DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio...

15
Existe una enorme brecha entre los conceptos de biología que se enseñan en el bachillerato y los conceptos que se manejan en las universidades europeas, americanas y centros de investigación. Esta brecha es aún profunda entre las universidades y el bachillerato en Latinoamérica. También se reconoce el papel de la educación para la formación de las comunidades científicas de los países desarrollados y en vías de desarrollo. Colombia necesita urgentemente revisar sus currículos de ciencias del bachillerato para la enseñanza de los conceptos básicos de la biología moderna, es decir de la Biología Molecular y preparar desde estos niveles preuniversitarios a una juventud que ingresará a la comunidad científica a través de los diferentes programas de formación de recursos humanos en investigación tanto en pregrado como en postgrado. De acuerdo a lo anterior, el presente trabajo presenta seis módulos prácticos para la enseñanza de una manera ágil y entretenida de los principios básicos de Biología Molecular: 1) Métodos simples para extracción de ADN, 2) Modelos tridimensionales de ADN, 3) Construcción de un modelo de gen nuclear o mitocondrial, 4) Ensamblaje de secuencias de ADN, 5) Identificación de aminoácidos en secuencias de ADN, 6) Introducción a la Bioinformática. Los módulos fueron desarrollados y aplicados con los estudiantes de los grados 10º y 11º de las jornadas mañana y tarde de la Institución Educativa Alberto Santofimio Caicedo de la ciudad de Ibagué. Se discuten las ventajas de estas estrategias para el aprendizaje de la biología molecular en el bachillerato. Biología Molecular, Bioinformática, ADN, Gen, Genómica, Proteómica. 126

Transcript of DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio...

Page 1: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

DISEÑO DE ESTRATEGIAS Y MATERIALES PARA LA ENSEÑANZAYAPRENDIZAJE DE LOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA BIOLOGÍA

MOLECULAR EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA

DESIGN STRATEGIES AND MATERIALS FOR TEACHING AND LEARNING OF THE BASICPRINCIPLES OF MOLECULAR BIOLOGY IN SECONDARY EDUCATIONFlorelia Trujillo de Vallejo1 y Gustavo Adolfo Vallejo2

1Docente de la Institución Educativa Alberto Santofimio Caicedo, Ibagué, Tolima.2Director del Laboratorio de Investigaciones en Parasitología Tropical, Departamento de Biología,Facultad de Ciencias, Universidad del Tolima.RESUMEN

Existe una enorme brecha entre los conceptos de biología que se enseñan en elbachillerato y los conceptos que se manejan en las universidades europeas,americanas y centros de investigación. Esta brecha es aún profunda entre lasuniversidades y el bachillerato en Latinoamérica. También se reconoce el papel dela educación para la formación de las comunidades científicas de los paísesdesarrollados y en vías de desarrollo. Colombia necesita urgentemente revisar suscurrículos de ciencias del bachillerato para la enseñanza de los conceptos básicosde la biología moderna, es decir de la Biología Molecular y preparar desde estosniveles preuniversitarios a una juventud que ingresará a la comunidad científica através de los diferentes programas de formación de recursos humanos eninvestigación tanto en pregrado como en postgrado. De acuerdo a lo anterior, elpresente trabajo presenta seis módulos prácticos para la enseñanza de una maneraágil y entretenida de los principios básicos de Biología Molecular: 1) Métodossimples para extracción de ADN, 2) Modelos tridimensionales de ADN, 3)Construcción de un modelo de gen nuclear o mitocondrial, 4) Ensamblaje desecuencias de ADN, 5) Identificación de aminoácidos en secuencias de ADN, 6)Introducción a la Bioinformática. Los módulos fueron desarrollados y aplicadoscon los estudiantes de los grados 10º y 11º de las jornadas mañana y tarde de laInstitución Educativa Alberto Santofimio Caicedo de la ciudad de Ibagué. Sediscuten las ventajas de estas estrategias para el aprendizaje de la biologíamolecular en el bachillerato.

