aprendizaje y enseÑanza de genÉtica molecular en...
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UNIVERSIDAD DE JAÉN Centro de Estudios de Postgrado
Trabajo Fin de Máster
APRENDIZAJE Y
ENSEÑANZA DE
GENÉTICA MOLECULAR
EN EDUCACIÓN
SECUNDARIA
Alumno/a: Nebrera Aranda, José Luis Tutor/a: Prof.ª D.ª Marta Romero Ariza Dpto: Didáctica de las Ciencias Experimentales
Junio, 2019
ÍNDICE RESUMEN..................................................................................................................................... 4
ABSTRACT ................................................................................................................................... 4
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 5
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ................................................................................................. 6
ANTECEDENTES Y ESTADO DE LA CUESTIÓN ................................................................... 6
DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS................................................................................. 16
RELACIONES CIENCIA, TECNOLOGÍA, SOCIEDAD (CTS) ................................................ 36
FUNDAMENTACIÓN DIDÁCTICA ....................................................................................... 36
PROYECCIÓN DIDÁCTICA ....................................................................................................... 40
LEGISLACIÓN VIGENTE ....................................................................................................... 40
JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................... 41
CONTEXTUALIZACIÓN ........................................................................................................ 41
OBJETIVOS ............................................................................................................................ 44
CONTENIDOS ........................................................................................................................ 48
COMPETENCIAS CLAVE ....................................................................................................... 49
METODOLOGÍA .................................................................................................................... 52
TEMPORALIZACIÓN ............................................................................................................ 53
RECURSOS DIDÁCTICOS ..................................................................................................... 60
EVALUACIÓN ........................................................................................................................ 61
ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD ............................................................................................ 64
TRANSVERSALIDAD E INTERDISCIPLINARIEDAD ......................................................... 65
CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 66
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................... 67
WEBGRAFÍA .............................................................................................................................. 71
ANEXOS ...................................................................................................................................... 72
4
RESUMEN
El vertiginoso avance de las ciencias biológicas en los últimos años y
concretamente, el desarrollo de la biotecnología y la ingeniería genética, ha originado
numerosas técnicas, procesos, productos y aplicaciones que mejoran la calidad de vida
en general para la ciudadanía, si bien es cierto que un gran número de estos hallazgos
también han generado gran controversia en la sociedad. Para abordar dichos aspectos
e introducir estas nuevas disciplinas en el alumnado, se ha elaborado la siguiente
programación de la unidad didáctica: “Genética Molecular” enmarcada en la materia
de Biología y Geología del cuarto curso de Educación Secundaria Obligatoria. Para
intentar proporcionar un aprendizaje significativo por parte del alumnado, se sugieren
determinados enfoques didácticos como la evaluación de las ideas previas, la
introducción de controversias socio-científicas al alumnado y fomentar el aprendizaje
por indagación.
El presente Trabajo Fin de Máster se divide en dos partes esenciales: la primera
de ellas sería la fundamentación teórica que incluye aspectos epistemológicos y
didácticos, la segunda sería la proyección didáctica basada en la fundamentación
teórica presentada.
Palabras clave: genética, biotecnología, ideas previas, aprendizaje por
indagación, controversias socio-científicas.
ABSTRACT
The growing development of biology in the last years and specially, the
development of biotechnology and genetic engineering has originated numerous
techniques, processes, products and applications that improve the quality of life,
although it is certain that has generated great controversy in society. To adress these
issues and to educate students in this respect, teaching unit about "Molecular
Genetics" has been developed for the subject of Biology and Geology of the fourth
year of Compulsory Secondary Education. In order to ensure meaningful learning in the
students, different educational approaches are combined, building on students’ pre-
conceptions, using socio-scientific issues and promoting inquiry based-learning.
The present Final Master's Project is divided into two fundamental parts: the
theoretical foundation, dealing with epistemological and didactics issues and the
teaching unit based on the theoretical foundation previously outlined.
Keywords: Genetics, biotechnology, pre-conceptions, inquiry based-learning,
socio-scientific issues.
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INTRODUCCIÓN
En el siguiente documento se presenta el Trabajo Fin de Máster denominado
“Aprendizaje y enseñanza de genética molecular en Educación Secundaria” para la
consecución del Máster Universitario en Profesorado de Educación Secundaria
Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas. El siguiente
trabajo tendrá dos partes bien diferenciadas: una de ellas será la fundamentación
teórica de la unidad didáctica, y la otra, la proyección didáctica en la que se cumplirá
con los elementos curriculares establecidos en la legislación vigente tanto a nivel
nacional, el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el
currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato, como a nivel
autonómico, el Decreto 111/2016, de 14 de junio, por el que se establece la
ordenación y el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad
Autónoma de Andalucía.
Se ha realizado la programación de una unidad didáctica denominada Genética
Molecular enmarcada en el Bloque 1. La evolución de la vida, de la materia optativa
Biología y Geología, en el cuarto curso de Educación Secundaria Obligatoria.
El exponencial crecimiento de las investigaciones y hallazgos en genética y en
biotecnología y con ello, de la ingeniería genética en los últimos años, así como el gran
alcance que han tenido las noticias científicas en la sociedad relacionadas con las
temáticas anteriormente mencionadas, ponen de relieve la importancia de tratar estas
áreas de conocimiento en la instrucción formal, más aún si tenemos en cuenta que el
alumnado llega a esta etapa educativa sin haber recibido ninguna formación en estas
ramas científicas.
