, los

cromosomas condensados, que ya se duplicaron durante la interfase, se hacen visibles bajo el microscopio óptico. La citocinesis es la división del citoplasma. Habitualmente, pero no siempre, la citocinesis acompaña a la mitosis o división del núcleo. En el desarrollo y mantenimiento de la estructura de los organismos pluricelulares, no sólo se requiere de la división celular, que aumenta el número de células somáticas, sino también del proceso de apoptosis. La apoptosis es un proceso de muerte celular programada. En los vertebrados, por apoptosis se regula el número de neuronas durante el desarrollo del sistema nervioso, se eliminan linfocitos que no realizan correctamente su función y se moldean las formas de un órgano en desarrollo, eliminando células específicas. Ciertas veces, una célula escapa a los controles normales de división y muerte celular. Cuando una célula comienza a proliferar de modo descontrolado se inicia el cáncer. Este crecimiento desmedido puede dar lugar a la formación de una masa de células denominada tumor. CICLO CELULAR. DIVISIÓN Y MUERTE DE

LAS CÉLULAS La división celular Por medio de la división celular el DNA de una célula se reparte entre dos nuevas células hijas. La distribución de duplicados exactos de la información hereditaria es relativamente simple en las células procarióticas en las que, la mayor parte del material genético está en forma de una sola molécula larga y circular de DNA, a la que se asocian ciertas proteínas específicas. Esta molécula constituye el cromosoma de la célula y se duplica antes de la división celular. Cada uno de los dos cromosomas hijos se ancla a la membrana celular en polos opuestos de la célula. Cuando la célula se alarga, los cromosomas se separan. Cuando la célula alcanza aproximadamente el doble de su tamaño original y los cromosomas están separados, la membrana celular se invagina y se forma una nueva pared pared, que separa a las dos células nuevas y a sus duplicados cromosómicos. En las células eucarióticas eucarióticas, el problema de dividir exactamente el material genético es mucho más complejo que en las

Con formato: Centrado, Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto, Borde: Inferior: (Sin borde)


Código de campo cambiado






Con formato: Justificado, Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto, Borde: Inferior: (Sin borde)


Con formato: Fuente: Sin Cursiva

Con formato: Fuente de párrafo predeter.





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procarióticas procarióticas. Una célula eucariótica típica contiene aproximadamente mil veces más DNA que una célula procariótica; este DNA es lineal y forma un cierto número de cromosomas diferentes. Cuando estas células se dividen, cada célula hija tiene que recibir una copia completa, y sólo una, de cada uno de los 46 cromosomas. Además, las células eucarióticas contienen una variedad de organelas que también deben ser repartidas entre las células hijas. Las soluciones a estos problemas son ingeniosas y complejas. En una serie de pasos, llamados colectivamente mitosis mitosis, un conjunto completo de cromosomas es asignado a cada uno de los dos núcleos hijos. Durante la mitosis, se forma el huso , una estructura constituida por microtúbulos , a la cual se une, en forma independiente, cada uno de los cromosomas presentes en la célula. Esta estructura permite que los cromosomas se separen unos de otros en forma organizada. La mitosis habitualmente es seguida de un proceso de citocinesis que divide a la célula en dos células nuevas. Cada una contiene, no sólo un núcleo con un complemento de cromosomas completo, sino también, aproximadamente, la mitad del citoplasma, incluyendo las organelas y muchas macromoléculas de la célula materna. La mitosis y la citocinesis son los acontecimientos culminantes de la división celular en los eucariotas. Sin embargo, representan solamente dos etapas de un proceso mayor, el ciclo celular celular. Ciclo celular. División y Muerte de las células Ciclo celular El ciclo celular consiste en tres fases: interfase , mitosis , y citocinesis . Antes de que una célula eucariótica pueda comenzar la mitosis y dividirse efectivamente, debe duplicar su DNA , sintetizar histonas y otras proteínas asociadas con el DNA de los cromosomas, producir una reserva adecuada de organelas para las dos células hijas y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleven a cabo la mitosis y la citocinesis. Estos procesos preparatorios ocurren durante la interfase, en la cual, a su vez, se distinguen tres etapas: las fases Gl, S y G2. En la fase Gl, las moléculas y estructuras citoplasmáticas aumentan en número; en la fase S, los cromosomas se duplican; y en la

fase G2, comienza la condensación de los cromosomas y el ensamblado de las estructuras especiales requeridas para la mitosis y la citocinesis. Durante la mitosis, los cromosomas duplicados son distribuidos entre los dos núcleos hijos, y en la citocinesis, el citoplasma se divide, separando a la célula materna en dos células hijas. El ciclo celular está finamente regulado. Esta regulación ocurre en distintos momentos y puede involucrar la interacción de diversos factores, entre ellos, la falta de nutrimentos y los cambios en temperatura o en pH , pueden hacer que las células detengan su crecimiento y su división. En los organismos multicelulares, además, el contacto con células contiguas puede tener el mismo efecto. En cierto momento del ciclo celular, la célula “decide” si va a dividirse o no. Cuando las células normales cesan su crecimiento por diversos factores, se detienen en un punto tardío de la fase G1, –el punto R ("restricción"), primer punto de control del ciclo celular–. En algunos casos, antes de alcanzar el punto R, las células pasan de la fase G1 a un estado especial de reposo, llamado G0, en el cual pueden permanecer durante días, semanas o años. Una vez que las células sobrepasan el punto R, siguen necesariamente a través del resto de las fases del ciclo, y luego se dividen. La fase Gl se completa rápidamente y, en la fase S, comienza la síntesis de DNA y de histonas. Existe otro mecanismo de control durante el proceso mismo de duplicación del material genético, en la fase S, que asegura que la duplicación ocurra sólo una vez por ciclo. Luego, la célula entra en la fase G2 del ciclo. En G2, existe un segundo punto de control en el cual la célula “evalúa” si está preparada para entrar en mitosis. Este control actúa como un mecanismo de seguridad que garantiza que solamente entren en mitosis aquellas células que hayan completado la duplicación de su material genético. El pasaje de la célula a través del punto R depende de la integración del conjunto de señales externas e internas que recibe. El sistema de control del ciclo celular está basado en dos proteínas clave, las ciclinas y las proteínas quinasas dependientes de ciclinas (Cdk), que responden a esta integración de señales.

Con formato: Fuente de párrafopredeter.







Con formato: Justificado, EspacioAntes: 0 pto, Después: 0 pto, Borde:Inferior: (Sin borde)











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Durante la fase S (de síntesis) se duplica el material cromosómico. Entre la división celular y la fase S hay dos fases G (del inglés gap, intervalo). La primera de ellas (G1) es un período de crecimiento general y duplicación de las organelas citoplasmáticas. Durante la segunda (G2), comienzan a ensamblarse las estructuras directamente asociadas con la mitosis y la citocinesis. Después de la fase G2 ocurre la mitosis, que usualmente es seguida de inmediato por la citocinesis. En las células de diferentes especies o de diferentes tejidos dentro del mismo organismo, las diferentes fases ocupan distintas proporciones del ciclo celular completo.

El número de veces que una célula se ha dividido anteriormente también influye en la división celular. Cuanto mayor edad tiene el organismo de donde se toman las células, menor será el número de veces que las células se dividan en cultivo. A este fenómeno se lo denomina senescencia o envejecimiento celular. Esta restricción en el número de divisiones se correlaciona con el acortamiento progresivo de los extremos de los cromosoas –los telómeros – a lo largo de los sucesivos ciclos celulares. Esto no ocurre en ciertos tipos celulares, como en las células germinales o en algunas células de la sangre. En estas células, se encuentra activa una enzima llamada telomerasa telomerasa, que agrega continuamente DNA a los extremos de los cromosomas, evitando su acortamiento. Esta enzima también se encuentra activa en células cancerosas. Ciclo celular. División y Muerte de las células Mitosis La mitosis cumple la función de distribuir los cromosomas duplicados de modo tal que cada nueva célula obtenga una dotación completa de cromosomas. La capacidad de la célula para llevar a cabo esta distribución depende del estado condensado de los cromosomas durante la mitosis y del ensamble de microtúbulos denominado huso huso. En los estadios tempranos de la mitosis, cada uno de los cromosomas consiste en dos copias idénticas, llamadas cromátides cromátides, que se mantienen juntas por sus centrómeros . centrómeros. Simultáneamente se organiza el huso, cuya formación se inicia a partir de los centrosomas centrosomas. Tanto en las células animales como en las vegetales, el entramado del huso está formado por fibras que se extienden desde los polos al ecuador de la célula. Otras fibras están unidas a las cromátides al nivel de los cinetocoros, estructuras proteicas asociadas con los centrómeros. La profase finaliza con la desintegración de la envoltura nuclear y la desaparición de los nucléolos nucléolos. Durante la metafase, los pares de cromátides, dirigidos por las fibras del huso, se mueven hacia el centro de la célula. Al final de la metafase se disponen en el plano ecuatorial. Durante la anafase se separan las cromátides hermanas, y cada cromátide –

Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: -0.51 cm, Derecha: -0.51 cm, Espacio Antes: 0pto, Después: 0 pto

Con formato: Fuente: Verdana, 9.5 pto, Español(México)











Con formato: Justificado, Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto, Borde: Inferior: (Sin borde)












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ahora un cromosoma independiente– se mueve a un polo opuesto. Durante la telofase se forma una envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. El huso comienza a desintegrarse, los cromosomas se desenrollan y una vez más se extienden y aparecen difusos.

a) Interfase. La cromatina ya está duplicada pero todavía no se ha condensado. Dos pares de centríolos se encuentran justo al lado de la envoltura nuclear. b) Profase. Los centríolos empiezan a moverse en dirección a los polos opuestos de la célula, los cromosomas condensados son ya visibles, la envoltura nuclear se rompe y comienza la formación del huso mitótico. c) Metafase temprana. Las fibras polares y cinetocóricas del huso tiran de cada par de cromátides hacia un lado y otro. d) Metafase tardía. Los pares de cromátides se alinean en el ecuador de la célula. e) Anafase. Las cromátides se separan. Las dos dotaciones de cromosomas recién formados son empujadas hacia polos opuestos de la célula. f) Telofase. La envoltura nuclear se forma alrededor de cada dotación cromosómica y los cromosomas se descondensan y adquieren, nuevamente, un aspecto difuso. Los nucléolos reaparecen. El huso mitótico se desorganiza y la membrana plasmática se invagina en un proceso que hace separar las dos células hijas. Ciclo celular. División y Muerte de las células Citocinesis La citocinesis es la división del citoplasma y difiere significativamente en las células vegetales y en las animales. En las células

animales, durante la telofase temprana la membrana comienza a constreñirse alrededor de la circunferencia de la célula, en el plano ecuatorial del huso huso. La constricción se produce por la contracción de un anillo compuesto principalmente por filamentos de actina y miosina –el anillo contráctil – que se encuentra unido a la cara citoplasmática de la membrana celular . celular. El anillo contráctil actúa en la membrana de la célula materna, a la altura de su línea media, estrangulándola hasta que se separan las dos células hijas. En las células vegetales, una serie de vesículas divide al citoplasma en la línea media. Estas vesículas, son producidas por los complejos de Golgi y contienen polisacáridos . polisacáridos. Las vesículas migran hacia el plano ecuatorial, transportadas por los microtúbulos remanentes del huso mitótico; finalmente se fusionan y forman una estructura plana limitada por membrana, la placa celular celular. A medida que se agregan más vesículas, los bordes de la placa en crecimiento se fusionan con la membrana de la célula y se forma una capa de polisacáridos entre las dos células hijas, completándose su separación. Esta capa se impregna con pectinas y forma finalmente la laminilla media . media. Cada nueva célula construye, así, su propia pared celular, depositando celulosa y otros polisacáridos sobre la superficie externa de su membrana celular. Cuando se completa la división celular, se han producido dos células hijas, más pequeñas que la célula materna, pero indistinguibles de ésta en cualquier otro aspecto.

Con formato: Fuente: Verdana, 9.5pto, Negrita, Español (México)

Con formato: Justificado, Sangría:Izquierda: -0.51 cm, Derecha: -0.51cm, Espacio Antes: 0 pto, Después: 0pto



Con formato: Justificado, EspacioAntes: 0 pto, Después: 0 pto, Borde:Inferior: (Sin borde)



















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El plano de la división celular se establece en la fase G2 tardía del ciclo celular, cuando los microtúbulos del citoesqueleto se reorganizan en una estructura circular, conocida como banda de preprofase, justo por dentro de la pared celular. Aunque esta banda desaparece al comenzar la profase, determina la ubicación futura del ecuador y de la placa celular. Los microtúbulos de la banda se reensamblan luego en el huso, en una zona clara que se origina alrededor del núcleo en el curso de la profase. En la citocinesis, que comienza durante la telofase, la placa celular se extiende gradualmente hacia afuera hasta que alcanza la región exacta de la pared celular ocupada previamente por la banda de preprofase. Las vesículas que originan la placa celular son aparentemente guiadas a su posición por las fibras del huso que quedan entre los núcleos hijos. Apoptosis En la formación de un individuo, la muerte celular o apoptosis es tan importante como la división celular. La mayoría de las células fabrican las proteínas que forman parte de una maquinaria para su propia destrucción. Esta maquinaria letal está compuesta por enzimas capaces de degradar proteínas (proteasas) cuya activación produce, directa o indirectamente, cambios celulares característicos. Las células que entran en apoptosis se encogen y se separan de sus vecinas; luego las membranas celulares se ondulan y se forman burbujas en su superficie; la cromatina se condensa y los cromosomas se fragmentan; finalmente, las células se dividen en numerosas vesículas

,vesículas, los cuerpos apoptósicos, que serán engullidas por células vecinas. Las enzimas involucradas en el proceso de apoptosis permanecen normalmente inactivas en las células, respondiendo a mecanismos de control estrictos. Los mecanismos de control son los responsables de activar la maquinaria letal en momentos particulares de la vida de la célula, respondiendo a señales externas o internas. Cualquier alteración en estos mecanismos de control puede tener consecuencias nefastas para el organismo, creando estados patológicos producidos tanto por la pérdida de células normales como por la sobrevida de células que deberían entrar en apoptosis. Cuando una célula muere por daño o envenenamiento, proceso denominado necrosis necrosis, normalmente se hincha y explota, derramando su contenido en el entorno. Como consecuencia, se produce una inflamación que recluta leucocitos leucocitos, y que puede lesionar el tejido normal que la circunda. La apoptosis, a diferencia de la necrosis, es un tipo de muerte activa, que requiere gasto de energía por parte de la célula y es un proceso ordenado en el que no se desarrolla un proceso inflamatorio. Ciclo celular. División y Muerte de las células El control de la proliferación celular y el cáncer La capacidad de proliferar en forma descontrolada está relacionada con la acumulación de ciertos cambios en la célula. El cáncer es el resultado de una serie de modificaciones accidentales en el material genético que trae como consecuencia la alteración del comportamiento normal de la célula. Existen genes que contribuyen a originar un cáncer los cuales, en sus “versiones normales”, están relacionados con el control del crecimiento y la sobrevida de la célula. Entre ellos, los protooncogenes estimulan la proliferación celular y los genes supresores de tumores, la inhiben. La versión alterada de un protooncogen se denomina oncogen (del griego onkos, “tumor”) y puede ser responsable, por ejemplo, del aumento desmedido de una proteína estimuladora del crecimiento. Por otra parte, la versión alterada de un gen supresor puede resultar en la pérdida de una proteína inhibidora del crecimiento o de una proteína activadora de la muerte programada. En ambos casos, la

Con formato: Fuente: Verdana, 9.5 pto, Negrita,Español (México)

















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presencia de estos genes alterados conduce a la proliferación descontrolada de las células que se encuentra en el origen de todo cáncer. Mientras las células tumorales quedan restringidas a una masa única, se dice que el tumor es benigno. Un tumor benigno puede proseguir su crecimiento sin invadir el tejido circundante; puede también detener su crecimiento o reducirse. En muchas ocasiones, es posible removerlo quirúrgicamente y lograr así una cura completa. Una característica clave de las células cancerosas es que, a diferencia de las células normales, tienen la capacidad de emigrar, invadir nuevos tejidos y establecer nuevas colonias. Este proceso se denomina metástasis. Un tumor que adquiere esta capacidad pasa a ser maligno y causa frecuentemente la muerte Con formato: Espacio Antes: 0 pto,

Después: 0 pto

Con formato: Justificado, Borde:Inferior: (Sin borde), Izquierda: (Sinborde)

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Meiosis y reproducción sexual

La reproducción sexual requiere, en general, de dos progenitores y siempre involucra dos hechos: la fecundación y la meiosis. La fecundación es el medio por el cual las dotaciones genéticas de ambos progenitores se reúnen y forman una nueva identidad genética, la de la progenie. La meiosis es un tipo especial de división nuclear en el que se redistribuyen los cromosomas y se producen células que tienen un número haploide de cromosomas (n). La fecundación restablece el número diploide (2n). En organismos con reproducción sexual, la haploidía y la diploidía se suceden a lo largo de los ciclos de vida.

Cada una de las células haploides producidas por meiosis contiene un complejo único de cromosomas, debido al entrecruzamiento y a la segregación al azar de los cromosomas. De esta manera, la meiosis es una fuente de variabilidad en la descendencia.

Los acontecimientos que tienen lugar durante la meiosis se asemejan a los de la mitosis, proceso de reproducción en el cual el material genético –el DNA– se reparte en partes iguales entre dos nuevas células hijas. Existen importantes diferencias entre los procesos de mitosis y meiosis. Durante la meiosis, cada núcleo diploide se divide dos veces, produciendo un total de cuatro núcleos. Sin embargo, los cromosomas se duplican sólo una vez, antes de la primera división nuclear. Por lo tanto, cada uno de los cuatro núcleos producidos contiene la mitad del número de cromosomas presentes en el núcleo original. A diferencia de lo que ocurre en la meiosis, en la mitosis, luego de la duplicación de los cromosomas, cada núcleo de divide sólo una vez. En consecuencia, el número de cromosomas se mantiene invariable.

Debido al fenómeno del entrecruzamiento y al de segregación al azar de los cromosomas, durante la meiosis se recombina el material genético de los progenitores, lo que no ocurre en la mitosis.

La mitosis puede ocurrir en células haploides o diploides, mientras que la meiosis ocurre solamente en células con un número diploide (o poliploide) de cromosomas.

La meiosis ocurre en diferentes momentos del ciclo vital, según en que especie se produzca.

Aunque la meiosis en los animales produce gametos, en las plantas produce esporas. Una espora es una célula reproductora haploide que, a diferencia de un gameto, puede producir un organismo haploide sin haberse fusionado previamente con otra célula. Sin embargo, con la formación de gametos y esporas por meiosis, se obtiene el mismo resultado: en algún momento del ciclo vital de un organismo que se reproduce sexualmente, se reduce la dotación diploide de cromosomas a la dotación haploide.


Las fases de la meiosis

La meiosis meiosis, un tipo especial de división nuclear. Consiste en dos divisiones nucleares sucesivas, designadas convencionalmente meiosis I y meiosis II. Durante este proceso de división se redistribuyen los cromosomas y se producen células que tienen un número haploide de cromosomas (n).

Durante la interfase que precede a la meiosis, los cromosomas se duplican. En la profase I de la meiosis, los cromosomas homólogos se aparean.

Un homólogo de cada par proviene de un progenitor, y el otro homólogo, del otro progenitor. Cada homólogo consta de dos cromátides hermanas idénticas, que se mantienen unidas por el centrómero centrómero. Mientras los homólogos están apareados, ocurre entre ellos el entrecruzamiento , dando como resultado el intercambio de material cromosómico.

Al finalizar la meiosis I, los cromosomas homólogos se separan. Se producen dos núcleos, cada uno con un número haploide de cromosomas. Cada cromosoma, a su vez, está formado por dos cromátides cromátides. Los núcleos pueden pasar por un período de interfase, pero el material cromosómico no se duplica.

En la segunda etapa de la meiosis, la meiosis II, las cromátides hermanas de cada cromosoma se separan, como si fuese una mitosis mitosis. Cuando los dos núcleos se dividen, se forman cuatro células haploides.

Con formato: Justificado















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Durante la profase I de la meiosis, los cromosomas homólogos se disponen de a pares –se aparean–. Cada par homólogo está formado por cuatro cromátides por lo que también se conoce como tétrada (del griego, tetra que significa "cuatro"). Entre las cromátides de los dos cromosomas homólogos se produce el entrecruzamiento, es decir, el intercambio de segmentos cromosómicos. Los

cromosomas homólogos permanecen asociados en los puntos de entrecruzamiento –o quiasmas– hasta el final de la profase I. c) Luego, los cromosomas comienzan a separarse. Como se puede ver, las cromátides hermanas de cada homólogo ya no son completamente idénticas; el entrecruzamiento da como resultado una recombinación del material genético de los dos homólogos.


Con formato: Centrado






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Haploidía y diploidía

Cada organismo tiene un número de cromosomas característico de su especie . especie. Sin embargo, en estos los organismos y en la mayoría de las otras plantas y animales conocidos, las células sexuales, o gametos gametos, tienen exactamente la mitad del número de cromosomas que las células somáticas del organismo. El número de cromosomas de los gametos se conoce como número haploide haploide, y en las células somáticas ,somáticas, como número diploide diploide. Las células que tienen más de dos dotaciones cromosómicas se denominan poliploides poliploides.

Utilizando una notación abreviada, el número haploide se designa como n y el número diploide como 2n. Cuando un espermatozoide fecunda a un óvulo ,óvulo, los dos núcleos haploides se fusionan, n + n=2n, y el número diploide se restablece. La célula diploide producida por la fusión de dos gametos se conoce como cigoto cigoto.

En toda célula diploide, cada cromosoma tiene su pareja. Estos pares de cromosomas se conocen como pares homólogos homólogos. Los dos se asemejan en tamaño y forma y también en el tipo de información hereditaria que contienen. Uno de los cromosomas homólogos proviene del gameto de uno de los progenitores y su pareja, del gameto del otro progenitor. Después de la fecundación fecundación, ambos homólogos se encuentran presentes en el cigoto.

En la meiosis meiosis, la dotación cromosómica diploide, que contiene los dos homólogos de cada par, se reduce a una dotación haploide, que contiene solamente un homólogo de cada par. Así, la meiosis compensa los efectos de la fecundación.

Durante la meiosis, los miembros de cada par de cromosomas homólogos se separan y cada gameto haploide (n), producido por una célula diploide (2n), lleva sólo un miembro de cada par de homólogos. En la fecundación, los núcleos del espermatozoide y del óvulo se unen en el cigoto, cuyo núcleo contiene, nuevamente, los cromosomas homólogos de a pares. Cada par está formado por un cromosoma homólogo proveniente de un progenitor y un homólogo proveniente del otro progenitor. Aquí se usan los colores rojo y negro para indicar los cromosomas paternos















Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: -0.51 cm, Derecha: -0.51 cm

Con formato: Fuente: Verdana, 9.5 pto, Color defuente: Automático, Español (México)




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y maternos de cada par homólogo, respectivamente.


Diferencias entre mitosis y meiosis

Los acontecimientos que tienen lugar durante la meiosis se asemejan a los de la mitosis , pero una comparación de los dos procesos muestra un buen número de diferencias importantes


La meiosis ocurre en distintos tipos de ciclos vitales

La meiosis meiosis, según en qué especie se produzca, ocurre en diferentes momentos del

ciclovital. En muchos protistas y hongos, tales como el alga Chlamydomonas y el moho Neurospora, ocurre inmediatamente después de la fusión de las células fecundantes. Las células, habitualmente son haploides haploides, y la meiosis restablece el número haploide después de la fecundación .fecundación.

En las plantas, la fase haploide típicamente alterna con una fase diploide diploide. En los helechos, por ejemplo, la forma más












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común y conspicua es el individuo diploide, el esporofito esporofito. Los esporofitos de los helechos producen esporas por meiosis, que habitualmente se encuentran en la parte inferior de sus frondes (hojas). Estas esporas, que tienen el número haploide de cromosomas, germinan y forman plantas mucho más pequeñas, los gametofitos gametofitos, que típicamente consisten sólo en unas pocas capas de células, todas ellas haploides. Los pequeños gametofitos haploides producen gametos por mitosis mitosis; los gametos se fusionan y luego desarrollan un nuevo esporofito diploide. Este proceso, en el cual una fase haploide es seguida por una fase diploide y nuevamente por otra haploide, se conoce como alternancia de generaciones . La alternancia de generaciones ocurre en todas las plantas que se reproducen sexualmente, aunque no siempre en la misma forma.

Los seres humanos tienen el ciclo biológico típico de los animales en el cual los individuos diploides producen gametos haploides por

meiosis, inmediatamente antes de la fecundación. La fecundación de los gametos masculino y femenino restablece el número diploide de cromosomas. Prácticamente, todo el ciclo vital transcurre en el estado diploide.

a) En muchos protistas y hongos, aunque no en todos, la meiosis ocurre inmediatamente después de la fecundación. La mayor parte del ciclo vital transcurre en el estado haploide (indicado con una línea verde).






Con formato: Fuente: Arial, 10 pto, Español(alfab. internacional)


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CICLO DE VIDA EN LAS PLANTAS

CICLO DE VIDA EN LOS ANIMALES

c) En los animales, la meiosis es inmediatamente seguida por la fecundación. En consecuencia, durante la mayor parte del ciclo vital el organismo es diploide.

El organismo, en este caso Chlamydomonas, es haploide durante la mayor parte de su vida. La fecundación se produce por la unión de dos células fecundantes de cepas diferentes y da origen a un cigoto diploide. El cigoto produce una cubierta gruesa que le


Con formato: Fuente: Verdana, 9.5pto, Español (México)






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permite permanecer latente durante condiciones rigurosas. Después de este período de latencia, el cigoto se divide por meiosis, formando cuatro células haploides. Cada célula haploide puede reproducirse asexualmente (por mitosis) para formar más células haploides o, en condiciones ambientales adversas, las células haploides de una línea fecundante particular pueden fusionarse con células de un tipo opuesto, iniciándose así otro ciclo sexual.

En los esporangios (a la derecha), se producen, por meiosis, las esporas haploides, que luego son liberadas. De las esporas se desarrollan gametofitos haploides. En muchas especies, los gametofitos tienen sólo unas pocas capas de células y adoptan una forma similar a un corazón, como se muestra aquí (parte inferior). De la superficie inferior del gametofito aparecen filamentos, los rizoides, que penetran en el suelo. En la superficie inferior del gametofito hay arquegonios, estructuras con forma de botella, que contienen las gametos femeninos y los anteridios, que contienen a los gametos masculinos. Cuando los gametos masculinos maduran y hay un aporte adecuado de agua, los anteridios se rompen y los gametos masculinos, que tienen numerosos flagelos, nadan hasta los arquegonios y fecundan a los gametos femeninos. Del cigoto se desarrolla el esporofito diploide (2n), que crece del arquegonio, contenido en el gametofito. Después que el joven esporofito se arraigó en el suelo, el gametofito se desintegra. El esporofito madura, desarrolla esporangios, en los cuales ocurre la meiosis y así comienza nuevamente el ciclo.







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Los gametos (óvulos y espermatozoides) son producidos por meiosis. En la fecundación, los gametos haploides se fusionan, restableciéndose, en el cigoto, el número diploide. El cigoto dará lugar a un hombre o a una mujer que, cuando maduren, nuevamente producirán gametos haploides. Como en el caso de la mayoría del resto de los animales, las células son diploides durante casi todo el ciclo de vida; la única excepción son los gametos.

En la especie humana, a partir de cada espermatocito primario diploide se forman, en el hombre, cuatro espermátidas haploides, que se diferencian en cuatro espermatozoides. En la mujer, en cambio, a partir de cada ovocito primario diploide, el citoplasma se divide desigualmente y se produce un solo óvulo haploide; los núcleos haploides restantes forman los cuerpos o corpúsculos polares que se desintegran.

Con formato: Justificado, Sangría:Izquierda: -0.51 cm, Derecha: -0.51cm







Con formato: Centrado, Borde:Inferior: (Sin borde)

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EN EL JARDÍN DE UN MONASTERIO: EL

COMIENZO DE LA GENÉTICA

Concepciones acerca de la herencia

Transcurrieron muchos siglos en los que diferentes creencias y mitos predominaron sobre las explicaciones científicas. A mediados del siglo XIX, ya se sabía que los óvulos y los espermatozoides son células especializadas y que, tanto el óvulo como el espermatozoide, contribuyen a las características hereditarias del nuevo individuo. Pero ¿cómo, estas células especiales llamadas gametos gametos, son capaces de transmitir las centenas de características involucradas en la herencia? La herencia mezcladora, que sostenía que las características de los progenitores se mezclaban en la progenie, como en una mezcla de dos fluidos, fue una de las hipótesis. Sin embargo, esta explicación no tenía en cuenta la persistente herencia de ciertas variantes que indudablemente ocurría.

Este es un homúnculo ("hombrecito"), futuro ser humano en miniatura, dentro de un espermatozoide.

Los principios de Mendel

La primera ley de Mendel, o principio de segregación establece que cada individuo lleva un par de factores para cada característica y que los miembros del par segregan –es decir, se separan– durante la formación de los gametos gametos.

Si los miembros del par son iguales, se dice que el individuo es homocigota para la característica determinada por ese gen ;gen; si son diferentes, el individuo es heterocigota para esa característica. Las diferentes formas de un mismo gen son conocidas como alelos.

La constitución genética de un organismo se denomina genotipo genotipo. Sus características externas observables se conocen como fenotipo fenotipo. Un alelo que se expresa en el fenotipo de un individuo heterocigota, con exclusión del otro alelo, es un alelo dominante ; aquel cuyos efectos no se observan en el fenotipo del heterocigota es un alelo recesivo . En los cruzamientos que involucran a dos individuos heterocigotas para el mismo gen, la relación en la progenie del fenotipo dominante con respecto al recesivo es 3:1.

Mendel cruzó una planta de guisante pura de semillas amarillas con una planta pura de semillas verdes, transfiriendo el polen de las anteras de las flores de una planta a los estigmas de las flores de otra planta. Estas plantas constituyeron la generación progenitora (P). Las flores así polinizadas originaron vainas de guisantes que contenían solamente semillas amarillas. Estos guisantes –que son semillas– constituyeron la generación F1. Cuando las plantas de la F1 florecieron, las dejó autopolinizarse. Las vainas que se originaron de las flores autopolinizadas (generación F2 ) contenían tanto semillas amarillas como verdes, en una relación aproximada de 3:1, o sea aproximadamente 3/4 eran amarillas y 1/4 verdes.







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Una planta de guisante homocigota para flores púrpuras, se representa como BB en símbolos genéticos ya que el alelo para flor púrpura es dominante (B). Esta planta BB, sólo produce gametos, ya sean femeninos o masculinos, con el alelo para flor púrpura (B). Del mismo modo, una planta de guisante de flores blancas es homocigota recesiva (bb) y solamente produce gametos femeninos o masculinos con el alelo para flor blanca (b). Finalmente, una planta heterocigota (Bb) posee flores púrpura ya que el alelo para flor púrpura (B) es dominante sobre el alelo para flor blanca (b); esta planta produce la mitad de los gametos con el alelo B y la otra mitad, con el alelo (b), ya sea que se trate de gametos femeninos o masculinos.


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Esquema del principio de segregación

Se muestran las generaciones F1 y F2 después de un cruzamiento entre plantas de la generación P: una planta de guisante homocigota dominante para flores púrpuras (BB) y una planta homocigota recesiva para flores blancas (bb).

El fenotipo de la progenie de este cruzamiento–la generación F1– es púrpura, pero su genotipo es Bb. La F1 heterocigota produce cuatro tipos de gametos: masculinos B, femeninos B, masculinos b y femeninos b, en proporciones iguales. Cuando esta planta se autopoliniza, los gametos masculinos y los femeninos, B y b, se combinan al azar y forman, en promedio 1/4 BB (púrpura), 2/4 (o 1/2) Bb (púrpura) y 1/4 bb (blanco). La

relación genotípica subyacente 1:2:1 es la que da cuenta de la relación fenotípica de tres dominantes (púrpura) a un recesivo (blanco), que se expresa como 3:1. La distribución de las variantes en la F2 se muestra en un tablero de Punnett, que recibió su nombre del genetista inglés que utilizó este tipo de diagrama para el análisis de las características determinadas genéticamente.

Un cruzamiento de prueba, en el cual un individuo con una característica fenotípica dominante –pero con un genotipo desconocido– se cruza con un individuo homocigota para el alelo recesivo, revela el genotipo desconocido. Si en un cruzamiento de prueba que involucra a un gen aparecen en la progenie los dos fenotipos posibles, el individuo probado es heterocigota; si, en cambio, en la progenie solamente aparece el fenotipo dominante, el individuo es homocigota para el alelo dominante.

Esquema de prueba









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Para que una flor de guisante sea blanca, la planta debe ser homocigota para el alelo recesivo (bb). Pero una flor de guisante púrpura puede ser producida por una planta de genotipo Bb o por una de genotipo BB. ¿Cómo se podría distinguir una de otra? Los genetistas resuelven este problema cruzando estas plantas con otras que sean homocigotas recesivas. Este tipo de experimento se conoce como cruzamiento de prueba. Como se muestra aquí, la relación fenotípica en la generación F1 –de igual número de plantas con flor púrpura que de plantas con flor blanca (1:1)– indica que la planta con flor púrpura utilizada como progenitor en el cruzamiento de prueba era heterocigota.

El segundo principio de Mendel, el principio de la distribución independiente, se aplica al comportamiento de dos o más genes diferentes. Este principio establece que los alelos de un gen segregan independientemente de los alelos de otro gen. Cuando se cruzan organismos heterocigotas para cada uno de dos genes que se distribuyen independientemente, la relación fenotípica esperada en la progenie es 9:3:3:1.

Esquema del principio de la distribución independiente

Una planta homocigota para semillas redondas (RR) y amarillas (AA) se cruza con una planta que tiene semillas rugosas (rr) y verdes (aa). Toda la generación Fl tiene semillas redondas y amarillas (RrAa). Veamos en qué proporciones aparecen las variantes en la generación F2. De las 16 combinaciones posibles en la progenie, 9 muestran las dos variantes dominantes (RA, redonda y amarilla), 3 muestran una combinación de dominante y recesivo (Ra, redonda y verde), 3 muestran la otra combinación (rA, rugosa y amarilla) y 1 muestra las dos recesivas (ra, rugosa y verde). Esta distribución 9:3:3:1 de fenotipos siempre es el resultado esperado de un cruzamiento en que intervienen dos genes que se distribuyen independientemente, cada uno con un alelo dominante y uno recesivo en cada uno de los progenitores.

Capítulo 12. En el jardín de un monasterio: el comienzo de la genética

Mutaciones

A partir de los trabajos de Mendel se realizaron numerosas investigaciones sobre la herencia. El botánico Hugo de Vries, en sus estudios sobre herencia mendeliana en la planta “hierba del asno”, también llamada “diego de noche”, encontró que la herencia en esta especie generalmente era ordenada y predecible, como ocurría en el guisante. Sin embargo, ocasionalmente aparecía alguna variante que no estaba presente ni en los progenitores ni en ningún antecesor de esta planta.

De Vries conjeturó que estas variantes surgían como resultado de cambios súbitos en los genes y que la variante producida por un gen cambiado se transmitía luego a la progenie, como lo hace cualquier otra característica hereditaria. De Vries denominó mutaciones a estos cambios hereditarios repentinos, y a los organismos que exhibían estos cambios, mutantes. Los conceptos propuestos por de Vries resultaron erróneos, el concepto de mutación como fuente de la variación genética demostró ser de suma importancia, aunque la mayoría de sus ejemplos no eran válidos.

Hoy se sabe que las mutaciones son cambios abruptos en el material genético. Como resultado de las mutaciones, existe una amplia gama de variabilidad en las


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poblaciones naturales. En un ambiente heterogéneo o cambiante, una variación determinada puede darle a un individuo o a su progenie una ligera ventaja. En consecuencia, aunque las mutaciones no determinan la dirección del cambio evolutivo, constituyen la fuente primaria y constante de las variaciones hereditarias que hacen posible la evolución.

Capítulo 12. En el jardín de un monasterio: el comienzo de la genética

La influencia de Mendel

Los trabajos de Mendel no fueron interpretados en toda su dimensión cuando fueron presentados a la comunidad científica. No fue hasta 1900 que los biólogos aceptaron los hallazgos de Mendel. En un solo año, su trabajo fue redescubierto por tres científicos quienes, en forma independiente, habían hecho experimentos similares y estaban revisando la literatura especializada para confirmar sus resultados. Durante los 35 años en que el trabajo de Mendel permaneció en la oscuridad se había efectuado un considerable progreso en la microscopía y, en consecuencia, en el estudio de la estructura celular. Durante este período, se descubrieron los cromosomas y se observaron y describieron por primera vez sus movimientos durante la mitosis . mitosis. Durante estos años, también se descubrió el proceso por el cual se forman los gametos y los sucesos de la meiosis fueron rápidamente relacionados con los principios mendelianos de la herencia. En las décadas que siguieron al redescubrimiento del trabajo de Mendel se realizó una enorme cantidad de estudios genéticos.

EXTENSIÓN DE LA GENÉTICA MENDELIANA

Los trabajos de Mendel fueron redescubiertos en Europa en 1900 por Hugo de Vries y otros científicos y atrajeron una gran atención en todo el mundo, estimulando muchos estudios de investigadores que buscaban confirmar y extender sus observaciones. El redescubrimiento de los trabajos de Mendel fue el catalizador de muchos nuevos descubrimientos en genética que condujeron a la identificación de los cromosomas como los portadores de la herencia. Sin embargo,

algunas de las conclusiones de Mendel debieron ser modificadas.

Si bien muchas de las características se heredan de acuerdo con las leyes establecidas por Mendel, otras, tal vez la mayoría, siguen patrones de herencia más complejos. Ciertas interacciones entre los alelos, interacciones entre los genes, e interacciones con el medio ambiente explican gran parte de estas desviaciones de los principios mendelianos.

Muchas veces, en los cromosomas ocurren cambios que, según afecten su número o estructura, se clasifican como alteraciones cromosómicas numéricas o alteraciones cromosómicas estructurales, respectivamente. A veces, estas alteraciones, o mutaciones, tienen consecuencias perjudiciales para los individuos, pues alteran su viabilidad o su fertilidad. Otras veces, sin embargo, los cambios cromosómicos se mantienen como parte de la variabilidad genética entre los organismos y contribuyen al cambio evolutivo y al origen de nuevas especies.