PALABRAS CLAVES: Biología Molecular, Bioinformática, ADN, Gen,Genómica, Proteómica.

Recibido: Agosto 30 de 2009Aceptado: Noviembre 16 de 2009Correspondencia: Institución Educativa Alberto Santofimio Caicedo. Ibagué – Tolima.Email: [email protected].

126 Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Trujillo de V., Florelia y Vallejo, Gustavo A.

Page 2: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

INTRODUCCIÓN la naturaleza molecular del materialgenético en 1944 y 65 años después el

El modelo de doble hélice de ADN fue genoma humano está completamentepublicado por James Watson y Francis deletreado con las secuencias de laCrick en el año de 1953 (1). Existe mayoría de los 30.000 genesconsenso en la comunidad científica depositadas en los bancos de DNA,que la Biología Molecular Moderna se accesibles a nuestras computadorasinició con el modelo de Watson y Crick (3.4.5). Otra muestra asombrosa dey en estos años se ha generado un esta velocidad es que en 1977, haceenorme volumen de información que sólo 32 años, Friedrick Sanger (6)ha cambiado dramáticamente los d e s c r i b e s u t é c n i c a d e l o sconceptos básicos de la Biología. De dideoxynucleótidos para secuenciar elacuerdo a lo anterior, la biología DNA, hoy esa técnica ha sido tanmolecular es una ciencia que tiene sólo perfeccionada y automatizada quealrededor de 56 años. La velocidad varios centros de secuenciamiento envertiginosa de su desarrollo se puede el mundo ya están en capacidad deevidenciar desde cuando Oswald secuenciar genomas bacterianosAvery y colaboradores (2), definieron completos en un día y ofrecen servicios

ABSTRACT

There is a big gap between the concepts of molecular biology that are being taughtat the secondary schools and the biology concept that are being learned at theeuropean and american universities and reaearch centres. This gap is yet deepbetween the universities and the secondary schools in Latinoamerican countries.On the other hand, the education role is recognizable on the formation of thescientific communities in the developed and non developed countries. Colombianeeds urgently to revise their science programs at the secondary schools forteaching the basic concepts of the modern biology, in other words, of the molecularbiology and to prepare young people that will become members of the scientificcommunity through the programs of human resource formation in research atundergraduate and graduate levels. In accordance to the concepts mencionedabove, this work show six practical modules for teaching the basic concepts ofmolecular biology with agile and funny ways: 1) Simple methods for extraction ofDNA, 2) Tridimensional models of DNA, 3) Building of a nuclear or mitochondrialgene, 4) Assembling of DNA sequences, 5) Identification of aminoacids into asequence of DNA, 6) Introduction to the bioinformatics. The modules weredeveloped and used with the students of 10º y 11º levels of the morning andafternoon journeys of the Alberto Santofimio Caicedo Educational Institution inthe city of Ibagué. The advantages of these strategies for learning the concepts ofmolecular biology in the secondary schools are discussed.

KEY WORDS: Molecular biology, Bioinformatics, DNA, Gene, Genomics,Proteomics.

127Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Principios básicos de la Biología Molecular