Por lo tanto, para poder formar una ciudadanía que tenga una base sólida en
contenidos científicos mínimos relacionados con las áreas científicas comentadas
anteriormente, poder potenciar el pensamiento crítico del alumnado y que a su vez,
puedan tomar decisiones relativas a cuestiones científicas que afecten a la sociedad, se
ha realizado en el siguiente trabajo un abordaje metodológico que facilite los aspectos
anteriores así como que se vea favorecido el aprendizaje significativo de los contenidos
a tratar, las actitudes de reflexión con respecto a los grandes hallazgos científicos en la
actualidad y sus implicaciones éticas, así como la adquisición de las competencias clave
establecidas en la legislación, concretamente en la Orden ECD/65/2015, de 21 de
enero.
6
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
La unidad didáctica que se desarrollará a lo largo de este documento se
denomina “Genética Molecular”. En el currículum oficial establecido en el Real Decreto
1105/2014 de 26 de diciembre, se corresponde con el temario de cuarto curso de
Educación Secundaria Obligatoria de la asignatura Biología y Geología, concretamente
en el Bloque 1: La evolución de la vida. En primer lugar se abordará los antecedentes y
estado de la cuestión, seguido del desarrollo de los contenidos para finalizar con la
fundamentación didáctica en la que se basará la unidad didáctica.
ANTECEDENTES Y ESTADO DE LA CUESTIÓN
A continuación se detallarán los antecedentes de la genética así como su
estado actual, partiendo desde sus inicios como disciplina, su evolución en los últimos
dos siglos y la aparición de diferentes técnicas de ingeniería genética que han
permitido un gran avance en la edición genética desencadenando multitud de
aplicaciones.
Las leyes de Mendel
Actualmente se considera que la historia de la genética comenzó en el año
1865, año en el que Gregor Mendel, monje y botánico austriaco, publicó las leyes de la
herencia biológica, en el que aún se desconocía que factor o molécula era la
responsable de la transmisión de esta información biológica (Collins et al., 2003).
Miescher y la nucleína
No fue hasta el año 1869 cuando Fiedrich Miescher, un doctor suizo que
trabajaba en el laboratorio de Felix Hoppe-Seyler en la Universidad de Tübingen,
analizaba la composición química de los leucocitos y cuando sus experimentos le
llevaron al descubrimiento de la molécula de ácido desoxirribonucleótido, ADN, que es
universalmente conocida actualmente. En dicho experimento, observó un precipitado
de una sustancia desconocida, sus propiedades (alta cantidad de fosfatos y la ausencia
de azufre) y su resistencia a la digestión por proteasas le llevó a pensar que no se
trataba ni de lípidos ni de proteínas. A esta molécula desconocida anteriormente la
denominó nucleína, lo que actualmente se correspondería con la asociación de ácido
desoxirribonucleico (ADN) e histonas, que son proteínas que se unen al ADN (Dahm,
2008).
En 1889, separó el ADN de las proteínas en sus preparaciones pensando que
había descubierto un subcomponente dentro de la nucleína, basándose en el
comportamiento ácido de la molécula, la denominó ácido nucleico. (Dahm, 2008).
7
Años más tarde, otro científico que había trabajado con Hoppe-Seyler, Albrecht
Kossel, descubrió que la nucleína que identificó por primera vez Miescher estaba
formada por bases de purina y de pirimidina, un azúcar y un ácido fosfórico. En 1910,
Kossel recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por sus contribuciones a la
química de las proteínas y de los ácidos nucleicos.
En 1909, Phoebus Levene, bioquímico ruso, determinó que la pentosa que
formaba parte del ácido nucleico de las levaduras era la ribosa por lo que recibió el
nombre de ácido ribonucleico (ARN), sin embargo, no fue hasta el año 1929 cuando
determinó que la pentosa del ácido nucleico proveniente del timo de los animales era
la desoxirribosa, por lo que tomó el nombre de ácido desoxirribonucleico (ADN)
(Choudhuri, 2003). Así como también fue el primero en determinar el orden de los tres
componentes mayoritarios de los ácidos nucleicos que describió Kossel, fosfato-
azúcar-base nitrogenada, a esta asociación de moléculas se le denominó nucleótido.
Levene propuso que los ácidos nucleicos estaban compuestos por una serie de
nucleótidos y que cada nucleótido a su vez, estaba compuesto por uno de cuatro bases
nitrogenadas diferentes unidas a una molécula de azúcar y a un grupo fosfato.
También propuso una teoría sobre la estructura de los ácidos nucleicos a la que
denominó la estructura del tetranucleótido, según la cual, los nucleótidos estaban
unidos siempre en el mismo orden, esta teoría era muy simplista por lo que pronto fue
rechazada debido a la gran variabilidad del ADN y el ARN (Pray, 2008).
En 1928, el bacteriólogo inglés Frederick Griffith postuló por primera vez el
principio de transformación, mediante el cual las bacterias no virulentas adquirían el
principio de transformación de las células virulentas muertas.
Experimento de Avery, McLeod y McCarty
En 1944, Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty demostraron que la
transformación de estas bacterias se obtenía cuando sólo se inyectaba ADN purificado,
por lo que esto indicaba que el principio de transformación era el ADN, así como
también sugirieron que el material genético estaba formado por ADN (Choudhuri,
2003).