Genes y cromosomas

Un fuerte apoyo a la hipótesis de que los genes están en los cromosomas , provino de los estudios hechos por el genetista Morgan y su grupo en la mosquita de la fruta D. melanogaster. Dado que es fácil de criar y mantener, la Drosophila ha sido usada en una variedad de estudios genéticos. Esta mosca tiene 4 pares de cromosomas; 3 pares –los autosomas – son estructuralmente iguales en ambos sexos, pero el cuarto par, los cromosomas sexuales , es diferente. En la mosquita de la fruta, como en muchas otras especies (incluidos los humanos), los dos cromosomas sexuales son XX en las hembras y XY en los machos.

En el momento de la meiosis meiosis, los cromosomas sexuales, al igual que los autosomas, segregan. Cada óvulo recibe un cromosoma X, pero la mitad de los espermatozoides recibe un cromosoma X y la otra mitad, un cromosoma Y. Así, en Drosophila, en los humanos y en muchos otros organismos (aunque no en todos), es el gameto paterno el que determina el sexo de la progenie.

En los primeros años del siglo XX, los experimentos de cruzamientos de Drosophila mostraron que ciertas características están ligadas al sexo ,sexo, o sea, que sus genes se encuentran en los cromosomas sexuales.








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Los genes ligados al X dan lugar a un patrón de herencia particular. En los machos, como no hay otro alelo presente, la existencia de un alelo recesivo en el cromosoma X es suficiente para que la característica se exprese en el fenotipo fenotipo. Por oposición, una hembra heterocigota para una variante recesiva ligada al X portará esa variante, pero ésta no se manifestará en su fenotipo.

Determinación del sexo en organismos como el hombre y la mosca del genero Drosophilla ,, en el cual el macho es heterogametico.

En la meiosis femenina, cada óvulo recibe un cromosoma X. En la meiosis masculina, cada espermatozoide puede recibir un cromosoma X o un cromosoma Y. Si un espermatozoide que lleva un cromosoma X fecunda al óvulo, el cigoto dará lugar a una hembra (XX); si un espermatozoide que lleva un cromosoma Y fecunda al óvulo, el cigoto dará lugar a un macho (XY).

Diagramas del tablero de Punnett que representan los experimentos realizados después de descubrir un macho de Drosophila de ojos blancos. Morgan cruzó primero una hembra homocigota de ojos rojos con el macho de ojos blancos; toda la progenie tuvo ojos rojos.

a) La característica ojos blancos es menos común en las moscas y está representada por una b, y B simboliza el alelo salvaje para ojos rojos. Como el gen está localizado en el cromosoma X, los alelos se designan comúnmente con superíndices.










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b) Morgan, luego apareó una hembra de ojos rojos de la Fl con un macho de ojos rojos de la Fl. Aunque en la generación F2 hubo machos de ojos rojos y de ojos blancos, todas las hembras F2 tuvieron ojos rojos, sugiriendo la existencia de una relación entre la herencia del color de los ojos y el comportamiento de los cromosomas sexuales.

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Las hembras Fl, con un cromosoma X materno y otro paterno, son heterocigotas (Xb XB) y presentan ojos rojos. Pero los machos Fl, con su único cromosoma X recibido de la madre, llevan el alelo recesivo b, y serán todos de ojos blancos, dado que el cromosoma Y no lleva gen para color de ojos. Así, el alelo recesivo en el cromosoma X heredado de la madre se expresa en los machos de la progenie.

a) y b) El entrecruzamiento se inicia cuando se aparean las cromátides homólogas, al inicio de la meiosis I. Luego se produce la ruptura de las cromátides y los extremos de cada una de ellas se unen con los de su homóloga. De esta manera, los alelos se

intercambian entre los cromosomas. c) Como resultado de este proceso, los cromosomas homólogos tienen combinaciones de alelos diferentes de las iniciales.

Determinaciopn de la distancia del mapeo de dos genes del mismo cromosoma

a. Cuando un individuo homocigota dominante para dos genes localizados en el mismo par de cromosomas homólogos (AABB) se cruza con uno homocigota recesivo (aabb), la progenie F1 será toda heterocigota para ambos genes (AaBb). Si hay entrecruzamiento durante la meiosis, en el heterocigota los alelos de las cromátides de los dos homólogos pueden intercambiarse y, como resultado de la recombinación, formarse cuatro tipos diferentes de gametos. Los gametos progenitores –AB y ab– y los gametos de tipo recombinante –Ab y aB–.

b. Apareamiento entre el heterocigota de la generación F1 y un individuo homocigota recesivo (cruzamiento de prueba).

c. La cantidad de recombinantes (13 + 19=32) dividida por la cantidad total de descendientes indica el porcentaje de recombinación (32 / 226 = 0,14), se










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define como la distancia de mapeo entre los genes. Entonces, los genes A y B están a una distancia de 14 unidades de mapeo.

Ampliando el concepto de gen

A medida que avanzaba la edad de oro de la genética, lo nuevos estudios mostraban que los patrones hereditarios no siempre son tan simples y directos. Si bien los principios mendelianos constituyen la base para predecir los resultados de cruzamientos simples, las excepciones, aunque no invalidan las leyes de Mendel, son abundantes. Ciertas interacciones entre alelos explican gran parte de estas desviaciones de los principios mendelianos. Aunque la interacción de la gran mayoría de los alelos ocurre según la modalidad dominante -recesivo , en algunos casos existe dominancia incompleta y codominancia . Además, aunque sólo dos alelos están presentes en cualquier individuo diploide, en una población de organismos un solo gen puede tener alelos múltiples, como resultado de una serie de diferentes mutaciones de ese gen. La interacción

entre genes puede originar fenotipos nuevos y, en algunos casos, los genes pueden presentar epístasis epístasis, es decir, uno de ellos modificar el efecto del otro. Como resultado, se alteran las proporciones fenotípicas esperadas según las leyes de Mendel. Asimismo, un solo gen puede afectar dos o más características que aparentemente no están relacionadas; esta propiedad de un gen se conoce como pleiotropía . En muchas características, la expresión fenotípica está influida por varios genes; este fenómeno se conoce como herencia poligénica . Los rasgos con este tipo de herencia muestran variación continua y su estudio se realiza mediante curvas que describen su distribución en las poblaciones.

Cuando la expresión de un gen se altera por factores del ambiente, o por otros genes, dos resultados son posibles. En primer lugar, el grado en que se expresa un genotipo particular en el fenotipo de un individuo puede variar. A este efecto se lo denomina expresividad variable. Frecuentemente, existe gran variabilidad en la expresividad de un gen entre los miembros de una misma familia. Además, la proporción de individuos que muestran el fenotipo correspondiente a un genotipo particular puede ser menor que la esperada: en este caso se dice que el genotipo muestra penetrancia incompleta.

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En este caso, ningún alelo es dominante. La flor del heterocigota presenta un fenotipo intermedio entre los dos colores.

Cuando se cruzan dos variedades diferentes de arvejillas de olor de flores blancas, todas las plantas Fl tienen flores púrpuras. En la generación F2 F2, la relación de plantas con flores púrpuras y flores blancas es 9:7. El color púrpura se debe a la presencia de ambos alelos dominantes, P y C; el homocigota recesivo de ambos genes enmascara al otro gen o es epistático a sus efectos.

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Distribución de la altura de hombres

La altura es un ejemplo de herencia poligénica; es decir está afectada por varios genes. La curva de distribución de la altura tiene forma de campana, como se muestra aquí, con la media o promedio cayendo habitualmente en el centro de la curva.

Alteraciones cromosómicas

En los cromosomas pueden ocurrir cambios que afecten su número o estructura. Estos cambios se clasifican como alteraciones cromosómicas numéricas o alteraciones cromosómicas estructurales, respectivamente.

Las alteraciones numéricas pueden involucrar una dotación haploide completa o sólo algunos cromosomas y, en general, se deben a fallas en la migración de los cromosomas durante la meiosis o la mitosis mitosis. Por ejemplo, los organismos eucariotas diploides presentan células o individuos haploides aunque, frecuentemente, esto no constituye una situación anormal. Tal es el caso de los gametos y de ciertas castas de abejas y hormigas que son haploides porque proceden de huevos no fecundados. En genética vegetal, suelen obtenerse experimentalmente organismos haploides y, de este modo, se consigue que ciertas variantes recesivas se expresen siempre. Seleccionando artificialmente esas variantes, pueden construirse ejemplares resistentes a diferentes factores del medio ambiente y luego, por manipulación de la mitosis –empleando agentes que impiden la formación del huso mitótico – obtener líneas puras de diploides homocigotas, derivados de los haploides seleccionados.

Otras veces, la dotación cromosómica es superior a dos y, en este caso, los organismos son poliploides (triploides, 3n; tetraploides, 4n; pentaploides, 5n; etc.) lo que representa, a veces, una situación anormal. Sin embargo, los poliploides son muy frecuentes entre las plantas.

Origen del tetraploide fértil (4n = 36) entre la col, Brassica (2n = 18), y el rábano, Raphanus (2n = 18).

En otros casos, los cambios en el número de cromosomas no afectan a una dotación completa sino que involucran a uno o a unos pocos cromosomas. Por ejemplo, el síndrome de Down está caracterizado por una trisomía en el par 21 (tres cromosomas del par 21) y el síndrome de Turner por una monosomía del cromosoma X (el complemento sexual integrado por un solo cromosoma X).

Las alteraciones estructurales se deben a rupturas cromosómicas que ocurren dentro de un cromosoma o entre cromosomas no homólogos. Una porción de un cromosoma puede perderse y sufrir una deleción, puede duplicarse, puede ser translocada a un cromosoma no homólogo, o puede invertirse. Los estudios hechos en los cromosomas gigantes de las larvas de Drosophila suministraron la confirmación visual de estos cambios, así como la evidencia final y concluyente de que los cromosomas son los portadores de las partículas de la herencia.


















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Alteraciones cromosómicas estructurales. a) Una porción de un cromosoma puede perderse, y sufrir una deleción; b) puede duplicarse; c) puede invertirse o d) puede ser translocada a un cromosoma no homólogo

EL DNA, EL CÓDIGO GENÉTICO Y SU TRADUCCIÓN

Por muchos años, la genética clásica se dedicó a estudiar los mecanismos de la herencia, a dilucidar la manera en que las unidades hereditarias pasan de una generación a la siguiente y a investigar cómo los cambios en el material hereditario se expresan en los organismos individuales. En la década de 1930, surgieron nuevas preguntas y los genetistas comenzaron a explorar la naturaleza del gen, su estructura, composición y propiedades.

A comienzos de la década de 1940, ya no quedaban dudas sobre la existencia de los genes ni sobre el hecho de que estuviesen en los cromosomas. Ciertos científicos pensaban que si se llegaba a comprender la estructura química de los cromosomas, entonces se podría llegar a comprender su funcionamiento como portadores de la información genética. Los primeros análisis químicos del material hereditario mostraron que el cromosoma

eucariótico está formado por ácido desoxirribonucleico (DNA) y proteínas, en cantidades aproximadamente iguales. Antes de conocerse cuál era, tanto el DNA como las proteínas eran buenos candidatos para ser la molécula portadora del material genético. Esta línea de pensamiento marcó el comienzo de la vasta gama de investigaciones que conocemos como genética molecular.

Ya avanzada la década de 1940, algunos investigadores llegaron a una conclusión importante: el material hereditario podía ser el ácido desoxirribonucleico (DNA).

En 1953, los científicos Watson y Crick reunieron datos provenientes de diferentes estudios acerca del DNA. Sobre el análisis de esos datos, Watson y Crick postularon un modelo para la estructura del DNA y fueron capaces de deducir que el DNA es una doble hélice, entrelazada y sumamente larga.

Una propiedad esencial del material genético es su capacidad para hacer copias exactas de sí mismo. Watson y Crick supusieron que debía haber alguna forma en que las moléculas de DNA pudiesen replicarse rápidamente y con gran precisión, de modo que les fuese posible pasar copias fieles de célula a célula y del progenitor a la descendencia, generación tras generación. Watson y Crick propusieron un mecanismo para la replicación del DNA. Dedujeron que la molécula de DNA se replica mediante un proceso semiconservativo en el que se conserva la mitad de la molécula.

El modelo de Watson y Crick mostró de qué manera se podía almacenar la información en la molécula de DNA.

A medida que avanzaban los años, en la década de 1940, los biólogos comenzaron a notar que todas las actividades bioquímicas de la célula viva dependen de ciertas proteínas diferentes y específicas, las enzimas y que incluso la síntesis de enzimas depende de enzimas. Más aun, se estaba haciendo claro que la especificidad de las diferentes enzimas es el resultado de la estructura primaria de estas proteínas, es decir, de la secuencia lineal de aminoácidos que forman la molécula y que, a su vez, determina mayormente su estructura tridimensional. Se comprobó que las proteínas tenían una participación fundamental en todos los procesos bioquímicos y esto promovió la realización de estudios posteriores. Así, se demostró cuál es




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la relación existe una relación entre genes y proteínas.

Como resultado de los estudios realizados para dilucidar la relación entre DNA y proteínas hubo un acuerdo general en que la molécula de DNA contiene instrucciones codificadas para las estructuras y las funciones biológicas. Además, estas instrucciones son llevadas a cabo por las proteínas, que también contienen un "lenguaje" biológico altamente específico. La cuestión entonces se convirtió en un problema de traducción: ¿de qué manera el orden de los nucleótidos en el DNA especifica la secuencia de aminoácidos en una molécula de proteína? La búsqueda de la respuesta a esta pregunta llevó a una importante conclusión: el ácido ribonucleico (RNA) era un buen candidato para desempeñar un papel en la traducción de la información.

Como se descubrió posteriormente, no hay una, sino tres clases de RNA que desempeñan funciones distintas como intermediarios en los pasos que llevan del DNA a las proteínas: el RNA mensajero (mRNA), el RNA de transferencia (tRNa) y el RNA ribosomal (rRNA).

Los científicos de muchas disciplinas se abocaron a investigaciones dedicadas a estudiar la correspondencia entre el lenguaje de nucleótidos en el DNA y el lenguaje de aminoácidos en las proteínas. Así, finalmente se dilucidó el código genético. Una vez conocido el código genético, se pudo centrar la atención en el problema de cómo la información codificada en el DNA y transcripta en el mRNA es luego traducida a la secuencia específica de aminoácidos en las proteínas. De esta manera, se establecieron los principios básicos de la síntesis de proteínas. Estos principios son los mismos en las células eucarióticas y en las procarióticas, pero hay algunas diferencias en la localización de los procesos, además de algunos detalles.

Hace casi 90 años, De Vries definió la mutación en función de características que aparecen en el fenotipo. A la luz del conocimiento actual, la definición de mutación es algo diferente a la propuesta por de Vries: una mutación es un cambio en la secuencia o número de nucleótidos en el DNA de una célula.

En las décadas transcurridas desde que fue descifrado el código genético, se han examinado el DNA y las proteínas de muchos

organismos. La evidencia actual es abrumadora: el código genético es el mismo para virtualmente todos los seres vivos, es decir, es universal. Sin embargo, recientemente se han encontrado algunas pocas excepciones interesantes. El origen del código es el problema de la biología evolutiva que nos deja más perplejos. La maquinaria de traducción es tan compleja, tan universal y tan esencial que es difícil imaginar cómo pudo haber surgido o cómo la vida puede haber existido sin ella.

La pregunta por la química de la herencia: ¿DNA o proteínas?

Los cromosomas cromosomas, al igual que todos los otros componentes de una célula viva, están formados por átomos organizados en moléculas. Ciertos científicos pensaron que resultaba imposible comprender la complejidad de la herencia basándose en la

estructura de compuestos químicos "sin vida". Los primeros análisis químicos del material hereditario mostraron que el cromosoma eucariótico está formado por ácido desoxirribonucleico (DNA DNA) y proteínas proteínas, en cantidades aproximadamente iguales. Por consiguiente, ambos eran candidatos para desempeñar el papel de material genético. Las proteínas parecían ser la elección más probable por su mayor complejidad química. Las proteínas son polímeros de aminoácidos ,aminoácidos, de los que existen 20 tipos diferentes en las células vivas. Por contraste, el DNA es un polímero formado sólo por cuatro tipos diferentes de nucleótidos nucleótidos.

Hasta la década de 1940, muchos biólogos teóricos se apresuraron en señalar que los aminoácidos, cuyo número era tan llamativamente cercano al número de letras de nuestro alfabeto, podían disponerse en una variedad de formas distintas; creían que los aminoácidos constituían un lenguaje, "el lenguaje de la vida", que deletreaba las instrucciones para las numerosas actividades de la célula. Muchos investigadores prominentes, en particular los que habían estudiado proteínas, creían que los genes mismos eran proteínas. Pensaban que los cromosomas contenían modelos maestros de todas las proteínas que podría necesitar la célula y que las enzimas y otras proteínas activas durante la vida celular eran copiadas de estos modelos maestros. Esta era una hipótesis lógica pero, según se vio posteriormente, errónea.






















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Los aminoácidos contienen un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) unidos a un átomo de carbono central. Un átomo de hidrógeno y un grupo lateral están también unidos al mismo átomo de carbono. Esta estructura básica es idéntica en todos los aminoácidos. La "R" indica el grupo lateral, que es diferente en cada tipo de aminoácido. Los veinte aminoácidos que pueden constituir las proteínas. Como puede verse, la estructura esencial es la misma en las veinte moléculas, pero los grupos laterales difieren. Estos grupos pueden ser no polares (sin diferencia de carga entre distintas zonas del grupo), polares pero con cargas balanceadas de modo tal que el grupo lateral en conjunto es neutro, o cargados, negativa o positivamente. Los grupos laterales no polares no son solubles en agua, mientras que los grupos laterales polares y cargados son solubles en agua.

a) Un nucleótido está constituido por tres componentes diferentes: una base nitrogenada ,nitrogenada, un azúcar de cinco carbonos y un grupo fosfato. b) Los cuatro tipos de nucleótidos que se encuentran en el DNA. Cada nucleótido consiste en una de las cuatro bases nitrogenadas posibles, un

azúcar desoxirribosa y un grupo fosfato.

El ácido desoxirribonucleico (DNA): el material hereditario

Una evidencia importante del papel del DNA como portador de la información genética, aunque no aceptada generalmente, fue aportada por Frederick Griffith, un bacteriólogo de salud pública de Inglaterra. Griffith estaba estudiando la posibilidad de desarrollar vacunas contra Streptococcus pneumoniae, un tipo de bacteria que causa una forma de neumonía. Como sabía Griffith, estas bacterias, llamadas comúnmente neumococos, poseían formas virulentas -causantes de la enfermedad- y formas no virulentas, o inocuas. Las virulentas estaban cubiertas por una cápsula de polisacáridos y las no virulentas carecían de cápsula. La producción de la cápsula y su constitución son determinadas genéticamente, es decir, son propiedades hereditarias de las bacterias.

El descubrimiento de la sustancia que puede transmitir características genéticas de una célula a otra resultó de los estudios con neumococos, las bacterias que causan la neumonía. Una cepa de estas bacterias tiene cápsulas de polisacáridos (cubiertas externas protectoras), y otra no. La capacidad para fabricar cápsulas y causar la enfermedad es una característica heredada que pasa de una generación bacteriana a otra, cuando las células se dividen.

Griffith realizó un experimento con neumococos en el que primero (a) inyectó neumococos vivos encapsulados a ratones y éstos murieron. En este caso (b) la cepa no encapsulada no produjo infección. Si las bacterias encapsuladas eran muertas por la aplicación de calor antes de la inyección (c), tampoco producían infección. Si las bacterias encapsuladas muertas por calor se mezclaban con bacterias vivas no encapsuladas, y la mezcla se inyectaba a los ratones (d), éstos morían. Griffith tomó muestras de sangre de los ratones muertos y las analizó (e). Los resultados revelaron la existencia de neumococos encapsulados vivos.

"Algo" se había transferido de las bacterias muertas a las vivas que las dotaba de la capacidad para formar cápsulas de polisacáridos y causar neumonía. Este "algo" fue aislado; luego se encontró que era DNA.








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Experimento en el que se descubrió la sustancia que puede transmitir características genéticas de una célula a otra.

En 1940, los microbiólogos Max Delbrück y Salvador Luria iniciaron una serie de estudios sobre el papel del DNA usando un grupo de virus que atacan a las células bacterianas: los bacteriófagos ("comedores de bacterias") o fagos, para abreviar. Cada tipo conocido de célula bacteriana es atacado por un tipo particular de virus bacteriano y, a su vez, muchas bacterias son hospedadores de muchos tipos diferentes de virus. Veinticinco minutos después de que un solo virus infectaba una célula bacteriana, esa célula estallaba, liberando una centena o más de virus nuevos, todos copias exactas del original. Otra ventaja (que no se descubrió hasta después de comenzada la investigación) fue que este grupo de bacteriófagos tiene una

forma altamente distintiva que permite identificarlos fácilmente con el microscopio electrónico.

El análisis químico de los bacteriófagos reveló que consisten sencillamente en DNA y proteína proteína, los dos contendientes prominentes que se disputaban, en ese momento, el papel de portador del material genético. La simplicidad química del bacteriófago ofreció a los genetistas una oportunidad notable. Los genes virales, el material hereditario que dirige la síntesis de nuevos virus dentro de las células bacterianas, debían ser llevados o bien por la proteína o bien por el DNA. Si podía determinarse cuál de los dos contenía la información genética, entonces podía conocerse la identidad química del gen.

Los científicos Hershey y Chase demostraron mediante un memorable experimento que la proteína es sólo un "envase" para el DNA del bacteriófago. Es el DNA del bacteriófago el que penetra en la célula y lleva el mensaje hereditario completo de la partícula viral, dirigiendo la formación de nuevo DNA viral y de las nuevas proteínas virales.








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Resumen de los experimentos de Hershey y Chase que demostraron que el DNA es el material hereditario de un virus

a) Luego de obtener los dos tipos de virus (unos con el DNA marcado con fósforo y otros con las proteínas marcadas con azufre) los científicos infectaron cultivos de bacterias con ambos tipos de fagos marcados. Una vez infectadas (b), las células se incubaron en un agitador (c) y luego fueron centrifugadas para separarlas de cualquier material viral que permaneciera fuera de las células (d). Las dos muestras, la que contenía material extracelular y la que contenía material intracelular, se analizaron luego en busca de radiactividad. Hershey y Chase encontraron que el 35S había permanecido fuera de las células bacterianas, en las cubiertas virales vacías, y que el 32P había entrado a las células, las había infectado y había causado la producción de nueva progenie viral. Por consiguiente, se concluyó que el material genético del virus era el DNA y no la proteína.

El apoyo al papel del DNA como material genético procedió también de otros datos adicionales: 1) Casi todas las células somáticas de cualquier especie dada contienen cantidades iguales de DNA, y 2) Las proporciones de bases nitrogenadas son las mismas en el DNA de todas las células de una especie dada, pero varían en diferentes especies.

El modelo de Watson y Crick

James Watson y Francis Crick se dedicaron a examinar y constrastarcontrastar todos los datos existentes acerca del DNA DNA, y a unificarlos en una síntesis significativa.

En el momento en que Watson y Crick comenzaron sus estudios, ya había un cúmulo de abundante información qu.e sabía que la molécula de DNA era muy grande, también muy larga y delgada, y que estaba compuesta de nucleótidos que contenían las bases nitrogenadas adenina, guanina, timina y citosina.

Los físicos Maurice Wilkins y Rosalind Franklin habían aplicado la técnica de difracción de rayos X al estudio del DNA. Las fotografías

obtenidas mostraban patrones que casi con certeza reflejaban los giros de una hélice gigante.

También fueron cruciales los datos que indicaban que, dentro del error experimental, la cantidad de adenina (A) es igual que la de timina (T) y que la de guanina (G) es igual que la de citosina (C): A=T y G=C.

A partir de estos datos, algunos de ellos contradictorios, Watson y Crick intentaron construir un modelo de DNA que concordara con los hechos conocidos y explicara su papel biológico. Para llevar la gran cantidad de información genética, las moléculas debían ser heterogéneas y variadas.

Reuniendo los diferentes datos, los dos científicos fueron capaces de deducir que el DNA es una doble hélice, entrelazada y sumamente larga.

Si se tomase una escalera y se la torciera para formar una hélice, manteniendo los peldaños perpendiculares, se tendría un modelo grosero de la molécula de DNA. Los dos parantes o lados de la escalera están constituidos por moléculas de azúcar y fosfato alternadas. Los peldaños perpendiculares de la escalera están formados por las bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina. Cada peldaño está formado por dos bases, y cada base está unida covalentemente a una unidad azúcar-fosfato. En la doble hélice, las bases enfrentadas se aparean y permanecen unidas por puentes de hidrógeno, esos puentes relativamente débiles que Pauling había encontrado en sus estudios sobre la estructura de las proteínas. De acuerdo con las mediciones efectuadas mediante rayos X, las bases apareadas (los peldaños de la escalera) debían ser siempre combinaciones de una purina con una pirimidina.

Cuando Watson y Crick analizaron los datos, armaron modelos reales de las moléculas usando alambre y hojalata, ensayando dónde podía encajar cada pieza en el rompecabezas tridimensional. A medida que trabajaban con los modelos, advirtieron que los nucleótidos situados en cualquiera de las cadenas de la doble hélice podían acoplarse en cualquier orden o secuencia. Dado que una molécula de DNA puede tener miles de nucleótidos de largo, es posible obtener una gran variedad de secuencias de bases diferentes, y la variedad es uno de los requisitos primarios del material genético.









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Notaron también que la cadena tiene dirección: cada grupo fosfato está unido a un azúcar en la posición 5' -el quinto carbono en el anillo de azúcar- y al otro azúcar en la posición 3' -el tercer carbono en el anillo de azúcar-. Así, la cadena tiene un extremo 5' y un extremo 3'.

Sin embargo, el descubrimiento más excitante ocurrió cuando Watson y Crick comenzaron a construir la cadena complementaria. Encontraron otra restricción interesante e importante. No solamente las purinas no podrían aparearse con purinas, ni las pirimidinas con pirimidinas, sino que, a causa de las estructuras particulares de las bases, la adenina sólo podía aparearse con la timina, formando dos puentes de hidrógeno (A=T) y la guanina solamente con la citosina, formando tres puentes de hidrógeno (G=C). Las bases apareadas eran complementarias.

Las dos cadenas corren en direcciones opuestas, es decir, la dirección desde el extremo 5' al 3' de cada cadena es opuesta y se dice que las cadenas son antiparalelas. Aunque los nucleótidos dispuestos a lo largo de una cadena de la doble hélice pueden presentarse en cualquier orden, su secuencia determina el orden de los nucleótidos en la otra cadena. Esto es necesariamente así, porque las bases son complementarias (G con C y A con T).

La estructura de doble hélice del DNA, como fue presentada en 1953 por Watson y Crick.

El armazón de la hélice está compuesto por las unidades azúcar-fosfato de los nucleótidos. Los peldaños están formados por las cuatro bases nitrogenadas, adenina y guanina (purinas) -cada una de ellas con un anillo doble en su estructura- y timina y citosina (pirimidinas), más pequeñas, cada una con un sólo anillo. Cada peldaño está formado por dos bases. El conocimiento de las distancias entre los átomos fue crucial para establecer la estructura de la molécula de DNA. Las distancias fueron determinadas con fotografías de difracción de rayos X del DNA, tomadas por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins.




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La estructura de doble cadena de una porción de una molécula de DNA.

En el modelo de Watson y Crick, cada nucleótido consiste en un azúcar desoxirribosa, un grupo fosfato y una base púrica o pirimídica. Nótese la secuencia repetida azúcar-fosfato-azúcar-fosfato que forma el esqueleto de la molécula. Cada grupo fosfato está unido al carbono 5' de una subunidad de azúcar y al carbono 3' de la subunidad de azúcar del nucleótido contiguo. Así, la cadena de DNA tiene un extremo 5' y un extremo 3' determinados por estos carbonos 5' y 3'. La secuencia de bases varía

de una molécula de DNA a otra. Las cadenas se mantienen unidas por puentes de hidrógeno (representados aquí por guiones) entre las bases. Nótese que la adenina y la timina pueden formar dos puentes de hidrógeno, mientras que la guanina y la citosina pueden formar tres. Dados estos requerimientos de enlace, la adenina puede aparearse sólo con la timina y la guanina sólo con la citosina. Así, el orden de las bases en una cadena -TTCAG- determina el orden de las bases en la otra cadena -AAGTC. Las cadenas son antiparalelas, es decir, la dirección desde el extremo 5' a 3' de una es opuesta a la de la otra.

La replicación del DNA

La replicación del DNA comienza en una secuencia de nucleótidos particular en el cromosoma: el origen de la replicación. Ocurre bidireccionalmente por medio de dos horquillas de replicación que se mueven en direcciones opuestas. Las enzimas helicasas desenrollan la doble hélice en cada horquilla de replicación y proteínas de unión a cadena simple estabilizan las cadenas separadas. Otras enzimas, las topoisomerasas, relajan el superenrollamiento de la hélice, ya que cortan las cadenas por delante de las horquillas de replicación y luego las vuelven a unir.

Para que pueda comenzar la replicación se necesita una secuencia de cebador de RNA -sinetizado por la enzima RNA primasa-, con sus bases correctamente apareadas con la cadena molde. La adición de nucleótidos de DNA a la cadena es catalizada por las DNA polimerasas. Estas enzimas sintetizan nuevas cadenas sólo en la dirección 5' a 3', añadiendo nucleótidos uno a uno al extremo 3' de la cadena creciente.

La replicación de la cadena adelantada es continua, pero la replicación de la cadena rezagada es discontinua. En la cadena rezagada, fragmentos de Okazaki se sintetizan en la dirección 5' a 3'. La enzima DNA ligasa une fragmentos de Okazaki contiguos. En el proceso de replicación del DNA se pierden nucleótidos en los extremos de las moléculas de DNA lineales. En algunas células eucarióticas, esta pérdida es compensada por la actividad de la enzima telomerasa .

En el curso de la síntesis de DNA, la DNA polimerasa corrige los errores, retrocediendo cuando es necesario para eliminar nucleótidos que no estén correctamente apareados con la cadena molde. Otros errores en el DNA

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ocurren en forma independiente del proceso de replicación y son usualmente reparados por distintos mecanismos.

Los nucleótidos, antes de ser incorporados a las cadenas crecientes de DNA, se encuentran en forma de trifosfatos. La energía requerida para impulsar la replicación proviene de la eliminación de dos fosfatos "supernumerarios" y la degradación del enlace P ~ P.

Replicación de la molécula de DNA, predicha por el modelo de Watson y Crick. Las cadenas se separan al romperse los puentes de hidrógeno que mantenían unidas a las bases. Cada una de las cadenas originales sirve luego como molde para la formación de una cadena complementaria nueva con los nucleótidos disponibles en la célula

El experimento de Meselson y Stahl fue realizado para determinar que el modo de replicación del DNA era semiconservativo

Meselson y Stahl realizaron un experimento en el que comprobaron que: a) El DNA liviano normal forma una banda ubicada en un lugar preciso cuando se ultracentrifuga en un gradiente de densidad de cloruro de cesio. b) Células de E. coli Coli cultivadas en un medio con nitrógeno pesado (15N) acumulan un DNA pesado que, al ser centrifugado en un gradiente de densidad, forma una banda separada y distinta. c) Cuando se centrifuga una mezcla de DNA pesado y liviano en un gradiente de densidad de cloruro de cesio, los dos tipos de DNA se separan en bandas distintas. d) Cuando las células que fueron cultivadas en un medio con nitrógeno pesado (15N) se multiplican durante una generación en un medio con nitrógeno liviano común (14N), el DNA de las células hijas forma una banda en el gradiente de densidad de cloruro de cesio que se localiza a mitad de camino entre las bandas de DNA pesado y DNA liviano. e) Cuando las células que contienen DNA pesado se cultivan durante dos generaciones en el medio con 14N, el DNA de las células hijas forma dos bandas en el gradiente de densidad: una banda de DNA liviano y una banda de DNA semipesado. La columna de la derecha muestra las interpretaciones de los investigadores. Como





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se puede ver, este experimento confirmó la hipótesis de Watson y Crick acerca de que la replicación es semiconservativa.

Las dos cadenas de la doble hélice de DNA se separan y sirven como moldes para la síntesis de nuevas cadenas complementarias. Las helicasas, enzimas que operan en las horquillas de replicación, separan las dos cadenas de la doble hélice original. Las topoisomerasas, evitan el superenrollamiento, catalizando la formación y resellado de cortes en una o ambas cadenas delante de las horquillas de replicación. Las proteínas de unión a cadena simple estabilizan las cadenas abiertas.

La DNA polimerasa cataliza la adición de nucleótidos a ambas cadenas operando sólo en dirección 5' a 3'. Para comenzar a añadir nucleótidos, esta enzima requiere la presencia de un cebador de RNA, unido por puentes de hidrógeno a la cadena molde que es luego reemplazado por nucleótidos de DNA. El cebador de RNA es sintetizado por la RNA primasa.

La cadena adelantada se sintetiza en la dirección 5' a 3' en forma continua. En este caso, el único cebador de RNA está situado en el origen de replicación, que no es visible en este esquema. La cadena rezagada también se sintetiza en la dirección 5' a 3', a pesar de que esta dirección es opuesta a la del movimiento de la horquilla de replicación. El problema se resuelve mediante la síntesis discontinua de una serie de fragmentos, los fragmentos de Okazaki. Cuando un fragmento de Okazaki ha crecido lo suficiente como para encontrar a un cebador de RNA por delante de él, otra DNA polimerasa reemplaza a los nucleótidos de RNA del cebador con nucleótidos de DNA. Luego, la DNA ligasa conecta cada fragmento con el fragmento contiguo recién sintetizado en la cadena.

El DNA como portador de información

El DNA de una sola célula humana que, si se extendiera en una hebra única mediría casi 2 metros de largo, puede contener una información equivalente a unas 600.000 páginas impresas de 500 palabras cada una, o a una biblioteca de aproximadamente 1.000 libros.

Sin duda, la estructura del DNA puede dar cuenta de la enorme diversidad de los seres

vivos. La información se encuentra en la secuencia de bases nitrogenadas y cualquier secuencia de bases es posible. Dado que el número de pares de bases es de aproximadamente 5.000 en el virus más simple conocido, hasta una estimación de 5.000 millones en los 46 cromosomas humanos, el número de variaciones posibles es astronómico.

La replicación de los cromosomas eucarióticos se inicia en orígenes múltiples. Cada burbuja de replicación individual se extiende hasta que finalmente se encuentra con otra y ambas se unen. En esta fotomicrografía electrónica de una célula embrionaria de Drosophila melanogaster, los centros de las burbujas de replicación están indicados con flechas.

Genes y proteínas

La relación entre genes y proteínas es evidente en la actualidad. Sin embargo, cuando no estaba todavía definida la relación entre ambas estructuras, se suscitaron numerosas hipótesis. L

os científicos Beadle y Tatum formularon la propuesta -por entonces osada y luego ganadora del Premio Nobel- de que un solo gen especifica una sola enzima o, en forma abreviada, "un gen-una enzima".

Beadle y Tatum realizaron experimentos en los que pudieron demostrar que un cambio en un solo gen da como resultado un cambio en una sola enzima.

El procedimiento experimental es el siguiente. a) Se extraen los ascos de los cuerpos fructíferos (ascocarpos) de Neurospora y se sacan las esporas por disección. Estas esporas













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provienen de cruzamientos entre cepas normales y cepas previamente sometidas a rayos X para aumentar la tasa de mutación. b) Cada espora es transferida a un medio enriquecido que contiene todo lo que la Neurospora necesita normalmente para su crecimiento, además de aminoácidos suplementarios. c) Se prueba la capacidad de un fragmento del moho para crecer en el medio mínimo. Si no se observa crecimiento en el medio mínimo, puede haber ocurrido una mutación que torna a este mutante incapaz de producir un aminoácido particular. d) Se hacen subcultivos de los mohos que crecen en el medio enriquecido, pero no en el medio mínimo. Se prueba su capacidad para crecer en medios mínimos suplementados solamente con uno de los aminoácidos.

En el ejemplo que se muestra aquí, un moho que ha perdido la capacidad para sintetizar el aminoácido prolina es incapaz de sobrevivir en

un medio que carece de este aminoácido. Luego se hacen pruebas para descubrir qué paso enzimático de la síntesis de la prolina fue bloqueado.

SSin embargo, esto resultó ser una sobresimplificaciónsobre simplificación porque, aunque las enzimas son en verdad proteínas ,proteínas, no todas las proteínas son enzimas. Algunas proteínas, por ejemplo, son hormonas hormonas, como la insulina, y otras tienen función estructural, como el colágeno. Como estas proteínas también son especificadas por genes, se extendió el concepto original, pero no se modificó, en principio. "Un gen-una enzima", fue

simplemente corregido a "un gen-una proteína". Posteriormente, al saberse que muchas proteínas están formadas por más de una cadena polipeptídica, el concepto se modificó una vez más al menos impactante, pero más preciso, "un gen-una cadena polipeptídica". Más tarde, este concepto también debió ser corregido.

Del DNA a la proteína: el papel del RNA

Las moléculas de mRNA son largas copias (o transcriptos) de secuencias de DNA -de 500 a 10.000 nucleótidos- y de cadena simple pero, a diferencia de las

moléculas de DNA, las de RNA se encuentran en su mayoría como moléculas de cadena única. Cada nueva molécula de mRNA se copia -o transcribe- de una de las dos cadenas






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de DNA (la cadena molde) según el mismo principio de apareamiento de bases que gobierna la replicación del DNA. A1 igual que una cadena de DNA, cada molécula de RNA tiene un extremo 5' y un extremo 3'. Como en la síntesis del DNA, los ribonucleótidos, que están presentes en la célula como trifosfatos, se añaden uno por vez al extremo 3' de la cadena en crecimiento de RNA. El proceso, conocido como transcripción transcripción, es catalizado por la enzima RNA polimerasa. Esta enzima opera de la misma forma que la DNA polimerasa, moviéndose en dirección 3' a 5' a lo largo de la cadena molde de DNA, sintetizando una nueva cadena complementaria de nucleótidos -en este caso de ribonucleótidos- en la dirección 5' a 3'. Así, la cadena de mRNA es antiparalela a la cadena molde de DNA de la cual es transcripta.

La RNA polimerasa, a diferencia de la DNA polimerasa, no requiere cebador para comenzar la síntesis de RNA, ya que es capaz de iniciar una nueva cadena uniendo dos ribonucleótidos. En procariotas procariotas, hay un único tipo de RNA polimerasa que, en realidad, es un gran complejo multienzimático asociado con varias proteínas que participan en diferentes momentos de la transcripción. Cuando va a iniciar la transcripción, la RNA polimerasa se une al DNA en una secuencia específica denominada secuencia promotora o promotor promotor; abre la doble hélice en una pequeña región y, así, quedan expuestos los nucleótidos de una secuencia corta de DNA. Luego, la enzima va añadiendo ribonucleótidos, moviéndose a lo largo de la cadena molde, desenrollando la hélice y exponiendo así nuevas regiones con las que se aparearán los ribonucleótidos complementarios. El proceso de elongación de la nueva cadena de mRNA continúa hasta que la enzima encuentra otra secuencia especial en el transcripto naciente, la señal de terminación. En este momento, la polimerasa se detiene y libera a la cadena de DNA molde y a la recién sintetizada cadena de mRNA.