Page 3: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

a nivel internacional, de manera que Molecular Europeo” (EMBL de ladesde cualquier parte del planeta se sigla en inglés)(8) propuso elpueden enviar por correo los “Laboratorio Europeo para elfragmentos deADN a ser secuenciados aprendizaje de las ciencias de la vida”y en 48 horas se pueden recibir vía (ELLS de la sigla en inglés)(9) dentrointernet, las secuencias del material de un proyecto en red financiado por laenviado (7). Con estas secuencias, se Unión Europea y denominadopuede por ejemplo, identificar “Educación continuada para losenfermedades genéticas, identificar profesores europeos de biología”individuos desaparecidos (Genética (CeeBT de la sigla en inglés) yForense), identificar especies animales coordinado por la “Organización deo vegetales de manera muy precisa Biología Molecular Europea” (EMBO(Taxonomía Molecular), identificar de la sigla en inglés)(10). Estasb l a n c o s t e r a p é u t i c o s p a r a organizaciones ofrecen cursos ye n f e r m e d a d e s i n f e c c i o s a s o programas a los profesores europeos deparasitarias o para el tratamiento del secundaria con el objetivo decáncer, entre otras aplicaciones. En desarrollar estrategias para llevar losresumen la Biología Molecular conceptos de la biología molecular alrepresenta un caso particularmente salón de clase. En los países deinteresante en la historia de la ciencia América Latina y particularmente endebido a su enorme impacto en el Colombia, hasta el momento, no hanconocimiento actual sobre el surgido iniciativas en esta mismafuncionamiento de los seres vivos, así dirección. De acuerdo a lo planteadocomo en sus aplicaciones actuales y anteriormente, el presente trabajofuturas. Comparados con los presenta varias estrategias y materialesprofesionales que trabajan en la desarrollados para la enseñanza y eli n d u s t r i a o e n l a a c a d e m i a aprendizaje de una manera ágil yuniversitaria, los profesores de las entretenida de los principios básicos deescuelas primarias y secundarias, Biología Molecular. Estas estrategias ypermanecen y se sienten aislados de la materiales fueron desarrollados ycomunidad científica. Aunque muchos aplicados con los estudiantes de losprofesores de secundaria son grados 10º y 11º de las jornadasconscientes de que la investigación en mañana y tarde de la Instituciónlas ciencias de la vida, se mueve a Educativa Alberto Santofimio Caicedopasos agigantados, ellos no tienen una de la ciudad de Ibagué con la finalidadidea precisa del verdadero significado de contribuir a un mejor entendimientoy potencial de estos avances y de sus de la Biología Molecular desde losdramáticos efectos sobre el desarrollo niveles preuniversitarios para que estoscientífico y sobre la sociedad en estudiantes se sientan motivados por lageneral. aplicación de la Biología moderna yA nivel internacional, recientemente se por los programas de formación dehan emprendido programas tendientes recursos humanos en investigacióna mejorar la enseñanza de las Ciencias previstos en cada una de lasa nivel de bachillerato. Desde el año universidades colombianas.2003, el “Laboratorio de Biología Materiales y Métodos

128 Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Trujillo de V., Florelia y Vallejo, Gustavo A.

Page 4: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

Cuando se habla de Biología Universidad de Utah (12), el cualMolecular, nos referimos al estudio de básicamente describe el siguientela estructura y el funcionamiento del protocolo:ADN, la molécula más importante de · En un recipiente de 100-200los sistemas vivientes, que contiene ml, haga una solución con unatoda la información para la síntesis de cucharadita de shampoo y medianuevas moléculas (ADN, ARN, cucharadita de sal de cocina. Agregueproteínas) que son responsables por el agua destilada hasta un volumen finalfuncionamiento de los seres vivos. De de 30 mililitros. Disuelva la sal y elacuerdo a los estándares básicos de shampoo mezclando ligeramente elcompetencias en ciencias naturales y recipiente sin formar espuma.ciencias sociales del Ministerio de · Con un cuchillo plástico, pele yEducación nacional de Colombia (11), corte medio kiwi o una fresa, unaes precisamente en los grados 8º a 9º y rebanada de pitahaya en pequeños10º a 11º, en los que los estándares de pedazos y agréguelos en la solución deciencias buscan el desarrollo de la etapa # 1. Amase la fruta cortadahabilidades para que los estudiantes contra las paredes del recipiente con elidentifiquen la utilidad del ADN como dorso de una cuchara plástica por 10herramienta de análisis genético y su minutos. Otro grupo realizará el mismorelación con el ambiente y la procedimiento con 10 gramos dediversidad de los seres vivos. La huevos de pescado. Mientras unInsti tución Educativa Alberto miembro de su grupo amasa la fruta,Santofimio Caicedo desarrolla en la otro miembro colocará un cono # 2 deactualidad la modalidad de “Auxiliar filtro de café dentro de un segundode laboratorio” en los grados 10º y 11º recipiente de 100-250 mililitros. Doblecon un total de 115 estudiantes, con el papel de filtro alrededor delquienes se desarrollaron seis módulos recipiente, de forma que no toque elde trabajo como se describen a fondo.continuación: · Filtre la mezcla colocándolaMódulo 1. Métodos simples para dentro del filtro y dejando que laextracción de ADN a partir de solución drene por varios minutosdiferentes materiales biológicos. El hasta que obtenga aproximadamente 5 Objetivo de este módulo fue mililitros (que cubra el fondo delfamiliarizar a los estudiantes con la recipiente) para probar la presencia deexistencia del ADN mediante un ADN.método simple de extracción de ADN · Obtenga un tubo de ensayo conde diferentes materiales biológicos 10 ml de alcohol frío. Para mejorestales, como frutos de kiwi (Actinidia resultados el alcohol debería estar lochinensis), frutos de fresa (Fragaria más frío posiblev e s c a ) , f r u t o s d e p i t a h a y a · Llene una pipeta plástica con(Scanthocereus pitajaya) y huevos de solución filtrada del macerado de frutapescado bocachico (Prochilodus o del macerado de huevos de pescado yreticulatus). Se utilizó un método adicione al alcohol. (El ADN no essencillo descrito por el Centro de soluble en el alcohol. Cuando elAprendizaje de Ciencia Genética de la alcohol se agrega a la mezcla, los

129Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Principios básicos de la Biología Molecular

Page 5: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

componentes de la mezcla, con y comparar mediante electroforesis enexcepción del ADN, permanecen en gel de agarosa la eficiencia desolución mientras que el ADN se producción de ADN de alto pesoprecipita) molecular a partir de cada uno de los· Deje la solución en reposo por materiales utilizados.3 a 5 minutos sin agitarla. Es muyimportante no agitar el tubo de ensayo. Módulo 2. Elaboración de modelosUsted puede ver el precipitado deADN tridimensionales de ADN. El objetivode color blanco. Cuando los resultados de la elaboración del modelo seobtenidos son buenos, habrá suficiente relacionó con la comprensión de laADN para enrollarlo con una varilla de estructura de la molécula de ADN,vidrio, o con una pipeta Pasteur a la que identificando el anti-paralelismo de lasse ha calentado para formar un gancho dos cadenas simples de ADN, elen el extremo, y usted así podrá apareamiento A-T y C-G medianterecobrar parte de este ADN. El ADN puentes de hidrógeno y el caráctertiene la apariencia de un moco blanco helicoidal de la doble cadena. Para lafilamentoso. construcción de los modelos se

utilizaron plantillas como las descritasUna vez obtenido el ADN precipitado en la figura 1. Las plantillas fueronen cada experimento, se guardó en impresas, recubiertas con papeltubos eppendorf, para su posterior contact, recortadas, pegadas en cartónpurificación en el Laboratorio de paja y organizadas alrededor de un ejeInvestigaciones en Parasitología metálico.Tropical de la Universidad del Tolima

Figura 1. Plantillas para recortar y armar el modelo de doble hélice de DNA.

130 Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Trujillo de V., Florelia y Vallejo, Gustavo A.

Page 6: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio
Page 7: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

Módulo 4. Ejercicios sencillos para la citocromo b. La secuencia decomprensión del ensamblaje de n u c l e ó t i d o s f u e i m p r e s asecuencias largas de ADN a partir de posteriormente divida en fragmentossecuencias cortas de ADN (Proyectos lineares de manera que los fragmentosgenómicos). El objetivo de este pequeños presentasen superposiciónmódulo fue la comprensión de la en sus extremos. Las secuencias cortasmetodología que utilizan los centros fueron mezcladas y entregadas a cadade secuenciamiento para obtener grupo de estudiantes para que a partirlargas secuencias a partir de la de ellas y mediante la superposición desuperposición de secuencias cortas los extremos, obtuviesen finalmente lao b t e n i d a s e n e q u i p o s d e secuencia completa del gen, tal comosecuenciamiento. Desde el GenBank, se muestra en los módulos diseñadosse obtuvo la secuencia del gen del por Johan Leveau (14) (Figura 3)