Erwin Chargaff, bioquímico austriaco, se basó en las investigaciones de Avery y
sus compañeros para realizar investigaciones sobre la química de los ácidos nucleicos.
En 1950, mostró que la composición nucleotídica del ADN era variable entre especies,
por lo que se rechazaba la teoría propuesta de Levene en la que los nucleótidos se
repetían en el mismo orden. Además, esto no fue todo, Chargaff observó que la
cantidad de adenina era similar a la cantidad de timina, y que la cantidad de guanina
también era similar a la de citosina, por lo que la suma de las bases pirimidínicas era
igual a la suma de las bases púricas, a esta relación se le denomina comúnmente como
Ley de Chargaff (Pray, 2008).
8
Experimento de Hershey y Chase
En 1952, Alfred Hershey y Martha Chase confirmaron que el ADN es el material
genético con su famoso experimento de transducción en el que marcaron con isótopos
radiactivos un bacteriófago, concretamente marcaban con S35 radiactivo las proteínas
y con P32 radiactivo el ADN. Cuando estos bacteriófagos infectaban a las bacterias,
sólo se detectó P32 en el interior de las bacterias, y por lo tanto, el ADN es la molécula
que se encontraba en el interior de la bacteria y no las proteínas, confirmando con
ello, que el ADN es el material genético, como así lo decían los resultados obtenidos
por parte de Avery, MacLeod y McCarty (Choudhuri, 2003).
Con la demostración de que el ADN contenía la información hereditaria, se
convirtió en el foco de atención de diversos grupos de investigación. Se intentaba
explicar cómo esta información genética era capaz de almacenarse en el ADN y como
se podía replicar de forma fiable en cada división celular (Dahm, 2008).
Dilucidación de la estructura del ADN
En 1953, Francis Crick y James Watson, pertenecientes al laboratorio Cavendish
en Cambridge, dilucidaron la estructura del ADN debido en gran parte a la aportación
realizada por Chargaff en la que defendía que el número de bases de adenina coincidía
con el número de bases de timina, y que ocurría la misma situación con la citosina y la
guanina, y apoyándose principalmente en las imágenes de difracción de rayos X del
ADN realizadas por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, investigadores ingleses
pertenecientes al King’s College de Londres. Aunque ha habido pequeños cambios en
el modelo propuesto por Watson y Crick, las principales características de su modelo
no se han visto alteradas hasta el día de hoy (Ilustración 1). Estas características son las
siguientes (Pray, 2008):
El ADN es una doble hélice, con las dos cadenas unidas por puentes de
hidrógeno. La adenina aparea con la timina y la guanina con la citosina, dichos
apareamientos están en consonancia con la ley de Chargaff.
La mayor parte de las dobles hélices de ADN giran a derechas y por lo tanto se
les denomina dextrógiras, sólo un tipo de ADN, denominado ADN-Z, es
levógiro.
La doble hélice es antiparalela, lo que significa que el extremo 5’ de una hebra
se aparea con el extremo 3’ de la otra. Los nucleótidos se unen entre ellos
mediante grupos fosfato, por lo que unen el extremo 3’ de un azúcar con el
extremo 5’ del siguiente azúcar.
Por sus contribuciones a la dilucidación de la estructura del ADN, Wilkins, Crick y
Watson fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1962.
9
Polimerización del ADN in vitro
En 1958, se publicaron los artículos en los que Kornberg y sus compañeros
describen la purificación de la ADN polimerasa activa de E. coli así como los
componentes necesarios para que la reacción de polimerización del ADN se lleve a
cabo. Estos componentes mínimos son: Mg2+, los cuatros desoxinucleotidos trifosfatos
necesarios (adenina, timina, citosina y guanina), un ADN guía y la ADN polimerasa. Un
año más tarde, en 1959, Kornberg y Severo Ochoa, obtuvieron el premio Nobel en
Medicina o Fisiología por sus descubrimientos en los mecanismos de la síntesis
biológica de ácidos ribonucleicos y ácidos desoxirribonucleicos. Cabe mencionar que
Kornberg aprendió enzimología con Severo Ochoa en su estancia en la Escuela de
Medicina en la Universidad de Nueva York en 1946 (Kresge et al., 2005).
Replicación semiconservativa del ADN
En 1958, Meselson y Stahl publicaron un artículo en el que demostraban la
replicación semiconservativa del ADN (Ilustración 2), la cual defendían Watson y Crick,
basada en que las dos cadenas de ADN parentales servían de molde para la
polimerización de nuevas hebras de ADN. El famoso experimento de Meselson y Stahl
empieza con el cultivo de E. coli en un medio de cultivo enriquecido con el
radioisótopo 15N, por lo que este se iría incorporando al ADN durante la replicación,
una vez que el ADN de estas células contenía ADN con isótopo pesado 15N, se
transfirieron a un medio con el isótopo ordinario 14N y se dejaron crecer.
Posteriormente, para observar que cantidad de ADN no marcado se había incorporado
en el material genético, procedieron a disolver el ADN obtenido de las células crecidas
a diferentes tiempos de generación con medio 14N con el cloruro de cesio y a
Ilustración 1: Estructura secundaria de ADN: La doble hélice. Fuente: asturnatura.com
10
continuación se procedió a su centrifugación, a esta técnica se le denomina
centrifugación por gradiente de densidad. Se tomaron fotografías de absorción de
ultravioleta a diferentes tiempos de generación, como se ha mencionado
anteriormente y se observó que la cantidad de 15N disminuía y la de 14N aumentaba
conforme más veces se dividían las bacterias, reforzando con ello la hipótesis de un
replicación semiconservativa (Meselson et al., 1958).