El proceso de transcripción del mRNA descripto para procariotas es similar en eucariotas eucariotas, aunque presenta algunas diferencias importantes. Entre ellas, se puede mencionar que, si bien en procariotas las moléculas de mRNA se producen directamente por transcripción del DNA, en eucariotas superiores, la mayor parte de los transcriptos sufren un procesamiento posterior a la transcripción -llamado splicing

del RNA- antes de dejar el núcleo e ingresar al citoplasma . citoplasma.

El RNA mensajero transcripto a partir del DNA es, entonces, la copia activa de la información genética. Incorporando las instrucciones codificadas en el DNA, el mRNA dicta la secuencia de aminoácidos en las proteínas.

Diferencias entre el RNA y el DNA

Químicamente, el RNA es muy semejante al DNA, pero hay dos diferencias en sus nucleótidos. a) Una diferencia es el azúcar que lo compone. En lugar de desoxirribosa, el RNA contiene ribosa, en la cual el grupo hidroxilo reemplaza a un hidrógeno en el carbono 2'. b) La otra diferencia es que, en lugar de timina, el RNA contiene una pirimidina íntimamente relacionada con ésta, el uracilo (U). El uracilo, al igual que la timina, se aparea sólo con la adenina. Una tercera y muy importante diferencia entre los dos ácidos nucleicos es que, en la mayoría de los casos, el RNA se encuentra como cadena simple y no forma una estructura helicoidal regular como el DNA. A pesar de esto, como veremos más adelante, algunas moléculas de RNA presentan estructura secundaria, es decir, ciertas zonas de la molécula pueden formar bucles o encontrarse como doble cadena, por apareamiento de bases dentro de la misma molécula.












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DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR

El "dogma" central de la genética molecular: "La información fluye del DNA al RNA y de éste a las proteínas". La replicación del DNA ocurre sólo una vez en cada ciclo celular, durante la fase S previa a la mitosis o a la meiosis. La transcripción y la traducción, sin embargo, ocurren repetidamente a través de toda la interfase del ciclo celular. Nótese que, según este dogma, los procesos ocurren en una sola dirección. Una diversidad de experimentos han demostrado que se cumple, salvo algunas pocas excepciones. La principal excepción al dogma central es un proceso llamado transcripción inversa, en el cual la información codificada por ciertos virus que contienen RNA se transcribe a DNA por la acción de la enzima transcriptasa inversa.

Representación esquemática de la transcripción del RNA.

En el punto de unión de la enzima RNA polimerasa, la doble hélice de DNA se abre y, a medida que la RNA polimerasa se mueve a lo largo de la molécula de DNA, se separan las dos cadenas de la molécula. Los ribonucleótidos, que constituyen los bloques estructurales, se ensamblan en la dirección 5' a 3' a medida que la enzima lee la cadena molde de DNA en la dirección 3' a 5'. Nótese que la cadena de RNA recién sintetizada es complementaria, no idéntica, a la cadena molde a partir de la cual se transcribe; su secuencia, sin embargo, es idéntica a la cadena inactiva de DNA (no transcripta), excepto en lo que respecta al reemplazo de timina (T) por uracilo (U). El RNA recién sintetizado se separa de la cadena molde de DNA.




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Código genético

El código genético consiste en el sistema de tripletes de nucleótidos en el RNA -copiado a partir de DNA - que especifica el orden de los aminoácidos en una proteína . proteína.

Las proteínas contienen 20 aminoácidos diferentes, pero el DNA y el RNA contienen, cada uno, sólo cuatro nucleótidos diferentes. Si un solo nucleótido "codificara" un aminoácido, entonces sólo cuatro aminoácidos podían ser especificados por las cuatro bases nitrogenadas. Si dos nucleótidos especificaran un aminoácido, entonces podría haber, usando todos los arreglos posibles, un número máximo de 4 x 4, o sea 16 aminoácidos, lo cual es insuficiente para codificar los veinte aminoácidos. Por lo tanto, por lo menos tres nucleótidos en secuencia deben especificar cada aminoácido. Esto resulta en 4 x 4 x 4, o sea, 64 combinaciones posibles -los codones - lo cual, claramente, es más que suficiente.

El código de tres nucleótidos, o código de tripletes, fue ampliamente adoptado como hipótesis de trabajo. Sin embargo, su existencia no fue realmente demostrada hasta que el código fue finalmente descifrado, una década después que Watson y Crick presentaran por primera vez su modelo de la estructura del DNA.

El código genético consiste en 64 combinaciones de tripletes (codones) y sus aminoácidos correspondientes. Los codones que se muestran aquí son los que puede presentar la molécula de mRNA. De los 64 codones, 6l especifican aminoácidos particulares. Los otros 3 codones son señales de detención, que determinan la finalización de la cadena. Dado que los 61 tripletes codifican para 20 aminoácidos, hay "sinónimos" como, por ejemplo, los 6 codones diferentes para la leucina.

La mayoría de los sinónimos, como se puede ver, difieren solamente en el tercer nucleótido. Sin embargo, la afirmación inversa no es válida: cada codón especifica solamente un aminoácido.

El código genético consiste en 64 combinaciones de tripletes (codones) y sus aminoácidos correspondientes

La síntesis de proteínas o traducción

La síntesis de proteínas ocurre en los ribosomas que consisten en dos subunidades, una grande y una pequeña, cada una formada por rRNA y proteínas específicas. Para la síntesis de proteínas, también se requiere de moléculas de tRNA, que están plegadas en una estructura secundaria con forma de hoja de trébol. Estas moléculas pequeñas pueden llevar un aminoácido en un extremo y tienen un triplete de bases, el anticodón , en un asa central, en el extremo opuesto de la molécula. La molécula de tRNA es el adaptador que aparea el aminoácido correcto con cada codón de mRNA durante la síntesis de proteínas. Hay al menos un tipo de molécula de tRNA para cada tipo de aminoácido presente en las células. Las enzimas conocidas como aminoacil-tRNA sintetasas catalizan la unión de cada aminoácido a su molécula de tRNA específica.

En E. coli y otros procariotas, aun cuando el extremo 3' de una cadena de mRNA está siendo transcripto, se están uniendo ribosomas cerca de su extremo 5'. En el lugar donde la cadena de mRNA está en contacto con un ribosoma, se unen tRNAs temporalmente a la cadena de mRNA. Esta unión ocurre por apareamiento de bases











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complementarias entre el codón de mRNA y el anticodón de tRNA. Cada molécula de tRNA lleva el aminoácido específico requerido por el codón de mRNA, al cual se une el tRNA. Así, siguiendo la secuencia dictada originalmente por el DNA, las unidades de aminoácidos son alineadas una tras otra y, a medida que se forman los enlaces peptídicos entre ellas, se unen en una cadena polipeptídica.

Esquema general del flujo de información en procariotas y eucariotas: a) En procariotas, el RNA se transcribe a partir de una molécula de DNA circular y, a medida que ocurre la transcripción, se produce la traducción en el mismo compartimiento. b) En eucariotas, la transcripción ocurre en el núcleo y el RNA, luego de sufrir un procesamiento, se dirige al citoplasma donde se produce la síntesis de proteínas. Como se vio en el capítulo 5, algunas proteínas son sintetizadas en los ribosomas libres y otras en los que están adheridos al retículo endoplásmico.

Esquema general del flujo de información en

procariotas y eucariotas.

Tres etapas en la síntesis de proteínas en procariotas. a) Iniciación

La síntesis de proteínas ocurre en varias etapas: a) Iniciación. La subunidad ribosómica más pequeña se une al extremo 5' de una molécula de mRNA. La primera molécula de tRNA, que lleva el aminoácido modificado fMet, se acopla con el codón iniciador AUG de la molécula de mRNA. La subunidad ribosómica más grande se ubica en su lugar, el complejo tRNA-fMet ocupa el sitio P (peptídico). El sitio A (aminoacil) está vacante. El complejo de iniciación está completo ahora.


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B) ELONGACIONELONGACIÓN

Un segundo tRNA, con su aminoácido unido, se coloca en el sitio A y su anticodón se acopla con el mRNA. Se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos reunidos en el ribosoma. Al mismo tiempo, se rompe el enlace entre el primer aminoácido y su tRNA. El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena de mRNA en una dirección 5' a 3', y el segundo tRNA, con el dipéptido unido, se mueve desde el sitio A al sitio P, a medida que el primer tRNA se desprende del ribosoma. Un tercer aminoacil-tRNA se coloca en el sitio A y se forma otro enlace peptídico. La cadena peptídica naciente siempre está unida al tRNA que se está moviendo del sitio A al sitio P y el tRNA entrante que lleva el siguiente aminoácido siempre ocupa el sitio A. Este paso se repite una y otra vez hasta que se completa el polipéptido.

C) TERMINACION

Cuando el ribosoma alcanza un codón de terminación (en este ejemplo UGA), el polipéptido se escinde del último tRNA y el tRNA se desprende del sitio P. El sitio A es ocupado por un factor de liberación que produce la disociación de las dos subunidades del ribosoma.

Resumen general de la síntesis de proteínas

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en una bacteria

A partir del DNA cromosómico se transcriben: diferentes moléculas de rRNA que, combinadas con proteínas específicas, forman los ribosomas; los diferentes tipos de moléculas de tRNA correspondientes a los distintos aminoácidos y los mRNA, que llevan la información para la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Cuando un mRNA se une a la subunidad menor del ribosoma, comienza el proceso de síntesis de proteínas, que se describe en detalle en el texto.

Redefinición de las mutaciones

En la actualidad, las mutaciones se definen como cambios en la secuencia o en el número de nucleótidos en el ácido nucleico de una célula o de un organismo. Las mutaciones de punto pueden ocurrir en forma de sustituciones de un nucleótido por otro, deleciones o adiciones de nucleótidos. Las mutaciones que ocurren en los gametos -o en las células que originan gametos- se transmiten a generaciones futuras. Las mutaciones que ocurren en las células somáticas sólo se transmiten a las células hijas que se originan por mitosis y citocinesis.

Otros cambios en la secuencia de aminoácidos de una proteína pueden ser resultado de la deleción o la adición de nucleótidos dentro de un gen. Cuando esto ocurre, el marco de lectura del gen puede desplazarse. Esto, en general, da como resultado la síntesis de una proteína completamente nueva. Los "corrimientos del marco de lectura" casi invariablemente llevan a proteínas defectuosas.

La deleción o la adición de nucleótidos dentro de un gen lleva a cambios en la proteína producida. La molécula de DNA original, el mRNA transcripto a partir de ella y el polipéptido resultante se muestran en a). En b) vemos el efecto de la deleción de un par de nucleótidos (T-A), en donde indica la flecha. El marco de lectura del gen se altera y aparece una secuencia diferente de aminoácidos en el polipéptido. En c), la adición de un par de nucleótidos (C-G en rosa) da como resultado un cambio semejante.

Origen y universalidad del código genético

El código genético es universal. Sin embargo, existen excepciones. En algunos casos, un codón de terminación pasa a ser usado para codificar un aminoácido ; en otros casos, un codón es reasignado a un aminoácido diferente del original.

Ejemplos del primer caso se han observado en la bacteria Mycoplasma, en el ciliado Paramecium y en las mitocondrias de varios organismos. Ejemplos del segundo caso han sido encontrados en las mitocondrias y en el núcleo de varias especies de levaduras.

De todas maneras, aunque existen desviaciones del código universal, éstas son sólo variaciones menores. La casi universalidad del código indica un origen único. Si bien las variaciones ocasionales muestran que las asignaciones de codones pueden cambiar, estos cambios ocurren muy raramente; aunque en la evolución temprana del código, estos cambios podrían haber sido más frecuentes.




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LA GENÉTICA MOLECULAR DE LOS PROCARIOTAS Y DE LOS VIRUS BACTERIANOS

La información genética esencial de los procariotas, de los cuales la bacteria E. coli es el ejemplo mejor estudiado, está codificada en una molécula circular de DNA de doble cadena asociada con una pequeña cantidad de RNA y proteínas no histónicas. Se encuentra empaquetada en la región nucleoide en la célula bacteriana.

En el curso de su larga historia evolutiva, E. coli y otros procariotas han desarrollado procedimientos que les permiten utilizar al máximo los nutrientes destinados al crecimiento celular. No producen todas las proteínas posibles al mismo tiempo, sino sólo cuando se necesitan y en las cantidades necesarias. En los procariotas la regulación de la síntesis de proteínas tiene lugar principalmente a nivel de la transcripción aunque teóricamente podría ocurrir en muchos puntos del proceso biosintético. La regulación implica interacciones entre el ambiente químico de la célula y proteínas reguladoras especiales, codificadas por genes reguladores.

La supervivencia a corto plazo de una célula procariótica depende del mantenimiento de la información genética y de la multiplicación de la célula que depende, a su vez, de una replicación rápida y precisa. En una escala de tiempo mayor, la aparición de variantes genéticas, de las que depende la evolución de las especies, es facilitada en gran medida por el reordenamiento ocasional de secuencias de DNA causado por la recombinación genética. Existe un grupo de elementos genéticos que son capaces de trasladarse de un lugar a otro insertándose dentro del DNA. Estos elementos genéticos móviles son los plásmidos, los virus y los transposones

Una vez incorporado a la célula, el DNA puede integrarse al cromosoma por recombinación genética.

La transcripción y su regulación

La replicación del DNA comienza en un sitio particular del cromosoma y ocurre bidireccionalmente (replicación theta). La

transcripción consiste en la síntesis de una molécula de mRNA usando como molde una de las hebras del DNA.

La replicación comienza en una secuencia de nucleótidos específica, conocida como el origen de replicación. Los puntos de origen y terminación de la replicación se indican en rojo y en negro, respectivamente, y la cadena de DNA recién sintetizada se muestra en rojo. A medida que las dos horquillas de replicación se alejan del origen en direcciones opuestas, la DNA polimerasa añade nucleótidos ,nucleótidos, uno por uno, al extremos 3' de las cadenas adelantada y de los fragmentos de Okazaki de la cadena rezagada rezagada. Cuando el cromosoma bacteriano circular se está replicando, forma una estructura que se asemeja a la letra griega theta; así, su replicación se conoce como replicación theta.

El proceso de transcripción comienza cuando la enzima RNA polimerasa se acopla al DNA en el sitio específico conocido como promotor . La molécula de RNA polimerasa se une estrechamente al promotor y hace que la doble hélice de DNA se abra, iniciándose la transcripción. La cadena de RNA en crecimiento permanece brevemente unida por puentes de hidrógeno al DNA molde, (sólo 10 o 12 ribonucleótidos están unidos al DNA en cualquier instante dado) y luego se desprende como una cadena simple.

Un segmento de DNA que codifica un polipéptido se conoce como gen estructural . estructural. Frecuentemente, los genes estructurales que codifican polipéptidos con funciones relacionadas se presentan juntos formando una sucesión en el cromosoma bacteriano. Estos grupos funcionales podrían incluir, por ejemplo, dos cadenas polipeptídicas que juntas constituyen una enzima particular o tres enzimas que trabajan en una única vía enzimática. Los grupos de genes que codifican esas moléculas suelen transcribirse en una única cadena de mRNA. Estos mRNA se conocen con el nombre de mRNA policistrónicos mientras que, los que poseen información para un único polipéptido, se denominan monocistrónicos . Así, un grupo de polipéptidos que la célula necesite al mismo tiempo pueden ser sintetizados juntos, constituyendo una manera simple y eficiente de controlar su coexpresión.

Con formato: Fuente: 14 pto, Negrita

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Esquema del proceso de transcripción en los procariotas

En los procariotas procariotas, la transcripción a menudo da como resultado una molécula de mRNA con secuencias que codifican varias cadenas polipeptídicas diferentes (mRNA policistrónico). Las secuencias están separadas por codones de terminación y de iniciación. En este diagrama, los codones de terminación y de iniciación son contiguos pero, en algunos casos, pueden estar separados por hasta 100 a 200 nucleótidos. El extremo 5' de la molécula de mRNA tiene una secuencia conductora corta y el extremo 3' tiene una secuencia cola; ninguna de estas secuencias codifica proteínas. La traducción generalmente comienza en el extremo conductor de la molécula de mRNA, mientras que el resto de la molécula aún está siendo transcripta.

La molécula de mRNA recién sintetizada tiene una corta secuencia "guía" en su extremo 5', la secuencia de Shine-Dalgarno, que es la que se une al ribosoma ribosoma. La región codificadora de la molécula es una secuencia lineal de nucleótidos que dicta con precisión la secuencia lineal de aminoácidos en cadenas polipeptídicas determinadas. Puede haber varios codones de terminación e iniciación dentro de la molécula de mRNA, marcando el fin de un gen estructural y el comienzo del siguiente, respectivamente. Cada uno de los codones de iniciación tiene que estar precedido por un sitio de unión al ribosoma. Una secuencia adicional de nucleótidos en el extremo 3' se conoce como "cola". Los ribosomas se acoplan a la molécula de mRNA aun antes de que la transcripción se haya completado.

La regulación implica interacciones entre el ambiente químico de la célula y proteínas reguladoras especiales, codificadas por genes

reguladores. Por ejemplo, las células de E. coli abastecidas con el disacárido lactosa como fuente de carbono y energía, requieren de la enzima beta-galactosidasa para escindir ese disacárido. Las células que crecen en un medio con lactosa fabrican aproximadamente 3.000 moléculas de beta-galactosidasa. Sin embargo, en ausencia de lactosa hay un promedio de una molécula de enzima por célula. En conclusión, la presencia de lactosa provoca la induccción de la producción de las moléculas de enzima necesarias para degradarla. Se dice, entonces, que estas enzimas son inducibles.

Por el contrario, la presencia de un nutriente determinado puede inhibir la transcripción de un grupo de genes estructurales. La E. coli, como otras bacterias, puede sintetizar cada uno de sus aminoácidos a partir de amoníaco y de una fuente de carbono. Los genes estructurales que codifican las enzimas necesarias para la biosíntesis del aminoácido triptófano, por ejemplo, están agrupados y se transcriben en una única molécula de mRNA. Este mRNA es producido continuamente por células en crecimiento si el triptófano no está presente. En presencia de triptófano, se detiene la producción de las enzimas. Estas enzimas, cuya síntesis se reduce en presencia de los productos de las reacciones que catalizan, se denominan represibles.


Con formato: Número de columnas: 1, Anchocolumna nº 1: 17.09 cm

Con formato: Justificado, Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto, Interlineado: sencillo, Borde:Superior: (Línea continua sencilla, Blanco, 4.5 ptoAncho de línea)






Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: -0.51 cm, Derecha: -0.51 cm, Borde: Superior:(Línea continua sencilla, Blanco, 4.5 pto Ancho delínea)


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Enzimas inducibles y represibles

a. La velocidad de síntesis de beta-galactosidasa, una enzima inducible producida por E. coli, se incrementa dramáticamente cuando se añade lactosa al medio de crecimiento circundante. En tanto la lactosa sea abundante en el medio, la producción de enzima continúa a su velocidad máxima. Sin embargo, cuando se elimina la lactosa del medio, la velocidad de síntesis de beta-galactosidasa cae inmediatamente.

b. En ausencia de un sustrato esencial, como el aminoácido triptófano, las enzimas requeridas para su producción se sintetizan a velocidad máxima. Sin embargo, si se añade triptófano al medio, la síntesis de estas enzimas se reprime rápidamente.

Un medio principal de regulación genética en las bacterias es el sistema operón operón. Un operón comprende al promotor promotor, a los genes estructurales y al operador operador.

Los genes estructurales del operón codifican un grupo de proteínas funcionalmente relacionadas y se transcriben como una sola molécula de mRNA. La transcripción es controlada por secuencias en el promotor y en el operador, adyacentes a los genes estructurales y capaces de unir proteínas específicas. El promotor contiene un sitio de unión para la RNA polimerasa y puede contener un sitio de unión para el complejo CAP-AMP cíclico cíclico. El operador es el sitio de unión para un represor, proteína codificada por otro gen, el regulador, que puede estar localizado a cierta distancia en el cromosoma bacteriano. El operador se puede superponer con el promotor, con el primer gen estructural, o con ambos; cuando el represor se une a la molécula de DNA en el sitio operador, la RNA polimerasa no puede iniciar la transcripción del mRNA. Cuando el represor no está presente, la RNA polimerasa puede unirse al DNA y comenzar su movimiento a lo largo del cromosoma, permitiendo que ocurra la transcripción y la síntesis de proteínas.

El operón lac es un ejemplo de un operón inducible. Pasa de "desconectado" a "conectado" cuando un inductor se une al represor y lo inactiva. Otros operones, como

el operón trp, son represibles. Estos pasan de "conectado" a "desconectado" por la acción de un correpresor, que se une a un represor inactivo. Éste activa al represor y se une al operador. Tanto la inducción como la represión son formas de regulación negativa.

La regulación positiva de algunos operones la suministra la unión del complejo CAP-cAMP. Por ejemplo, cuando hay glucosa en la célula, los niveles de AMP cíclico son bajos y el complejo CAP-cAMP no se forma. Cuando la glucosa se agota, aumentan los niveles de cAMP y se forman complejos CAP-cAMP que se unen luego al promotor. Con la lactosa presente (y el represor así inactivado) y el complejo CAP-cAMP en su lugar, la RNA polimerasa también se une al promotor y ocurre la transcripción desde el operón.

En un operón, la síntesis de proteínas está regulada por interacciones que involucran a un represor y a un inductor o bien a un represor y a un correpresor.

a. En los sistemas inducibles, como el operón lac, la molécula del represor es activa, hasta que se combina con el inductor (en este caso, alolactosa).








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b. En los sistemas represibles, como el operón trp, el represor se activa sólo cuando se combina con el correpresor.

Los operones inducibles y represibles son ambos desconectados por proteínas represoras codificadas por genes reguladores. El represor se une al DNA en el operador y evita, de esta forma, que la RNA polimerasa inicie la transcripción.

En los operones inducibles, el inductor contrarresta el efecto del represor uniéndose a él y manteniéndolo en una forma inactiva. Así, cuando el inductor está presente, el represor ya no puede unirse al operador y pueden proseguir la transcripción y la traducción.

En los operones represibles, en ausencia del correpresor, el represor se encuentra inactivo. En este estado, la transcripción y la traducción ocurren permanentemente. En presencia de un correpresor, se forma un complejo represor-correpresor y el represor se activa. Así puede unirse al operador bloqueando la transcripción.

Elementos genéticos móviles

Los elementos genéticos móviles son los plásmidos plásmidos, los virus y los transposones . transposones.

Además de los genes que lleva el cromosoma bacteriano, las bacterias pueden contener otros genes llevados en los plásmidos, que son moléculas de DNA de doble cadena mucho más pequeñas y también circularesdobles cadenas mucho más pequeñas y también circulares. La mayoría de los plásmidos pueden ser transferidos de célula a célula. Esta transferencia de DNA por contacto célula a célula se conoce como conjugación conjugación. Parte de los plásmidos puede integrarse reversiblemente al cromosoma bacteriano, en cuyo caso se conocen como episomas .

El factor F (de fertilidad) de E. coli es un plásmido presente en las células F+ dadoras (machos) y puede ser transferido a las células F- (hembras) receptoras; estas células pueden transformarse en F+ y transferir, a su vez, el factor F. Cuando el factor F se integra al cromosoma de una célula de E. coli (transformándolas en una célula Hfr), parte del cromosoma o (en raras ocasiones) todo el cromosoma puede ser transferido a otra célula de E. coli por conjugación. En el momento de la transferencia, el cromosoma se replica por el mecanismo de círculo rodante y una copia de DNA de cadena simple entra a la célula receptora linealmente, de modo que los genes bacterianos penetran uno tras otro, en una secuencia fija. Luego se sintetiza la cadena complementaria. Como la velocidad a la cual los genes bacterianos entran en la célula

Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: -0.51 cm, Derecha: -0.51 cm, Borde: Superior:(Línea continua sencilla, Blanco, 4.5 pto Ancho delínea)

Con formato: Borde: Superior: (Línea continuasencilla, Blanco, 4.5 pto Ancho de línea)














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receptora es constante a una temperatura dada, la separación a intervalos regulares de las células que se conjugan permite mapear el

cromosoma Cromosoma bacteriano.

TTransferencia de un plásmido F de una célula F+ a una célula F-, por medio de la conjugación. En estos diagramas, el plásmido

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se muestra muy aumentado; en realidad, su tamaño es mucho menor que el del cromosoma bacteriano, ya que contiene muchos menos pares de nucleótidos.

Una cadena única de DNA se mueve desde la célula dadora hacia la célula receptora, donde posteriormente se sintetiza su cadena complementaria (líneas punteadas en el cromosoma de la célula receptora). A medida que la cadena de DNA se transfiere, la cadena de la célula dadora "gira" en sentido contrario a las agujas del reloj, exponiendo los nucleótidos desapareados. Éstos sirven como molde para la síntesis de una cadena complementaria de DNA (líneas punteadas, célula dadora). Como resultado, el plásmido en la célula dadora continúa siendo un círculo de DNA de doble cadena y el plásmido transferido convierte a la célula receptora en una célula F+. Este mecanismo de replicación del DNA del plásmido se conoce como "replicación en círculo rodante".

Transferencia de una porción del cromosoma bacteriano durante la conjugación

a. Una célula F+ se convierte en una célula Hfr cuando el plásmido F se inserta en su cromosoma.

b. Ocurre una ruptura en la secuencia del factor F integrado al cromosoma y comienza la replicación en círculo rodante. Liderada por su extremo 5', una cadena simple de DNA, que contiene una porción de la secuencia del factor F seguida por los genes a+ y b+, penetra en la célula F-. En este ejemplo, sólo una porción del cromosoma se transfiere antes de que las células se separen una de otra.


Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0cm, Sangría francesa: 0.63 cm

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c. El fragmento de DNA transferido es homólogo a la parte del cromosoma receptor que lleva los mismos genes. La "concordancia", sin embargo, no es exacta, dado que los genes a- y b- son formas alternativas de los genes a+ y b+. Difieren en la secuencia de nucleótidos como resultado de mutaciones que han hecho, en este ejemplo, que a y b sean no funcionales, o sea, que no den como resultado la síntesis de los productos a y b.

d. Ocurre la recombinación entre el DNA dador y el cromosoma receptor. La célula hija que contenga los genes transferidos a+ y b+ será capaz de sintetizar los productos a y b. Esto ofrece un medio por el cual puede demostrarse la conjugación. Nótese que la célula dadora sigue siendo Hfr y que la célula receptora aún es una F-, al igual que sus células hijas.

Otros elementos genéticos móviles son los virus bacterianos o bacteriófagos bacteriófagos; están formados por DNA o RNA envuelto en una cubierta proteínica. Dentro de la célula hospedadora, el ácido nucleico viral puede utilizar los recursos metabólicos de la célula para sintetizar más moléculas de ácido nucleico viral y más proteínas virales. Empaquetados en sus cubiertas proteínicas, las partículas de virus pueden provocar la lisis celular y escapar de la célula (ciclo lítico) para comenzar un nuevo ciclo de infección.

El DNA de algunos virus, conocidos como virus atenuados, puede integrarse en el cromosoma del hospedador de la misma manera que un episoma y replicarse junto con el cromosoma iniciando un ciclo lisogénico. Cuando se integra en un cromosoma hospedador, el DNA de un virus bacteriano se conoce como profago profago. De tanto en tanto, los profagos se separan del cromosoma y establecen un nuevo ciclo de infección.

Los virus pueden servir como vectores de material genético, transportando genes de una célula a otra, proceso conocido como transducción transducción. La transducción general ocurre cuando el DNA hospedador, fragmentado en el curso de la infección viral, se incorpora a nuevas partículas virales que llevan estos fragmentos a una nueva célula hospedadora. La transducción especializada ocurre cuando un profago, al liberarse del cromosoma hospedador, lleva con él, como parte del cromosoma viral, genes del

hospedador que luego son transportados a una nueva célula hospedadora.

Cuando ciertos tipos de virus infectan bacterias, puede ocurrir uno de dos hechos: que comience una infecció o que el virus se integre al cromosoma bacteriano

a. El DNA viral puede entrar a la célula y comenzar una infección (ciclo lítico); o

b. el DNA viral puede incorporarse al cromosoma bacteriano, replicarse con él y ser transferido a las células hijas (ciclo lisogénico).

Las bacterias que albergan a estos virus se conocen como lisogénicas porque, de cuando en cuando, los profagos se activan y establecen un nuevo ciclo lítico.

Los transposones son elementos genéticos móviles que difieren de los plásmidos y de los virus en varios aspectos:

1. llevan un gen para la enzima transposasa, que cataliza su integración al cromosoma del hospedador;








Con formato: Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto, Interlineado: sencillo



Con formato: Justificado, Sangría:Izquierda: 0 cm, Sangría francesa: 0.48 cm, Punto de tabulación: 0.48cm, Lista con tabulaciones + No en 1.27 cm


62




2. en cada extremo del transposón hay una secuencia repetida directa o invertida;

3. la secuencia blanco en el cromosoma hospedador se duplica cuando se inserta el transposón y el resultado es que el transposón queda flanqueado en cada extremo por la secuencia blanco.

Los transposones pueden causar mutaciones, interfiriendo con la expresión normal de los genes de la célula hospedadora. Los transposones simples contienen solamente genes implicados en su transposición; los compuestos llevan genes estructurales adicionales.

Inserción de un transposón en un DNA receptor.

a. La secuencia de nucleótidos en la cual ocurre la inserción se conoce como sitio blanco.

b. Se producen cortes escalonados en el sitio blanco y

c. el transposón se une a los extremos que sobresalen de los cortes.

d. Cuando los espacios se completan por síntesis de la hebra complementaria, se forman repeticiones idénticas en ambos lados del transposón insertado. Éstos, a menudo, se usan como "mojones" para identificar las secuencias de DNA que han sido transpuestas.


Con formato: Borde: Superior: (Línea continuasencilla, Blanco, 4.5 pto Ancho de línea), Inferior:(Línea continua sencilla, Blanco, 1.5 pto Ancho delínea)


63Con formato: Fuente: 9 pto


ANEXO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO.

RECONOCIMIENTO DE SALES MINERALES

OBJETIVOS

� Demostrar que en la composición de la materia viva entran a formar parte las sales minerales.

� Conocer el proceso de la coagulación de la leche, como técnica para poder obtener el suero de la leche (fracción líquida) en el que quedan fundamentalmente las sales que pretendemos identificar.

MATERIAL

• Vaso deprecipitado

• Matraz oprobeta

• Embudos con papel defiltro

• Gradilla contubos deensayo

• Pinzas paracalentar tubos

• Mechero

• Leche

• Ácido acético

• Ácido nítrico

• Solución molibdato amónico al1%

• Solución denitrato deplata al 1%.

• Solución deoxalato amónico al1%.

TECNICATÉCNICA:

1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA.

o Para determinar la presencia de sales es interesante utilizar el suero de leche. Para conseguirlo, podemos realizar esta sencilla receta:

o Colocar en un vaso de precipitado unos 250 cc. de leche.

o Añadir unas gotas de ácido acético y esperar unos minutos. FIGURA 1

o Al producirse el "cuajado" filtrar por papel, para obtener el suero. FIGURA 2

o Recoger el filtrado en un matraz o probeta. FIGURA 3

FIGURA 1

FIGURA 2

FIGURA 3

2.

2.FIGURA 1

FIGURA 2




Con formato: Fuente: Negrita, Colorde fuente: Automático














Con formato: Numerado + Nivel: 1 +Estilo de numeración: 1, 2, 3, … +Iniciar en: 2 + Alineación: Izquierda +Alineación: 0 cm + Tabulacióndespués de: 0.63 cm + Sangría: 0.63


Con formato: Centrado, Sin viñetasni numeración, Punto de tabulación: 0.48 cm, Izquierda

Con formato: Fuente: Sin Negrita


Con formato: Centrado, Sin viñetasni numeración, Punto de tabulación: 0.48 cm, Izquierda


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FIGURA 3

3. REALIZACIÓN DE LAS REACCIONES.

oa. Preparar una gradilla con tres tubos de ensayo.

ob. En cada tubo de ensayo poner unos 3cc. de suero de leche. FIGURA 4

oc. Numerar los tubos con 1, 2 y 3. FIGURA 5

FIGURA 6

od.

FIGURA 5

FIGURA 6

oe. Al tubo de ensayo número 1, añadir 1cc. de solución de nitrato de plata.

of. Al tubo de ensayo número 2, añadir 2cc. de solución de molibdato amónico al 1%, tratado con ácido nítrico concentrado en cantidad suficiente para que el ácido molíbdico que se forma se redisuelva. Calentar el tubo al baño María.

og. Al tubo de ensayo número 3 unas 10 gotas de solución de oxalato amónico al 1%.

4. RESULTADOS OBTENIDOS.


Con formato: Centrado, Sin viñetas ninumeración, Punto de tabulación: 0.48 cm,Izquierda


Con formato: Justificado, Numerado + Nivel: 1 +Estilo de numeración: 1, 2, 3, … + Iniciar en: 3 +Alineación: Izquierda + Alineación: 0 cm +Tabulación después de: 0.63 cm + Sangría: 0.63cm

Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0.63 cm, Numerado + Nivel: 2 + Estilo denumeración: a, b, c, … + Iniciar en: 1 + Alineación:Izquierda + Alineación: 1.9 cm + Tabulacióndespués de: 2.54 cm + Sangría: 2.54 cm, Puntode tabulación: 1.27 cm, Lista con tabulaciones +No en 2.54 cm



Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0.63 cm, Primera línea: 0 cm, Numerado + Nivel:2 + Estilo de numeración: a, b, c, … + Iniciar en: 1+ Alineación: Izquierda + Alineación: 1.9 cm +Tabulación después de: 2.54 cm + Sangría: 2.54cm


Con formato: Centrado, Sin viñetas ninumeración



Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0.63 cm, Numerado + Nivel: 2 + Estilo denumeración: a, b, c, … + Iniciar en: 1 + Alineación:Izquierda + Alineación: 1.9 cm + Tabulacióndespués de: 2.54 cm + Sangría: 2.54 cm, Puntode tabulación: 1.27 cm, Lista con tabulaciones +No en 2.54 cm







Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0.63 cm, Sin viñetas ni numeración


Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0cm, Primera línea: 0 cm, Numerado + Nivel: 1 +Estilo de numeración: 1, 2, 3, … + Iniciar en: 3 +Alineación: Izquierda + Alineación: 0 cm +Tabulación después de: 0.63 cm + Sangría: 0.63cm

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oa. La reacción en el tubo de ensayo número 1 nos sirve para identificar los cloruros. La explicación es la siguiente:

i. Los cloruros en contacto con una solución de nitrato de plata forman cloruro de plata, que da lugar a un precipitado blanco de aspecto lechoso.

ob. La reacción en el tubo de ensayo número 2 nos va a permitir identificar la presencia de fosfatos .. La explicación es la siguiente:

i. Los fosfatos en presencia de molibdato amónico, forman un precipitado amarillo de fosfomolibdato amónico.

oc. La reacción en el tubo de ensayo número 3 nos sirve para identificar el calcio. Esto es debido a:

i. El calcio al reaccionar con el oxalato amónico forma un precipitado blanco cristalino de oxalato amónico.

En la FIGURA 6 7 podemos ver el resultado en los tres tubos de ensayo.

FIGURA 76



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RECONOCIMIENTO DE LIPIDOSLÍPIDOS

OBJETIVOS:

� Poner de manifiesto ciertas propiedades de los lípidos, algunas de las cuales pueden servirnos para su identificación.

MATERIALES:

� BañoMaría. Mechero.

� Gradillascon tubosde ensayo

� Vaso deprecipitado con agua

� Aceitevegetal

� Soluciónde SudánIII enfrasco cuentagotas

� Tintaroja enfrasco cuentagotas

� Soluciónde Hidróxido sódico al



Con formato: Fuente: Negrita, Color de fuente:Automático




20%.

� Éter ocloroformo.

� Baño María. Mechero. � Gradillas con tubos de ensayo � Vaso de precipitado con agua

� Aceite vegetal � Solución de Sudán III en frasco

cuentagotas � Tinta roja en frasco cuentagotas � Solución de Hidróxido sódico al 20%. � Éter o cloroformo.

SAPONIFICACIONSAPONIFICACIÓN

Las grasas reaccionan en caliente con el hidróxido sódico o potásico descomponiéndose en los dos elementos que la forman: glicerina

y los ácidos grasos. Estos se combinan con los iones sodio o potasio del hidróxido para dar jabones, que son en definitiva las sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos.

La reacción es la siguiente:

TECNICATÉCNICA

Proceder de la siguiente forma:

1. Colocar en un tubo de ensayo 2cc de aceite vegetal y 2cc de una solución de hidróxido sódico al 20%.

2. Agitar enérgicamente y colocar el tubo al baño María de 20 a 30 minutos.

3. Transcurrido este tiempo, se puede observar en el tubo tres capas: la inferior clara, que contiene la solución de sosa sobrante junto con la glicerina formada; la superior amarilla de aceite no utilizado, y la intermedia, de aspecto grumoso, que es el jabón formado.


Con formato: Sangría: Izquierda: 0cm, Sangría francesa: 0.48 cm,Espacio Antes: 0 pto, Después: 0 pto














Con formato: Numeración y viñetas

Con formato: Color de fuente:Automático

Con formato: Justificado, Sangría:Izquierda: 0 cm, Esquema numerado+ Nivel: 1 + Estilo de numeración: 1, 2,3, … + Iniciar en: 1 + Alineación:Izquierda + Alineación: 0.63 cm +Tabulación después de: 1.27 cm +Sangría: 1.27 cm, Punto de tabulación: 0.63 cm, Lista con tabulaciones + Noen 1.27 cm



1.Colocar enun tubo deensayo 2cc deaceite vegetaly 2cc de unasolución dehidróxido sódico al 20%.

2.Agitar enérgicamentey colocar eltubo al bañoMaría de 20 a30 minutos.

3.Transcurrido este tiempo,se puedeobservar en eltubo trescapas: lainferior clara,que contienela solución desosa sobrantejunto con laglicerina formada; lasuperior amarilla deaceite noutilizado, y laintermedia, deaspecto grumoso, quees el jabónformado.

Nota: Cuando ya se ha visto como se forma el jabón, se puede ir echando en un vaso de precipitado el contenido de los tubos de ensayo, se remueve bien y se deja calentar hasta que se haga un buen trozo de jabón.