Figura 3: Uso de rompecabezas para deducir una secuencia concenso a partir de secuencias cortas. Tomado de Johan Leveau (14)

Módulo 5. Identificación de las secuencia de la cadena sentido de unsecuencias de aminoácidos a partir de gen y con el uso de la ruletalas secuencias de ADN. El objetivo de codificadora dedujo la secuencia deeste módulo fue la comprensión de la aminoácidos. Como un ejerciciotraducción del ADN en proteínas, básico de bioinformática, la secuenciamediante el uso de los tripletos que de aminoácidos obtenida por loscodifican para los 20 aminoácidos de estudiantes, fue utilizada para efectuarlas proteínas o mediante el uso de una un BLAST (17) contra una base deruleta codificadora de aminoácidos proteínas y así identificar la proteína.como la que aparece en la figura 4.Cada grupo de estudiantes recibió la

132 Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Trujillo de V., Florelia y Vallejo, Gustavo A.

Page 8: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

Módulo 6. Utilización del programa de proteínas, utilizando el programaDECODE y BLAST como actividad DECODE (16) o la búsqueda delúdica para comprender los principios similaridad entre palabras comoANA,básicos de la Bioinformática. El ADRIANA, MARIANA y otrosobjetivo de este módulo fue introducir nombres de personas que puedana los estudiantes en los conceptos construirse con la ruleta codificadorabásicos de la bioinformática mediante de aminoácidos (figura 4) y una baseejercicios sencillos como la búsqueda de proteínas, utilizando el programa dede similaridad entre los nombres y búsqueda de s imi l a r idad deapellidos de los estudiantes y una base secuencias, BLAST del NCBI (17).

Figura 4. Ruleta codificadora de aminoácidos a partir de secuencias de ADN. Tomado dehttp://www.ebi.ac.uk/training/pdf/scifest_factsheets.pdf (15)

133Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Principios básicos de la Biología Molecular

Page 9: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

ResultadosyDiscusión cloroformo-alcohol isoamílico, seprecipitó con etanol frío y se corrió en

Métodos simples para extracción de gel de agarosa al 1%. El resultado seADN muestra en la figura 6, en donde seLa figura 5 muestra las diferentes observa que las muestras vegetalesetapas utilizadas por los estudiantes presentan ADN de alto pesopara extraer ADN utilizando reactivos molecular, en particular los frutos decaseros. Uno de los objetivos de este kiwi presentaron alto rendimiento demétodo sencillo de extracción, fue ADN, convirtiéndolo en el materialmostrar al estudiante que el ADN es ideal para este tipo de extracciones conuna macomolécula filamentosa que reactivos caseros. Por el contrario losprecipita en presencia de alcohol, de huevos de pescado presentaron altomanera que él pueda concluir que el rendimiento de ARN, pero no de ADNADN es la molécula de gran tamaño de alto peso molecular, indicando que que se encuentra en el interior de la no es el material indicado para estascélula. Para afianzar este concepto, extracciones. Uno de los métodos másparalelamente se explicó el tamaño y utilizados para purificación de ADNel contenido deADN en pares de bases en diferentes laboratorios del mundo,de los diferentes organismos, desde las es el uso de una mezcla de fenol-bacterias hasta los animales y cloroformo-alcohol isoamílico convegetales. En todos los casos se posterior precipitación del ADN conobservaron largos filamentos de acetato de amonio y etanol frío. Estematerial precipitado, los cuales método tiene limitaciones para serpresentaron la misma apariencia del utilizado por estudiantes de secundariamaterial que precipita cuando se usan debido al elevado precio de loslos métodos convencionales para reactivos y a que el fenol es altamentepurificación de ADN. Dada la cáustico. Otros métodos como los kitssencillez del método, se espera que que utilizan columnas de purificacióneste material precipitado contenga (Quiagen, Wizard, etc.), presentancantidades importantes de pectinas en baja toxicidad, pero su elevado costoel caso de utilizar material vegetal o de impide su uso con estudiantes deglicoproteínas en el caso de utilizar secundaria. El uso de reactivos caserosmaterial de origen animal. Para como los utilizados en este módulo,evidenciar que en este material elimina el riesgo de toxicidad y debidoprecipitado hay presencia de ADN de a su bajo costo permite su uso en laalto peso molecular, el material se secundaria.depositó en tubos eppendorf, sesometió a purificación mediante fenol-

134 Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Trujillo de V., Florelia y Vallejo, Gustavo A.