Ilustración 2: Modelo de replicación semiconservativa. Fuente: http://www.unav.es/genetica/GH/Libro/cap2/fig4.html
Identificación del ARNm
Sydney Brenner, Francis Crick, François Jacob y Jacques Monod identificaron en
1960 un nuevo tipo de ARN, el ARN mensajero (ARNm) que copiaba la información del
ADN y la transportaba desde el núcleo hasta el citoplasma, concretamente hasta el
ribosoma, en el cual se produce la síntesis de proteínas (Cobb, 2015).
Teoría sobre los mecanismos de regulación genética
En 1961, François Jacob y Jacques Monod desarrollaron un teoría sobre los
mecanismos de regulación genética mostrando como a nivel molecular ciertos genes
eran activados o suprimidos, por este hecho fueron galardonados con el Premio Nobel
de Medicina o Fisiología en 1965 (Gann, 2010).
11
Desciframiento del código genético
Entre los años 1961 y 1966 el código genético fue descifrado poco a poco con la
ayuda de multitud de científicos, resaltando en especial a Robert Holley, Har Gobind
Khorana y Marshall Nirenberg. En la primera etapa, se empleó la síntesis de proteínas
libres de células con nucleótidos de ARN ordenados aleatoriamente. El grupo de
Nirenberg obtuvo una cadena de poli-uracilos y comprobaron que estimulaban la
incorporación de aminoácidos exclusivamente de fenilalanina a la proteína. A
continuación juntaron poli-uracilos y poli-adeninas y al formarse la doble hebra no se
daba lugar a la síntesis de proteínas.
Durante la segunda fase, se pudieron sintetizar secuencias de tres nucleótidos a
partir de métodos enzimáticos, principalmente los derivados de la ARNasa A y de la
polinucleótido fosforilasa. Con ello, se pudo conocer qué tipo de aminoacil-ARNt
estaba asociado a cada codón, identificando la degeneración del código genético, es
decir, un mismo aminoácido puede estar codificado por uno o más codones y que es
universal, por lo que este código genético es seguido por normal general en multitud
de especies diferentes (Nirenberg, 2004). En 1968, Robert Holley, Har Gobind Khorana
y Marshall Nirenberg fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o
Medicina por sus trabajos sobre el código genético y sus funciones en la síntesis de
proteínas (Lindsten et al., 2001).
Dogma Central de la Biología Molecular
Francis Crick publicó en 1970 en la revista Nature el Dogma Central de la
Biología Molecular en el cual remarca que es imposible la transmisión de información
de proteína a proteína o de proteína a ácido nucleico, entendiendo por información la
determinación precisa de su secuencia, se trate de ácidos nucleicos o de aminoácidos.
Con respecto al término dogma que acuñó Crick fue criticado en numerosas ocasiones,
el primero en cuestionar este término fue Jacques Monod, el cual consideraba que un
dogma es una verdad que no se puede cuestionar, hecho con el que Crick
probablemente no estuviese muy de acuerdo. Este Dogma Central propuesto por Crick
sufrió pronto modificaciones, en ese mismo año el descubrimiento de una enzima que
sintetiza ADN empleando ARN como hebra molde, también denominada transcriptasa
inversa, fue descubierta por Howard Temin y David Baltimore (Morange, 2008).
Howard Temin, David Baltimore y Renato Dulbecco fueron galardonados con el
Premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1975 por sus hallazgos sobre la interacción
entre los virus tumorigénicos y el material genético de las células infectadas (Lindsten
et al., 2001). Por otro lado, los priones son proteínas capaces de replicarse en ausencia
de ADN o de ribozimas, hecho que no se contemplaba en la propuesta de Crick.
También hay ARNs con la propiedad de duplicarse sin la presencia de proteínas o ADN,
12
estos hallazgos hicieron modificar el Dogma Central de la Biología Molecular como se
puede apreciar en la ilustración 3 (Ensina, 2013).
Endonucleasas de restricción
Entre los años 1952 y 1953 se observó cómo ciertas cepas de fagos podían
desarrollarse en determinadas cepas de bacterias pero no en otras. El proceso de
modificación y restricción que empleaban las bacterias para digerir el material
genético de bacteriófagos no fue descrito hasta 1965 por Werner Arber, pero no solo
elaboró una teoría para explicar dicho proceso, también caracterizó los sistemas de
digestión de tipo I que conocemos hoy día con ayuda de Meselson, aunque estos tipos
de digestión no son normalmente empleados en el campo de la biotecnología y la
ingeniería genética debido a que el corte en la cadena de ADN se genera de forma
aleatoria. En 1970, se produjo un hecho histórico cuando Hamilton Smith describió una
endonucleasa de restricción, la endonucleasa R, que era capaz de realizar cortes en
fragmentos específicos de ADN del bacteriófago T7, esta endonucleasa fue la primera
descrita de tipo II, la cual se diferencia de las de tipo I en la especificidad de corte.
Nathans se dio cuenta de que el gradiente de sacarosa empleado por Smith
para caracterizar los productos de reacción originados por la endonucleasa R no
lograba la resolución necesaria para poder separar, caracterizar y utilizar los
fragmentos obtenidos y recurrió a la electroforesis en gel de poliacrilamida en
combinación con el marcaje radiactivo del ADN para lograr una mejor resolución, lo
cual permitió distinguir hasta once fragmentos de ADN del virus SV40 digerido
previamente con la endonucleasa R.