TINCIONTINCIÓN












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Las grasas se colorean en rojo anaranjado por el colorante denominado Sudan III.

TECNICATÉCNICA

: Proceder así:

1. Disponer en una gradilla dos tubos de ensayo, colocando en ambos 2cc de aceite.

2. Añadir a uno, 4 o 5 gotas de solución alcohólica de Sudán III. Al otro tubo añadir 4-5 gotas de tinta roja. Agitar ambos tubos y dejar reposar.

3. Se observará en el tubo al que se le añadió Sudán, que todo el aceite aparece teñido. En cambio en el frasco al que se añadió tinta roja, la tinta se habrá ido al fondo y el aceita aparecerá sin teñir.

SOLUBILIDAD:

Las grasas son insolubles en agua. Cuando se agitan fuertemente en ella se dividen en pequeñísimas gotitas formando una "emulsión" de aspecto lechoso, que es transitoria, pues desaparece en reposo, por reagrupación de las gotitas de grasa en una capa que por su menor densidad se sitúa sobre la de agua.

Por el contrario, las grasas son solubles en los llamados disolventes orgánicos como el éter, benceno, xilol, cloroformo, etc.











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TECNICATÉCNICA:

Proceder de la siguiente manera:

1. Tomar dos tubos de ensayo y poner en cada uno de ellos 2-3 cc de agua y en el otro 2-3cc de éter u otro disolvente orgánico.

2. Añadir a cada tubo 1cc de aceite y agitar fuertemente. Observar la formación de gotitas o micelas y dejar en reposo. Se verá como el aceite se ha disuelto en el éter y en cambio no lo hace en el agua, y el aceite subirá debido a su menor densidad.


Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0cm, Sangría francesa: 0.63 cm, Punto detabulación: 0.63 cm, Lista con tabulaciones + Noen 1.27 cm





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RECONOCIMIENTO DE GLÚUCIDOS

Objetivos:

1. Identificación de glúcidos.

2. Hidrólisis del enlace de un disacárido

Materiales:

• Muestras de glúcidos:

o glucosa

o maltosa

o lactosa

o sacarosa

o almidón.

• Tubos de ensayo, gradilla, vaso para calentar, mechero.

• Reactivo de Fehling A y Fehling B

• Lugol

• HCl diluido y bicarbonato.

Reacciones que van a realizarse:

1. Reacción de Fehling:

o Tomar la muestra que se quiera analizar (normalmente una cantidad de 3 cc.)

o Añadir 1 cc. de Fehling A y 1 cc. de Fehling B. El líquido del tubo de ensayo adquirirá un fuerte color azul.

o Calentar el tubo al baño María o directamente en un mechero de Laboratorio.

o La reacción será positiva si la muestra se vuelve de color rojo-ladrillo.

o La reacción será negativa si la muestra queda azul, o cambia a un tono azul-verdoso.













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Fundamento: Se basa en el carácter reductor de los monosacáridos y de la mayoría de los disacáridos (excepto la sacarosa). Si el glúcido que se investiga es reductor, se oxidará dando lugar a la reducción del sulfato de cobre (II), de color azul, a óxido de cobre (I), de color rojo-anaranjado.

2. Reacción del Lugol: Este método se usa para identificar polisacáridos. El almidón en contacto con unas gotas de Reactivo de Lugol (disolución de yodo y yoduro potásico) toma un color azul-violeta característico.

o Poner en un tubo de ensayo unos 3 cc. del glúcido a investigar.

o Añadir unas gotas de lugol.

o Si la disolución del tubo de ensayo se torna de color azul-violeta, la reacción es positiva.

Fundamento: La coloración producida por el Lugol se debe a que el yodo se introduce entre las espiras de la molécula

de almidón. No es por tanto, una verdadera reacción química, sino que se forma un compuesto de inclusión que modifica las propiedades físicas de esta molécula, apareciendo la coloración azul violeta. Basándote en esta característica te voy a proponer un pequeño juego de magia que te va a sorprender:

Una vez que tengas el tubo de ensayo con el almidón y el lugol, que te habrá dado una coloración violeta, calienta el tubo a la llama y déjalo enfriar. !Sorprendido!.

Vuelve a calentar y enfriar cuantas veces quieras.... ??Dónde está el color?.

1. 1.- INVESTIGACIONINVESTIGACIÓN DE AZUCARES AZÚCARES REDUCTORES

1.• Poner las muestras de glúcidos en los tubos de ensayo. Pueden prepararse soluciones al 1% aproximadamente. Figura 1.



Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0.63 cm

Con formato: Sangría: Izquierda: 0.63 cm

Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0cm, Sangría francesa: 0.63 cm, Punto detabulación: 0.63 cm, Izquierda




Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0.63 cm, Sangría francesa: 0.63 cm, Punto detabulación: 1.27 cm, Lista con tabulaciones + Noen 3.81 cm



Con formato: Justificado, Esquema numerado +Nivel: 1 + Estilo de numeración: 1, 2, 3, … +Iniciar en: 1 + Alineación: Izquierda + Alineación: 0 cm + Tabulación después de: 0.63 cm +Sangría: 0.63 cm

Con formato: Justificado, Esquema numerado +Nivel: 1 + Estilo de numeración: Viñeta +Alineación: 0 cm + Tabulación después de: 0.63cm + Sangría: 0.63 cm

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2.• Realizar la Prueba de Fehling como se indica al principio de página. Figura 2.

3.• Después de calentar observar los resultados. Figura 3.

4.• Estos resultados nos indican que los azúcares: glucosa, maltosa y lactosa tienen carácter reductor.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

2. INVESTIGACIÓN DE AZÚCARES NO REDUCTORES

Figura 1

Figura 2 Figura 3

¡Error!2.- INVESTIGACION DE AZUCARES NO REDUCTORES

Como se veía en la experiencia 1 la sacarosa daba la reacción de Fehling negativa,(Figura 4)por no presentar grupos hemiacetálicos libres.

Ahora bien, en presencia del ácido clorhídrico (HCl)y en caliente, la sacarosa se hidroliza descomponiéndose en los dos monosacáridos que la forman (glucosa y fructosa). Técnica: Tomar una muestra de sacarosa y añadir unas 10 gotas de ácido clorhídrico al 10%. Calentar a la llama del mechero durante un par de minutos. Dejar enfriar y realizar la Prueba de Fehling. Observa el resultado (Figura 5). La reacción positiva nos dice que hemos conseguido romper el enlace O-glucosídico de la sacarosa. ( Se recomienda antes de aplicar la reacción de Fehling, neutralizar con bicarbonato, Fehling sale mejor en un medio que no sea ácido.)

Con formato: Centrado, Sin viñetasni numeración

Con formato: Justificado, Sin viñetasni numeración

Con formato: Justificado, Sangría:Izquierda: 0 cm, Sangría francesa: 0.63 cm








74




Figura 4

Figura 5

Figura 4 Figura 5




Con formato: Color de fuente: Automático



Con formato: Justificado, Esquema numerado +Nivel: 1 + Estilo de numeración: 1, 2, 3, … +Iniciar en: 1 + Alineación: Izquierda + Alineación: 0 cm + Tabulación después de: 0.63 cm +Sangría: 0.63 cm

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3. 3.- INVESTIGACIONINVESTIGACIÓN DE ALMIDONALMIDÓN

El polisacárido almidón se colorea de azul-violeta en presencia de yodo, debido no a una

reacción química, sino a la fijación del yodo en la superficie de la molécula del almidón, fijación que sólo tiene lugar en frío.

Figura 6

Figura 7

Técnica:

• Colocar en una gradilla muestras de distintos glúcidos. Figura 6

• Añadir 5 gotas de Lugol en cada uno de los tubos de ensayo.

• Observar los resultados. Figura 7.

• Con este método puede identificarse el almidón.



Tabla con formato






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RECONOCIMIENTO DE PROTEINASPROTEÍNAS

COAGULACIONCOAGULACIÓN DE PROTEINASPROTEÍNAS

Las proteínas ,, debido al gran tamaño de sus moléculas, forman con el agua soluciones coloidales. Estas soluciones pueden precipitar con formación de coágulos al ser calentadas a temperaturas superiores a los 70:C o al ser tratadas con soluciones salinas, ácidos, alcohol, etc.

La coagulación de las proteínas es un proceso irreversible y se debe a su desnaturalización por los agentes indicados, que al actuar sobre la proteinaproteína la desordenan por la destrucción de su estructura terciaria y cuaternaria ..

TECNICATÉCNICA

Para ver la coagulación de las proteínas se

puede utilizar clara de huevo, para conseguir más volumen puede prepararse para toda la clase una dilución de clara de huevo en agua, de forma que quede una mezcla aún espesa.

1. Colocar en un tubo de ensayo una pequeña cantidad de clara de huevo.

2. Añadir 5 gotas de ácido acético y calentar el tubo a la llama del mechero.

REACCIONES COLOREADAS

1. 1- REACCIONREACCIÓN XANTOPROTEIÍCA Es debida a la formación de un compuesto aromático nitrado de color amarillo, cuando las proteínas son tratadas con ácido nítrico concentrado. La prueba da resultado positivo en aquellas proteinas con aminoácidos portadores de grupos bencénicos, especialmente en presencia de tirosina. Si una vez realizada la prueba se neutraliza con un álcali vira a un color anaranjado oscuro.





















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TECNICATÉCNICA

1. Poner en el tubo de ensayo de 2 a 3 cc. de solución problema (clara de huevo ).

2. Añadir 1 cc. de HNO3 concentrado.

3. Calentar al baño maría a 100: C..

4. Enfriar en agua fría

5. Añadir gota a gota una disolución de sosa al 40%.





Con formato: Justificado, Sangría:Izquierda: 0 cm, Sangría francesa: 0.63 cm, Punto de tabulación: 0.63cm, Izquierda

Con formato: Numerado + Nivel: 1 +Estilo de numeración: 1, 2, 3, … +Iniciar en: 1 + Alineación: Izquierda +Alineación: 0 cm + Tabulacióndespués de: 0.63 cm + Sangría: 0.63

78




2. REACCION REACCIÓN DEL BUIRET La producen los péptidos y las proteínas, pero no los aminoácidos, ya que se debe a la presencia del enlace peptídico (- CO- NH -)que se destruye al liberarse los aminoácidos. Cuando una proteína se pone en contacto con un álcali concentrado, se forma una sustancia compleja denominada biuret, de fórmula:

qQue en contacto con una solución de sulfato cúprico diluída, da una coloración violeta característica.

TECNICATÉCNICA

1. Tomar un tubo de ensayo y poner unos 3 cc. de albúmina de huevo.

2. Añadir 2cc. de solución de hidróxido sódico al 20%.

3. A continuación 4 ó 5 gotas de solución de sulfato cúprico diluida al 1%.

4. Debe aparecer una coloración violeta-rosácea característica.

3. 3.- REACCIONREACCIÓN DE AMINOACIDOSAMINOÁCIDOS AZUFRADOS

Se pone de manifiesto por la formación de un precipitado negruzco de sulfuro de plomo. Se

basa esta reacción en la separación mediante un álcali, del azufre de los aminoácidos, el cual al reaccionar con una solución de acetato de plomo, forma el sulfuro de plomo.

TECNICATÉCNICA

1. Poner en el tubo de ensayo de 2 a 3 cc. de albúmina de huevo (clara de huevo).

2. Añadir 2 cc. de solución de hidróxido sódico al 20%.

3. Añadir 10 gotas de solución de acetato de plomo al 5%.

4. Calentar el tubo hasta ebullición.

5. Si se forma un precipitado de color negruzco nos indica que se ha formado sulfuro de plomo, utilizándose el azufre de los aminoácidos, lo que nos sirve para identificar proteinasproteínas que tienen en su composición aminoácidos con azufre.




















EXTRACCIONEXTRACCIÓN DE ADN

OBJETIVOS

1. El objetivo fundamental de esta práctica es utilizar unas sencillas técnicas para poder extraer el ADN de un tejido animal y por el aspecto que presenta, confirmar su esructuraestructura fibrilar.

2. A partir de la longitud enorme de las fibras también se confirma que en el núcleo el ADN se encuentra replegado.

MATERIALES

• Hígadito de pollo

• Varilla de vidrio

• Mortero

• Vasos de precipitado

• Pipeta

• Probeta

• Alcohol de 96:

• Cloruro sódico 2M

• SDS

• Arena

• Trocito de tela parafiltrar

TECNICATÉCNICA

1. Triturar medio higadito de pollo en un mortero. Añadir arena para que al triturar se puedan romper las membranas de y queden los núcleos sueltos. FIGURA 1

2. Añadir al triturado, 50 centímetros cúbicos de agua. Remover hasta hacer una especie de papilla o puré. FIGURA 2

FIGURA 1

FIGURA 2

FIGURA 1

FIGURA 2

3. Filtrar varias veces sobre una tela para separar los restos de tejidos que hayan quedado por romper. FIGURA 3

4. Medir el volumen del filtrado con una probeta. FIGURA 4





Tabla con formato
















FIGURA 4

FIGURA 3

FIGURA 4

5. Añadir al filtrado un volumen igual de cloruro sódico 2M. Con éstoesto conseguimos producir el estallido de los núcleos para que queden libres las fibras de cromatina. FIGURA 5

6. A continuación se añade 1 centímetro cúbico de SDS. (Nota: Si no se dispone de este producto puede sustituirse por un detergente de vajillas, tipo Mistol o similar. Yo uso mistol y me va bien). La acción de este detergente es formar un complejo con las proteinas y separarlas del ADN. Así nos quedará el ADN libre de las proteinas que tiene asociadas. FIGURA 6

FIGURA 5

FIGURA 6

FIGURA 5















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FIGURA 6

7. Añadir mediante una pipeta 50 centrímetroscentímetros cúbicos de alcohol de 96:. Hay que hacerlo de forma que el alcohol resbale por las paredes del vaso y se formen dos capas. En la interfase, precipita el ADN. FIGURA 7

8. Introducir una varilla de vidrio e ir removiendo en la misma dirección. En la fotografía número 9 se indica con mayor

precisión las capas. Sobre la varilla se van adhiriendo unas fibras blancas, visibles a simple vista, que son el resultado de la agrupación de muchas fibras de ADN. FIGURA 8

FIGURA 7

FIGURA 8













FIGURA 7

FIGURA 8

FIGURA 9

Esta práctica puede completarse con una tinción específica de ADN. Tenemos que tomar una muestra de las fibras que se van depositando sobre la varilla de vidrio y depositarlas sobre un porta. Teñir durante unos minutos con un colorante básico. Observar al microscopio.











DETERMINACIONDETERMINACIÓN DEL GRUPO

SANGUINEOSANGUÍNEO

OBJETIVOS

1. Que cada alumno y alumna del grupo conozca su grupo sanguineo y el factor rh.

2. Presenciar la técnica que se utiliza para determinar el grupo sanguineo. (Esta determinación debe ser realizada por el profesor o profesora)

3. Interpretar dicha técnica

MATERIAL

• Solución anti-A

• Solución anti-B

• Solución anti-D(antiRh)

• Tarjetas deidentificación

• Material punzanteestéril

• Algodón

• Agua oxigenada

• Una gota desangre

TECNICATÉCNICA

1. Colocar en la tarjeta una gota se suero anti-A, una de anti-B, una mezcla de anti-A y anti-B, y una gota de anti-D, cada una en su casilla correspondiente, como se indica en la FIGURA 1.

FIGURA 1

2. Pinchar la yema del dedo, previa desinfección con alcohol o agua oxigenada. Depositar una gotita de sangre en cada casilla y mezclar con los sueros. FIGURA 2.

FIGURA 2

3. Observar los resultados. El grupo sanguineo del individuo corresponderá con el de la casilla en la que la sangre haya coagulado. Si el individuo es del grupo AB, la sangre coagulará en las tres primeras casillas. Además, si la sangre coagula en la casilla "anti-D", el individuo será Rh positivo, de lo contrario será Rh negativo. Personalmente, prefiero hacer la determinación del factor Rh en un porta, en el que puedo observar mejor la coagulación sanguinea. FIGURA 3.

FIGURA 3












Con formato: Sangría: Izquierda: -0.51 cm


Con formato: Sangría: Izquierda: -0.51 cm

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� En las tarjetas de la FIGURA 4, sepuede observar el aspecto que presentandos casos opuestos. En la tarjeta superiorse observa que no existe coagulación enninguna casilla. Las tres primerascorresponden a los sueros del gruposanguineosanguíneo, por lo queinterpretamos que esta personapertenece al grupo O, la cuarta es la delfactor Rh, y al no existir coagulacióninterpretamos que es Rh negativo.En la tarjeta inferior, vemoscoagulacioncoagulación en todas lascasillas, por lo que de una forma similarinterpretamos que el alumno es del gruposanguineo AB y Rh positivo. (Nota: Elgrupo sanguineo AB es poco frecuente, yen el análisis a 45 alumnos y alumnas,solamente salió en una alumno)

FIGURA 4

FUNDAMENTO:

El "quiz" de esta práctica se encuentra en los glóbulos rojos. Los glóbulos rojos o hematíes son células sanguineassanguíneas, por lo tanto todos los tenemos. Sin embargo, en la membrana de los glóbulos rojos pueden existir unas proteinasproteínas especiales: son las glucoproteínas A y B. Así, un glóbulo rojo puede tener proteína A, proteína B, tener ambas o no tener ninguna. De manera que un individuo tendrá grupo sanguíneo A si sus glóbulos rojos tienen la glucoproteína A en su membrana, siguiendo el mismo criterio para el resto de los grupos (si no existe proteína, entonces será de grupo sanguineo O). Estas proteínas corresponderían a lo que denominan antígenos. Ahora bien, en el plasma sanguineo tenemos anticuerpos. Evidentemente, un individuo del

grupo A no podrá tener anticuerpos anti-A, pues ésto no sería viable (la sangre coagularía). Así :

• los individuos A tendrán anticuerpos anti-B

• los individuos B tendrán anticuerpos anti-A

• los individuos AB no tendrán anticuerpos de este tipo

• los individuos O tienen los dos tipos de anticuerpos.






Con formato: Sin subrayado, Color de fuente:Automático











Grupo sanguineo A B AB O

Glóbulos rojos

En la membrana Antígeno A

Antígeno BAntígenos A y B

No antígenos

En el plasma Anti-B Anti-A No anticuerpos Anti-A y Anti-B

De la misma manera, el factor Rh es otra proteína que existe en los glóbulos rojos de algunas personas. Su nombre viene del mono en el que fue descubierta, el macacco rhesus. El factor Rh positivo es un factor hereditario dominante.

Este asunto tiene especial importancia en donaciones de sangre. Como hemos visto, un individuo A tiene en su plasma anticuerpos anti-B, así que no podrá recibir sangre de un

individuo B, pues estos anticuerpos provocarían la coagulación de la sangre del donante en los vasos sanguineos de la persona receptora. En la siguiente tabla vemos las compatibilidades a la hora de donar y recibir sangre. Como vemos, el grupo AB puede recibir de cualquier otro grupo y de sí mismo, así que se llama "receptor universal". El grupo O ,,sin embargo, puede donar a cualquier grupo, así que se conoce como "donante universal"

RECEPTOR

D ONA NT E

grupo A grupo B grupo AB grupo O

grupo A SI NO SI NO

grupo B NO SI SI NO

grupo AB NO NO SI NO

grupo O SI SI SI SI




Con formato: Inglés (Reino Unido)




Con formato: Sin subrayado, Color defuente: Automático







Con formato: Inicio de sección:Continua, Número de columnas: 2,Ancho columna nº 1: 7.91 cm,Espaciado columna nº 1: 1.27 cm,Ancho columna nº 2: 7.91 cm, SinForzar ancho de columna igual



ENZIMAS

OBJETIVO

1. Poner de manifiesto la presencia de la enzima catalasa en tejidos animales y vegetales.

2. Comprobar la acción de la temperatura sobre la actividad de las enzimas.

3. Comprobar la acción hidrolítica de la amilasa ..

MATERIAL:

� Gradilla � Tubos de ensayo

� Mechero

� Pipetas � Agua oxigenada

� Solución delugol

� Soluciones de Fehling

� Baño María � Agua oxigenada

� Trocitos de hígado

� Trocitos de tomate

� Almidón

1.-. RECONOCIMENTORECONOCIMIENTO DE LA CATALASA

La catalasa es una enzima que se encuentra en las células de los tejidos animales y vegetales. La función de esta enzima en los tejidos es necesaria porque durante el metabolimometabolismo celular, se forma una molécula tóxica que es el peróxido de hidrógeno, H2O2 (agua oxigenada).

Esta enzima, la catalasa, lo descompone en agua y oxígeno, por lo que se soluciona el problema.

La reacción de la catalasa sobre el H2O2, es la siguiente:

Reacción A

La existencia de catalasa en los tejidosanimales, se aprovecha para utilizar el aguaoxigenada como desinfectante cuando se echasobre una herida. Como muchas de lasbacterias patógenas son anaerobias (nopueden vivir con oxígeno), mueren con eldesprendimiento de oxígeno que se producecuando la catalasa de los tejidos actúa sobre

el agua oxigenada.

En esta primera experiencia vamos a demostrar su existencia.

1. Colocar en un tubo de ensayo unos trocitos de hígado.

2. Añadir 5 mililitros de agua oxigenada.

3. Se observará un intenso burbujeo debido al desprendimiento de oxígeno. Figura 1 (Observa la reacción A)

Figura 1

En esta fotografía puede verse el resultado de la reacción.

Se debe repetir esta experiencia con muestras de distintos tejidos animales y vegetales. Puede ser interesante ir observando la mayor o menor actividad, según el tejido con el que se realice la experiencia.






Con formato: Izquierda, Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto

Con formato: Izquierda, Sangría: Izquierda: 0cm, Sangría francesa: 0.46 cm, Espacio Antes: 0pto, Después: 0 pto

Con formato: Izquierda, Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto












Tabla con formato


Con formato: Sangría: Izquierda: 0 cm, Esquemanumerado + Nivel: 1 + Estilo de numeración: 1, 2,3, … + Iniciar en: 1 + Alineación: Izquierda +Alineación: 0.63 cm + Tabulación después de: 1.27 cm + Sangría: 1.27 cm, Punto de tabulación: 0.63 cm, Lista con tabulaciones + No en 1.27 cm




1.Colocar enun tubo deensayo unostrocitos dehígado.

2.Añadir 5mililitros deagua oxigenada.

3.Se observaráun intensoburbujeo debidoal desprendimientode oxígeno.Figura 1(Observa lareacción A)

Figura 1

En estafotografía puede verse elresultado de lareacción.

Se deberepetir estaexperiencia con muestras de distintostejidos animales yvegetales. Puede serinteresante ir observando la mayor omenor actividad, según eltejido conel que serealice laexperiencia.

2.-. DESNATURALIZACIONDESNATURALIZACIÓN DE LA CATALASA

Mediante esta experiencia, vamos a ver una propiedad fundamental de proteinasproteínas, que es la desnaturalización.

Ya que la catalasa químicamente es una proteinaproteína, podemos desnaturalizarla al someterla a altas temperaturas. Puedes recordarlo en la práctica de proteinasproteínas. Al perder la estructura terciaria, perderá también la función y como consecuencia su función catalítica, por lo que no podrá descomponer el agua oxigenada y no se observará ningún tipo de reacción cuando hagamos la experiencia anterior con muestras de tejidos hervidos.

1. Colocar en un tubo de ensayo varios trocitos de hígado.

2. Añadir agua para hervir la muestra. Hervir durante unos minutos.

3. Después de este tiempo, retirar el agua sobrante.

4. Añadir el agua oxigenada.

Observar el resultado. Figura 2

Figura 2

1.Colocar en un tubode ensayovarios trocitos dehígado.

2.Añadir agua parahervir lamuestra. Hervir durante unos minutos.

3.Después de estetiempo, retirar el

Figura 2

Con formato: Justificado, Sangría:Izquierda: 0.63 cm, Sin viñetas ninumeración


















Con formato: Fuente de párrafopredeter., Color de fuente: Automático









Con formato: Centrado, Sangría:Izquierda: -0.51 cm, Derecha: -0.51cm








88




a rante.

ñadir ela

genada.

bservael

ultado. ura 2

3.-. HIDRÓLISIS DE ALMIDONALMIDÓN

Mediante esta experiencia, vamos a ver la actividad de otra enzima, la amilasa o ptialina, presente en la saliva. Esta enzima actúa sobre el polisacárido almidón, hidrolizando el enlace O-glicosídico, por lo que el almidón se terminará por transformar en unidades de glucosa. Es importante que recuerdes las reacciones características de glúcidos para comprender esta experiencia.

Puedes repasar aquí, las reacciones que nos sirven para identificar polisacáridos (almidón) y las que nos permiten identificar monosacáridos (glucosa).

PROCEDIMIENTO:

1. Poner en una gradilla cuatro tubos de ensayo, numerados del 1 al 4.

2. Añadir en cada tubo 5 mililitros de una solución diluida de almidón.

3. A los tubos 3 y 4 añadir una pequeña cantidad de saliva. Figura 3

Para ayudarte y formar más saliva, piensa en un limón o en algo que te apetezca mucho comer... Así favoreces que formes más saliva.

Figura 3

• En el tubo 1, haz la Reacción de Fehling. Figura 4

• En el tubo 2, realiza la Reacción de Lugol. Figura 5

• Los resultados son los esperados para un polisacárido como el almidón.

Figura 4

Figura 5


















Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0cm, Sangría francesa: 0.63 cm, Punto detabulación: 0.63 cm, Izquierda + No en 1.27 cm






Figura 6

Figura 7

Figura 8

Los tubos 3 y 4 que contienen el almidón, al que le hemos echado la saliva, ponerlos en un vaso de precipitados al baño María, controlando la temperatura del agua para que no hierva, ya que lo que intentamos, es que la enzima de la saliva trabaje a unos 37: C. Dejarlo unos 15 minutos Figura 6

1.Poner enuna gradilla cuatro tubos deensayo, numeradosdel 1 al 4.

2.Añadir en cadatubo 5mililitros de unasolución diluida dealmidón.

3.A lostubos 3 y4 añadiruna pequeña cantidad de saliva.Figura 3

Para ayudarte yformar más saliva, piensa enun limón oen algoque teapetezca mucho comer... Así favoreces que formes más saliva.

Figura 3

Figura 4 Figura 5


Con formato: Fuente: Arial, 10 pto,Color de fuente: Automático, Español(alfab. internacional)













Figura 7 Figura 8

s 3 y 4 que contienen el almidón, al que le hemos echado la saliva,en un vaso de precipitados al baño María, controlando la temperatura dela que no hierva, ya que lo que intentamos, es que la enzima de la saliva unos 37: C. Dejarlo unos 15 minutos Figura 6

• A continuación realizar las siguientes reacciones: En el tubo número 3, realizar la Reacción de Fehling. Figura 7. En el tubo número 4, realizar la Prueba del Lugol. Figura 8

• El resultado positivo obtenido en el tubo de ensayo 3, nos dice que no hay ya almidón, porque la amilasa de la saliva ha hidrolizado el almidón transformándolo en glucosa, por eso la reacción de Fehling es ahora positiva.

• De una manera similar, podemos interpretar el resultado del tubo de ensayo 4, ahora nos da la reacción de polisacáridos negativa, ya que el almidón ( polisacárido) se ha hidrolizado.

Fotografía 1

Fotografía 2

Fotografía 1

Fotografía 2

En la fotografía número 1, vemos a Ana, echando la saliva en el tubo que contenía la muestra de almidón. Y bastante trabajo le costó... por el ataque de risa que pasó... Eso de verse en Internet de esta manera no la hacía muy feliz.

En la fotografía número 2, vemos el tubo después de hacerle la Prueba de Fehling, y como puedes ver, no hay duda de que la saliva de Ana tiene bastante amilasa, a juzgar por los resultados.



















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BREVE HISTORIA DE LA BIOTECNOLOGIABIOTECNO

LOGÍA

La historia de la biotecnología puede dividirse en cuatro períodos.

El primero corresponde a la era anterior a Pasteur y sus comienzos se confunden con los de la humanidad. En esta época, la biotecnología se refiere a las prácticas empíricas de selección de plantas y animales y sus cruzas, y a la fermentación como un proceso para preservar y enriquecer el contenido proteínico de los alimentos. Este período se extiende hasta la segunda mitad del siglo XIX y se caracteriza como la aplicación artesanal de una experiencia resultante de la práctica diaria. Era tecnología sin ciencia subyacente en su acepción moderna.

La segunda era biotecnológica comienza con la identificación, por Pasteur, de los microorganismos como causa de la fermentación y el siguiente descubrimiento por parte de Buchner de la capacidad de las enzimas, extraídas de las levaduras, de convertir azúcares en alcohol. Estos desarrollos dieron un gran impulso a la aplicación de las técnicas de fermentación en la industria alimenticia y al desarrollo industrial de productos como las levaduras, los ácidos cítricos y lácticos y, finalmente, al desarrollo de una industria química para la producción de acetona, "butanol" y glicerol, mediante el uso de bacterias.

La tercera época en la historia de la biotecnología se caracteriza por desarrollos en cierto sentido opuestos, ya que por un lado la expansión vertiginosa de la industria petroquímica tiende a desplazar los procesos biotecnológicos de la fermentación, pero por otro, el descubrimiento de la penicilina por Fleming en 1928, sentaría las bases para la producción en gran escala de antibióticos, a partir de la década de los años cuarenta. Un segundo desarrollo importante de esa época es el comienzo, en la década de los años treinta, de la aplicación de variedades híbridas en la zona maicera de los Estados Unidos ("corn belt"), con espectaculares incrementos en la producción por hectárea, iniciándose así el camino hacia la "revolución verde" que alcanzaría su apogeo 30 años más tarde.

La cuarta era de la biotecnología es la actual. Se inicia con el descubrimiento de la doble estructura axial del ácido "deoxiribonucleico" (ADN) por Crick y Watson en 1953, seguido por los procesos que permiten la inmovilización de las enzimas, los primeros experimentos de ingeniería genética realizados por Cohen y Boyer en 1973 y aplicación en 1975 de la técnica del "hibridoma" para la producción de anticuerpos "monoclonales", gracias a los trabajos de Milstein y Kohler.

Estos han sido los acontecimientos fundamentales que han dado origen al auge de la biotecnología a partir de los años ochenta. Su aplicación rápida en áreas tan diversas como la agricultura, la industria alimenticia, la farmacéutica, los procesos de diagnóstico y tratamiento médico, la industria química, la minería y la informática, justifica las expectativas generadas en torno de estas tecnologías. Un aspecto fundamental de la nueva biotecnología es que es intensiva en el uso del conocimiento científico. En el período anterior a Pasteur, la biotecnología se limitaba a la aplicación de una experiencia práctica que se transmitía de generación en generación. Con Pasteur, el conocimiento científico de las características de los microorganismos comienza a orientar su utilización práctica, pero las aplicaciones industriales se mantienen fundamentalmente como artesanales, con la excepción de unas pocas áreas en la industria química y farmacéutica (como la de los antibióticos), en las cuales se inicia la actividad de I y D en el seno de la corporación transnacional.

En todos estos casos, la innovación biotecnológica surgió en el sector productivo; en cambio, los desarrollos de la nueva biotecnología se originan en los centros de investigación, generalmente localizados en el seno de las universidades.

Las nuevas biotecnologías pueden agruparse en cuatro categorías básicas:

• · Técnicas para el cultivo de células y tejidos.

• · Procesos biotecnológicos, fundamentalmente de fermentación, y que incluyen la técnica de inmovilización de enzimas.



Código de campo cambiado ... [25]
























Códi d bi d

































92Con formato ... [85]


• · Técnicas que aplican la microbiología a la selección y cultivo de células y microorganismos.

• · Técnicas para la manipulación, modificación y transferencia de materiales genéticos (ingeniería genética).

Aunque los cuatro grupos se complementan entre sí, existe una diferencia fundamental entre los tres primeros y el cuarto. Los primeros se basan en el conocimiento de las características y comportamiento y los microorganismos y en el uso deliberado de estas características (de cada organismo en particular), para el logro de objetivos específicos en el logro de nuevos productos o procesos. La enorme potencialidad del último grupo se deriva de la capacidad de manipular las características estructurales y funcionales de los organismos y de aplicación práctica de esta capacidad para superar ciertos límites naturales en el desarrollo de nuevos productos o procesos.

Desde un punto algo diferente, es posible agrupar las tecnologías que forman parte de la biotecnología en los seis grupos siguientes:

• · Cultivos de tejidos y células para: la rápida micropropagación "in vitro" de plantas, la obtención de cultivos sanos, el mejoramiento genético por cruza amplia, la preservación e intercambio de "germoplasma", la "biosíntesis" de "metabolitos" secundarios de interés económico y la investigación básica.

• · El uso de enzimas o fermentación microbiana, para la conservación de materia primas definidas como sustratos en determinados productos, la recuperación de estos productos, su separación de los caldos de fermentación y su purificación final.

• · Tecnología del "hibridoma", que se refiere a la producción, a partir de "clones", de anticuerpos de acción muy específica que reciben el nombre de anticuerpos "monoclonales".

• · Ingeniería de proteínas, que implica la modificación de la estructura de las proteínas para mejorar su funcionamiento o para la producción de proteínas totalmente nuevas. · Ingeniería genética o tecnología del "ADN", que consiste en la

introducción de un "ADN" híbrido, que contiene los genes de interés para determinados propósitos, para capacitar a ciertos organismos en la elaboración de productos específicos, ya sean estos enzimas, hormonas o cualquier otro tipo de proteína u organismo.

• · Bioinformática, que se refiere a la técnica basada en la utilización de proteínas en aparatos electrónicos, particularmente sensores biológicos y "bioships"; es decir, "microchips" biológicos, capaces de lógica y memoria.

















































93




¿Qué es la biotecnología?

La biotecnología puede definirse como el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre. Así, la biotecnología tiene una larga historia, que se remonta a la fabricación del vino, el pan, el queso y el yogurt. Estas aplicaciones constituyen lo que se conoce como biotecnología tradicional y se basa en la obtención y el uso de los productos del metabolismo de ciertos microorganismos. Hoy también se emplean una gran cantidad de enzimas producidas por microorganismos en diversos procesos industriales, tales como la fabricación de detergentes, la manufactura del papel, la producción de alimentos y la industria farmacéutica, entre otras.

La biotecnología moderna surge en la década de los ’80 y utiliza técnicas, denominadas en su conjunto “ingeniería genética”, para modificar y transferir genes de un organismo a otro. De esta manera es posible producir en bacterias la insulina humana para el tratamiento de la diabetes y la quimosina, enzima clave para la fabricación del queso y que evita el empleo del cuajo. La ingeniería genética también es hoy una herramienta fundamental para el mejoramiento de los cultivos vegetales. Por ejemplo, es posible transferir un gen proveniente de una bacteria a una planta, tal es el ejemplo del maíz Bt. En este caso, los bacilos del suelo fabrican una proteína que mata a las larvas de un insecto que normalmente destruyen los cultivos de maíz. Al transferirle el gen correspondiente, ahora el maíz fabrica esta proteína y por lo tanto resulta refractaria al ataque del insecto.

¿Cuáles son los objetivos de la biotecnología vegetal?

El empleo de la ingeniería genética en el mejoramiento vegetal es lo que se denomina agrobiotecnología o biotecnología vegetal. Sus objetivos consisten en aumentar la productividad de los cultivos, mejorar los alimentos y poder emplear a las plantas como fábricas para la producción de medicamentos, vacunas, polímeros y otras moléculas. Así,

podemos distinguir tres “olas” de cultivos transgénicos:

Primera ola: se refiere al mejoramiento de rasgos agronómicos, como el tamaño del grano o la resistencia a plagas. Son ejemplos de esta ola los cultivos transgénicos que se comercializan en el mundo: soja tolerante a herbicida, maíz resistente a insectos, papaya resistente a virus, entre otros.

Segunda ola: se refiere a los cultivos que generan alimentos más sanos y nutritivos que los convencionales. Son ejemplos el arroz con alto contenido beta-caroteno, papas que absorben menos aceite, maní hipoalergénico, etc.

Tercera ola: se refiere al empleo de las plantas como fábricas de moléculas de interés industrial, como medicamentos, vacunas, biopolímeros, etc.

¿Qué cultivos transgénicos hay en Argentina?

Los cultivos autorizados para su comercialización y consumo en nuestro país son:

soja tolerante a herbicida, maíz y algodón tolerante a herbicida, maíz y algodón resistente a insectos (Bt). Sin embargo, sólo se cultivan activamente la soja tolerante a herbicida y el maíz y algodón Bt. Con casi 14 millones de hectáreas, Argentina es el segundo país productor de transgénicos. Casi el 100% de la soja es transgénica y alrededor del 50% y el 20% del maíz y el algodón corresponde a variedades transgénicas, respectivamente.

¿Cómo puede la biotecnología vegetal brindar alimentos más sanos?

La agrobiotecnología podría contribuir a la generación de alimentos más sanos a través de: la eliminación o disminución de los niveles de factores anti-nutritivos, toxinas o alérgenos, la introducción o aumento de los niveles de factores promotores de la salud y la

Con formato: Espacio Antes: 0 pto,Después: 0 pto, Interlineado: sencillo,Borde: Superior: (Línea continuasencilla, Blanco, 4.5 pto Ancho delínea, Desde el texto: 11 pto Espaciodel borde: ), Inferior: (Línea continuasencilla, Blanco, 1.5 pto Ancho delínea, Desde el texto: 11 pto Espaciodel borde: ), Punto de tabulación: 4.37cm, Izquierda




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modificación de la proporción de los nutrientes.

Para ilustrar estas estrategias podemos mencionar los siguientes ejemplos, actualmente en desarrollo: mandioca con menor contenido de glucósidos cianogénicos, maní y soja hipoalergénicos, café descafeinado, tomates con mayor contenido de licopeno, arroz enriquecido en beta-caroteno y hierro, maíz con mayor cantidad de lisina, metionina y triptofano, maíz con más almidón, batata con mayor contenido proteico, soja con una proporción de ácidos grasos más saludable.

Si bien los cultivos de esta segunda ola todavía no se comercializan en nuestro país, algunos están siendo evaluados como alimento para el consumo humano.

¿Los alimentos derivados de cultivos transgénicos son seguros para la salud?

Los cultivos transgénicos autorizados para su comercialización producen alimentos seguros para el consumo humano y animal. Se han estudiado cuidadosamente y cumplen con las normas de seguridad ambiental y alimentaria establecidas por la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación (SAGPyA). En nuestro país, y en el ámbito de la SAGPyA, la Comisión de Biotecnología del SENASA estudia la bioseguridad alimentaria de los cultivos o sus productos, la CONABIA analiza los posibles impactos ambientales del cultivo y la Dirección de Mercados evalúa los efectos de su comercialización.