Page 10: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

Figura 5. Algunas etapas de extracción de ADN utilizando reactivos caseros

Figura 6. Electroforesis en agarosa al 1%, mostrando ADN de alto peso molecular y ARN procedente delmaterial precipitado con reactivos caseros.

135Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Principios básicos de la Biología Molecular

Page 11: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

E l a b o r a c i ó n d e m o d e l o s publicación en la revista Nature. Lostridimensionales deADN estudiantes se ven particularmenteLa figura 7 muestra diferentes etapas interesados por el modelo al percibirde la construcción del modelo. Este que un modelo similar como el quemodelo es semejante al modelo de ellos están construyendo, fue el quedoble hélice de Watson y Crick, de permitió la obtención del premio nobelmanera que el módulo constituye la por parte de James Watson, Francisoportunidad de relatar la historia de la Crick y Maurice Wilkins en el año deconstrucción del modelo en los años 1962.previos a 1953 cuando apareció su

Figura 6: Diferentes etapas en la construcción de modelos tridimensionales de ADN.Cons t rucc ión de un mode lo Inglaterra (13). Estos modelos se hantridimensional del gen de la Beta- utilizado para representar la secuenciaActina humana de diferentes genes. En el presente

t raba jo se ha proyectado laLos modelos de ADN obtenidosconstrucción de la beta-actinamediante el uso de técnicas dehumana, la cual posee 3060 pares depapiroflexia, fueron desarrolladosnucleótidos, con la participación de losoriginalmente en el Instituto Sanger de

136 Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Trujillo de V., Florelia y Vallejo, Gustavo A.

Page 12: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

115 estudiantes de los grados 10º y 11º material acrílico para ensamblar, perode la Institución Educativa Alberto que representan los grupos fosfato, lasSanofimio Caicedo, cuyo ensamblaje desoxirribosas y las cuatro basesfinal está previsto para la última nitrogenadas, por sus elevados costossemana del mes de octubre del 2009, no es posible aplicarlo en nuestroscuando se celebrará la feria de la colegios. El modelo de papiroflexiaciencia de la Institución Educativa. El construido por nosotros en papelmodelo no se ha ensamblado desde pergamino, es un modelo de bajo costoahora pues debido a la fragilidad del y de solidez aceptable. Por otro lado, lamaterial, es posible que se estropee participación de los 115 estudiantes enantes de ser presentado a la comunidad la construcción del modelo generaeducativa. Recientemente 124 sentido de pertenencia al proyecto yestudiantes de la Universidad de educa a los estudiantes sobre laHuddersfield y de los colegios vecinos importancia del trabajo colaborativo.en Queensgate, Huddersfield, Reino Quienes quieran elaborar modelosUnido, obtuvieron el record Guinness semejantes, tienen la posibilidad deen 2008, por construír el modelo de escoger cualquiera de los 30.000 genesADN más largo, con una longitud de nucleares o de los 37 genes21,5 metros que contenía la secuencia mitocondriales humanos. La figura 8del gen de la insulina humana muestra diferentes etapas de laconsistente en 1.118 pares de bases. Es construcción del gen de la beta-actinade anotar que este modelo está humana.formado de multiples piezas de

Figura 8: diferentesetapas para la construccióndel modelo tridimensionaldel gen de la Miosinahumana,utilizandotécnicas de papiroflexia

137Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Principios básicos de la Biología Molecular