Ilustración 3: Dogma Central de la Biología Molecular y sus posteriores modificaciones. Fuente: Ensina, G. (2013). Biología molecular en
oncología: lo que un clínico debiera saber. Revista Médica Clínica Las Condes, 70196-2.
13
Danna y Nathans publicaron también las posibles aplicaciones que podrían tener las
endonucleasas de restricción: localizar el origen de replicación, ubicar la posición de
los genes tempranos y tardíos del bacteriófagos SV40 en su genoma e incluso que
cualquier gen podía ser mapeado evaluando su actividad biológica durante los
experimentos de transformación. En 1978, Arber, Smith y Nathans fueron
galardonados con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología por el descubrimiento de
las enzimas de restricción y sus posibles aplicaciones en genética molecular (Roberts,
2005).
ADN recombinante
David Jackson, Robert Symons y Paul Berg publicaron en 1972 un artículo en el
que describían como habían creado la primera molécula de ADN recombinante a partir
de genes de diferentes organismos. Concretamente, emplearon endonucleasas de
restricción para linealizar el ADN de doble cadena circular del virus SV40, una vez
linealizado, añadieron una cola de poli-adenina a una hebra de ADN mediante la
desoxinucleotidil transferasa y una cola de poli-timidina a una hebra de ADN que se
pretende insertar mediante el mismo tipo de enzima, al tener dos colas de nucleótidos
complementarias se unirán y se volverá a circularizar al ADN del virus SV40. El ADN
exógeno que se insertó en el genoma de SV40 contenía genes del fago Lambda y el
operón de la galactora de Escherichia coli (Jackson et al., 1972).
El descubrimiento de las enzimas de restricción y la creación del primer ADN
recombinante marcaron el inicio de la tecnología del ADN recombinante y de la
biotecnología moderna.
Secuenciación del genoma
En 1977 se desarrollaron dos métodos diferentes de secuenciar el genoma. Uno
de ellos, desarrollado por Maxam y Gilbert, consistía en marcar el ADN con un
radioisótopo y posteriormente someter a este ADN a unos tratamientos químicos que
producían cortes en bases específicas, una vez que se han obtenido ciertos
fragmentos, se realiza una electroforesis en gel de poliacrilamida, se revelan los
fragmentos mediante una autorradiografía y por tanto, se pueden inferir las posiciones
de cada nucleótido en particular.
Sin embargo, el método de secuenciación que más impacto ha tenido es el
desarrollado por Frederick Sanger, este método consiste en la utilización de un
análogo químico de los desoxirribonucleótidos (dNTPs), denominado
didesoxinucleótidos (ddNTPs), que han perdido el grupo hidroxilo en 3’ que es
necesario para formar el enlace fosfodiéster con el fosfato en posición 5’ del siguiente
nucleótido, por lo tanto, una vez que se introduzca este didesoxinucleótido, el cual
puede ser incorporado aleatoriamente, en la cadena que se está sintetizando se parará
14
el proceso de síntesis. Para realizar este método es necesario dividir la muestra en
cuatro reacciones paralelas en las que cada una de estas reacciones habrá dNTPs de
todos los tipos y un ddNTP específico marcado radiactivamente o por fluorescencia
(adenina, timina, guanina o citosina), la cadena de ADN molde, un primer y la ADN
polimerasa. Una vez que se haya terminado la reacción de polimerización, se procede
a realizar una electroforesis en gel de poliacrilamida y se cargan las cuatro reacciones
en cuatro pocillos individuales, posteriormente se visualizarán los resultados y la
secuencia obtenida se podrá inferir a la que tiene la hebra molde de la cual ha sido
sintetizada previamente. Sanger y sus colaboradores fueron los primeros en secuenciar
el genoma completo de un organismo, concretamente el del bacteriófago phi-X174 en
ese mismo año. Leroy Hood desarrolló un método de secuenciación más
automatizado, el cual fue comercializado por Applied Biosystems, y se empleó en el
Proyecto del Genoma Humano (Heather et al., 2016). Sanger, Gilbert y Maxam fueron
galardonados con el Premio Nobel de Química en 1980 por sus contribuciones a la
secuenciación del ADN (Lindsten et al., 2001).
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
En 1983, Kary Mullis, bioquímico estadounidense que trabajaba para la
compañía Cetus Corporation, desarrolló una técnica in vitro mediante la cual podía
duplicar copias ilimitadas de material genético específico en poco tiempo, dicha
técnica es universalmente conocida como PCR por sus siglas en inglés “Polymerase
Chain Reaction”. Esta técnica está basada en la síntesis de ADN en un fragmento
determinado mediante la ADN polimerasa con ayuda de unos cebadores para poder
comenzar la síntesis y que servirán también como delimitadores del fragmento a
amplificar (Ilustración 4). En cada ciclo, se deben alcanzar tres temperaturas
diferentes: 95ºC para desnaturalizar las hebras de ADN, 55ºC para alinear los
cebadores y 72ºC para la polimerización (Nicholl, 2008). Al poco tiempo de desarrollar
esta técnica se encontraron dos problemas que hacían que el proceso de amplificación
fuese largo y engorroso: la ADN polimerasa que se empleó al principio del desarrollo
de la técnica no soportaba las temperaturas de desnaturalización de las hebras de ADN
más de un ciclo puesto que se desnaturalizaba la enzima. Otro problema que se
observó es que había que cambiar las muestras manualmente de un baño a otro de
diferente temperatura repetidas veces durante varios ciclos. Estos problemas fueron
solucionados gracias al descubrimiento de la bacteria Thermus aquaticus
(comúnmente conocida como Taq polimerasa) y el desarrollo de termocicladores que
permitían bajar y subir la temperatura con rapidez hicieron que la técnica se
automatizara y fuera más corto y cómodo el proceso de duplicación del fragmento de
ADN de interés. Kary Mullis fue galardonado en 1993 con el Premio Nobel de Química
por la invención de la PCR (Rodriguez, 2004).