Para evaluar la seguridad de un alimento derivado de un cultivo transgénico debe primero comparárselo con el alimento más parecido disponible (generalmente, el alimento que deriva de su par no transgénico). Este método de evaluación establece el punto de partida de la misma y determina lo que se conoce como “equivalencia sustancial”. Se trata de una comparación entre ambos productos que va desde la morfología de la planta hasta la composición nutricional del producto. Cuando los cambios en la composición del alimento son intencionados (ej. modificación de ácidos grasos) debe estudiarse el balance nutricional más en detalle, sobre todo si se pretende que el nuevo producto reemplace al anterior.

La evaluación debe asegurar también que la modificación genética no haya provocado la aparición de toxinas o alérgenos (o bien que no hayan aumentado estos niveles en alimentos donde ya estaban presentes, como la solanina en papa y alérgenos en soja). No existen peligros de toxicidad o alergenicidad especialmente relacionados con la presencia de material genético en los alimentos derivados de transgénicos, ya que es químicamente igual al material genético de nuestras células. Por otro lado, el material genético ingerido es degradado en el sistema digestivo y no hay ninguna evidencia de que algún fragmento de ADN pueda integrarse en cromosomas. Finalmente, hay cierta preocupación sobre la posibilidad de que el uso de marcadores de selección en las plantas transgénicas pudiera aumentar la resistencia a antibióticos en las poblaciones de microorganismos patógenos de humanos. Esa posibilidad es remota, comparada con el aumento de resistencia provocada por el uso de los antibióticos en la medicina. Sin embargo, se trata de desarrollar cultivos transgénicos con otros tipos de marcadores no relacionados con los antibióticos corrientes.

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OPINIONES E INTENCIONES DEL PROFESORADO SOBRE LA

PARTICIPACIÓN SOCIAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA. EL

CASO DE LA BIOTECNOLOGÍA

Cabo Hernández, J.M.(1)1; Enrique Mirón, C.(2)2 y Cortiñas Jurado, J.R.(3)3

1Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Facultad de Educación y Humanidades-Melilla. Universidad de Granada. E-mail: [email protected] 2Departamento de Química Inorgánica. Facultad de Educación y Humanidades-Melilla. Universidad de Granada. E-mail: [email protected] 3CEIP Eduardo Morillas. Melilla. E-mail: [email protected] * Grupo de trabajo Ciencia y Tecnología Sostenibles

[Recibido en Enero de 2006, aceptado en Abril de 2006]

RESUMEN (Inglés)

La finalidad de la alfabetización científico-tecnológica es la participación social en la toma de decisiones tecnocientíficas, lo cual requiere de una ciudadanía informada. Para ello se promueven nuevos curríicula y un número creciente de acciones de divulgación social de Ciencia y Tecnología. Sin embargo, no conocemos datos sobre la predisposición de los ciudadanos hacia la participación social en la toma de decisiones en estos temas ni sobre los canales de participación preferidos. En el presente trabajo aportamos datos empíricos sobre profesorado de la ciudad de Melilla con relación a las opiniones e intenciones sobre participación social en la toma de decisiones basándose en la Teoría de Acción Razonada/Planificada. Asimismo, apuntamos posibles implicaciones educativas y para la investigación, en el marco de una orientación Ciencia-Tecnología-Sociedad (CTS).

Palabras Clave: Participación social, Toma de decisiones, Teoría de Acción

1 Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Facultad de Educación y Humanidades-Melilla. Universidad de Granada. E-mail: [email protected] 2 Departamento de Química Inorgánica. Facultad de Educación y Humanidades-Melilla. Universidad de Granada. E-mail: [email protected] 3 CEIP Eduardo Morillas. Melilla. E-mail: [email protected]

Razonada/Planificada, Educación CTS. Con formato: Fuente: 12 pto, Colorde fuente: Automático

Con formato: Fuente: Sin Cursiva,Color de fuente: Automático

Con formato: Derecha







Con formato: Fuente: Arial, SinCursiva, Color de fuente: Automático



Con formato: Color de fuente:Automático, Español (alfab.internacional)

Con formato: CM12, Justificado,Sangría: Sangría francesa: 0.16 cm










Con formato: Fuente: Verdana, 8 pto










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INTRODUCCIÓN

Desde la enseñanza de las Ciencias se viene reclamando ya hace algunas décadas una orientación Ciencia-Tecnología-Sociedad (CTS en lo sucesivo), basada en la formación de futuros ciudadanos y en el acceso de todos a la información científica y tecnológica. Este plan de trabajo persigue la alfabetización científica y tecnológica de la ciudadanía encaminada a promover una mayor cultura científica y tecnológica como base de posturas informadas que faciliten la participación social en la toma de decisiones

Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias Asociación de Profesores Amigos de la Ciencia-Eureka. ISSN: 1697-011X. DL: CA-757/2003 http://www.apac-eureka.org/revista

J.M. CABO, C. ENRIQUE, J.R. CORTIÑAS

tecnocientíficas con incidencia social (Acevedo, Vazquez y Manassero, 2003; Acevedo y col. 2005; Gil y Vilches, 2005; Martín, 2005).

Las propuestas de Ciencia para todos y de participación social en la toma de decisiones se recogen en el ámbito político europeo en el Libro Blanco de la Gobernanza Europea1, que reclama un asesoramiento científico transparente y abierto a la participación.

Un objetivo tan ambicioso sólo es posible entendiendo que nos referimos tanto a la educación formal como no formal de Ciencia y Tecnología (en lo sucesivo CyT). La divulgación de la CyT, según Pacheco (2003) puede identificarse como el conjunto de acciones de comunicación y educación no formal orientadas hacia la mejora de la cultura científica y tecnológica. Las relaciones entre enseñanza de las Ciencias y divulgación científica van más allá que una simple relación lineal entre la primera y la segunda (Blanco, 2004). Si bien la alfabetización científico-tecnológica orientada al alumnado trata de la formación de futuros ciudadanos, la formación del profesorado, en tanto que ciudadanos ya inicialmente formados, implica no solo la formación reglada de éste, sino también el efecto de la información procedente de la divulgación científica-tecnológica. Es decir, el profesorado supone un tipo específico de público y por tanto, muchos de los estudios

sobre percepción social de CyT o de los trabajos de psicología social realizados fuera del ámbito educativo suponen herramientas útiles para el análisis de la realidad educativa, influenciada también por el contexto social.

Desde hace dos años se viene realizando en la Facultad de Educación y Humanidades del Campus de Melilla (Universidad de Granada) un proyecto de investigación sobre Divulgación Pública de Conocimientos en la Ciudad de Melilla coordinado por el grupo de Divulgación sobre Ciencia y Tecnología Sostenibles. En la primera fase de la investigación se han recogido datos diagnósticos para diseñar programas de divulgación en CyT desde una orientación CTS.

Consideramos que la relación entre la información y las conductas, como por ejemplo participar en la toma de decisiones tecnocientíficas, debería ser un elemento central en la investigación sobre optimización de la divulgación, entendida como educación no formal de Ciencias. Por ello hemos elegido como marco teórico significativo para nuestros propósitos la Teoría de Acción Razonada (Ajzen y Fishbein, 1980; Fishbein y Ajzen, 1975), posteriormente modificada como Teoría de Acción Planificada (Ajzen, 1985; 1991) ya que nos proporciona orientaciones teóricas acerca de cómo relacionar estas variables.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA




Con formato: Español (alfab. internacional)

Con formato: CM10, Espacio Después: 6 pto


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Relación conocimientos, actitud y conducta. Educar para participar en la toma de decisiones

Desde hace más de tres décadas, los estudios de percepción social de CyT tratan de medir el interés, la comprensión y la actitud de la ciudadanía en general hacia la CyT. Estos estudios se justifican, entre otras razones, por el ajuste de las políticas públicas de CyT a los intereses y necesidades sociales como proceso democrático, lo que incluye la participación social en la toma de decisiones. Sin embargo, son criticados por diversas causas (Luján, 2003) y muy especialmente por el modelo explicativo utilizado, el modelo del déficit cognitivo (López y Cámara, 2005). Esta crítica se extiende al Eurobarómetro2, en donde los niveles relevantes de dominios científicos consultados varían con la nacionalidad y la cultura de origen. Es decir, cultura, economía, valores sociales y políticos, confianza y percepción de riesgo son factores importantes en la formación y cambio de actitudes hacia cuestiones sociocientíficas y no solo el nivel de conocimiento y formación.

Sturgis y Allum (2004) describen y revisan la bibliografía sobre el modelo de déficit, el cual establece una relación entre el grado de comprensión de conceptos científicos y las actitudes de rechazo que algunos sectores sociales han manifestado hacia la CyT. Estas actitudes negativas se ven como causa de problemas por parte de la comunidad científica, los gobiernos y la industria, considerándolas como posibles vetos sociales hacia el desarrollo de programas de investigación. Desde este punto de vista, la solución al problema estaría en la divulgación de CyT para la mejora de la cultura científica de la ciudadanía.

Si consideramos el concepto de alfabetización cívica que hace referencia a una ciudadanía activa, de acuerdo con Miller (1983) un ciudadano alfabetizado:

1.• • Conoce vocabulario científico y tecnológico para poder leer y comprender noticias en los medios de comunicación

2.• • Posee comprensión del proceso científico de producción de conocimiento.

3.• • Comprende el impacto que la Ciencia y la Tecnología tienen sobre los individuos y

la sociedad, es decir, posee ideas sobre las complejas relaciones CTS.

Wynne (1992) sugiere la existencia de tres dominios de conocimiento relevantes para las actitudes hacia la investigación científica: los contenidos científicos formales, los métodos y procesos científicos y las formas institucionales de financiación, organización y control. Se puede establecer un paralelismo entre las tres dimensiones de la alfabetización de Miller y los tres dominios de conocimiento de Wynne.

Según lo anterior, la principal crítica al modelo de déficit sería que existen otros factores externos al conocimiento científico en sí como determinantes de las actitudes hacia la Ciencia y la Tecnología. Los factores a los que aludimos tienen su origen en el contexto social, por lo que las críticas al modelo de déficit pueden agruparse en el denominado enfoque contextualista. Desde este punto de vista se considera que el modelo de déficit tiene en cuenta las dos primeras dimensiones citadas por Miller o Wynne, pero no considera la tercera dimensión de ambos en donde se identifican las relaciones Ciencia-Sociedad. La manera como la ciudadanía utiliza su conocimiento

1

La Gobernanza Europea. Un Libro Blanco. COMISIÓN DE LAS COMUNIDADES EUROPEAS (2001). Disponible en http://europa.eu.int/eur-lex/es/com/cnc/2001/com2001_0428es01.pdf

2

Comisión Europea: Eurobarómetro (Disponible en http://europa.eu.int/comm/public_opinion/index_en.htm)

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científico factual estaría contextualizada por las circunstancias particulares a considerar en cada caso.

Sin embargo, y siguiendo a Sturgis y Allum (2004), la adición de una tercera dimensión a considerar por el modelo de déficit cognitivo supone una ruptura con el mismo al


Con formato: Justificado, Con viñetas+ Nivel: 1 + Alineación: 0 cm +Tabulación después de: 0.63 cm +Sangría: 0.63 cm


Con formato: Español (alfab.internacional)

Con formato: CM16, Justificado

Con formato: CM16, Justificado,Interlineado: sencillo




Con formato: CM16, EspacioDespués: 6 pto, Interlineado: sencillo


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considerar que las dos primeras dimensiones se enfrentan de forma dialéctica a la tercera, entrando en conflicto con ella. Los datos empíricos aportados por estos autores son coherentes con el contextualismo en el sentido de que medidas de conocimiento político median en la relación entre conocimientos científicos y actitudes. Cuanto mayor medida tiene el conocimiento político mayor relación presenta el conocimiento científico con las actitudes. Es decir, no es posible establecer una relación lineal entre conocimiento y actitud, sino que esta se presenta atenuada o amplificada por la existencia de los factores sociales y culturales.

Siempre ha estado claro que los estudiantes de ciencias deben aprender conceptos científicos pero no ha sido tan obvio para qué necesitan usar esa información o cómo transfieren el conocimiento científico a la vida cotidiana y especialmente a la toma de decisiones en temas sociocientíficos, al tiempo que se reconoce que la aplicación del conocimiento aprendido en nuevas situaciones y contextos es infrecuente en las clases de ciencias (Sadler, 2004).

De acuerdo con este autor, el conocimiento escolar no sería un factor significativo en contextos no escolares y en temas sociocientíficos de la vida real del estudiante y probablemente tampoco en el caso de los profesores, añadimos nosotros. Mientras que la Ciencia utiliza muchas veces un razonamiento altamente formal basado en la lógica y la matemática, en los problemas cotidianos las variables en juego casi nunca están ni bien delimitadas ni se tiene información precisa sobre ellas, por lo que se utiliza más un razonamiento no formal para valorar evidencias y defender posiciones informadas.

La revisión de investigaciones sobre el tema lleva a Sadler a la afirmación de que no existe consenso en la investigación actual sobre la influencia de la comprensión conceptual sobre el razonamiento no formal, la capacidad de los estudiantes hacia la argumentación y la toma de decisiones, siendo necesaria más investigación en este sentido.

En el ámbito educativo formal se identifican dos problemas. Por un lado, la falta de actividades en el aula de Ciencias para razonar, argumentar y tomar decisiones sobre problemas sociocientíficos, que es una de las estrategias básicas de integración de una orientación CTS en el currículo científico y, por

otro, la necesidad de investigar sobre la transferencia de conceptos científicos escolares en las argumentaciones sobre toma de decisiones de problemas sociocientíficos.

Solbes y Vilches (1995) comprueban la existencia de ideas en el profesorado que suponen obstáculos para la implementación de una orientación CTS en las clases de Ciencias, reconocen que los temas CTS no son tenidos en cuenta por el profesorado y comprueban que aunque el profesorado valore la relación entre las clases de Ciencias y la vida cotidiana como elementos de motivación hacia el alumnado no los incorporan en la práctica.

Solbes, Vilches y Gil (2001) se reiteran en las discrepancias existentes entre los diseños curriculares y la práctica del aula, señalando que la mayoría del profesorado presta una atención insuficiente hacia los temas CTS y citan tres razones para explicar la falta de efectividad en los esfuerzos realizados en las últimas décadas sobre renovación didáctica tanto en nuestro país como en otros: la existencia de “preconcepciones docentes”, la ineficacia de los cursos de perfeccionamiento para que el profesorado actual se replantee sus ideas y la ineficacia de la transmisión de ideas al profesorado si éste no se implica en procesos de investigación-acción.

Manassero, Vázquez y Acevedo (2001) también consideran la formación del profesorado como un factor crítico para la implementación CTS entendida como alfabetización científica y por tanto, relacionada con la formación de ciudadanos. Además, concluyen que las actitudes del profesorado hacia CTS son una condición necesaria pero no suficiente, al considerar que las concepciones del profesorado sobre CTS y las prácticas de aula mantienen unas relaciones complejas con factores que facilitan o impiden la implementación.

El panorama que se está exponiendo nos habla de la necesidad de nuevas investigaciones que nos permitan establecer:

i. i. Las relaciones entre conocimientos y/o creencias con las conductas de aula del profesorado.

ii. ii. La influencia de factores sociales y culturales sobre las percepciones y toma de decisiones del público en general, incluyendo estudiantes y profesores.

Con formato: Sangría: Izquierda: 0 cm, Sangríafrancesa: 0.63 cm, Esquema numerado + Nivel: 2+ Estilo de numeración: i, ii, iii, … + Alineación: 1.9 cm + Tabulación después de: 3.17 cm +Sangría: 3.17 cm, Punto de tabulación: 0.63 cm,Lista con tabulaciones + No en 3.17 cm

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iii. iii. Las relaciones entre las actitudes y las conductas.

iv. iv. Las relaciones entre los conocimientos, las creencias y las actitudes.

Numerosas investigaciones han aportado datos sobre las relaciones entre conocimientos y actitudes. Evans y Durannt (1995) encuentran al evaluar las actitudes hacia la Ciencia una estructura multidimensional en donde al menos aparecen tres tipos de dimensiones: el interés personal o intrínseco hacia la Ciencia, el interés social y las implicaciones morales. La relación de cada una de estas tres dimensiones con el grado de conocimiento es diferente. Si bien existe correlación entre los conocimientos y las actitudes generales o hacia el interés social, no existe apenas correlación con la dimensión de interés intrínseco hacia la Ciencia y la correlación es negativa en lo que respecta a cuestiones con implicaciones morales. En definitiva, no se pueden generalizar las relaciones conocimientos-actitudes. El papel de los conocimientos es distinto según sea el caso o asunto sociocientifico que se evalúe.

Schibeci y col. (1997) encuentran que una misma información sobre tomates modificados genéticamente provoca reacciones diferentes en función de los conocimientos y actitudes en cuatro grupos sociales: estudiantes de Biotecnología, ambientalistas, otros estudiantes de Ciencias y consumidores.

La Office of Science and Technology and the Welcome Trust (2001) publicó un informe en el que ofrecía información procedente de datos cuantitivos de encuesta tratados mediante análisis de clusters en donde se identificaban seis grupos actitudinales y nueve factores reconocibles por técnicas cualitativas en los que se encontraron variaciones en las actitudes. Estos factores fueron: interés intrínseco


hhacia la Ciencia, control y dirección de la Ciencia, comprensión del objeto de actitud, apreciación de los beneficios de la Ciencia, actitudes hacia cambios y nuevas tendencias, actitudes hacia el riesgo, actitudes hacia la autoridad, punto de vista sagrado de la naturaleza y confianza en los políticos.

Sanderson, Wardle y Michie (2005) comprueban la eficacia sobre las actitudes de mensajes persuasivos sobre pruebas génicas. Sin embargo, los autores reconocen que los

efectos sobre las actitudes fueron independientes de los conocimientos de genética.

Pardo y Calvo (2002) critican metodológicamente al Eurobarómetro y llaman la atención sobre la necesidad de investigar sobre la posible fragmentación de las actitudes en distintos clusters. Se plantean las relaciones entre las actitudes generales hacia la Ciencia y actitudes hacia cuestiones específicas de Ciencias, los distintos niveles de sapiencia de diversos aspectos de la Ciencia y la Tecnología actual y la consideración de otras familias de actitudes que pueden jugar un papel en la valoración de la ciencia, citando expresamente la percepción del medio ambiente, la percepción de riesgo, globalización, complejidad y actitudes generales hacia el mundo.

A pesar de estos trabajos, Miller (2004) sigue considerando prioritaria la investigación sobre la relación entre el conocimiento adulto y el comportamiento.


Con formato: Fuente: Sin Cursiva,Color de fuente: Automático, Español(alfab. internacional)



Con formato: CM2, Espacio Antes: 0pto




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Aportaciones de la Psicología social. Teoría de Acción Razonada

La Psicología Social (en lo sucesivo PS) nos aporta desde hace tiempo orientaciones teóricas sobre cómo interpretar el papel de las variables citadas. La PS ha estudiado y desarrollado el concepto de actitud, percepción y representación social. Las representaciones sociales, al igual que las concepciones espontáneas de las que se habla en la Didáctica de las Ciencias, implican la existencia de ideas preexistentes a la percepción que influyen en los significados de las mismas para los sujetos.

Los manuales clásicos sobre PS consultados (Eiser, 1989; Pérez, 1989 y Echevarría, 1991) permiten identificar información útil para analizar las relaciones entre conocimientos y creencias, percepción, actitudes y conductas.

Según estos autores, la PS han puesto de manifiesto:

1. 1. La importancia de las motivaciones y los valores asociados a los objetos, factores que malogran los enfoques exclusivamente cognitivos de la percepción.

2. 2. La importancia de la contextualización, lo que lleva a renunciar a leyes de comportamientos universales en todo contexto social, entendiendo la acción como situada, integrando diferentes dimensiones de la acción humana, en concreto los aspectos intencionales, cognitivos y conductuales.

3. 3. Las dimensiones periféricas de un objeto percibido (generalmente referidas al contexto o a las significaciones asociadas al objeto de percepción) constituyen los ejes que organizan la percepción de las dimensiones centrales de los objetos.

4. 4. La influencia de las actitudes en la percepción social.

Koballa (1988a) y Shrigley, Koballa y Simpson (1988) intentan delimitar el concepto de actitud de otros conceptos relacionados, como opiniones, valores y creencias en el ámbito de

la Didáctica de las Ciencias, identificando la confusión terminológica como una de las causas de la falta de resultados claros en los trabajos sobre actitudes. En la década de los 90 se mantenía esta crítica en publicaciones españolas (Vazquez y Manassero, 1995).

En la década de los 80 se realizaron investigaciones basadas en los mensajes persuasivos y el procesamiento de la información (Shrigley y Koballa, 1992). En este sentido sigue siendo útil el modelo de probabilidad de elaboración de Petty y Cacioppo (1981). La influencia de la credibilidad de la fuente de información en los mensajes persuasivos, por ejemplo, es citada en Sanderson, Wardle y Michi (2005). Sin embargo, las relaciones actitudes-conductas se han investigado siguiendo las aportaciones de la Teoría de Acción Razonada (Ajzen y Fishbein, 1980; Fishbein y Ajzen, 1975), después redefinida como Teoría de Acción Planificada (Ajzen, 1985; 1991).

En su formulación básica, el modelo acoge tres componentes fundamentales clásicos en el manejo del concepto de actitud: componente cognitivo, evaluativo y conativo. Esta propuesta parte de la premisa de que la conducta humana tiene mucho que ver con la intención conductual del sujeto de realizar un comportamiento determinado. De esta manera introducimos el concepto central de la teoría, la intención conductual, que intenta reconducir la capacidad de predecir la conducta desde las actitudes (Novo, 2005).

La conducta está determinada por la intención conductual que se expresa por medio de las actitudes hacia la conducta y por la norma subjetiva. La intención conductual es “la localización de una persona en una dimensión de probabilidad subjetiva que incluye una relación entre la persona misma y alguna acción (Fishbein y Azjen, 1975, p. 288). En la antesala de estos componentes se encuentra la base informativa que contiene las diferentes creencias, entendidas como las consecuencias que tiene el ejecutar determinada conducta.

El primer componente, la actitud de la persona hacia la conducta dependerá de la relación aditiva de los siguientes factores: actitud de la persona hacia la conducta, creencia acerca de la consecuencia de la conducta y evaluación de la consecuencia de realizar la conducta.

En cuanto al segundo predictor de la intención conductual, la norma subjetiva, ésta es

Con formato: Fuente: 12 pto, Español (alfab.internacional)


Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0cm, Sangría francesa: 0.63 cm, Numerado + Nivel:1 + Estilo de numeración: 1, 2, 3, … + Iniciar en: 1+ Alineación: Izquierda + Alineación: 0 cm +Sangría: 0 cm



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entendida como un juicio probabilístico acerca de lo que la mayoría de las personas importantes para el sujeto, es decir, sus otros significativos, piensan o sienten acerca de la conducta en cuestión. La norma subjetiva dependerá de las creencias normativas relativas a otros significativos o referentes. Este componente representa por excelencia la influencia de los factores de tipo social y se refiere a la tendencia general de los individuos a ajustarse a las normas de un grupo o de un individuo de referencia.

Pero el objetivo último de la Teoría de la Acción Razonada (en lo sucesivo TAR) no descansa en los componentes mencionados sino en la predicción de la conducta.


La teoría de Fishbein y Ajzen ha recibido un considerable apoyo empírico, siendo además objeto de recientes extensiones sobre la formulación original. Así Ajzen y Madden (1986) incorporan al modelo un nuevo elemento, el control percibido sobre el rendimiento conductual como un posterior determinante de la intención conductual, así como de la propia conducta. La incorporación de este nuevo elemento posibilita una predicción más exacta. Más recientemente la Teoría de Acción Planificada (en lo sucesivo TAP) según Ajzen, (1985; 1991), establece que la variable intención viene determinada por tres variables: las actitudes, la norma subjetiva y el control percibido. Éste presenta dos tipos de medida: una indirecta y general y otra directa, compuesta por creencias de control que representan la percepción que el sujeto tiene de su capacidad para anticipar oportunidades y obstáculos que mediatizan la realización de la conducta.

En suma, además de las creencias de los individuos hemos de tener en cuenta factores como las normas sociales y morales que ciertamente pueden mediar la relación entre actitud y conducta. En este sentido, la TAR/P representan un marco teórico-conductual que permite diseñar efectivos programas educativos y de divulgación encaminados al cambio de actitudes y, en última instancia, de modificación de conductas.

Los trabajos de Koballa (1988b), Krynowsky (1988) o Crawley y Coe (1990) son ejemplos de la utilización de la TAR en comportamientos de profesores y estudiantes de Ciencias. Lumpe, Haney y Czerniak (1998) aplican la TAP para identificar obstáculos a la

implementación de un enfoque CTS en el profesorado de Ciencias. Zint (2002) compara tres teorías explicativas sobre actitud-conducta y las aplica en un estudio sobre las intenciones de los profesores hacia la educación del riesgo ambiental en sus clases. Los resultados obtenidos apuntan a que la TAP junto con la variable “conducta pasada del profesor en el aula” presenta la mayor capacidad de predicción. Los mismos resultados son obtenidos por Zacharia (2003) con respecto a las intenciones de profesores hacia el uso de simulaciones de ordenador en clases de física.

Creemos que la TAR/P supone un marco teórico válido para reinterpretar muchos de los datos confusos sobre relaciones entre conocimientos, actitudes y conductas en el ámbito de la Ciencia y dirigir nuevas investigaciones.

OBJETIVOS

A. Si valoramos los factores sociales y culturales por su influencia en las percepciones de la ciudadanía, cabe preguntarse en primer lugar si la percepción hacia la Ciencia del profesorado es diferente del público en general y cuales son las fuentes de información del profesorado sobre cuestiones sociocientíficas.

B. De acuerdo con la finalidad de la enseñanza de las ciencias con orientación CTS, nos preguntamos cuales serán las creencias del profesorado sobre la toma de decisiones en asuntos sociocientíficos y en la participación social.

C. Finalmente y de acuerdo con la TAR queremos comparar datos sobre actitudes genéricas hacia la Biotecnología y las intenciones hacia cuatro aplicaciones específicas biotecnológicas.

METODOLOGÍA

En un curso sobre Educación Intercultural impartido en Melilla durante el curso



Con formato: Sangría: Izquierda: 0cm, Sangría francesa: 0.63 cm


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académico 2004-2005 dirigido al profesorado de todas las etapas no universitarias, se desarrolló un módulo de Ciencia Intercultural en el que se discutieron algunas aplicaciones biotecnológicas controvertidas (clonación humana con fines reproductivos, clonación terapéutica, utilización de bacterias modificadas genéticamente para luchar contra la contaminación por hidrocarburos y alimentos transgénicos).

Para la recogida de datos se elaboraron unos cuestionarios compuestos por tres partes correspondiéndose cada una de ellas a los objetivos anteriormente señalados:

�.1. 1. Con respecto al primer objetivo enunciado y dado el interés de comparar los resultados obtenidos en el profesorado melillense con los del público en general en España, se redactaron una serie de ítems siguiendo el formato de pregunta que habitualmente se utiliza en los estudios nacionales sobre Percepción Social de Ciencia y Tecnología realizados por la Fundación Española de Ciencia y Tecnología (FECYT), formato que describimos a continuación:

1.1.1. El grado de interés y el grado de información acerca de la Biotecnología utilizando una escala de 1 a 10, en donde el 1 representaba nada de interés y ninguna información y el 10 mucho interés y mucha información.

2.1.2. La valoración sobre la Biotecnología eligiendo entre tres opciones: más ventajas que perjuicios, beneficios y perjuicios equilibrados y más perjuicios que beneficios.

3.1.3. Las fuentes de información, utilizando para ello una lista cerrada de posibilidades en donde se podía elegir más de una opción.

�.2. 2. Para el segundo objetivo, se utilizaron ítems cerrados en donde había que elegir una sola opción. Se trataba de conocer las opiniones e intenciones del profesorado hacia toma de decisiones y la participación social en cuatro casos de aplicaciones biotecnológicas. Las cuestiones planteadas fueron las siguientes:

1.2.1. Cual sería la decisión a adoptar entre tres posibles: aprobación incondicional, prohibición incondicional o

regulación en cada uno de los casos elegidos de aplicaciones biotecnológicas.

�.2.2. Con respecto a la toma de decisiones se preguntó si consideraban que deberían ser consultados, con dos opciones de respuesta, Si o No, y quién debería tomar las decisiones, eligiendo una opción entre varias en las que figuraban distintas posibilidades en base a tres agentes sociales: autoridades, comunidad científica y grupos sociales interesados.

�.J.M. CABO, C. ENRIQUE, J.R. CORTIÑAS

1.2.3. Y, finalmente, se preguntó por su intención hacia la participación personal en la toma de decisiones en cada uno de los cuatro casos pudiendo contestar Si

o No y en caso afirmativo, seleccionar cuales serían los canales de participación entre una lista de ocho posibilidades más una novena opción correspondiente a “otras”.

3. 3. Con respecto al tercer objetivo, se redactaron dos ítems cerrados con una respuesta positiva y dos posibilidades negativas, el No en ningún caso y el No por falta de control social en los que se preguntaba acerca de las intenciones sobre conductas específicas en cada uno de los cuatro casos tanto para su utilización personal como por parte de otras personas.







Con formato: Justificado, Numerado + Nivel: 2 +Estilo de numeración: 1, 2, 3, … + Iniciar en: 1 +Alineación: Izquierda + Alineación: 0 cm +Sangría: 0 cm

Con formato: Justificado, Sangría: Izquierda: 0.63 cm, Numerado + Nivel: 3 + Estilo denumeración: 1, 2, 3, … + Iniciar en: 1 + Alineación:Izquierda + Alineación: 0 cm + Sangría: 0 cm


Con formato: Default, Sangría: Izquierda: 0.63cm, Espacio Antes: 0 pto, Interlineado: sencillo


Con formato: Sangría: Izquierda: 0 cm, Sangríafrancesa: 0.63 cm, Numerado + Nivel: 1 + Estilode numeración: 1, 2, 3, … + Iniciar en: 1 +Alineación: Izquierda + Alineación: 0 cm +Sangría: 0 cm




RESULTADOS

A continuación exponemos los resultados obtenidos para cada uno de los ítems descritos anteriormente a partir del análisis de los 162 cuestionarios que fueron cumplimentados.

La tabla 1 expresa el grado de interés e información hacia la biotecnología de la muestra de profesorado en una escala de 1 a 10. Los resultados son similares a los del público en general cuando se refieren a CyT, en cambio es más bajo que si se pregunta sobre cuestiones de Salud o Medio Ambiente, aunque la biotecnología presente importantes aplicaciones en esos dos campos.

Medias Biotecnología Ciencia y

Tecnología** Salud*

Medio Ambiente*

Grado de interés 5,8 5,64 7,4 6,96

Grado de información 4,4 4,96 6,42 5,98

* Datos tomados del estudio de Percepción Social de la Ciencia y la Tecnología en España – 2004 (FECYT, 2005).

* Datos tomados del estudio de Percepción Social de la Ciencia y la Tecnología en España – 2004 (FECYT, 2005).

Tabla 1.-. Grado de interés e información hacia la Biotecnología en general de la muestra de profesorado melillense y datos nacionales sobre grado de interés e información hacia la Ciencia y la Tecnología en general, Salud y Medio Ambiente.

En la tabla 2 se recogen los datos relativos a la valoración general de la Biotecnología en relación a los beneficios o los perjuicios que provoca. En primer lugar, destaca el alto grado de “No sabe”/”No contesta” (37,2%) y, en segundo lugar, del 62.8% que contesta, el balance es positivo, ya que la respuesta más elegida es la de “más beneficios que perjuicios”.

Respecto a las fuentes de información utilizadas por el profesorado para informarse sobre Biotecnología (ver tabla 3) hemos de destacar que libros, estudios, exposiciones y museos presentan porcentajes de utilización menores al 10% del total de la muestra. Este tipo de fuentes de información suponen una búsqueda activa de información, mientras que en los casos de mayor porcentaje, la información puede ser incidental, como en la TV, la prensa, revistas o radio.

Porcentajes Totales

Más beneficios que perjuicios 30,3

Beneficios y perjuicios equilibrados 16,6

Más perjuicios que beneficios 15,9

No sabe/No contesta 37,2

Tabla 2.-.Valoración general de beneficios y perjuicios de la Biotecnología en la muestra de profesorado melillense.

Además de esto, se detecta la mayor o menor presencia en los medios de ciertos casos, pues las bacterias modificadas genéticamente presenta en todos los casos porcentajes más bajos que en el resto, que tienen mayor repercusión social. La tendencia, no obstante, es la misma en los cuatro casos: la primera fuente de información es la televisión seguida de la prensa diaria, pasando a ocupar el tercer puesto las revistas, con la excepción del caso de bacterias MG en donde es la radio el medio que ocupa el tercer puesto en el ranking.

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Tabla con formato




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Tabla con formato











104




Porcentajes Clonación reproductiva

Clonación terapéutica

Bacterias MG

Alimentos transgénicos

Televisión 85,59 76,03 52,14 75,63

Radio 28,81 29,75 24,79 33,61

Revistas 36,44 33,88 14,53 36,97

Periódicos 38,98 37,19 27,35 39,49

Otras personas 26,27 20,66 11,11 25,21

Libros 8,47 10,74 2,56 6,72

Estudios 8,47 8,26 4,27 12,6

Internet 14,41 16,53 8,55 14,28

Exposiciones y museos 0,85 0,82 0,85 0,84

Otras 0,85 0 0,85 0,84

Tabla 3.-. Fuentes de información sobre aplicaciones biotecnológicas del profesorado melillense.

En relación a la aprobación/prohibición/ regulación de las aplicaciones biotecnológicas (ver tabla 4), la postura mayoritaria es la regulación en todos los casos, pero no con la misma intensidad. Por ejemplo, para la clonación humana con fines reproductivos la prohibición incondicional es muy alta, casi como la regulación, mientras que en el resto de los casos la regulación está siempre por encima del 50%.

A la pregunta de si se debería ser consultado

sobre la Aprobación/Prohibición/Regulación de aplicaciones biotecnológicas, se responde en todos los casos y de forma mayoritaria, tal y como podemos apreciar en la tabla 5, a favor de ser consultados.

Aquí llama la atención que el porcentaje sobre aprobación incondicional en cada caso es casi inversamente proporcional a la opinión sobre si debería ser consultado.


Porcentajes Clonación Reproductiva

Clonación Terapéutica

Bacterias MG

Alimentos Transgénicos

Aprobación incondicional 5.8 10.9 24.8 10.5

Prohibición incondicional 35.8 7.6 4.2 10.5

Regulación 40.8 81.5 52.1 64

NS/NC 17.6 0 18.9 15

Tabla 4.-. Aprobación-prohibición-regulación de cuatro casos de aplicaciones biotecnológicas en la muestra de profesorado melillense.



Tabla con formato

























Tabla con formato












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Bacterias MG


SI 78.4 70.3 64.1 72.8

NO 21.6 29.7 35.9 27.2

Tabla 5.-. ¿Debería ser consultado sobre la aprobación-prohibición-regulación de aplicaciones biotecnológicas?

La tabla 6 recoge los porcentajes de respuesta a la pregunta ¿Quién debería tomar la decisión sobre aplicaciones biotecnológicas? En esta cuestión y con independencia del caso que sea, se cree que la toma de decisiones debería ser compartida entre las autoridades, los científicos y tecnólogos y los grupos sociales

interesados, aunque en el apartado de “otras” se suman a lo anterior quienes creen que las decisiones deberían ser tomadas por toda la sociedad, incluyendo a grupos sociales no interesados.

Porcentajes Clonación

Reproductiva Clonación

Terapéutica Bacterias

MG Alimentos

Transgénico s

Científicos 5.1 12.5 8.8 9 Autoridades 5.1 1 1.8 2.7 Científicos + Autoridades 11.1 4.5 17.5 12.6

Grupos sociales 3.4 1 0 0.9 Científicos + Autoridades + Grupos sociales

68.4 67.7 67.5 67.6

Otra…Toda la sociedad 6.9 6.3 4.4 7.2

Tabla 6.-. Quién debería tomar las decisiones sobre aplicaciones biotecnológicas según el profesorado melillense.

Respecto a la participación, en el tiempo libre, en campañas a favor o en contra de aplicaciones biotecnológicas, el porcentaje de personas que se muestran dispuestas a participar activamente en las controversias es minoritario y no llega a un tercio de la muestra en los cuatro casos, tal y como podemos observar en la tabla 7.

En la tabla 8 se recogen los porcentajes de participación en distintos medios. Como puede observarse, no existe ningún medio de

participación en donde se concentren las respuestas. La recogida de firmas es la que mayor porcentaje obtiene, cercano al 20%. En general, las opciones individuales, como participar en foros de internet, asistir a manifestaciones o grupos de discusión, firmas… superan los porcentajes de las opciones más colectivas, como campañas políticas o profesionales, con la excepción de las ONG´s.




MG Alimentos

transgénicos SI 30.8 31.9 32.7 28.6 NO 69.2 68.1 67.3 71.4



Tabla con formato ... [146]










































106




Tabla 7.-. Disposición del profesorado a participar en la toma de decisiones de aplicaciones biotecnológicas.

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MG Alimentos

Transgénicos Foros internet 12.9 13.3 11.8 13.5 Grupos de discusión 16.4 17.5 17.3 19.2 Campañas ONG 11.2 15 15.7 9.6 Campañas políticas 2.6 4.2 4.7 3.8 Campañas Profesionales 1.7 5.8 8.7 7.7

Recogida de firmas 18.1 20 21.2 21.1 Manifiestos 10.3 10.8 8.7 12.5 Manifestaciones 17.2 12.5 11.8 12.5 Otras 0.9 0.8 0 0

Tabla 8.-. Medios seleccionados por el profesorado para participar en la toma de decisiones sobre aplicaciones biotecnológicas.

Finalmente, y en relación a las intenciones de conducta, en la tabla 9 se recogen los

resultados obtenidos a la pregunta ¿Utilizaría personalmente las aplicaciones biotecnológicas?




MG Alimentos

Transgénicos

SI 6 62.7 79.5 29.9

NO, en ningún caso 68.1 37.3 20.5 70.1 NO, por falta de control social 25.9 0 0 0

Tabla 9.-. Intenciones de conducta del profesorado sobre aplicaciones biotecnológicas.

Si bien hay convergencia en cuanto a quién debería tomar las decisiones, y ello es independiente del caso que se trate, las intenciones en cada caso son muy diferentes. La clonación humana con fines reproductivos y los alimentos transgénicos son rechazados por la mayoría, mientras que en los otros dos casos ocurre lo contrario.