Page 13: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

Ejer cicios sencillos pa r a la genoma y al entendimiento de loscomprensión del ensamblaje de proyectos genómicos.secuencias largasdeADNa partir desecuenciascortasdeADN Identificación de las secuencias de

aminoácidos a par tir de lasEstos ejercicios sencillos permitieron secuenciasdeADNla comprensión de los proyectosgenómicos que se vienen adelantando El uso de la ruleta codificadora deen muchos laboratorios del mundo. aminoácidos y de diversas secuenciasLos ejercicios se pueden efectuar con de ADN, permitió la deducción de unalos nucleótidos impresos en tiras de secuencia de aminoácidos a partir depapel, que contienen las secuencias una secuencia de nucleótidos. Elparciales de un gen y posteriormente módulo tiene la posibilidad debuscando la superposición de las introducir al estudiante al concepto desecuencias en sus extremos, se logra proteoma de un organismo endeducir la secuencia completa del gen. particular. La figura 9 muestra variasEs así como se utilizan los “contigs” etapas del uso de la ruleta codificadoraen los proyectos de secuenciamiento. de aminoácidos para deducir laEste módulo permite introducir al secuencia de una proteína a partir deestudiante al concepto de gen y una secuencia deADN.

Figura 9. Uso de la ruleta codificadora de aminoácidos(figura 4) para deducir la secuencia de una proteína a partir de una secuencia de ADN.

138 Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Trujillo de V., Florelia y Vallejo, Gustavo A.

Page 14: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

Utilización del programa DECODE BIBLIOGRAFÍAy BLAST como actividad lúdica

1. Watson J.D. and Crick F.H.C. (1953).para comprender los principiosA Structure for Deoxyribosebásicosde la BioinformáticaNucleic Acid. Nature 171, 737-738(1953).El programa DECODE (16) puede ser

2. Oswald T. Avery, Colin M.usado on-line, es particularmenteMacLeod, and Maclyn McCarty.interesante para los estudiantes, por(1944). Studies on the chemicalcuanto ellos pueden verificar lanature of the substance inducingexistencia de una proteína que contienetransformation of pneumococcallas letras de su nombres y apellidostypes: induction of transformationcodificando para aminoácidos. Esto enby a desoxyribonucleic acid fractionesencia es un ejercicio de similaridadisolated from pneumococcus typeque introduce al estudiante alIII. J. Exp. Med. 79: 137-158.fundamento de la bioinformática. Lo

3. NATIONAL CENTER FORmás interesante para los estudiantes esB I O T E C H N O L O G Yutilizar el programa BLAST (17) paraINFORMATION. Base de datos deaveriguar si un nombre comosecuencias de DNA anotadas yADRIANA, escrito en formatod i s p o n i b l e s p ú b l i c a m e n t e :FASTA, se encuentra en la secuenciaGenBank® [en línea]. Disponiblede alguna proteína. Cuando ele n i n t e r n e t :estudiante descubre que su nombre<http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genpuede estar escrito en la secuencia debank/>.una proteína manifiesta particular

4. EUROPEAN MOLECULARinterés por los fundamentos de laBIOLOGY LABORATORY. Base

bioinformática. Para efectuar estosde secuencias de nucleótidos del

ejercicios, basta con tener en el colegioEMBL (conocida también como

un computador conectado a Internet. E M B L - B a n k ) . [ e n l í n e a ] .D i s p o n i b l e e n i n t e r n e t :<http://www.ebi.ac.uk/embl/index.