15
Ilustración 4. Representación de la reacción en cadena de la polimerasa. Fuente: Nicholl, D. S. (2008). An introduction to genetic engineering (Tercera edición). Ed: Cambridge University Press.
Proyecto Genoma Humano
Como consecuencia del gran avance en técnicas de secuenciación,
polimerización, recombinación genética, restricción enzimática y el gran interés en el
estudio del material hereditario como posible solución de numerosas enfermedades
hereditarias o con influencia hereditaria, surgió el Proyecto Genoma Humano, el cual
se inició en 1990 con el objetivo de secuenciar al completo el genoma humano, que
contiene más de 3.000 millones de pares de bases y cerca de 30.000 genes,
almacenados en 23 pares de cromosomas. El proyecto duró 13 años, finalizando en
2003 y tuvo un coste final de 3.800 millones de dólares, financiado y dirigido por el
Departamento de Energía de los Estados Unidos y por los Institutos Nacionales de
Salud del mismo país. En 1998, una empresa privada denominada Celera Genomics y
dirigida por Craig Venter, decide competir con el sector público y comenzar la
secuenciación del genoma humano con el objetivo de lucrarse por medio de patentes
sobre el material genético, con la ventaja de que en ese año ya se había secuenciado y
publicado la tercera parte del genoma completo. En el año 2000 el presidente de
Estados Unidos, Bill Clinton, anunció que el genoma humano no podía ser patentado y
que debía estar disponible gratuitamente para todos los investigadores, debido a estas
declaraciones las acciones de Celera Genomics cayeron en picado. Esta competición
por secuenciar primero el genoma humano estimuló y aceleró el ritmo de trabajo
16
desencadenando la finalización antes de lo previsto del Proyecto Genoma Humano en
2003. (Huang et al., 2010).
DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS
Los ácidos nucleicos
Existen dos tipos de ácidos nucleicos, el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el
ácido ribonucleico (ARN), estas son las moléculas más importantes de información que
existen en una célula. El ADN tiene la función de almacenar la información hereditaria,
y por lo tanto es el material genético de la célula, dentro de ella se localiza en el núcleo
principalmente si se trata de una célula eucariota o en el citosol si se trata de una
célula procariota. En el caso del ARN, es también una molécula que transporta
información y capaz de catalizar ciertas reacciones biológicas, se puede localizar tanto
en el núcleo como en el citoplasma en organismos eucariotas y en el citosol en
organismos procariotas. Se pueden distinguir varios tipos de ARN: el ARN mensajero
(ARNm), el encargado de transportar la información genética transcrita de ADN a
ARNm en el núcleo hasta el citoplasma, donde se encuentran los ribosomas, que son
los principales encargados de la síntesis de proteínas, el ARN ribosómico (ARNr) que
forma parte de los ribosomas, el ARN transferente (ARNt) que se encarga de
transportar los aminoácidos hasta el ribosoma para elongar el cadena peptídica y por
último, los microARN (ARNmi) y los ARN de interferencia (ARNsi) que se encargan de la
regulación génica al iniciar la degradación o la inhibición en la traducción de moléculas
de ARN mensajero. (Pierce, 2009).
El ADN y el ARN son moléculas formadas por nucleótidos, que a su vez están
formados por un grupo fosfato, un azúcar (ribosa o 2’-desoxirribosa) y una base
nitrogenada, la cual puede variar dependiendo de si la molécula es ADN o ARN. Las
bases pueden ser de purina (adenina o guanina), en este caso no hay ninguna
diferencia entre ADN y ARN, o también pueden ser de pirimidina (citosina, timina en el
caso del ADN o uracilo en el caso del ARN). Cuando las bases se unen a los azúcares,
reciben el nombre de nucleósidos, y cuando este nucleósido se une con un grupo
fosfato en el carbono 5’ del azúcar, se denomina nucleótido.
La información genética viene dada por la disposición de las bases tanto en el
ADN como en el ARN. En el caso del ADN, es una molécula de doble hebra que consiste
en dos cadenas de polinucleótidos que discurren en dirección antiparalela y las bases
nitrogenadas son complementarias entre ellas. Los grupos fosfatos se encuentran en la
parte superficial de la molécula y las bases nitrogenadas en la parte interna, las cuales
se encuentran apareadas por su base complementaria, con la cual forman enlaces de
hidrógeno, dependiendo de las bases complementarias se formarán dos o tres enlaces
de hidrógeno: tres enlaces de hidrógeno en el caso de la guanina y la citosina y dos
17
entre la adenina y la timina o uracilo, dependiendo de si se trata de ADN o ARN. Estos
emparejamientos permiten utilizar la cadena molde de ADN o ARN para dirigir la
síntesis de una cadena complementaria tanto del ADN como del ARN.