Algo similar ocurre en la pregunta ¿Aceptaría que los demás usaran las aplicaciones biotecnológicas? (ver tabla 10) pero con un nuevo matiz. Mientras que la clonación

humana con fines reproductivos no es aceptable mayoritariamente para los demás, los alimentos transgénicos, que son rechazados personalmente por la mayoría, son


tolerados ahora cuando se trata de lo que comen los demás. Los dos casos restantes que ya eran aceptables personalmente también lo son para los demás.



Bacterias MG


SI 15.4 60.2 65.6 58.1 NO, en ningún caso 84.6 39.8 34.4 41.9 NO, por falta de control social

0 0 0 0

Tabla 10.-.Aceptación/rechazo del uso de aplicaciones biotecnológicas por los demás en el profesorado encuestado.



























































C f t

108




DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

A) Percepción Social hacia la Biotecnología

Los resultados sobre grado de interés y de información hacia la Biotecnología de los profesores muestran resultados similares al público en general. El balance entre interés e información es negativo. El grado de interés mostrado (5.8) y el grado de información (4.4) son equivalentes al grado de interés e información del público hacia la CyT en general, que en el 2004 referidos a una escala de 1 a 10 fueron 5.64 y 4.96.

Las encuestas nacionales sobre Percepción Social de Ciencia y Tecnología (FECYT, 2003, 2005) preguntaban por la valoración de beneficios y perjuicios de la Ciencia y la Tecnología. En nuestro caso, indagamos acerca de la valoración de los beneficios y los perjuicios de la Biotecnología específicamente. La principal diferencia encontrada con respecto a las encuestas nacionales fue el número de profesores que no respondieron a la pregunta si bien, en ambos casos, la mayor parte de los encuestados que responden creen que existen más beneficios que perjuicios seguido de los que creen que los beneficios y perjuicios están equilibrados, siendo la respuesta menos elegida la de mayores perjuicios que beneficios.

En cuanto a los medios utilizados para tener información, en los cuatro casos con ligeras variaciones la televisión, la prensa diaria y la radio son las fuentes que mayores porcentajes recogen, al igual que en la encuesta nacional de 2004 referidos a la CyT en general. También llama la atención que el uso de internet en Melilla (8.5 en el caso mínimo y 18.5 en el caso máximo) sea inferior a la media nacional (22.4). El resto de fuentes de información presentan porcentajes claramente menores que los mencionados, con porcentajes cercanos o inferiores al 10%, como libros, estudios o exposiciones y museos, que serían las fuentes más profesionales sobre información científica.

Con las limitaciones propias de la metodología utilizada, sí podemos afirmar que las pautas generales de interés, información y fuentes de información son bastante similares en la Encuesta Nacional de Percepción de Ciencia y Tecnología 2004 (FECYT, 2005) y en los datos aportados en este trabajo.

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B) Toma de decisiones e intenciones de conducta hacia la participación social en asuntos biotecnológicos

Las respuestas dominantes marcan un panorama dirigido hacia la regulación social en donde la mayoría del profesorado es partidario de ser consultado y, además, mayoritariamente consideran que las decisiones deben ser compartidas por las autoridades, la comunidad científica y los grupos sociales interesados, si bien aparece en el caso de la clonación con fines reproductivos ciertas anomalías relacionadas con la falta de control social que no aparecen en los otros casos.

En contraste con estos datos, la mayoría del profesorado no está dispuesto a invertir una parte de su tiempo libre para participar en campañas informativas ya sea a favor

o en contra de las aplicaciones. El porcentaje que sí está dispuesto a participar no manifiesta una pauta de participación centrada en alguna estrategia o canal concreto, existiendo una diversidad de posibilidades. Coincidimos con Prieto y González (2005) en señalar una cierta insatisfacción por la creencia sobre el “poco caso” que se hace a los movimientos ciudadanos, que podría justificar la escasa intención de participar activamente en la toma de decisiones.

Según la TAP existiría una actitud positiva hacia la participación en el profesorado, es decir, probablemente existan creencias basadas en valores democráticos según las cuales la toma de decisiones tecnocientíficas debería implicar un proceso de consenso entre una diversidad de agentes sociales e intereses. Sin embargo, no se manifiesta en las intenciones conductuales debido a la existencia de variables mediadoras. No creemos que exista presión social hacia no participar democráticamente en la sociedad, pues sería propio de países no democráticos.

En las encuestas de percepción social españolas (FECYT, 2003; Cabo, Enrique y Cortiñas, 2004) los políticos aparecen con un porcentaje de confianza en asuntos tecnocientíficos muy bajos, 17.8% en España y 8% en Melilla (que no fue incluida en la muestra del estudio nacional) frente a los altos porcentajes de credibilidad obtenidos por




110




los científicos e ingenieros (70-80%) e incluso grupos sociales de presión, como las asociaciones ecologistas (55.3%) o bien ONG’s en general (53%). Es decir, de los tres grupos responsables de la toma de decisiones, se desconfía especialmente de los representantes políticos, lo que plantea la hipótesis de que el profesorado cree que debería participar pero la desconfianza hacia la clase política le disuade por dudar acerca de si su participación sirve o no para algo. Ya hemos señalado como Sturgis y Allum (2004) sitúan al conocimiento político en UK como variable mediadora entre conocimientos y actitudes.

C) Intenciones sobre conductas específicas en aplicaciones biotecnológicas

En tres de los cuatro casos la postura mayoritaria es utilizar personalmente las aplicaciones biotecnológicas, al igual que cuando se trata de valorar el uso que los demás harán de las innovaciones Si bien muchas respuestas son independientes del caso de que se trate, en otras cuestiones no es así. Dos aplicaciones son aceptadas por la mayoría, la clonación terapéutica y la utilización de bacterias MG. En cambio la mayoría rechaza la clonación con fines reproductivos, discriminando incluso entre un No definitivo y un No debido a la falta de control social (68.1% y 25.9%). Los


alimentos transgénicos también son rechazados por la mayoría, pero al contrario que en la clonación con fines reproductivs, existe tolerancia hacia la utilización por parte de los demás de dichos alimentos.

Esta diferencia entre casos es coherente con las diferencias observadas en los porcentajes de prohibición incondicional y regulación. El caso de la clonación con fines reproductivos presenta porcentajes divididos entre prohibición (35.8%) y regulación (40.8%).

Los datos aportados ponen de manifiesto que los casos específicos son valorados de distinta manera. Por tanto, la evaluación de la percepción general hacia la biotecnología aportaría poca información hacia el estudio de casos pues no es posible establecer conclusiones generales que valgan para todas las aplicaciones biotecnológicas. El aplicarse la biotecnología a la especie humana o no y la utilidad o finalidad de la innovación, por ejemplo, son factores influyentes.


Con formato: Fuente: Sin Cursiva, Español (alfab.internacional)




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IMPLICACIONES PARA LA INVESTIGACIÓN Y LA ENSEÑANZA DE CIENCIAS

Una de las innovaciones didácticas de la orientación CTS para la enseñanza formal de ciencias es la incorporación de dilemas, controversias y procesos de toma de decisiones (Membiela, 2001). El currículo oficial incluye, a su vez, en los listados de contenidos de la ESO, dominios científicos y tecnológicos controvertidos, como la ingeniería genética, la manipulación genética, problemas ambientales, etc.

Por otro lado, la CyT presente en los medios de comunicación, fuente principal de información para el profesorado y para el público en general, trata generalmente cuestiones punteras de algún campo científico o tecnológico concreto.

La toma de decisiones en cuestiones tecnocientíficas no implican a la CyT en su totalidad, sino a cuestiones específicas. Por tanto, el entrenamiento en la toma de decisiones, en la aplicación de conocimientos científicos básicos, en la capacidad de argumentación en los debates y, en general, en el razonamiento informal que caracteriza la toma de decisiones en donde no se tiene toda la información necesaria para tomar una decisión formal, estará situada en un contexto concreto que es influyente.

La evaluación de las actitudes hacia conductas relacionadas con temas sociocientíficos, de las creencias salientes, de los dominios de conocimientos y valores implicados, no se pueden generalizar de un caso a otro por la influencia del contexto social y cultural. De la misma forma que resulta útil para la Didáctica de las Ciencias conocer las concepciones espontáneas de los estudiantes y ciudadanos, también resulta útil para desarrollar actividades en el aula sobre controversias públicas científico-tecnológicas el poseer un diagnóstico del caso elegido.

La Teoría de Acción Razonada y/o la Teoría de Acción Planificada proporcionan una guía metodológica para evaluar las variables implicadas en el proceso de toma de decisiones y de intenciones conductuales. Esta evaluación incluye las creencias significativas para los sujetos. Algunas de ellas pueden tener su origen en cuestiones afectivas que

son difíciles de cambiar, pero también se identifican lagunas de formación o concepciones erróneas que forman parte de las creencias informativas transmitidas por otras personas y que pueden modificarse con la instrucción.

Además, estas evaluaciones podrían servir a su vez de evaluación de las actividades orientadas hacia dilemas y controversias pues si las realizamos es porque tenemos intenciones educativas y por tanto, no tendría sentido que al final de las actividades los estudiantes o el público en general siguiera pensando exactamente igual que antes. Por tanto, no solo se trata de aplicar la TAP para diseñar el proceso de intervención identificando los dominios y conceptos implicados en las controversias sino que también podrían suponer una forma de evaluación de la instrucción.

La aplicabilidad de la Teoría de Acción Razonada/Planificada hacia la formación del profesorado para identificar las dificultades y obstáculos hacia la implementación de ciertas actividades y tratarlas en la formación permanente es también evidente. La inclusión de actividades basadas en controversias, la mejora de las capacidades de argumentación y la contextualización de las mismas de cara a hacer posible la participación social serían objetivos ineludibles no solo para la formación del profesorado o la enseñanza formal de la Ciencia sino también para la enseñanza no formal del público en general como medio de mejora de la cultura científica y tecnológica de todos y todas.


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SUMMARY

The aim of the scientific-technological literacy is the social participation in the techno scientific decision making, which it requires of an informed citizenship. New curricula and an increasing number of actions of social spreading of Science and Technology are being promoted. Nevertheless, we do not know data on the predisposition of citizens towards the social participation in the decision making in these subjects or on the favourite channels of participation. In the present work we contribute to empirical data on teachers of the city of Melilla in relation to the opinions and intentions on social participation in the decision making on the basis of the Theory of Reasoned/ Planned Action. We also aim at possible educational implications and for the investigation, in the frame of a Science-Technology-Society orientation (STS).

Key Words: Social participation; Decision making; Theory of Reasoned/Planned Action; STS Education.




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PROPUESTA DIDÁCTICA Y DIFICULTADES PARA EL

APRENDIZAJE DE LA ORGANIZACIÓN CELULAR

Adriana Mengascini

Grupo de Didáctica de las Ciencias (GDC) Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (IFLYSIB –CONICET – CIC- UNLP) Universidad Nacional de La Plata, Argentina. [email protected]

[Recibido en Diciembre de 2005, aceptado en Marzo de 2006]

RESUMEN (Inglés)

Se propone una actividad sencilla para el tratamiento de las temáticas referidas a organización celular. Asimismo, se hace una revisión y se presentan nuevos resultados sobre nociones alternativas presentes en los estudiantes que pueden obstaculizar el aprendizaje.

Palabras claves: Célula; concepciones alternativas; organización celular; propuesta didáctica.

INTRODUCCIÓN

Los temas correspondientes a la citología son tradicionalmente tratados en la enseñanza de la biología en todos los niveles educativos. Dada la reiteración de estos contenidos, cabría suponer su aprendizaje por parte de los estudiantes. Sin embargo, algunos investigadores de la didáctica de las ciencias, así como nuestra propia práctica cotidiana,

nos advierten respecto de esta afirmación, siendo variadas las dificultades que surgen en su aprendizaje.

En mi caso, trabajo como docente en un curso universitario de botánica correspondiente al primer año de las licenciaturas de la Facultad de Ciencias Naturales y Museo (Universidad Nacional de La Plata, Argentina). Como suele corresponder a cualquier curso de biología, las clases prácticas se inician con la temática de citología. En nuestra asignatura se aborda el tema considerando las diferentes organizaciones celulares, así como las características particulares de las células vegetales. A lo largo de los años, nos hemos encontrado con dificultades variadas respecto de estos temas. Entre estos obstáculos se encuentran tanto dificultades por parte de los estudiantes, como nuestras concepciones y el contexto en el que se desarrollan las clases.

Así, reflexiones grupales nos han hecho replantear periódicamente el modo en que abordamos muchos de los temas. Con relación a la citología, la primera clase de nuestro curso se centra tradicionalmente en la organización celular, con una introducción a las características de las células procariotas y eucariotas. Uno de los

Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias Asociación de Profesores Amigos de la Ciencia-Eureka. ISSN: 1697-011X. DL: CA-757/2003 http://www.apac-eureka.org/revista

A. MENGASCINI

problemas se relaciona con las dificultades “técnicas” para la observación de células procariotas bacterianas con los microscopios disponibles para el curso. Las imágenes que obteníamos eran mínimos bastoncillos o esferitas que representaban bacilos y cocos obtenidos de lácteos o de cultivos. Sin embargo, estas imágenes en nada ayudaban a comprender la complejidad de estas células; sólo nos permitían tener una idea más precisa de las dimensiones celulares. Por otra parte, nuestras propias concepciones interferían negativamente, ya que, a semejanza de lo que observamos en muchos textos, teníamos tendencia a entremezclar las nociones de célula bacteriana con las bacterias mismas, es decir mezclábamos las características de una estructura particular (la célula procariota) con la de unos particulares seres vivos, organismos completos, como son las bacterias. Esto influía en el hecho de que



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termináramos derivando el curso de la clase hacia las características de organismos procariontes (modos de nutrición, hábitat, etc.), en detrimento del tratamiento de las características celulares (las que no podíamos visualizar en el microscopio como lo hacemos, por ejemplo, con los tejidos vegetales).

Dado este contexto pensamos en planificar una clase diferente a las habituales de nuestro curso. En principio, necesitábamos superar las dificultades técnicas respecto del poder de resolución y cantidad de microscopios disponibles. Por otro, volver a derivar el foco de la clase hacia la temática de la organización celular. Finalmente, trabajar con los conocimientos previos de los estudiantes; éstos, al llegar a nuestro curso han visto dicha temática tanto en su trayectoria escolar, como en un curso introductorio previo que realizan en la misma Facultad. También suponíamos que nuestros estudiantes tendrían concepciones alternativas, que resultaba necesario hacer explícitas para poder reflexionar sobre ellas y lograr un aprendizaje apropiado.

La propuesta resultante se presenta a continuación. La misma se viene implementando desde hace varios años en nuestro curso, y también, en forma más sucinta, en cursos de formación docente continua.

Por otra parte, ha resultado importante sistematizar las concepciones alternativas que pueden obstaculizar el aprendizaje de estos contenidos. Para ello, se presenta también una aproximación al tema basado en revisiones bibliográficas, en resultados de indagaciones propias (evaluaciones diagnósticas realizadas al inicio del curso) y en los de la implementación de la propuesta didáctica.

LA CITOLOGÍA EN CONTEXTOS EDUCATIVOS

En contextos escolares, el estudio de las células se enfoca casi exclusivamente en relación con el cuerpo humano, como una derivación de estudios anatómicos. Este enfoque resulta apropiado si se tiene en cuenta que el propio cuerpo resulta a los niños más conocido que el de diferentes organismos. Sin embargo, puede derivar en

una visión antropocéntrica que hace difícil imaginar a la célula como unidad estructural de todos los organismos. Por otra parte, cuando se estudian las características de organismos diferentes a los animales superiores, los nuevos contenidos suelen incorporarse por comparación, sustituyendo en los diferentes tipos celulares estructuras que no son equivalentes (como es el caso de las mitocondrias y los cloroplastos).

En relación con esto, es frecuente encontrar que los estudiantes, por considerar a la naturaleza celular como una característica particular de los animales, duden respecto de naturaleza celular o del carácter multicelular de otros seres vivos, como árboles, helechos u hongos, y que no consideren la presencia de cromosomas o información genética en ellos (Wood-Robinson, Lewis, Leach y Driver, 1998; Banet y Ayuso, 1995; Mondelo, García Barros, Martinez Losada y Vega, 1997).

Al referirse a “tipos” de células es frecuente que tanto estudiantes como docentes mencionen tipos funcionales y no tipos estructurales. Así, se mencionan a las células epiteliales, musculares o nerviosas como ejemplos de tipos celulares, que representan variantes fisiológicas dentro de un organismo animal complejo, y no procariotas y eucariotas, que son tipos diferentes estructuralmente (Cordero, Menegaz, Mengascini y Mordeglia, 2001).

Si bien los estudiantes aluden con frecuencia a la diversidad celular dentro del mismo organismo ésta resulta difícil de conceptuar. Es frecuente que consideren que los diversos tipos celulares tienen diferente información genética en relación con la función que cumplen. Por ejemplo, afirman que las células del epitelio bucal son semejantes entre sí porque son iguales genéticamente, pero difieren de las de otras partes del organismo; no pueden explicar cómo se transmite la información genética presente en el cigoto a las células del cuerpo que se formarán a partir de ella; en algunos casos la explicación dada es que dicha información genética se “reparte” entre las células (Banet y Ayuso, 1995).

También en relación con un enfoque “antropocéntrico” de la célula, ya hemos adelantado en un trabajo (Cordero et al., 2001), que, cuando se indaga sobre las funciones celulares, algunas respuestas de docentes y estudiantes no consideran algunas de las funciones, por estar éstas restringidas en el humano a aparatos especiales (como


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eliminar desechos) o, contradictoriamente, atribuyen a la célula funciones del organismo (sentir calor o frío, percibir sonidos, pensar). Esto remite a una indiferenciación de los distintos niveles de organización que abordan la complejidad de lo vivo, situación que hemos detectado también en el desarrollo de otros temas (Mengascini, 2005; Menegaz y Mengascini, 2005), atribuyéndose caracteres emergentes de un nivel a otros.

Con respecto a la estructura de las células se han encontrado diversas concepciones alternativas (Caballer y Giménez, 1993; Cordero et al., 2001; García Zaforas, 1991). Al preguntarse a estudiantes y docentes sobre los componentes fundamentales de todas las células, es frecuente la mención al núcleo y la omisión del citoplasma. De este modo, por un lado, se deja sin considerar la existencia de células sin núcleo definido (como las procariotas); por otro, parece concebirse la existencia de células “huecas”.

Es frecuente que los estudiantes confundan respiración celular con intercambio de gases, es decir, que no se asocie la respiración con una combustión que ocurre a nivel celular (García Zaforas, 1991). Por otra parte, muchas veces se considera que las organelas encargadas de la respiración en los vegetales son los cloroplastos, afirmando además que en la respiración estos organismos toman dióxido de carbono y liberan oxígeno, lo corresponde en realidad al proceso de fotosíntesis.

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Una cuestión que obstaculiza la comprensión de las células se relaciona con la visualización de estructuras tridimensionales a través de imágenes bidimensionales como esquemas, fotos o preparaciones microscópicas. De acuerdo con los resultados de algunas indagaciones (Díaz y Jiménez, 1996), se encuentran dificultades para el reconocimiento de estructuras al cambiar la orientación y para la extracción de información en imágenes complejas; por otra parte, las representaciones mentales de los estudiantes parecen combinar escalas diferentes, así como imágenes resultantes de distintas técnicas (microscopio óptico, microscopio electrónico).

Por otra parte, los temas relacionados con las estructuras subcelulares se estudian a través de modelos, como los de membrana o de ADN. Es frecuente que los estudiantes consideren a estos modelos como la

“realidad”. Esto suele reforzarse desde algunos textos escolares, que presentan esquemas sin aclarar que se trata de modelos o, incluso, afirmando, incorrectamente, que corresponden a imágenes de microscopios electrónicos (Mengascini, Menegaz y Mordeglia, 2004).

LAS CÉLULAS SEGÚN NUESTROS ESTUDIANTES DE BOTÁNICA

En nuestra práctica hemos encontrado varias de las nociones mencionadas más arriba. A estas podemos agregar la imagen de una célula procariota “vacía”, la que consideramos resultante de las definiciones habituales para este tipo de células, basadas en la ausencia de estructuras (por ejemplo, carencia de sistemas de endomembranas, carencia de organoides membranosos, etc.); o una imagen de célula “huevo frito”: “redonda” y con el núcleo también “redondo” además de central. Como hemos planteado en un artículo previo (Mengascini, 2005), la noción de “redondo” involucraría tanto el concepto de circular (plano) como esférico (tridimensional), planteándose una indiferenciación conceptual entre forma y contorno.

En un intento de sistematizar algunas de estas nociones en el año 2003 se realizó una evaluación diagnóstica a los estudiantes. En ella se les solicitaba que respondieran a las siguientes cuestiones: ¿Qué es una célula? Menciona y caracteriza los distintos tipos estructurales de célula. Se obtuvieron 64 respuestas para la primera y 56 para la segunda. Los resultados se analizan a continuación. Las citas textuales de las respuestas se han escrito en cursiva, y las barras que separan oraciones o frases refieren a respuestas de estudiantes diferentes.

Por otra parte, se han consultado textos escolares en busca del posible origen de algunas de las respuestas obtenidas. Las citas de los textos se han indicado en cursiva y entre asteriscos. Las aclaraciones, para todas las citas, se ubican entre corchetes. Los puntos suspensivos entre paréntesis indican fragmentos de texto omitidos.



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¿Qué es una célula?

En las respuestas de 18 de los estudiantes, las células aparecen correctamente definidas como unidades dentro de un ser vivo o de un organismo. Las mismas son calificadas como unidad estructural, funcional, de origen, vital, básica, anatómica y/o fisiológica. Por ejemplo: La célula es la unidad estructural, funcional y de origen de todo ser vivo / Célula: unidad morfológica y funcional de los seres vivos / La célula es la unidad anatómica y fisiológica de todo ser vivo.

En muchas de las respuestas (20 casos) las células aparecen definidas como unidades de “vida”, tal como: Una célula es la mínima unidad funcional y estructural de vida / Una célula es la menor porción de vida / La célula es la menor fracción de la vida / Es la menor parte de vida. De este modo, equiparan el concepto de vida al de ser vivo. En otros, aparecen como unidades de “materia viva” (6 respuestas): Una célula es la mínima porción de materia viva.

Con la hipótesis de un origen escolar de esta noción, buscamos definiciones de célula en textos escolares de uso frecuente. Hallamos que, fundamentalmente en los niveles básicos (primer ciclo de la Educación General Básica, cursado por niños de 6 a 8 años) desde los mismos títulos la célula aparece definida como “unidad de vida”: *La célula: unidad de la vida*, *La célula como unidad fundamental de la vida*,*La célula es la unidad de la vida*. Hacia el tercer ciclo de la EGB (estudiantes de 12 a 14 años) la definición ya no se explicita y se enfocan los aspectos estructurales y funcionales de las células con un mayor nivel de abstracción y detalle. Sin embargo, aún en textos de este ciclo es posible encontrar referencias tales como: *Bien, sin duda ya habrán observado células y apreciado que cada una de ellas constituye una unidad de vida...*. Consideramos a la vida más bien como un emergente, una propiedad que surge de la organización celular, y no algo que pueda dividirse en “porciones” más o menos pequeñas.

Algunas respuestas de los estudiantes resultan interesantes ya que hablan de unidades biológicas y de sistemas: Es un sistema microscópico complejo / Es una unidad biológica, donde se producen todos los procesos metabólicos necesarios para el desarrollo de un organismo vivo.

Otras respuestas resultan difíciles de clasificar, ya que remiten a características variadas, y en ningún caso las definen realmente. A modo de ejemplo: Una célula se encuentra en cualquier ser vivo / Elemento fundamental para la vida de todo ser.

En otros casos, confunden a la célula con un organismo o se evidencia la creencia de que son equivalentes: Una célula es un organismo / Una célula es una unidad estructural que cumple todas las funciones de un ser vivo / Una célula es la mínima porción viva de un individuo que conserva las características de éste / Se comportan como individuos / Una célula es un organismo o sistema independiente. Este tipo de nociones remite a lo expresado más arriba en cuanto a una indiferenciación de niveles de organización y la atribución de características de un nivel a otro.

Tipos estructurales de células

En la evaluación diagnóstica, 31 estudiantes responden que los tipos estructurales de células son procariotas y eucariotas. Sin embargo hacia el interior de las respuestas no siempre aparecen bien definidos los tipos celulares.

A semejanza de lo mencionado en otros trabajos (Cordero et al., 2001) algunas respuestas (3 de ellas) remiten a tipos celulares del ser humano: Células nerviosas, células somáticas y células sexuales. En otras respuestas se mencionan células animales y vegetales: Encontramos dos grandes grupos celulares: células animales y vegetales.

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Además, varios estudiantes (8) responden a la pregunta sobre tipos estructurales de células describiendo o nombrando estructuras subcelulares: Estructuras celulares: membrana/s, núcleo, nucleolo, mitocondria, Golgi, ribosomas, lisosomas, retículo endoplasmático liso y rugoso.

En algunos casos se asocia procariota - eucariota con vegetal - animal, en diversas combinaciones: Los distintos tipos de células son las (vegetal) eucariotas y procariotas (animal). Por otra parte, cinco de los




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estudiantes combinan distintos tipos celulares, mezclados como en el ejemplo que sigue: Célula animal y célula vegetal, pueden ser procariota y eucariota.

Finalmente, alguna respuesta remite a la forma, sin asociarla a ninguna de las categorías precedentes: Hay células con estructuras de bastón, espiral.

En el texto de las respuestas, e independientemente de los tipos celulares que se nombren, aparecen algunas nociones recurrentes. Por una parte, se entremezclan las células eucariotas con organismos pluricelulares y las procariotas con los unicelulares:

Procariota: generalmente se hallan en este grupo los unicelulares (...) Eucariota: en ésta están los organismos pluricelulares. Con respecto a la combinación de categorías y entidades diferentes, como células y organismos, hemos encontrado en textos escolares referencias como la que sigue: [Título] *La diversidad de las células* [Subtítulos] *Bacterias*, *Protozoos*, *Hongos*, *Algas unicelulares*, *Célula vegetal*, *Célula animal*. Es probable que este tipo de presentaciones influya en las imágenes de los estudiantes.

En cuanto a la caracterización de las células procariotas, además de la asociación con organismos exclusivamente unicelulares (aunque muchos organismos procariontes, como en el caso de cianobacterias, presentan filamentos formados por numerosas células) y de plantear como ejemplo a los protozoos (que son organismos eucariontes), resulta recurrente la mención errónea de una cadena de ADN “simple” contra la doble hélice de las eucariotas, así como una síntesis de proteínas “distinta”, aunque no se aclara en qué difiere.

Por otra parte, y en relación con otros resultados reportados, nuevamente aparecen respuestas que remiten a una indiferenciación de niveles de organización, confundiendo a los organismos con estructuras subcelulares, o a organelas con órganos: Las eucariotas poseen un núcleo interno, rodeado por una membrana y hay organismos propios del núcleo. Las células procariotas no tienen un núcleo, pero los organismos que deberían pertenecer a éste se encuentran sueltos en una zona llamada zona nuclear / Las mitocondrias son aquellos órganos por donde respiran las células.

Otra cuestión se relaciona con la comparación y la sustitución en diferentes tipos celulares de estructuras no equivalentes. Al caracterizar las células vegetales suele asimilarse el concepto de pared al de membrana plasmática, por lo cual es posible llegar a afirmaciones como la que sigue: Las células animales (...) se hallan rodeadas por una membrana plasmática formada por una bicapa lipídica. En las células vegetales encontramos una membrana formada entre otros por celulosa; lo que brinda consistencia a la misma. En otros casos, se omite la presencia de membrana plasmática debido a la presencia de pared celular. Los vegetales también resultan a veces difíciles de conceptualizar, dada su particular nutrición en comparación con la de los animales. De este modo, y en concordancia con lo hallado en trabajos previos (Cordero et al., 2001) se considera que la respiración en estos organismos es inversa a la de los animales (tomando dióxido de carbono y liberando oxígeno); para ello estas células presentarían organelas específicas a cambio de las mitocondrias: Además encontramos otro organoide, los cloroplastos, que cumplen la función de respiración celular, mientras que en las [células] animales lo hacen las mitocondrias.

LA PROPUESTA DIDÁCTICA Y SU FUNDAMENTACIÓN

Como se ha detallado en la introducción, uno de las motivaciones para el desarrollo de la siguiente propuesta fue la necesidad de superar los obstáculos materiales del poder de resolución y cantidad de microscopios disponibles. Por otra parte, la utilización de microscopios en clase no siempre resulta satisfactoria por diferentes motivos: requiere de ciertas habilidades en el manejo de instrumental de laboratorio, e implica un cierto nivel de abstracción para la comprensión de las imágenes; por otra parte, se dificulta el trabajo grupal en la interpretación de lo que se observa, dado que los estudiantes sólo pueden observar los preparados individualmente y no ven necesariamente todos lo mismo (y no al mismo tiempo).

Teniendo en cuenta todo esto, la propuesta parte del análisis de fotografías de microscopio electrónico (se puede acceder a


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muy buenas microfotografías en muchos sitios web). El uso de las mismas permite la visualización de las imágenes a un grupo completo de estudiantes y trasciende algunas de las dificultades de la observación microscópica. No es intención desestimar la importancia de observar con instrumental de laboratorio, sino plantear otro tipo de actividad con objetivos diferentes.

Consideramos que una de las dificultades para el aprendizaje de estos contenidos se relaciona con la excesiva, y a veces incorrecta, simplificación de las estructuras que se representan en muchos textos (más aún cuando muchos de nosotros insistimos en esquematizarlas con tiza en la pizarra). El análisis de microfotografías, aunque requiere de un trabajo más detenido, permite superar este obstáculo, presentando una imagen de las estructuras más aproximada a la que encuentran los científicos al investigar sobre ellas.

Este tipo de actividades permite ejercitar la interpretación de estructuras tridimensionales a través de imágenes bidimensionales (Díaz y Jiménez, 1996), tal como sucede también con la realización por parte de los estudiantes de dibujos y diagramas.

La actividad se plantea para una segunda etapa del tratamiento del tema, en una aplicación de aspectos teóricos trabajados previamente en el mismo curso o en cursos anteriores.

Material didáctico

Para la implementación de esta actividad, preparamos varios conjuntos de tarjetas (tantos como grupos de estudiantes se formaban en la clase) con microfotografías electrónicas de células eucariotas (vegetal y animal) y procariotas completas, así

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como de estructuras subcelulares (mitocondrias, aparato de Golgi, núcleo, retículo endoplasmático, cloroplasto, etc.). Las fotografías presentaban escalas, de modo que los estudiantes pudieran comparar los tamaños relativos de las estructuras consideradas. No había ningún otro tipo de indicaciones en las fotos.

Actividades con los estudiantes

1. Introducción al tema: Se plantea que se va a trabajar con fotografías de células y estructuras celulares. ¿Qué habrá representado en esas fotografías? Anotamos en la pizarra todas las propuestas de los estudiantes.

A partir de allí preguntamos cuáles de todas las estructuras son esenciales para que a esa unidad la llamemos “célula”, remarcando en color las respuestas. La intención de estas preguntas es la de retomar los conocimientos previos, así como las concepciones de los estudiantes respecto del concepto de célula y de las escalas relativas de las estructuras y la posibilidad de ser observadas en un microscopio.

Luego se reparten los juegos de tarjetas a cada grupo de estudiantes.

2. Trabajo grupal con las tarjetas de célula: Los estudiantes trabajan en grupo con el material didáctico, en respuesta a las siguientes consignas:

.• • Identificar cuáles de las fotos corresponden a células completas y cuáles a estructuras celulares.

.• • Comparar las células y establecer las diferencias entre ellas.

.• • Identificar las estructuras celulares y compararlas.

.• • Establecer relaciones entre las células y las estructuras celulares correspondientes.

Con este último punto se pretende que los estudiantes asocien organelas con células; por ejemplo, si ellos consideran que una foto representa un retículo endoplasmático rugoso, con qué células lo relacionarían (eucariota, procariota, animal, vegetal) y cuál de las fotos representa a dicha célula.

1. 3. Plenario: Hacemos una ronda general, en la que cada grupo expone o comenta los resultados de su trabajo. Coordinamos y buscamos similitudes y diferencias entre las respuestas dadas. Remarcamos nuevamente en la pizarra las


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estructuras y células que los estudiantes afirman reconocer, así como las dudas que hayan surgido (no las respondemos en el momento, sino que quedan planteadas para el plenario final).

2. 4. Trabajo grupal con cuadros comparativos: Nuevamente los estudiantes trabajan en los mismos grupos armados previamente. La tarea es hacer un cuadro comparativo entre los diferentes tipos de células reconocidos por ellos mismos. Para apoyar esta actividad, se reparte a cada grupo material bibliográfico para su consulta ante dudas o diferencias de opiniones.

3. 5. Plenario final: Armamos en la pizarra un cuadro general con los aportes de todos los grupos. Se aclaran todos los aspectos que hayan quedado confusos o incompletos.

4. 6. Cierre: Proyectamos las fotografías en una pantalla, preguntando e indicando todas las estructuras presentes, las dificultades que hayan surgido para su reconocimiento, etc. Los estudiantes disponen de copias individuales de las mismas que pueden ir completando en el momento. Retomamos las respuestas dadas al inicio de la clase y las reafirmamos o rectificamos, según el caso.

REFLEXIONES A PARTIR DE LA IMPLEMENTACIÓN

Como aportes positivos, la propuesta permite:

_ Trabajar grupalmente en el reconocimiento de estructuras celulares microscópicas, visualizando las imágenes todo el grupo a la vez y permitiendo el intercambio de ideas y opiniones.

_ Trabajar con los conceptos previamente adquiridos por los estudiantes, sin caer en repeticiones rutinarias.

_ Hacer surgir algunas de las nociones alternativas o imágenes previas de los estudiantes y revisarlas.

_ Presentar a los estudiantes imágenes más actualizadas, realistas y detalladas de las células que las tradicionalmente tratadas en clase.

_ Finalmente, la similitud de una célula procariota con una organela eucariótica (dada su simplicidad y tamaño) tanto desde el punto de vista conceptual como desde las imágenes con las que se trabaja, permite introducir contenidos sobre la teoría endosimbiótica, que propone una explicación al origen de las células eucariotas basada en las similitudes de las mitocondrias y los plástidos con células bacterianas actuales.

Las dificultades que usualmente hallan los estudiantes para el reconocimiento de varias de las fotografías se relacionan con:

_ La imagen de una célula procariota vacía. La fotografía con la que trabajamos es la de una célula de una bacteria fotosintetizadora, con complejos repliegues de membrana conteniendo pigmentos fotosintéticos. Así, esta imagen dista mucho de la tradicional célula vacía “sin mitocondrias, sin núcleo definido, sin retículo endoplasmático...”

_ La imagen de la célula “huevo frito”. En el material didáctico, la presencia de núcleos no esféricos y desplazados del centro de la célula (lo que es habitual en una célula vegetal con una gran vacuola central) hace cuestionar esta visión.

_ La discriminación de escalas y

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tamaños relativos de los organoides. Esto se hace evidente particularmente en el caso de los ribosomas, mucho más pequeños de lo que los estudiantes esperan.

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_ Las características morfológicas y contenidos de organelas. Se hace necesaria una discusión sobre el tema; por ejemplo, resulta difícil el reconocimiento de las vacuolas que en la fotografía se ven vacías (en blanco) dado el tratamiento al que se someten las células para la confección de los preparados microscópicos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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CORDERO, S.; A. MENEGAZ; A. MENGASCINI y C. MORDEGLIA. (2001). Saberes y formación docente: resultados de un cuestionario acerca de la “célula”. VIII Congreso Prociencia de actividades científicas y tecnológicas juveniles para docentes y alumnos. Chivilcoy, Argentina, 6/2001.

DÍAZ DE BUSTAMANTE, J. y JIMÉNEZ ALEIXANDRE, M. P. (1996). ¿Ves lo que dibujas? Observando células con el microscopio. Enseñanza de las Ciencias, 14(2), pp. 183-194.

GARCÍA ZAFORAS, A. M. (1991). Estudio llevado a cabo sobre representaciones de la respiración celular en los alumnos de bachillerato y COU. Enseñanza de las Ciencias, 9(2), pp. 129-134.

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MENGASCINI, A. (2005). La enseñanza y el aprendizaje de los tejidos vegetales en el ámbito universitario. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias (REEC), 4 (2), artículo 4. En línea en: http://www.saum.vigo.es/reec/volumenes/volumen4/ART4_Vol4_N2.pdf

MENGASCINI, A.; MENEGAZ, A. y MORDEGLIA, C. (2004). Los sistemas biológicos y los niveles de organización: relaciones morfofisiológicas. Documento de Desarrollo Curricular Nº 2 para el espacio curricular Biología. Dirección General de Cultura y Educación de la Prov. de Buenos Aires, ep.


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MONDELO, M., GARCÍA BARROS, S., MARTINEZ LOSADA, C. y VEGA, P. (1997). La constitución celular. ¿Desconocimiento o dificultades en su aplicación? V Congreso Internacional sobre la investigación en la Didáctica de las Ciencias, pp. 147-148.

WOOD-ROBINSON, C., LEWIS, J., LEACH, J. y DRIVER, R. (1998). Genética y formación científica: resultados de un proyecto de investigación y sus implicaciones sobre los programas escolares y la enseñanza. Enseñanza de las Ciencias, 16 (1), pp.43-61.

SUMMARY

In this paper an activity related to cell organization is proposed. We also present a review and characterize some students’ alternative conceptions.

Key words: Cell; alternative conceptions; cell organization; didactic proposal.


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EL CICLO REFLEXIVO COOPERATIVO: UN MODELO

DIDÁCTICO PARA LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS

J.A. Gómez García1 y M. J. Insausti Tuñón2

1Colegio Nuestra Señora del Pilar. Valladolid. España.

2Departamento de Química Física. Facultad de Ciencias. Valladolid. España.

Resumen: El ciclo reflexivo-cooperativo es un modelo de trabajo en el aula, alternativo al estilo de enseñanza centrada en el profesor, que busca la implicación activa de los alumnos a través de la reflexión personal y el trabajo cooperativo. El presente articulo muestra las etapas del ciclo de trabajo así como algunas conclusiones obtenidas tras su puesta en práctica durante dos años. La experiencia se llevó a cabo en un primer curso de Enseñanza Secundaria Obligatoria (1º E.S.O.).

Palabras clave: Ciclo reflexivo-cooperativo, trabajo en grupo, programa guía de actividades

Abstract: The reflective-cooperative cycle is an alternative work model at classroom, that tries to overcome some problems linked to those traditional teacher-centred. It looks for the active implication of students through individual and group work. This report shows the reflective-cooperative cycle stages and some conclusions obtained after being used for two years at the First Year of Secondary Education (1º ESO).