Agradecimientos html>.5. DNA DATABASE OF JAPAN. Es

Lo autores agradecen al Dr. Julio César un banco de DNA de secuencias deCarranza Martínez MSc, PhD, a la nucleótidos en Asia conocidasbióloga Lina Marcela Villa Villamil y a también como DDBJ. [en línea].la Licenciada Yurani Eresbey Granada D i s p o n i b l e e n i n t e r n e t :G a r z ó n d e l L a b o r a t o r i o d e <http://www.ddbj.nig.ac.jp/intro-Investigaciones en Parasitología e.html>.Tropical de la Universidad del Tolima, 6. Sanger F, Nicklen S, Coulson AR.,por el entrenamiento en las técnicas DNA sequencing with chain-básicas en Biología Molecular recibido terminating inhibitors. (1977). Procpor Florelia Trujillo de Vallejo durante Natl Acad Sci U S A. 74(12):5463-el semestreAde 2009. 5467

7. MACROGEN. Empresa que ofrece

139Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Principios básicos de la Biología Molecular

Page 15: DISEÑO DE ESTRATEGIASY MATERIALES PARA LA ENSEÑANZA ...€¦ · ciencias sociales del Ministerio de · Conuncuchilloplástico,peley Educación nacional de Colombia (11), corte medio

servicios de secuenciamiento de D i s p o n i b l e e n i n t e r n e t :DNA en Corea, Japón y Estados http://learn.genetics.utah.edu/es/uniUnidos [en línea]. Disponible en ts/activities/extraction/i n t e r n e t : 13. WELLCOME TRUST SANGER<http://www.macrogen.com/eng/se INSTITUTE´S. Your genome org.quencing/endncdna.jsp> [en línea]. Disponible en internet:

8. EMBL. Laboratorio de Biología http://www.yourgenome.org/teacheMolecular Europeo. Organización rs/origami.shtml.europea que ofrece servicios de 14. Laveau Johan. Fun with genomes:en t renamien to en b io log ía the Mycomuncher DNA Puzzle. [enmolecular para los profesores línea].europeos de secundaria. [en línea]. D i s p o n i b l e e n i n t e r n e t :D i s p o n i b l e e n i n t e r n e t : http://www.scienceinschool.org/pri<http://www.embl.de/training/inde nt/255http://www.scienceinschool.x.html>. org/print/255

9 . E L L S . E u r o p e a n L e a r n i n g 15. WELLCOME TRUST SANGERLaboratory for the Life Sciences. INSTITUTE´S. Your genome org.Programa auspiciado por el EMBL Translating de genetic code.para la capacitación y actualización Programa para ser utilizado en lasde los profesores de secundaria escuelas de secundaria. [en línea].europeos en la enseñanza de la D i s p o n i b l e e n i n t e r n e t :biología molecular. [en línea]. http://www.yourgenome.org/dgg/deD i s p o n i b l e e n i n t e r n e t : tailed/cell/cell_3.shtml.http://www.embl.de/training/scienc 16. EMBL-EBI. Science for Schools.eforschools/index.html. deCODE: Programa para convertir

10. EMBO. European Molecular su nombre en el código de DNA yBiology Organization. Esta buscar si existe alguna proteína conorganización europea, promueve la su nombre dentro de la secuencia deexcelencia en los estudios los aminoácidos. Este programa fuemoleculares de las Ciencias de la producido por la Semana de laVida. [en línea]. Disponible en Ciencia desarrollada en Cambridgei n t e r n e t : en el año 2005. [en linea].http://www.embo.org/programmes/ D i s p o n i b l e e n i n t e r n e t :courses-workshops.html http://www.ebi.ac.uk/training/scho

11. Ministerio de Educación Nacional ols/decode/de Colombia (2004). Formar en 17. NATIONAL CENTER FORCiencias; ¡El desafío!. Estándares B I O T E C H N O L O G Yde Competencias en Ciencias INFORMATION (NCBI). BasicNaturales y Ciencias Sociales. 47 Local Alignment Search Toolpp. (BLAST): Programa para búsqueda

12. Genetic Science Learning Center de similaridad de las secuencias de(2010, October 8). Cómo extraer DNA o de Proteínas. [en línea].ADN de cualquier cosa viviente. D i s p o n i b l e e n i n t e r n e t :L e a r n . G e n e t i c s . R e t r i e v e d http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.November 28 , 2010 , f rom cgi

140 Rev. Asoc. Col. Cienc. Biol. (Col.), 21:126-140; 2009

Trujillo de V., Florelia y Vallejo, Gustavo A.