Cabe destacar que los nucleótidos no sólo son de vital importancia para
constituir el ADN o ARN descritos anteriormente, también pueden ser de gran utilidad
en otros procesos celulares, siendo los más conocidos y estudiados aquellos
involucrados en los procesos de obtención de energía. Como principal ejemplo sería el
adenosín 5’ trifosfato (ATP), también denominada la principal “moneda energética” del
organismo y aquellos involucrados en la señalización intracelular, como por ejemplo, el
adenosín monofosfato cíclico (AMP cíclico), desencadenando una transducción de
señales intracelulares (Cooper et al., 2014).
Replicación del ADN
Tras el hallazgo sobre la especificidad del emparejamiento de bases, se sugirió
que las dos moléculas de ADN se podrían separar y servir de molde para sintetizar las
nuevas hebras de ADN, siendo por tanto, idénticas a las hebras molde, denominándose
este proceso, replicación semiconservativa. Además, este proceso fue avalado por el
experimento de Meselson y Stahl comentado anteriormente que confirmaban que el
ADN seguía un tipo de replicación semiconservativo, desechándose los otros dos
modelos alternativos de replicación, el conservativo, en el cual toda la molécula de
ADN de doble cadena sirve como molde para una nueva molécula de ADN y la
molécula original se conserva íntegramente, y el modelo dispersivo, en el cual las
moléculas sintetizadas contienen fragmentos de ADN original y fragmentos nuevos
recién sintetizados (Pierce, 2009).
ADN polimerasas
La polimerización de nucleótidos para formar ácidos nucleicos implica la
formación de enlaces fosfodiéster entre el grupo fosfato situado en el extremo 5’ de
un nucleótido y el grupo hidroxilo del extremo 3’ de otro. La enzima que cataliza la
unión entre los desoxirribonucleósidos 5’- trifosfato (dNTP) para formar la nueva hebra
de ADN es la ADN polimerasa, sin embargo, el proceso de replicación es mucho más
complicado que la reacción enzimática llevada a cabo por la ADN polimerasa y están
involucradas multitud de proteínas con el fin de realizar la lectura del ADN
correctamente y su replicación con el mínimo error posible para asegurar una alta
fidelidad en las copias originadas durante la división celular. En procariotas, la ADN
polimerasa III es la principal polimerasa implicada en la replicación. En eucariotas, hay
tres ADN polimerasas principales (ADN polimerasa α, con actividad primasa, ADN
polimerasa β, asociada a la reparación y recombinación del ADN nuclear y ADN
polimerasa ԑ, aunque su función no está clara, parece implicada en la replicación
nuclear) que están implicadas en la replicación del ADN que se encuentra en el núcleo
18
y otra diferente, la ADN polimerasa ү, encargada de la replicación del ADN
mitocondrial. Una característica fundamental de las ADN polimerasas es que, al
contrario de las ARN polimerasas, necesitan de una hebra cebadora preexistente,
también denominada cebador o primer, para incorporar los desoxirribonucleótidos de
la nueva hebra. (Pierce, 2009).
Mecanismo de replicación
A continuación, se detalla el proceso de replicación de procariotas, en concreto
el de Escherichia coli, el mecanismo de replicación que ha sido exhaustivamente
estudiado y sus procesos están mejor caracterizados, así como su comparación con la
replicación en organismos eucariotas.
El cromosoma circular de E. coli tiene un solo origen de replicación (oriC), a este origen
de replicación se unen proteínas implicadas en la iniciación y desencadenan el
desenrollamiento del ADN, facilitando la unión de la helicasa, enzima que facilita la
apertura de la doble hebra de ADN molde, rompiendo los enlaces de hidrógeno entre
las bases nitrogenadas. Una vez que la helicasa ha desenrollado el ADN, las cadenas
de nucleótidos tienden a formar puentes de hidrógeno, para estabilizar dichas cadenas
simples de nucleótidos, las proteínas de unión al ADN monocatenario (SSB, single
strand binding proteins, de su acrónimo en inglés) forman uniones densas con el ADN
que impiden que dichas cadenas simples formen enlaces de hidrógeno (Pierce, 2009).
A medida que las hebras parentales se desenrollan, el ADN situado en el extremo de la
horquilla de replicación está siendo forzado a girar, pero hay unas enzimas encargadas
de reducir esta tensión, denominadas ADN girasas, que son topoisomerasas
encargadas de realizar roturas y uniones del ADN en estas regiones donde la tensión
aumenta, reduciendo la tensión y el superenrollamiento del ADN (Cooper et al., 2014).
En organismos procariotas, la replicación comienza en un origen de replicación,
en el cual se desenrolla el ADN de doble cadena y forma una burbuja de replicación
con dos horquillas de replicación, cada una en un extremo de la burbuja. Sin embargo,
debido a la gran cantidad de ADN en las células de organismos eucariotas, la
replicación tiene lugar en múltiples orígenes de replicación.