INTRODUCCIÓN

Durante el siglo XX se ha presenciado un profundo desarrollo de la Ciencia y la técnica, que ha conducido a un importante cambio en las costumbres y mentalidad de los ciudadanos. Esta simultaneidad de cambios ha conducido a un estilo de aprendizaje caracterizado por una educación generalizada, una formación permanente y masiva, y por un conocimiento descentralizado y diversificado (Jarvis, 1998); (Pozo, 1998).

Esta nueva cultura del aprendizaje se inserta

en la denominada sociedad de la información. Una sociedad en la que estamos sometidos a un flujo de información constante y diversa ligada al desarrollo de nuevas tecnologías en la conservación y la difusión de la información (Pozo, 1998). De esta forma es fácilmente comprensible que el acceso de los individuos a enormes cantidades de información escrita, auditiva o visual sea enormemente rápida. Esta realidad ha puesto en jaque la concepción tradicional del aprendizaje, que ha dominado durante siglos la cultura del aprendizaje, y ha destronado simultáneamente, al sistema de educación formal como institución principal de transmisión de la información.

Puesto que, de acuerdo con Jarvis (1998), los cambios en la educación deben reflejar las fuerzas que dan forma a la sociedad, este nuevo orden social debería invitarnos a repensar una educación científica más acorde con la nueva sociedad de la información, superando el estilo de enseñanza transmisionista. Sin embargo, gran partes de los docentede los docentes continúan anclados a una práctica educativa tradicional (Rodrigo y Arnay, 1997). Nos encontramos ante la denominada crisis científica (Pozo y Gómez, 1998) que ha producido un notable incremento de las críticas hacia los fines, métodos y formas que adopta la enseñanza y el aprendizaje escolar, en general, y el de la Ciencia en particular (Claxton, 1994).

Por otro lado, se han desarrollado distintas teorías del aprendizaje que han perfilado modelos de intervención didáctica en el aula (Pozo, 1994); (Pozo y Gómez, 1998); (Perales y Cañal, 2000) persiguiendo la optimización en el aprendizaje del alumno.

Por ello nuestra investigación (Gómez, 2003), está ligada a la búsqueda de un modelo de trabajo en Ciencia que favoreciera el cambio conceptual de los alumnos, a la vez que presentara algunas peculiaridades específicas del proceso de hacer Ciencia, para así favorecer la construcción de una imagen de Ciencia lo más coherente posible. Lo que en este artículo vamos a presentar son los elementos que se tuvieron en consideración para la construcción del modelo para posteriormente describir las etapas de las que consta dicho modelo.


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Diseño de la experiencia

La investigación que dio lugar al modelo tuvo lugar en el primer curso de la ESO, y para llevarla a cabo se desarrollaron simultáneamente en dos aulas (de 28 alumnos cada una), dos temas incluidos en el temario oficial: la energía y la luz. La duración del periodo instructivo se fijó en 10 semanas, con tres clases semanales, lo que arrojó un total de 30 horas por grupo y de 60 horas de experimentación.

El año académico anterior a la puesta en marcha del modelo didáctico en el aula, se desarrolló una experiencia piloto en dos aulas, que tuvo como finalidad:

��Implementar el modelo de trabajo en el aula, obteniendo una primera valoración del mismo.

��Poner a prueba el diseño de recogida de datos de la investigación.

Puesto que se contaba con dos aulas de trabajo, en un primer momento, se planteó realizar una investigación en la que uno de los grupos jugara el papel de grupo control, de forma que se pudieran realizar inferencias a través de las diferencias encontradas en los grupos. Pero la composición de las aulas, así como la experiencia sugirieron un planteamiento de trabajo distinto. Además, se le plantearon al investigador problemas de tipo ético en el diseño de dos grupos, con uno de ellos ejerciendo el papel de grupo control. Si se tenía el convencimiento de que la nueva propuesta de trabajo era más adecuada para el aprendizaje de los alumnos, ambos grupos debían verse beneficiados por su implementación y no sólo uno de ellos. De esta forma, se planteó una metodología de investigación en la que en ambos grupos se trabajaría con el nuevo planteamiento de trabajo en el aula.

Se trabajó uno de los temas, utilizando una metodología tradicional centrada en el docente, repartiéndose al inicio del tema las hojas de teoría y de ejercicios para casa. Posteriormente el profesor explicó las preguntas correspondientes al tema, corrigió las actividades que los alumnos habían realizado. Así, en ambas aulas los alumnos no tuvieron la posibilidad de participar durante el desarrollo de las clases, salvo que solicitasen ayuda durante la explicación de las preguntas o en la corrección de actividades para casa. En el otro tema, se realizó un reparto de los

alumnos en grupos, y para el desarrollo del trabajo en el aula se siguieron las etapas de trabajo que más adelante especificaremos.

En ambas aulas se utilizó el modelo de trabajo objeto de estudio, pero se hizo sobre temas distintos. En el Aula 1 se utilizó el modelo propuesto para el tema de la energía, mientras que en el tema de la luz se utilizó la metodología expositiva clásica. En el Aula 2 se utilizó el modelo propuesto en el tema de la luz, utilizando la metodología expositiva clásica para el tema de la energía.

Los datos recogidos en la investigación se extrajeron de dos fuentes distintas: las calificaciones obtenidas en las pruebas objetivas realizadas en ambas aulas, y las transcripciones obtenidas de las grabaciones, en la etapa de discusión de los grupos, durante las diez sesiones de trabajo.

Bases del Modelo Didáctico

A partir del análisis de distintos modelos didácticos de enseñanza en Ciencias (Gómez, 2003), se decidió dotar a la propuesta de una estructura para el cambio conceptual a través de una secuencia de cuatro etapas:

��Toma de conciencia de las propias ideas: En la que se pretende que los alumnos reflexionen, activando sus esquemas de ideas acerca de los temas a tratar.

��Desafío de las ideas propias: Las ideas de los alumnos, explicitadas en la etapa anterior son puestas en cuestión.

��Introducción de los conceptos, principios o modelos: En esta etapa, tras el desafío de las ideas, son formalizados por el profesor los nuevos conocimientos.

��Aplicación de los nuevos conceptos, principios o modelos: Se trata de que el alumno aplique los nuevos conceptos a otras actividades, para comprobar si ha interiorizado los conceptos, principios y modelos.

A través de esta estructura se vertebró el modelo de trabajo aunque, otros dos importantes elementos fueron utilizados en la configuración de la experiencia: el trabajo en


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grupo y los programas guía de actividades.

1. El trabajo en grupo: El trabajo en grupo ha sido una importante herramienta para el aprendizaje, utilizada en un amplio número de investigaciones en la enseñanza de las Ciencias durante la década de los 80 (Tobin, Tippins y Gallard, 1994) y 90, y cuya importancia es reconocida en el actual currículo oficial en el que se aconseja desarrollar esta estrategia de trabajo en el aula.

Numerosas investigaciones han señalado las ventajas de realizar trabajo en grupo (Kane, Nicol y Wainwright, 1990); (Muhesler y Wenning, 1996) sugiriendo que sus efectos son positivos y deseables (Tobin, Tippins y Gallard, 1994). En primera instancia, la socialización, el sentido de la cooperación y de valoración entre los propios alumnos se ve reforzada (Fabra, 1992), y así se aprende a convivir y a comunicarse (Cirigliano y Villaverde, 1997), produciéndose una mejora en la expresión de los alumnos, cuyas deficiencias acostumbran a ser señaladas por los profesores, aunque sólo en contadas ocasiones se toman medidas para solucionarlo (Hierrezuelo et al., 1995).

Además, de acuerdo con algunas propuestas, la interacción entre compañeros, puede considerarse una fuente de conocimiento y ayuda. Así, a través del conflicto sociocognitivo, alumnos de capacidad similar pueden acercarse al conocimiento de forma más objetiva que como lo harían individualmente, y a través del trabajo en zona de desarrollo próximo se pueden crear espacios en los que los alumnos de mayor capacidad ayuden a los compañeros con más necesidad. En esta línea Caballer y Marco (1998) señalan una doble dimensión del conocimiento: tomando el alumno conciencia de sus experiencias, así como compartiéndolas con otros alumnos (Azmitia, 1988); (Berndt, Perry y Miller, 1988); (Cohen, 1994); (Solomon, 1998); (Ryder, 1999) o con expertos (Coll y Marchesi, 1990); (Resnick, Levine y Teasley, 1991). Así entendido, el trabajo en grupo favorece la toma de conciencia y desafío de las propias ideas (Solomon, 1991), así como la asimilación de otros conceptos anteriores (Rosado, Gómez e Insausti, 2001), que son aspectos que deben ser considerados al perseguir el cambio conceptual.

Se planteó que un diseño que contemplara la posibilidad de trabajar en grupo,

proporcionaba una representación más coherente de Ciencia (Matthews y Davies, 1999):

.• Presentando una imagen del trabajo científico que potencia la dimensión social frente a imágenes individualistas.

.• Subrayando el marcado carácter social de los modelos utilizados en Ciencia para la explicación de fenómenos naturales.

2. Los programas-guía de actividades: El análisis de otros programas de investigación cuyo objetivo era obtener el cambio conceptual, a través de la implementación de nuevos modelo de trabajo en el aula (Meneses, 1995); (Guisasola y Pérez, 2001), reveló la posibilidad de utilizar un programa guía de actividades como buena opción metodológica para el desarrollo de la experiencia.

El programa-guía de actividades es una metodología activa para el alumno, en la que éste juega un papel central tanto en su actividad individual, como en la interacción con sus compañeros. A través de él, se pretende una organización coherente del material, para promover el cambio conceptual, y facilitar la interacción entre alumnos.

Este programa consta de un conjunto de actividades con una estructura interna que facilita un aprendizaje secuenciado de los contenidos del tema. Estas actividades son propuestas a los alumnos, y a través de ellas se les pone en la situación de elaborar los conocimientos, y de explorar alternativas, superando la mera asimilación de conocimientos ya elaborados. Así concebido, este conjunto de actividades sirve, por un lado, como plataforma para facilitar el cambio conceptual, a la vez que sirve como medio para que los alumnos se familiaricen con algunos aspectos del quehacer científico (Gómez, 2003).

De acuerdo con la propuesta de Hierrezuelo et al. (1995) el programa guía constó de dos elementos: actividades e informaciones. Las actividades presentaron situaciones que reflejaron el mundo que rodeaba al alumno facilitando, simultáneamente, análisis cualitativos para favorecer la emisión de hipótesis (Gil y Valdés, 1995). Por lo que respecta a las informaciones, éstas incluyeron los conceptos, principios o modelos que los

Con formato: Justificado, Sin viñetasni numeración


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alumnos debían aprender tras la secuencia de instrucción.

El programa-guía desarrollado tomo como referencia la propuesta de Hierrezuelo et al. (1995). El grupo de actividades constituyó lo que se denominó HOJAS DE TRABAJO EN CLASE, y las informaciones se agruparon en las HOJAS DE TEORÍA. En el Apéndice 1 se presenta un ejemplo de ambas. Además se crearon las HOJAS DE TRABAJO EN CASA para la aplicación de los nuevos conceptos.

Al igual que en el caso del trabajo en grupo, y puesto que el modelo pretendía presentar una imagen coherente de Ciencia, se consideró que estos materiales podían servir a ese fin:

� Reflejando el mundo que rodeaba al alumno y poniéndole al corriente de situaciones problemáticas y de algunos avances científicos.

� Presentando una visión relativista de ciencia, con la presentación de divergencias en la explicación de distintos fenómenos, por parte de distintos científicos (distintos modelos en la interpretación del fenómeno energético o luminoso, etc.).

• Potenciando análisis cualitativos, que condujeran al alumno al planteamiento de hipótesis, para explicar los procesos presentados en las actividades.

3. Las comunidades científicas: Puesto que la investigación perseguía presentar una imagen coherente de Ciencia, se ejecutaron una serie de actividades, paralelas al desarrollo de la actividad conceptual en el aula, de forma que el diseño de investigación diera cuenta, también, de esta dimensión.

En la primera sesión de trabajo (y posteriormente a la asignación de los alumnos a los grupos de trabajo), se pidió a los grupos que se reunieran por primera vez para poner el nombre a su grupo (pidiéndoles que antepusieran las palabras “comunidad científica” al nombre de su grupo de trabajo), y explicaran las razones que les habían inclinado a elegir un nombre frente a otro.

Paralelamente a la búsqueda de su nombre, las comunidades científicas elaboraron unos compromisos de trabajo que el investigador convertiría en documentos exclusivos para cada comunidad científica. Posteriormente, los documentos serían firmados por los alumnos pertenecientes a cada comunidad científica

concreta, mostrando con su firma el respeto y conformidad con las reglas de juego creadas en cada comunidad científica, y de velar porque el resto de sus compañeros las cumplieran.

Después de elegir el nombre y compromisos de cada comunidad científica, cada una de ellas se dio a conocer ante las restantes, indicando su nombre, así como los acuerdos comunes que se habían comprometido a respetar. En el anexo se presenta una comunidad científica creada por los alumnos, junto con sus compromisos de trabajo.

Por último, se consideró importante que las comunidades científicas estuvieran vinculadas con el mundo, y por eso se les pidió que buscaran información acerca de la luz y la energía, así como noticias en torno a los grupos de investigación, a través de distintos medios (periódicos, revistas, enciclopedias, internet), y que comunicaran esa información a las restantes comunidades.

Con el propósito de dotar a los alumnos de un medio a través del cual pudieran expresarse, se dividió el corcho del aula en seis partes, una para cada comunidad científica, y se fijaron ciertos momentos en los que los grupos podían comunicar sus hallazgos a las otras comunidades científicas.

El Modelo Didáctico en el aula

El modelo de trabajo en el aula resaltó la naturaleza dual, individual y colectiva, del proceso de aprendizaje. Así el modelo subrayó la importancia de que el alumno reflexionara sobre sus estructuras cognitivas, a través de un estilo de trabajo que respetara momentos personales de trabajo independiente y, a la vez, se crearon espacios durante el periodo de instrucción que favorecieron situaciones de interacción cooperativa entre alumnos.

El modelo de trabajo está dividido en siete etapas: 0) entrega de trabajo, 1) reflexión personal I, 2) discusión intragrupos, 3) puesta en común, 4) discusión intergrupos, 5) entrega de teoría/resolución de cuestiones, 6) reflexión personal

II.





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Etapa 0: Entrega de las hojas de trabajo

Comienza con la entrega de la correspondiente hoja de trabajo al alumno. En esta hoja de trabajo aparecen una serie de cuestiones sobre las que el alumno debe reflexionar.

El profesor realiza los comentarios oportunos antes de la entrega de las hojas de trabajo. Realiza indicaciones generales, si se comienza una nueva pregunta o unidad didáctica, y siempre realizará un pequeño recordatorio de lo analizado en clases anteriores. Posteriormente realiza una lectura de las actividades y responde a las dudas que puedan tener los alumnos respecto a éstas. Si debe realizar alguna indicación adicional (poner ejemplos, resolución de actividades análogas) lo realizará en este momento.

Los alumnos son guiados por el profesor para el trabajo con las actividades propuestas, explicitando las indicaciones que permitan el adecuado desarrollo de éstas.

Etapa 1: Reflexión personal (I)

Corresponde a una fase de elicitación de ideas previas del alumno. Tiene como objetivo que el alumno comience a implicarse de manera activa e individual en el proceso de aprendizaje, haciendo conscientes sus estructuras cognitivas, y activando sus conocimientos sobre el tema. Desde el punto de vista científico se espera que el alumno sea capaz de emitir hipótesis sencillas (a través de las soluciones a las actividades) de forma que el alumno observe que ésta es una etapa central en la producción científica. El alumno deberá escribir sus respuestas en el espacio que aparece en la propia hoja de trabajo.

Etapa 2: Discusión intragrupos

Se divide en dos momentos: en el primero, los alumnos deben poner en común las respuestas a las cuestiones planteadas. Está dirigido por un alumno, que tiene como misión el que todos los alumnos compartan las anotaciones realizadas en las hojas de trabajo. Además, ese mismo alumno, recoge en el cuaderno de grupo las conclusiones encontradas en el grupo.

Posteriormente se desarrolla un proceso de discusión en el que los alumnos buscan el consenso, si es posible, en las cuestiones planteadas en las hojas de trabajo.

Esta etapa tiene características, por un lado, de elicitación y en algunos casos de reestructuración. El sentido de elicitación es en el primer momento, puesto que el alumno debe explicar a sus otros compañeros de grupo, cuales son sus respuestas a las actividades. En el segundo momento, y sólo en algunos casos, se produce la reestructuración de las ideas, con la aparición de procesos de conflicto sociocognitivo, o de zona de desarrollo próximo.

Se pretende mostrar al alumno el sentido colectivo del trabajo científico, convirtiendo el diálogo en herramienta indispensable para el desarrollo de la actividad, mostrando al alumno que la producción científica es el resultado del trabajo del grupo, y no de individuos aislados.

Etapa 3: Puesta en común

Tras la discusión, los alumnos, por grupos, muestran a sus compañeros los hallazgos encontrados, a partir de las actividades propuestas en las hojas de trabajo. Para ello, un alumno de cada grupo de trabajo (elegido por el profesor) saldrá al encerado, y expondrá las conclusiones encontradas en su grupo de origen a los restantes grupos. Mientras, los miembros de los otros grupos anotan alguna idea o frase con la que no estén de acuerdo, o que simplemente les llame la atención. En un segundo momento, el profesor deja unos minutos para que los alumnos decidan, de entre todas las anotaciones, una que deseen dirigir a uno de los otros grupos de trabajo.

Simultáneamente a las puestas en común de los distintos grupos, el profesor toma nota de sus hallazgos. Su misión será la de identificar los errores que han cometido los alumnos en el momento de la exposición, así como las respuestas que pueden ser consideradas acertadas, desde el punto de vista científico, para proceder a dar la realimentación adecuada.

Esta fase tiene características de elicitación de los hallazgos de los grupos. Desde el punto de vista de buscar un modelo que presente una imagen de Ciencia coherente, esta etapa buscó reproducir la etapa de exposición de los hallazgos del grupo de investigación al resto de la comunidad científica. De esta forma, la comunidad científica que presenta su hallazgo vendría a estar representada por el alumno que sale al encerado, y el resto de las comunidades científicas estarían

Con formato: Fuente: Negrita, Sinsubrayado








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representadas por los otros grupos de investigación y el profesor.

Etapa 4: Discusión intergrupos

Después de la puesta en común, se da la oportunidad de que se establezcan conflictos entre los grupos de alumnos.

Puesto que en la anterior etapa se indicó a los alumnos que indicaran una idea que desearan dirigir a un grupo de trabajo, en este momento el profesor pide a cada grupo que indique a qué otro grupo les gustaría realizar una indicación, y cual en concreto. La experiencia piloto mostró que obedecer a todas las peticiones de todos los grupos para iniciar cuestionamientos, conducía a un considerable aumento del tiempo de la experiencia, por lo que se decidió que el docente eligiera una de entre todas las propuestas hechas por los grupos y comenzar, así, la discusión. Es misión del profesor valorar cual de las preguntas implica a más grupos de trabajo, o cual puede tener connotaciones más adecuadas para la reestructuración de ideas. Para ello el profesor cuenta, además, con la información recogida en la etapa anterior. Finalmente, se recoge una conclusión que pueda inferirse de la discusión realizada.

Esta fase pretende generar conflicto entre los distintos grupos de trabajo, y exige que los alumnos eliciten nuevos esquemas o ejemplos para mantener su propuesta, si ésta es cuestionada por otros grupos.

En este momento del ciclo de trabajo no se pretende suscitar nuevos conflictos de ideas, sino ofrecer una imagen coherente del proceso de hacer Ciencia. Así, se persigue que los alumnos descubran la activa red de relaciones existente entre las distintas comunidades científicas, a la vez que éstos puedan observar lo relativo del proceso de hacer Ciencia. Un proceso, en el que no se puede hablar de hallazgos o verdades absolutas, y que, por lo tanto, exige a las comunidades científicas un posicionamiento de apertura a las críticas, y a los posibles ajustes que puedan derivarse de las propuestas de los otros grupos.

Etapa 5: Entrega de teoría/resolución de cuestiones

Aquí, el profesor interactúa con las comunidades científicas. Hasta este momento, se había convertido en un simple gestor de

tiempo, y el peso del trabajo había recaído sobre los alumnos.

Ésta situación no debe engañar al observador, puesto que en ningún caso se plantea un aprendizaje por descubrimiento por parte del alumno, y en todo momento, el proceso se encuentra dirigido por el docente que ha realizado una propuesta de trabajo con unos contenidos a aprender, superando el inductivismo ingenuo presente en otros modelos de instrucción.

Ayudado por las indicaciones recogidas en momentos anteriores, el profesor pasa a dar la realimentación adecuada a cada comunidad científica. Así, el docente indica que hallazgos pueden considerarse válidos o adecuados, de acuerdo con los objetivos que se pretendían alcanzar, y aquellos que deberán mejorarse para la próxima vez. Generalmente, en este momento, se hace entrega de una hoja de teoría, aunque en ocasiones, la hoja de trabajo utilizada para la reflexión, forma parte de un grupo de actividades más amplio, procediendo a su entrega en un momento posterior. En las hojas de teoría se encuentran recogidos los conceptos y resultados que los alumnos deben conocer tras su trabajo con las actividades propuestas.

Se lee y explica la hoja entregada (u hojas entregadas si fuera el caso), y desde ésta, se reflexiona acerca de las cuestiones propuestas en las hojas de trabajo.

Esta etapa está relacionada con otras con las que debería contar un modelo que facilitara el cambio conceptual: etapa de reestructuración de ideas y de invención o introducción de los nuevos conceptos. Así, el profesor trata de reestructurar las ideas de los alumnos con la realimentación brindada a los grupos, a través de la resolución de las actividades de las hojas de trabajo, y de la reflexión de las conclusiones encontradas en la etapa anterior. Además, con la hoja de teoría, el profesor introduce los nuevos conceptos al alumno.

Etapa 6: Reflexión personal (II)

Por último, y para terminar el proceso, se pide al alumno un nuevo trabajo de reflexión personal. En este caso, al alumno se le entregará una hoja en blanco, en la que se pedirá que ponga su nombre para que reflexione, nuevamente, sobre las cuestiones planteadas en la hoja de trabajo. El profesor irá leyendo una a una las preguntas de la hoja de trabajo, y el alumno escribirá las

Con formato: Fuente: Negrita, Sin subrayado






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respuestas correspondientes.

El objetivo de esta etapa, es que el alumno aplique los resultados encontrados a las actividades de la hoja de trabajo. Una etapa, que también se contempla entre las que deben poseer un planteamiento que pretenda alcanzar el cambio conceptual.

Conclusiones

Uno de los hallazgos más importantes de la experiencia es la dificultad para introducir la innovación didáctica en el aula. Ésta, no sólo se manifiesta por parte de algún sector del profesorado que observa con sorpresa e incredulidad las nuevas propuestas, sino también se ha percibido el no menos importante, posicionamiento de los alumnos hacia la innovación (Gómez, 2003). Al principio, éstos perciben este modelo, como una propuesta que puede conducir a conflictos con otros profesores y con la dirección de la escuela, y, que implica una evaluación extraña. Es puesta en tela de juicio por los propios alumnos que indican que, la evaluación de todo el grupo, o traer información al aula, no sólo no deberían ser considerados como aspectos a valorar, sino que hacerlo resulta injusto.

Estas creencias se encuentran más arraigadas en los alumnos que obtienen mejores calificaciones académicas, por lo que los alumnos más capacitados prefieren un estilo de evaluación que valore exclusivamente los resultados individuales, de tipo conceptual, y que no amenace su habitual estatus de competencia. Esta percepción de los alumnos, es el resultado de un estilo de trabajo escolar, en el que han estado inmersos durante años, y que ha promovido el desarrollo conceptual de individuos aislados. Investigación sobre las actitudes de los alumnos tras el tratamiento (Gómez e Insausti, 2001); (Rosado, Gómez e Insausti, 2001); (Gómez, 2003) sugieren que, a pesar del posicionamiento inicial, los alumnos acaban percibiendo el modelo como una propuesta agradable y más divertida que la habitual, a la vez que más fácil y clara, en la línea de los resultados de otras investigaciones (Kim-Eng, Tock-Keng, y Ng, 1997).

El análisis conceptual desarrollado en la investigación pone de manifiesto la existencia

de alumnos altamente competentes que consiguen asimilar los conceptos independientemente del estilo de instrucción. Sin embargo el resultado más interesante de la investigación, en el aspecto conceptual, está vinculado a los alumnos con menor rendimiento anterior. La investigación muestra la existencia de mejoras significativas en este grupo de alumnos.

Por lo que se refiere a los estilos de interacción en las comunidades científicas analizadas, cabe destacar que éstos fueron distintos, aunque alejados de los indicados por Tobin, Tippins y Gallard (1994) en su descripción de la enseñanza tradicional en Ciencias. Así, un grupo de trabajo asumió un estilo de trabajo cercano a una zona de desarrollo próximo, y en el otro surgieron interacciones de conflicto sociocognitivo. En todos los casos la calidad de la interacción aumentó con el paso del tiempo de experiencia.

Podemos concluir que, la propuesta de modelo de enseñanza en Física para el primer curso de Enseñanza Secundaria Obligatoria (1º E.S.O.), plantea una alternativa a la práctica transmisionista-recepcionista habitual, viable, que facilita el cambio conceptual, y cuyos resultados más positivos se observan en los alumnos con menor rendimiento anterior. Además, el modelo presenta a los alumnos una representación más coherente de Ciencia, reproduciendo distintos aspectos del quehacer científico (Gómez, 2003).


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Con formato: Fuente: 9.5 pto, Colorde fuente: Automático, Español(México)


Con formato: Inicio de sección:Continua, Ancho columna nº 1: 15.59cm, Sin Forzar ancho de columna igual

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HOJAS DE TRABAJO EN CASA – ENERGÍA

ACTIVIDAD 1: Escribe una lista de quince objetos que, según la definición de la

pregunta, tengan energía.

ACTIVIDAD 2: Indica si los siguientes objetos tienen energía, e indica el porqué.

ACTIVIDAD 3: Rellena las zonas punteadas de forma que se verifique la

igualdad:

1 c = ........ J 0,2 c = ........ J 90 c = ........ J 2 J = ........ c 0,32 J

= ........ c

ACTIVIDAD 4: Indica, razonando, cuales de los siguientes objetos tienen energía cinética.

Podrías indicar cuál de todos tiene mayor energía cinética.















Con formato: Inicio de sección: Continua, Anchocolumna nº 1: 15.59 cm, Sin Forzar ancho decolumna igual

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RUTINAS Y GUIONES DEL PROFESORADO DE CIENCIAS ANTE EL USO DE ANALOGÍAS

COMO RECURSO DE AULA

José María Oliva

Centro de Profesorado de Cádiz. C/ Nueva de Puntales s/n 11011. Cádiz. España. E-mail: [email protected]

Resumen: En este trabajo se analizan los guiones y rutinas que caracterizan el uso de analogías en las clases ciencias por parte del profesorado de Secundaria. Los resultados obtenidos sugieren un modelo de intervención a medio camino entre un modelo tradicional y un modelo tecnológico de enseñanza, el primero de ellos representado a través de la idea de la enseñanza como transmisión verbal de conocimientos del profesor al alumno, y el segundo mediante el control y corrección de las ideas desarrolladas por los alumnos como instrumento clave para asegurar una adecuada asimilación de significados. Dicho modelo genérico resulta coherente con las concepciones y creencias que mantiene el profesorado hacia las analogías como recurso en el aula, las cuales fueron ya analizadas en un trabajo anterior.

Palabras clave: Analogías, formación del profesorado, guiones y rutinas del profesorado, metodología didáctica, teorías implícitas.

INTRODUCCIÓN

A menudo los profesores de ciencias solemos centrar en el alumno el origen de los problemas y dificultades de aprendizaje que surgen en el aula, reservando un escaso espacio para el análisis crítico de nuestras intervenciones en el aula. En este artículo, sin embargo, el problema se enfoca de una forma diferente. Se analiza cómo solemos utilizar en nuestras clases determinado tipo de recursos, como las analogías, y en qué medida nuestras intervenciones se aproximan o no a las características metodológicas hacia las que apuntan los resultados de la investigación educativa, ayudando verdaderamente a la superación de los obstáculos de aprendizaje a los que se enfrentan los alumnos (Oliva et al.,

2001).

Las analogías en el aula: utilidad y limitaciones

Las analogías constituyen un tipo de recurso frecuente tanto en la vida cotidiana como en el contexto escolar. Se utilizan para comprender situaciones nuevas ante las cuales no se dispone de un bagaje previo de experiencias y/o de conocimientos suficientemente estructurados que permitan llevar a cabo un aprendizaje significativo. Sobre todo, se emplean para comprender nociones abstractas o poco familiares, a través de otras ya conocidas que son más accesibles a nuestros sentidos y a nuestras experiencias pasadas.

Constituyen un recurso útil y frecuente desde el punto de vista del razonamiento ordinario y suelen estar presentes en muchas de las explicaciones que utilizamos los profesores de ciencias dentro de nuestras clases. No obstante, a pesar de lo generalizado de su uso, su oportunidad como recurso en el aula ha llegado a ser cuestionada, polarizándose la opinión entre defensores y detractores de esta estrategia didáctica. Dicha controversia ha sido el detonante de un gran número de estudios realizados con objeto de evaluar su incidencia en la práctica docente y con vistas a superar las dificultades que presenta su utilización en el aula. Sobre este tema pueden encontrarse hoy día un gran número de trabajos, especialmente en revistas anglosajonas, disponiéndose además de algunas revisiones interesantes como la llevada a cabo por Duit (1991).

Los resultados obtenidos a lo largo de este conjunto de investigaciones no parecen del todo concluyentes, como lo muestra el propio Duit (1991). Y ello es debido a que, junto a trabajos en los que se obtienen resultados positivos aparecen otros que constatan una aportación más limitada de las mismas. Incluso, en algunos casos, se han llegado a detectar ciertas dificultades y peligros que pueden ir aparejados a su uso.

Con objeto de profundizar en el dilema, Dagher (1995a) realizó una segunda revisión, más profunda, analizando cualitativamente qué rasgos comparten aquellas investigaciones en las que sí parecen tener éxito las analogías con respecto a aquellas otras que no lo obtienen. Como resultado de este análisis más fino, concluye que el debate no debe estar en si son o no útiles las




Con formato: Borde: Inferior: (Sinborde), Izquierda: (Sin borde)















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analogías en la enseñanza, sino en cuáles son las condiciones a partir de las cuales las analogías pueden llegar a resultar útiles desde el punto de vista didáctico. Ello, como es evidente, exige esclarecer cuáles son los rasgos metodológicos que pueden mejorar su efectividad en la enseñanza.

Siguiendo este marco, se observa desde mediados de los 90 un interés creciente por abordar estudios que evalúen cómo se usan las analogías en las clases y bajo que supuestos metodológicos. La mayor parte de trabajos en este sentido parecen concluir que el uso que se hace de las analogías en los libros de texto y en las clases de ciencias suele ser poco adecuado (Gilbert, 1989; Duit, 1991, Treagust et al., 1992; Rodney y Treagust, 1995; Jarman, 1996; Dagher, 1995b; Aragón et al., 1998). A continuación exponemos una muestra de los inconvenientes habitualmente encontrados para esta herramienta:

1.-. El proceso de selección de situaciones análogas resulta habitualmente poco crítico y escasamente cuidadoso. A veces las que se utilizan son confusas y, en ocasiones, resultan tan complejas o más que el propio objeto que se quiere ilustrar.

2.-. La mayoría de las analogías incluidas se presentan bajo un enfoque transmisivo que está muy lejos de un aprendizaje concebido como proceso de construcción.

3.-. Una vez que se introduce la analogía se fomenta escasamente su uso en el alumnado y raras veces se explota más de un punto de similitud entre el objeto y el análogo.

4.-. No suele recurrirse a varios análogos para ilustrar el significado físico que encierra un mismo objeto. Es decir, no se desarrollan varias analogías para explicar un mismo fenómeno.

5.-. No suelen proponerse límites de validez a las analogías a las que se alude, lo cual contribuye a que el alumno las adopte “al pie de la letra” y las lleve más lejos de lo deseado.

En resumen, puede decirse que el uso que se hace de las analogías no resulta el más adecuado, o al menos así lo juzgan las investigaciones realizadas hasta el momento en otros países de nuestro entorno.

Dada la escasez de trabajos realizados sobre

el tema en el contexto de nuestro país, hemos emprendido una serie de investigaciones con objeto de comprobar si las conclusiones obtenidas en esos otros países son extrapolables al nuestro. En estudios anteriores se ha investigado el uso de las analogías en los textos españoles (Aragón et al., 1998), así como las concepciones y creencias que mantiene el profesorado de ciencias en torno a las analogías como recurso educativo y el cambio generado sobre las mismas a través de un proceso de intervención diseñado expresamente con vistas a favorecer su evolución. Este trabajo se dirige, por su parte, al estudio de las pautas y guiones de trabajo que dirigen la planificación y toma de decisiones que lleva a cabo el profesorado de Secundaria ante el uso de las analogías como recurso educativo en las clases de ciencias.

Marco teórico y antecedentes

Con objeto de situar nuestra aportación dedicaremos cierto espacio a fundamentar la visión con la que nos identificamos desde el punto de vista del profesorado y su formación. Desde dicha visión se contempla al profesor como sujeto que planifica, toma decisiones y actúa en el aula a partir de un tipo de conocimiento que se ha dado en llamar “conocimiento profesional” (Bromme, 19988; Porlán et al., 1996). Éste se compone de distintas clases de saberes, experiencias anteriores y creencias, y va desarrollándose paulatinamente a lo largo de su vida docente. Constituye un elemento clave a tener en cuenta en cualquier proceso formativo que intente incidir sobre el pensamiento del profesor y sus prácticas educativas, de ahí que deba ser adoptado como un instrumento básico en cualquier tarea de fundamentación teórica en el ámbito de la formación docente y de su desarrollo profesional.

Un referente interesante en este sentido es el trabajo desarrollado por Porlán et al. (1997) en el que se establece cuáles son los componentes del conocimiento profesional de los profesores, delimitando en torno a ellos los rasgos fundamentales de un programa de investigación. La figura 1 muestra los distintos integrantes del conocimiento profesional, así como la red de interacciones existentes entre ellos.

Entre otras cosas, dicho programa asume la necesidad de trascender más allá de las concepciones explícitas del profesorado acerca de la enseñanza y de las rutinas y guiones


Con formato: Borde: Inferior: (Sin borde),Izquierda: (Sin borde)


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que pone en juego en su trabajo diario. Se trataría, en vez de ello, de esclarecer cuáles son las creencias internas que están en la base de esas concepciones y hábitos docentes.

Figura 1.-. Componentes del conocimiento profesional (Porlán et al., 1997).

Según este punto de vista, se considera que el profesorado mantiene una serie de principios de actuación y una serie de creencias implícitas que dirigen su actividad docente dentro y fuera del aula, existiendo lazos importantes entre sus concepciones personales y su práctica docente (Marcelo, 1994; Richardson, 1996; Porlán et al., 1998). En consecuencia, las creencias del profesorado serían factores importantes y condicionantes a la hora de planificar su formación, dado que servirían para dirigir sus acciones, aunque dicha práctica sería susceptible también de evolución a través de la reflexión sobre la misma (Richardson, 1996).

A partir de este enfoque, Porlán et al. (1998) llegan a identificar diversos modelos en las concepciones del profesorado según niveles de formulación más o menos próximos a un conocimiento profesional deseable. Entre los

criterios adoptados a la hora de perfilar esos modelos se encuentran: la imagen que tienen acerca de la ciencia, su perspectiva sobre el aprendizaje de los alumnos, el modelo didáctico que ostentan y su visión personal sobre la naturaleza del contenido escolar.

Desde una perspectiva de formación del profesorado como desarrollo profesional, sería deseable la evolución de esas concepciones, desde aquéllas que suelen mantenerse intuitivamente al comienzo de la carrera docente, y que suelen venir marcadas por una visión tradicional de la enseñanza como mero proceso de transmisión-recepción de conocimientos, hacia una perspectiva más compleja de la enseñanza que asuma los principios socioconstructivistas de la educación y genere un conocimiento práctico y ciertas rutinas y guiones de trabajo en el aula acordes a esos principios (Porlán et al., 1998; Azcárate, 1999; García, 1999).

Siguiendo este esquema de trabajo, en un estudio anterior hemos analizado las creencias y concepciones del profesorado sobre las analogías como recurso didáctico (Oliva et al., enviado para su publicación). En él se identificaron algunas concepciones del profesorado de Ciencias sobre la naturaleza de las analogías y sobre la forma más oportuna de llevarlas a la práctica. Comprobamos, por ejemplo, que los profesores solemos mantener cierto grado de confusión a la hora de distinguir las analogías de otros recursos didácticos, como los ejemplos, los modelos o los experimentos mentales. Así mismo, delimitamos una concepción bastante extendida consistente en identificar la analogía con el aprendizaje del análogo, subestimándose las dificultades que conlleva el proceso de transferencia que está en la base del razonamiento analógico y olvidando facetas importantes de su utilidad en el terreno procedimental y actitudinal.

Saber académico. Teorías implícitas. Creencias y principios de actuación. Rutinas y guiones de acción

También en dicho trabajo detectamos algunas creencias implícitas que están en la base de dichas posiciones y que podrían resumirse en torno a los tres siguientes puntos:


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Con formato: Fuente: 12 pto, Negrita,Español (alfab. internacional)




Con formato: Fuente: Verdana, 9 pto,Negrita

Con formato: Normal, Espacio Antes: 0 pto, Después: 0 pto, Interlineado: sencillo




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1.• Los inconvenientes de las analogías son inevitables y consustanciales con esta herramienta didáctica o con las características del alumno. No dependen, por tanto, de la metodología de enseñanza a través de los cuales se plantea su uso.

2.• La analogía consiste en un producto prefabricado que se aprende y no en un proceso. La analogía se considera como un artificio que “fabrica” el profesor y los alumnos aprenden.

3.• Al enfrentarse a una analogía los alumnos se comportan como una tabula rasa completando huecos en su memoria con los contenidos que le transmite el profesor.

Es evidente que los resultados comentados sugieren la posibilidad de un uso inadecuado de este recurso por parte del profesorado al aplicarlo en su aula, en la misma línea de los resultados obtenidos en otros países como antes indicamos. Sin embargo, tal predicción, si bien podría servir como hipótesis inicial, debería ser objeto de contrastación con la práctica real. A ellos dedicamos nuestro esfuerzo en lo que resta de este trabajo.

No obstante, tal vez antes convenga delimitar de un modo sucinto cuál es el modelo de intervención con analogías por el que nos decantamos y consideramos deseable, con objeto de estar luego en disposición de adoptar un enfoque crítico a la hora de analizar los datos experimentales obtenidos. Dicha delimitación podría servir, además, como un referente útil con vistas a demarcar la metodología seguida a lo largo de la investigación.

Precisamente, en un trabajo reciente hemos descrito lo que, para nosotros, sería un modelo de intervención con analogías acorde con un modelo constructivista complejo de carácter investigativo (Oliva, et al., 2001). Siendo muy escuetos, los principios didácticos asumidos por la propuesta podrían resumirse en torno a los siguientes puntos:

1.• Análisis cuidadoso y aplicación de criterios selectivos de los análogos que se eligen.

2.• Concesión de un papel activo al alumno en la construcción de la analogía. El alumno como constructor de la analogía y no como mero receptor.

3.• Utilización de mecanismos de guía y evaluación del alumnado en el proceso de construcción de la analogía. El profesor como gestor regulador del proceso de construcción de analogías por parte de los alumnos.

4.• Adopción de algún modelo que oriente el trabajo con analogías en el aula: a) formulación de relaciones entre el objeto y el análogo, b) aplicación de la analogía y c) establecimiento de limitaciones.

5.• Conceptualización de la analogía como proceso e instrumento para facilitar la construcción de modelos, más que como un hecho o contenido a aprender.

Una vez dibujado de forma clara el marco teórico en el que nos movemos, parece oportuno que pasemos a exponer de forma más precisa las pretensiones del presente estudio y a describir la metodología de investigación adoptada

Diseño de la investigación

Este trabajo se dirige a analizar los guiones y rutinas que caracterizan la metodología de trabajo del profesorado en su aula al usar analogías. Para cubrir dicho objetivo recurrimos a las propias percepciones y puntos de vistas manifestados por el profesorado cuando es consultado a tal efecto.

Como instrumento de recogida de información se utilizó un cuestionario integrado por diversos ítems, algunos de ellos presentados en formato abierto, y otros en formato Likert con cinco niveles que recorrían las opciones de: nunca o nada, pocas veces, regular, bastante y siempre o totalmente. En este segundo caso se aportaba un enunciado que los profesores debían de valorar de acuerdo a sus propias percepciones sobre su actuación en el aula. Con objeto de proceder al tratamiento estadístico de los datos aportados, esas valoraciones se cuantificaron posteriormente utilizando una escala de 1 a 5 puntos.

El cuestionario se confeccionó con fines más amplios de los límites del presente estudio. Por ello, nos centraremos aquí solamente en los resultados de aquellos ítems que se plantearon con la intención de estudiar el sentido y la orientación didáctica que suelen dar a este recurso. Un análisis de los otros puntos, concretamente referidos a las

Con formato: Sangría: Izquierda: 0 cm,Numerado + Nivel: 1 + Estilo de numeración: 1, 2,3, … + Iniciar en: 1 + Alineación: Izquierda +Alineación: 0 cm + Sangría: 0 cm





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concepciones del profesorado sobre las aportaciones y limitaciones de las analogías, aparecerá en una publicación futura (Oliva et al., enviado para su publicación). La tabla 1 recoge información acerca del contenido y formato de los siete ítems del cuestionario que son objeto de análisis en este trabajo.

El cuestionario fue administrado a una muestra de 37 profesores en activo de Educación Secundaria, 19 de ellos de la especialidad de Física y Química y los 18 restantes de la especialidad de Biología y Geología, todos ellos participantes de dos cursos de formación organizados por el Centro de Profesorado de Cádiz. La muestra estudiada tenía una media de 10,2 años de experiencia en la enseñanza, con una desviación típica de 2,5 años.


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ÍTEM Nº

CUESTIÓN PLANTEADA FORMATO

1 ¿Piensas que las analogías son un recurso útil para la enseñanza?

Likert

2 ¿Sueles recurrir en tus clases a analogías? Likert

4 Indica cuáles son los tres temas sobre los que sueles usar analogías con mayor frecuencia.

Abierto

6.1

6.2

6.3

6.4

Las fuentes de procedencia de las analogías que utilizas son:

Surgen espontáneamente durante las explicaciones.

Se las he oído a otros profesores.

Las saco de los libros.

Se me ocurren cuando preparo las clases.

Likert

Likert

Likert

Likert

7.1

7.2

7.3

7.4

Cuando empleas analogías, lo haces:

Al empezar el tema a modo de introducción.

Al final como recapitulación.

En algún momento intermedio del desarrollo del tema.

De forma continuada a lo largo de todo el tema.

Likert

Likert

Likert

Likert

8.1

8.2

8.3

Cuando empleas analogías lo haces de la siguiente forma:

A través de explicaciones que das a los alumnos.

A través de lecturas.

A través de actividades que han de realizar los alumnos.

Likert

Likert

Likert
















141




9.1

9.2

9.3

9.4

9.5

9.6

9.7

9.8

9.9

Cuando empleas analogías, dedicas tiempo a:

Indagar para ver cómo interpretan los alumnos la analogía empleada.

Corregir los errores que cometen los alumnos al interpretar la analogía.

Plantearles varias analogías diferentes para ilustrar la misma idea.

Utilizar la misma analogía para explicar diferentes cosas del mismo fenómeno.

Analizar las similitudes entre los dos conceptos o fenómenos que se comparan.

Usar las analogías para hacer predicciones sobre fenómenos poco asequibles.

Fomentar que los alumnos inventen sus propias analogías.

Analizar los límites de validez de la analogía aprendida.

Manejar modelos o maquetas para realizar simulaciones.

Likert

Likert

Likert

Likert

Likert

Likert

Likert

Likert

Likert

Tabla 1.-. Contenidos y formatos de los distintos ítems del cuestionario.

Los resultados obtenidos a través de los distintos ítems se agruparon en dos grandes dimensiones, una de ellas más relacionada con el proceso de diseño y planificación curricular de las de las clases y otra más cercana al ámbito de la metodología concreta a partir de la cual se trabaja. Dichas dimensiones nos servirán como veremos de criterios estructurantes en la fase de exposición de resultados.

La elección de analogías y la planificación y desarrollo de las clases

En este apartado analizaremos las respuestas de los profesores sobre cuatro aspectos relacionados con la planificación y desarrollo de las clases: a) en qué medida se valoran y se emplean analogías en las clases (ìtems 1 y

2), b) en qué temas se utilizan preferentemente (ítem 4), c) cuáles son las principales fuentes de donde se extraen las analogías (ítems 6.1, 6.2, 6.3 y 6.4), y d) en qué momento de la secuencia didáctica se emplean (ítems 7.1, 7.2, 7.3 y 7.4).

En cuanto al nivel de valoración y empleo de las analogías, la tabla 2 aporta las distribuciones de frecuencias entre los distintos niveles de la escala Likert, así como el valor de la media de cada variable. La mayoría de profesores reconocen un alto grado de utilidad para las analogías, y señalan asimismo un uso frecuente de ellas en sus clases.



Con formato: Color de fuente:Automático, Inglés (Reino Unido)






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Escalas Likert Media

1 2 3 4 5

Opinión acerca de su utilidad (Ítem 1) 0 1 2 27 7 4,1

Frecuencia de uso en el aula (Ítem 2) 0 1 14 21 1 3,6

Tabla 2.-. Valor práctico de las analogías para el profesorado.

La tabla 3, por su parte, recoge información acerca de cuáles son los temas del curriculum de Ciencias de la Naturaleza en los que con más frecuencia se recurre a ellas. Empezando por el profesorado de Física y Química, vemos claramente que los temas en los que más abundan las analogías son los relacionados con la estructura atómica y el enlace químico, la electricidad y la corriente eléctrica, los estados de la materia y las disoluciones, y la teoría atómica y la estequiometría. Todos estos temas tienen como denominador común la exigencia de algún tipo de razonamiento a nivel microscópico a la hora de acceder a su comprensión. Esta distribución de frecuencias es muy parecida a la que encontramos en un estudio anterior en el que analizamos las analogías que se utilizan en los libros de texto (Aragón, et al., 1999), si bien en aquel caso

aparecía una mayor frecuencia relativa de analogías dedicadas al cambio y equilibrio químico.

En cuanto al profesorado de Biología y Geología, los temas en los que se dice hacer un uso más frecuente de analogías son los relativos al estudio del relieve, los estados de la materia y disoluciones, la ecología, las personas y la salud y la dinámica interna de la Tierra. Sorprende, por el contrario, la escasez de casos en los que se admite emplear analogías en temas referidos a la célula (sólo el 17%) o a la genética (sólo un profesor). Ello a pesar de que esos temas se muestran especialmente propicios al uso de esta herramienta al moverse en niveles de un cierto grado de abstracción.

Especialidad del profesorado TEMA n %

Física y Química (n=19)

Estructura atómica y enlace químico 15 79

Electricidad y corriente eléctrica 9 47

Materia, disoluciones y estados de la materia 5 26

Teoría atómica y estequiometría 5 26

Fuerzas y dinámica 2 10

Cambio químico y equilibrio químico 2 10

Campos 2 10

Ondas 2 10




















143




Otros (energía, vectores, medida) 3 16

Ciencias Naturales (n=18)

El relieve (El agua, la atmósfera, rocas etc.) 6 33

Materia, disoluciones y estados de la materia 5 28

Ecología, medio ambiente 5 28

Las personas y la salud (nutrición, anatomía y fisiología) 5 28

Dinámica interna de la Tierra (Vulcanología, sismología, tectónica de placas, geomorfología, ciclo geológico).

5 28

Bioquímica 4 22

Citología 3 17

Fisiología vegetal 2 11

Otros (El universo, estructura atómica, polímeros, genética) 4 22

Tabla 3.-. Temas en los que el profesorado de Ciencias suele emplear analogías con mayor frecuencia.

Si entramos en comparaciones, se aprecia en Biología y Geología una menor especialización temática de las analogías que se emplean, ya que la distribución de frecuencias resulta más homogénea y equilibrada que en el caso de Física y Química. Además, se observa una mayor sensibilidad en el profesorado de Biología y Geología hacia los temas de Física y Química que a la inversa, probablemente por el carácter instrumental que tienen estos otros contenidos para la comprensión de aquellos referidos a su materia. De hecho, el segundo tema más señalado por el profesorado de Biología y Geología no corresponde a contenidos propios de su especialidad, sino a Física y Química.

Por otra parte, la tabla 4 recoge información acerca de las fuentes de las que suelen

extraerse las analogías utilizadas. Se desprende que en la mayoría de casos las analogías surgen durante la preparación de las clases o bien de una forma improvisada a lo largo del desarrollo de la misma. Menos influencia parece que tienen los libros de texto, y menos aún las aportaciones de otros colegas. La prueba de Friedman arrojó diferencias significativas entre los resultados mostrados por estos cuatro items (χ2=30,97; g.l.= 3; α< 0,0001). Estos datos revelan una posición del profesorado excesivamente impermeable al exterior, reflejando en el fondo una escasa tradición de trabajo basado en la discusión y el intercambio de ideas entre profesionales.

ÍTEM Escalas Likert Media

















144




1 2 3 4 5

OFuente de la que se extraen Improvisadas (6.1) - 7 9 19 2 3,4

tros profesores (6.2) 7 14 12 4 - 2,3

Los libros (6.3) 4 12 12 9 - 2,7

Al preparar clases (6.4) 1 3 10 23 - 3,5

(Momento de la secuencia

Como introducción (7.1) 5 13 12 7 - 2,6

Como recapitulación 7.2) 14 13 3 5 - 2,0

Intercaladas (7.3) - 4 7 25 1 3,6

De forma continuada (7.4) 1 5 14 17 - 3,3

Tabla 4.-. Fuentes de procedencia de las analogías y momento de la secuencia didáctica en que se utilizan.

En cuanto a la fase de la secuencia didáctica en la que aparecen (ver tabla 4), se observa una cierta preferencia por las analogías intercaladas o insertas en la explicación o también por aquellas que se utilizan de forma continuada a lo largo de la misma. Más escasas, sin embargo, son las analogías empleadas como organizador previo o introducción, y mucho menos aquéllas que se utilizan como instrumento de recapitulación. En este caso, la prueba de Friedman también puso de manifiesto que las diferencias encontradas alcanzaban los límites de significación requeridos (χ2= 45,27; g.l.= 3; α< 0,0001).

Este resultado coincide bien con el encontrado para libros de texto en un trabajo anterior

(Aragón et al., 1998). En esa otra ocasión se observó que el 59% de las analogías aparecían intercaladas en la secuencia del texto, el 22% lo hacían como introducción y el 19% surgían como recapitulación.

Metodología de trabajo con analogías

Con objeto de analizar cómo se utilizan las analogías en las clases se plantearon las cuestiones 8 y 9. La primera de ellas aludía al modo de introducir o plantear analogías, mientras la segunda pretendía profundizar algo más en la estructura de la tarea puesta en juego.

ÍTEM Escalas Likert Media

1 2 3 4 5

Vías de introducción de la analogía Explicaciones (8,1) - 3 5 24 5 3,8

Lecturas (8.2) 11 19 7 - - 1,9




















145




Actividades (8.3) 9 10 10 8 - 2,5

Tabla 5.-. Estrategias empleadas para introducir las analogías.

Como puede verse en la tabla 5 la vía más asidua para introducir las analogías es, con diferencia, la explicación del profesor. Sin embargo, se recurre escasamente a la lectura de textos o a la realización de actividades como vías alternativas para la construcción de la analogía. Las diferencias entre los resultados de los tres ítems son estadísticamente significativas (χ2= 40,21; g.l.= 2; α< 0,0001 en la prueba de Friedman). Este dato indica que la enseñanza mediante analogías se ajusta bastante bien al modelo de la transmisión/recepción de conocimientos ya elaborados, aspecto que ya podía deducirse de las creencias implícitas personales que mantiene el profesorado acerca del aprendizaje mediante analogías. En efecto, como ya discutimos en el marco teórico, parece que el profesorado otorga a la analogía el estatus de un contenido a aprender, más que el de un proceso a llevar a cabo que implica una transferencia de significados, a la vez que sitúa al alumno en el papel de sujeto pasivo con una mente en blanco dispuesta a rellenar los huecos con la información externa que recibe de exterior.

La tabla 6 recoge información sobre posibles estructuras de tarea que pueden ponerse en juego durante la enseñanza mediante analogías, todas ellas deseables en mayor o menor medida si se pretende dar un uso

significativo a las mismas (Dagher, 1995a; Aragón et al. 1999; Oliva et al., 2001). Como puede apreciarse, algunas de las tareas especificadas se refieren a la actividad del profesor en el aula mientras otras lo hacen con relación a la actuación del alumno. En este caso, más que hacer comparaciones entre distintos ítems, parece que lo razonable es realizar análisis separados para cada uno de ellos.

Por lo general, se aprecian distribuciones de frecuencias con promedios de valores que tienden a ser discretos, lo que sugiere un uso insuficiente en la mayoría de casos de este tipo de tareas. Sólo en dos de los nueve ítems las medias superaron el valor mitad de la escala (tres), concretamente en los referidos a la superación de posibles errores de interpretación de la analogía empleada y al análisis de las similitudes entre los dos fenómenos que se comparan. Mientras tanto, en tres casos las medias alcanzaron valores bastantes inferiores a la mitad. Ello sucede en los ítems referentes al empleo de la misma analogía para explicar varios hechos, la invención de analogías por parte de los alumnos o el empleo de modelos y maquetas como instrumentos de simulación.

ÍTEM Escalas Likert

Media

1 2 3 4 5

Rasgos metodológicos

Indagar qué han entendido (9.1)

3 7 15 11 1 3,0

Corregir errores (9.2) 2 6 7 18 4 3,4









146




Varias analogías para lo mismo (9.3) 4 9 13 10 1 2,9

La misma analogía para varias cosas (9.4)

6 22 5 3 1 2,2

Analizar similitudes (9.5) 0 8 13 15 1 3,2

Usar la analogía para hacer predicciones (9.6)

4 7 12 12 2 3,0

Los alumnos inventan analogías (9.7) 10 14 10 3 - 2,2

Analizar límites de la analogía (9.8) 3 12 7 13 2 3,0

Modelos o simulaciones (9.9) 7 13 11 6 - 2,4

Tabla 6.-. Tipos de tareas puestas en juego en la enseñanza mediante analogías.

Tampoco se muestran especialmente extendidos los hábitos de indagar para averiguar qué han aprendido los alumnos de la analogía estudiada, el análisis con los alumnos de los límites de validez de la analogía construida, el uso de cierta variedad de analogías para ilustrar el mismo fenómeno, o la utilización del recurso como instrumento para realizar predicciones. En definitiva, los datos apuntan hacia la existencia de importantes carencias en el modo de usar analogías desde la perspectiva, al menos, de lo que sería un modelo de intervención deseable.

Discusión y conclusiones

En este trabajo hemos estudiado los rasgos metodológicos que caracterizan el comportamiento de profesores en activo de educación secundaria cuando hacemos uso de analogías en las clases de Ciencias de la Naturaleza. Para ello hemos analizado las respuestas emitidas por un grupo de profesores ante cuestiones en las que debían de valorar la incidencia en sus clases de distintos guiones y rutinas que pueden definir el uso que hacen de las analogías como instrumento de enseñanza.

Como consecuencia del análisis efectuado se comprueba que el profesorado participante en la investigación valora las analogías como un recurso útil para la enseñanza y reconoce, asimismo, hacer un uso frecuente de ellas en sus clases. En el caso del profesorado de Física y Química, los temas que más parecen prestarse al uso de analogías son los

relacionados con la estructura atómica y el enlace químico y la electricidad y corriente eléctrica. En Biología y Geología, sin embargo, el reparto parece mucho más homogéneo y equilibrado, siendo difícil establecer dominios especiales al respecto.

Desde el punto de vista metodológico, el panorama descrito sugiere un esquema o guión general basado en los siguientes rasgos:

1.i) Las analogías surgen normalmente durante las explicaciones o durante la preparación de las clases.

2.ii) Se introducen preferentemente al comenzar el tema o de forma continuada a lo largo de todo el mismo.

3.iii) Se presentan por vía de transmisión oral del profesor al alumno.

4.iv) El profesor trata de ejercer un cierto control sobre el grado de comprensión que los alumnos adquieren de la analogía: corregir errores y analizar similitudes

Como se habrá podido inferir, el modelo genérico descrito se sitúa a medio camino entre un modelo tradicional y un modelo tecnológico de enseñanza (Porlán et al., 1998); el primero de ellos representado a través de la idea de la enseñanza como transmisión verbal de conocimientos del profesor al alumno, y el segundo mediante el










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Con formato: Fuente: Negrita, Sin Cursiva




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control y corrección de las ideas desarrolladas por los alumnos como instrumento clave para asegurar una adecuada asimilación de significados. Dicho modelo genérico, por otra parte, se muestra coherente con las concepciones y creencias que mantiene el profesorado hacia las analogías como recurso en el aula, en plena correspondencia con sus teorías implícitas comentadas al principio de este trabajo (Oliva et al., enviado para su publicación).

Estos datos son de suma importancia a la hora de concebir y planear actividades formativas tendentes a hacer evolucionar esas concepciones y creencias, a la vez que se promueve una evolución en el modelo didáctico de profesor en el que subyace su actuación docente. Pero, incluso reconociendo su indudable interés, la “radiografía” general que acabamos de proporcionar, aporta una visión limitada al no ser sensible a posibles diferencias individuales en el comportamiento de diferentes docentes. Como han señalado autores como Guskey (1986) o Luft (2001), un aspecto importante de los programas de formación de profesores es la necesidad de configurarse para atender a diferentes comportamientos y creencias de los participantes.

Se plantea además la pregunta de si los comportamientos docentes que hemos estudiado son elementos desconexos o si, por el contrario, se integran unos con otros en dimensiones o factores más o menos coherentes que ayuden a definir tendencias o perfiles metodológicos que difieran en el modo de usar analogías a partir de diferentes criterios. De ahí la necesidad de ofrecer un segundo enfoque de investigación que complemente al anterior, a través del análisis del grado de conexión entre los distintos rasgos evaluados. A estos dos aspectos dedicaremos nuestra atención en un trabajo próximo que tenemos en preparación.

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ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS ¿PARA QUÉ?

María Jesús Martín Díaz

IES Antonio Machado, Madrid. E-mail: [email protected]

Resumen: La reflexión, el debate y esclarecimiento de la finalidad de la enseñanza de las ciencias es el primer paso que hay que resolver para poder dar respuesta al resto de las preguntas educativas que deben ir dirigidas al logro del objetivo establecido. En este artículo se aboga por una educación científica para toda la ciudadanía como finalidad primordial frente a una educación especializada y altamente propedeútica dirigida a un sólo sector de la población. Esta educación la debe capacitar para tomar decisiones y actuar con capacidad crítica tanto en la vida cotidiana como en la búsqueda de soluciones a los problemas que tiene planteados la humanidad. Dos requisitos se consideran necesarios para lograr este objetivo, primero, la revisión de la concepción de la ciencia, tema sobre el que se ha escrito mucho pero que no tiene la incidencia social deseada, poniendo en cuestión su objetividad, neutralidad y representación de la realidad y considerándola una práctica social, no ajena a otras actividades sociales. Segundo, las necesarias contextualización y funcionalidad de los aprendizajes, para acercar la realidad académica de los alumnos a la experiencia cotidiana de los mismos. Desgraciadamente, los vientos educativos en España actualmente no parecen soplar en esta dirección.

Palabras clave: finalidad enseñanza de las ciencias, alfabetización científica, concepciones sobre la ciencia, contextualización contenidos científicos, funcionalidad del aprendizaje, cambios curriculares.

La finalidad de la enseñanza de las ciencias ha ido variando a lo largo de las últimas décadas, a medida que se ha ido logrando una mayor equidad en la enseñanza, es decir, a medida que se ha ido extendiendo la educación a niveles más amplios de la población. Si en un principio se consideraba, y aún hoy se sigue considerando de una manera implícita por un elevado porcentaje del profesorado, que dicha finalidad era formar futuros científicos, en este momento, en mi opinión, los objetivos de dicha enseñanza deben ser educar científicamente a la población para que sea

consciente de los problemas del mundo y de su posibilidad de actuación sobre los mismos, de su capacidad de modificar situaciones, incluso ampliamente aceptadas. Esta finalidad de la enseñanza de las ciencias, desde mi punto de vista, no sólo es aplicable a la Educación Secundaria, sino también a la Universitaria. Los científicos no deben olvidar en su trabajo diario las implicaciones sociales de la ciencia y su faceta de ciudadanos, y esta formación la deben recibir paralelamente a su preparación científica.

El significado que para mí tiene esta educación científica queda reflejada en las siguientes palabras de Marco (1999):

“Formar ciudadanos científicamente cultos no significa hoy dotarles sólo de un lenguaje, el científico –en sí ya bastante complejo-sino enseñarles a desmitificar y decodificar las creencias adheridas a la ciencia y a los científicos, prescindir de su aparente neutralidad, entrar en las cuestiones epistemológicas y en las terribles desigualdades ocasionadas por el mal uso de la ciencia y sus condicionantes socio-políticos.”

Esta educación científica está directamente relacionada con dos conceptos (Aguilar, 1999):

��Alfabetización científica

��Educación para la ciudadanía

¿Qué se quiere decir con alfabetización científica? Si durante mucho tiempo se ha estado muy preocupado y se sigue estando por el tema de la alfabetización, es decir, por conseguir unos niveles mínimos de conocimientos entre la población. La alfabetización científica supone lo mismo, pero desde el campo científico. Es necesario que la población tenga unos niveles mínimos de conocimientos científicos para poder participar democráticamente en la sociedad, es decir, para poder ejercer una ciudadanía responsable.

Es decir, es necesaria una alfabetización científica para lograr una educación de la ciudadanía, que significa que la población sea capaz de comprender, interpretar y actuar sobre la sociedad, es decir, de participar activa y responsablemente sobre los problemas del mundo, con la conciencia de que es posible cambiar la sociedad en que vivimos, y que no todo está determinado







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desde un punto de vista biológico, económico y tecnológico. Yo creo que estamos viviendo una época de determinismo, que lleva a hombres y a mujeres a sentir una cierta impotencia, que implica inactividad, frente a los problemas del mundo.

La cuestión es: ¿Cómo lograr esa educación para la ciudadanía? La respuesta no es fácil, y hay incluso quien apunta que mientras no se definan cuáles son las formas de participación ciudadana es muy difícil determinar cuáles son los requisitos de aprendizaje para lograrlo (Cutcliffe, 1990).

Personalmente, me gustaría esbozar dos cuestiones que me parecen claves:

��¿Qué es la ciencia?

��¿Cuáles son los contenidos más adecuados? O mejor aún ¿Qué características deben tener estos contenidos para lograr una educación para la ciudadanía?

Respecto a la primera pregunta, considero fundamental concebir la ciencia como un proceso de construcción social, es decir, como un proceso cuya evolución está sujeta a los intereses políticos, económicos y sociales de cada momento y que, simultáneamente, tiene una clara incidencia sobre la configuración de las sociedades y los grandes cambios sociales. Como indica,

Cutcliffe, (1990): “La ciencia y la tecnología son grandes empresas que tienen lugar en contextos específicos configurados por, y a su vez configuradores de, valores humanos que se reflejan y refractan en las instituciones culturales, políticas y económicas”.

Esta idea de la ciencia es, también, la que aparece presente en la corriente denominada socioconstructivismo, uno de cuyos representantes es Fourez (2000). Y es también la idea de la ciencia que aparece ligada a los movimientos de ciencia, tecnología y sociedad, que como bien todos sabemos tienen su origen en la contestación social, de las décadas de los 60 y de los 70, a problemas como el deterioro del medio ambiente, la carrera armamentística, el desarrollo de la energía nuclear y de las armas nucleares, la guerra del Vietnam, con lo que conlleva principalmente de guerra química, etc. En estos movimientos se cuestiona la idea de progreso como sinónimo de desarrollo científico y tecnológico. Es muy interesante la pregunta que se hace Fourez

(2000) al respecto: “¿Cómo contribuyen las ciencias a la opresión o la liberación de los seres humanos?”.

Con respecto a esta idea de ciencia, quiero resaltar algunos puntos, que me parecen de vital importancia (Martín-Díaz, Gómez-Crespo y Gutiérrez-Julián, 2000):

-La ciencia interpreta la realidad, no representa la realidad. Esto me parece de capital importancia, porque normalmente se transmite a los alumnos la idea de que la ciencia nos da una imagen especular de la realidad y, por tanto, todo lo que dice la ciencia es absolutamente verdad. Es necesario dejar claro a los alumnos cual es el papel que juegan las teorías y modelos científicos en el desarrollo de la ciencia. Heisenberg (1985) lo expone con total claridad: “La ciencia no nos habla de la Naturaleza: nos ofrece respuestas a nuestras preguntas sobre la Naturaleza. Lo que observamos no es la Naturaleza en si misma, sino la Naturaleza a través de nuestro método de preguntar”. Como se ha señalado en otro lugar (Martín-Díaz, Gómez-Crespo y Gutiérrez-Julián, 2000), la relación del hombre con la naturaleza a través de la ciencia ha ido variando a lo largo de la historia, en función de la concepción que tenía el hombre de sí mismo y de sus finalidades en el mundo.

-La ciencia no es un cuerpo acabado de conocimientos, es un proceso de construcción de conocimientos e interpretaciones. Ante esto, me gustaría señalar el miedo que, en muchas ocasiones, tenemos los profesores de plantear a los alumnos preguntas para las cuales la ciencia no ha encontrado respuesta.

-El valor de la observación no es absoluto, sino relativo, depende de la teoría que dirija al observador (Chalmers, 1989, 1992; Claxton, 1991; Fourez, 2000). Aquí me gustaría detenerme brevemente para hablar un poco del papel que sigue representando el Método Científico (con mayúsculas y por antonomasia) en la enseñanza de las ciencias. Se continúa pensando y, en consecuencia, presentando como el Método que seguido rigurosamente lleva al desarrollo de la ciencia y que, por tanto, este desarrollo está al margen de las personas que realizan ciencia, cuya creatividad no tiene lugar en la evolución científica. Esto es muy grave desde mi punto de vista, porque conduce directamente a la objetividad de la ciencia, por encima de cualquier tipo de interés. Este tema no está superado en España, donde es muy fácil ver

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que la mayoría de los libros de texto actuales, surgidos después de la puesta en marcha de la LOGSE (donde se ha evitado intencionadamente utilizar los términos “Método científico”), comienzan con este Método, que parece el pilar fundamental para el desarrollo de la ciencia. Aunque desgraciadamente los nuevos Reales Decretos (Real Decreto 3473/2000 de 29 de diciembre) parecen estar en coherencia con los libros de texto, ya que vuelven a recoger como contenido “El Método Científico y sus etapas”.

Las consecuencias de la concepción que se tiene sobre la ciencia son muy importantes. Para aquellos, que no asumen o comparten las premisas anteriores, la ciencia representa la verdad absoluta, de tal modo que la palabra científico es sinónimo de incuestionable. Demostrar esta premisa no encierra ninguna dificultad, basta prestar atención a la publicidad o a la utilización de esta palabra por personajes públicos (políticos e intelectuales): Algo es universalmente aceptable, si está demostrado científicamente. Además, para estas personas la ciencia es neutra y aséptica, está al margen de los intereses de los científicos, de la sociedad y el poder. Tienen la idea de que los científicos trabajan en los temas elegidos por ellos libremente, y no quieren saber que el dinero para investigar está concedido por organismos públicos y privados, cuyos objetivos dirigen esta investigación.

Con todo lo expresado anteriormente tengo la intención de poner en entredicho los mitos de la neutralidad y la objetividad de la ciencia, ampliamente aceptados; pero sin olvidar la importancia que tienen el rigor y la especificidad en el desarrollo de los conocimientos científicos, que dotan a la ciencia de unos valores, de los que no gozan otros saberes, como la mitología, la astrología, etc.

Volviendo a la segunda pregunta que nos planteábamos anteriormente, ¿Cuáles son los contenidos más adecuados para lograr una educación para la ciudadanía? Pienso que la respuesta no es sencilla, pero puedo presentar tres propuestas, entre muchas otras que han sido hechas, que comparten grandes analogías. Hodson (1994), señala que los alumnos deben: aprender ciencia, aprender a hacer ciencia y aprender sobre la ciencia. En los movimientos CTS, Cutcliffe (1990), indica que los alumnos y las alumnas deben ser capaces de buscar información relevante, analizar y evaluar la misma, tomar decisiones

respecto a la acción apropiada, reflexionar sobre los valores implicados en la ciencia y la tecnología y reconocer que la propia decisión está basada en valores. En el nuevo sistema educativo basado en la ley de educación de 1990, LOGSE, en todas las materias aparecen tres tipos de contenidos: Conceptos, Procedimientos y Actitudes, que son eliminados muy desafortunadamente en el último Real Decreto que modifica los currículos de la ESO (Real Decreto 3473/2000 de 29 de diciembre). Quizás, teniendo en cuenta estas premisas sería urgente una reflexión en profundidad acerca de la selección de contenidos más apropiada para las finalidades que buscamos, tratando de definir el papel que deben jugar los contenidos Ciencia-Tecnología y Sociedad y de liberarnos del consabido “nivel” y, fácilmente utilizado como argumento y arma arrojadiza en los debates sobre este tema. Realmente, sería deseable llegar a formar un ciudadano que con los conocimientos necesarios fuese capaz de comprender y actuar en esta sociedad; buscando, seleccionando y criticando la información que ésta le ofrece, para transformar esta sociedad y llevarla hacia un auténtico progreso social para toda la humanidad. La oferta de contenidos que hacen los nuevos Reales Decretos, antes mencionados, no parece ir en esta línea, ya que en lugar de mirar hacia el futuro, en algunas ocasiones parece extraída de programas de épocas muy anteriores (Martín-Díaz, Nieda y Cañas, 2002)

Finalmente, nos queda responder ¿qué características generales deben tener estos contenidos? Esta pregunta, desde mi planteamiento, está relacionada con la práctica directa en el aula, aunque podría tener otra interpretación si se mira desde una óptica más amplia. Desde la perspectiva de aula, éstas características podrían ser contextualización y funcionalidad. Es preciso que la aplicación de los conceptos y las actividades de aula estén formuladas en contextos cercanos a la vida cotidiana de los alumnos y además que sean variadas, porque como es sabido la trasferencia de un conocimiento de un contexto a otro no es una tarea sencilla. Además es fundamental no olvidar la funcionalidad del aprendizaje. Es por todos aceptado que se logra una mayor motivación de los alumnos, si éstos ven que el aprendizaje en la escuela encierra una utilidad para ellos, para poder comprender mejor el mundo que les rodea y para expresar opiniones y tomar decisiones sobre cuestiones diversas. En muchas ocasiones, nos resulta

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difícil a los profesores salir del contexto académico y poner ejemplos o actividades que transciendan la barrera académica y sean útiles para los alumnos, pero es un esfuerzo que merece la pena realizarse.

Es decir, es preciso buscar una relación con la vida cotidiana de los alumnos y mostrarles la funcionalidad del aprendizaje, aspectos que muchos autores consideran necesarios para lograr una alfabetización científica, ya que los alumnos deben darse cuenta de que lo que se enseña en la escuela es necesario para tomar decisiones en su vida cotidiana, más o menos relacionadas con los grandes problemas sociales, desde saber leer un plano y orientarse cuando se encuentra en el campo, a temas relacionadas con la alimentación (¿es bueno o no tomar alimentos transgénicos?, ¿tenemos derecho a estar informados sobre si este o aquel alimento contiene alimentos transgénicos?, ¿tienen que existir cauces legales para expresar nuestra opinión sobre los mismos?, etc.,) u otros temas, como por ejemplo, ¿por qué gastar el dinero de los impuestos en unos u otros temas de investigación?; ¿esta interpretación de estos valores de esta encuesta o esta gráfica realizada por la prensa está “bien hecha”?, ¿a qué valores responde esta interpretación?, etc.

En resumen, considero que la finalidad de la enseñanza de las ciencias en el momento actual es conseguir una alfabetización científica y una educación para la ciudadanía, para lograr individuos más críticos, más responsables y más comprometidos con el mundo y sus problemas. Si se logran estos objetivos habremos conseguido una enseñanza de las ciencias de mayor calidad y equidad para todos.

Me gustaría terminar tomando partido por esta ciencia con fuertes implicaciones sociales y realizada en función de parámetros políticos, sociales y económicos para nuestras aulas, que sea esta ciencia la que se enseñe y, por tanto, no se olvide por las administraciones educativas e, incluso, por nuestros propios compañeros de profesión, como suele ocurrir en muchas ocasiones, que la ciencia es parte integrante de la cultura de una sociedad, es decir, la ciencia es cultura (Gutiérrez-Julián, Gómez-Crespo y Martín-Díaz, 2002).

Referencias bibliográficas

Aguilar, T. (1999). Alfabetización científica y educación para la ciudadanía. Madrid: Narcea.

Chalmers, A.F. (1989). ¿Qué es esa cosa llamada ciencia?. Madrid: Siglo

XXI.

Chalmers, A.F. (1992). La ciencia y cómo se elabora. Madrid: Siglo XXI.

Claxton, G. (1991). Educar mentes curiosas. El reto de la ciencia en la escuela. Madrid: Visor.

Cutcliffe, S. H. (1990). Ciencia, Tecnología y Sociedad: un campo disciplinar, en Medina y Sanmartín (eds.) Ciencia, Tecnología y Sociedad. Estudios interdisciplinares en la universidad, en la educación y en la gestión pública. (pp. 20-41). Anthropos, Barcelona.

Fourez, G. (2000). La construcción del conocimiento científico. Madrid: Narcea.

Gutiérrez-Julián M., Gómez-Crespo M.A. y Martín-Díaz, M.J. (en prensa). ¿Es cultura la ciencia?, en Membiela (Ed.) Enseñanza de las ciencias desde la perspectiva Ciencia/Tecnología/Sociedad. Una aproximación científica a la formación científica de la ciudadanía. Narcea: Madrid.

Heisenberg, W. (1985). La imagen de la naturaleza en la física actual. Barcelona: Orbis.

Hodson, D. (1994). Hacia un enfoque más crítico del trabajo de laboratorio, Enseñanza de las Ciencias, 12, 299-313.

Marco, B. (1999). Alfabetización científica y educación para la ciudadanía. Madrid: Narcea.

Martín-Díaz, M.J., Gómez-Crespo M.A. y Gutiérrez-Julián, M. (2000). La física y la química en Secundaria. Madrid: Narcea.

Martín-Díaz, M.J., Nieda, J. y Cañas, A. (en prensa). El aprendizaje de las Ciencias de la Naturaleza en Marchesi y Martín (Eds.) El aprendizaje en la Educación Secundaria Obligatoria. Madrid: SM.


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Bibliografía básica

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Cevallos, M. Ángel (2000), "El proyecto del genoma humano", en ¿Cómo ves?, año 2, núm. 21,agosto, México, UNAM, pp. 10-18,

Coperfas, Enrique M. (2000), "Las vueltas que da la vida", en Muy especial, núm. 23, México, Televisa, pp. 32-36.

Mondragón, Mariana (1999), "El determinismo genético", en ¿Cómo ves?, año 1, núm. 10,septiembre, México, UNAM, pp. 8-11.

Ville; Claude A., (1996), 'Transmisión genética- teoría cromosómica de la herencia", "Estructura y función de los genes", "Herencia humana: Genética de poblaciones" y "La ingeniería genética y la biología de nuestro tiempo", en Biología, 8a ed,, México, McGraw-Hill Interamericana, pp, 621-642, 643-680, 681-693 y 694-708.

Wallace RobertA., King Jack L. yGeraId P. Sanders (1992). "ADN y el dogma central", "Genética mendeliana" y "Genes, cromosomas y sexo", en Biología molecular y herencia, México, Trillas, pp. 235-255, 328-352, 360-377.

Wood-Robinson, C. Lewis, J., Leach, J. yR. Driver (1998), "Genética y formación científica:

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GUÍA DE CIENCIA MODERNA.

•1. Si es verde o repta, es biología.

•2. Si huele mal, es química.

•3. Si no funciona, es física.

•4. Si no se entiende, es matemáticas.

•5. Si no tiene sentido, es civica.

•6. Si no es ridícula, es etica.

•7. Si es triste, es historia.

•8. Si es turbia, es política.

•9. Si no es recta, es arquitectura.

•10. Si es inviable, es economía.

•11. Si es divertida, no es ciencia.

•12. Si es inestable, es filosofía.

•13. Si no entiendes, eres maestro.





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Continuidad de la Vida. Variaci.n y Herencia

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