Teniendo en cuenta que la dirección de síntesis del ADN es en dirección 5’ a 3’ y
que las dos hebras de ADN se disponen en direcciones antiparalelas, la síntesis de una
hebra nueva, también denominada hebra conductora, a partir de una hebra parental
en dirección 3’ a 5’, se realiza a partir de un primer sintetizado por la primasa, enzima
encargada de sintetizar fragmentos cortos de ARN tomando como molde ADN, y se
sintetiza en la misma dirección en la cual avanza la horquilla de replicación. Sin
embargo, en el caso de la otra hebra sintetizada, denominada hebra tardía, se sintetiza
a partir de la otra hebra parental en dirección 5’ a 3’ y en dirección contraria del
19
avance de la horquilla de replicación, obligando por tanto, a la primasa, a sintetizar
numerosos primers para permitir el avance de la hebra tardía. Dichos fragmentos
servirán de cebador para la ADN polimerasa y se podrá continuar con la síntesis de la
hebra tardía, los fragmentos de ADN sintetizados en la hebra tardía se denominan
fragmentos de Okazaki (en honor a su descubridor Reiji Okazaki), los cuales suelen
tener una longitud de 100 a 200 nucleótidos en eucariotas y de 1000 a 2000
nucleótidos en procariotas (Pierce, 2009). Para producir una hebra completa de ADN
es necesario eliminar los cebadores de ARN sintetizados por la primasa: en procariotas,
los cebadores son eliminados por la actividad exonucleasa 3’ a 5’ de la polimerasa I y
son sustituidos por desoxirribonucleótidos debido a su actividad polimerasa, dando
lugar a fragmentos de ADN, que son unidos con el resto de la cadena de ADN recién
sintetizada mediante la ADN ligasa. En eucariotas, los cebadores son eliminados por
una ribonucleasa, la ARNasa H, enzima que degrada el ARN en híbridos ADN-ARN, el
hueco que deja esta enzima es rellenado por la polimerasa δ y los fragmentos
resultantes de ADN son unidos por la enzima ADN ligasa con los demás fragmentos de
ADN. (Cooper et al., 2014)
Un proceso que ocurre en organismos eucariotas y no en procariotas es el
ensamblaje del nucleosoma, que es el empaquetamiento del ADN en las proteínas
histonas. Durante el proceso de replicación es probable que se produzca la
desestructuración y el reensamblaje de los nucleosomas del ADN. Además una
peculiaridad del ADN en eucariotas es que está organizado en cromosomas lineales,
característica que no ocurre en organismos procariotas debido a que el ADN es
circular. Por lo tanto, para replicar el ADN que se encuentra en los extremos es de vital
importancia la telomerasa, la cual es una transcriptasa inversa, que proporciona un
molde para la síntesis del ADN telomérico en el extremo 3’, permitiendo a la hebra
complementaria en 5‘ ser sintetizada por el complejo polimerasa-primasa (Cooper et
al., 2014).
Transcripción
La transcripción es el primer proceso en la expresión de la información genética
almacenada en el ADN y consiste en la síntesis de ARN mediante las ARN polimerasas
utilizando como molde ADN. La transcripción a diferencia de la replicación es
específica de determinadas regiones de ADN, normalmente denominados genes, que
se expresan en determinados momentos y situaciones (Pierce, 2009).
20
ARN polimerasas
Las ARN polimerasas son las enzimas encargadas de catalizar la polimerización
de ribonucleósidos 5’-trifosfato (NTP) dirigida por un ADN molde, la dirección de
síntesis es del extremo 5’ a 3’, sin embargo, dicha enzima no necesita de un cebador
como la ADN polimerasa. Las ARN polimerasas más conocidas y mejor estudiadas
actualmente son las bacterianas y las eucarióticas.
Las bacterias poseen un solo tipo de ARN polimerasa compuesta por seis
subunidades: dos subunidades α, y una copia para las subunidades σ, β, β’ y ω. La
subunidad ω no es fundamental para la transcripción pero contribuye a estabilizar la
enzima. La subunidad σ tampoco es fundamental para el proceso de síntesis de ARN,
pero si es necesario para unir a la enzima al promotor correspondiente e iniciar la
transcripción.
En organismos eucariotas, en cambio, se distinguen hasta tres tipos de ARN
polimerasas que transcriben a diferentes tipos de ARN: la ARN polimerasa I transcribe
tres moléculas de mayor tamaño de ARN ribosómico, la subunidad 28S, 18S y 5,8S. La
ARN polimerasa III transcribe los genes codificantes de los ARN transferentes y la
subunidad pequeña del ribosoma, 5S. La ARN polimerasa II transcribe pre-ARNm, que
tras la maduración darán a ARNm y ARNmi, encargados de la regulación de la
expresión génica (Cooper et al., 2014).
Mecanismo de transcripción
El mecanismo de transcripción mejor conocido es el que ocurre en las bacterias
y se podrían distinguir tres etapas: la primera de ellas, la iniciación, en la cual la
subunidad σ dirige a la polimerasa hacia los promotores uniéndose a estos, los cuales
suelen tener dos secuencias consenso, denominadas secuencia consenso -10 y -35, en
función del número de nucleótidos corriente arriba que se encuentre del sitio de
iniciación. La polimerasa desenrolla el ADN para producir una hebra molde de ADN a
partir de la cual se pueda iniciar la síntesis del ARN. Una vez transcritos unos diez
nucleótidos aproximadamente la subunidad σ se separa de la polimerasa y de los
promotores. La segunda etapa es la elongación: en la cual la ARN polimerasa se
desplaza por la hebra de ADN molde hacia el extremo 3’ desenrollando dicha hebra y
añadiendo nuevos ribonucleótidos a la molécula de ARN, conforme avanza la
polimerasa, el ADN ya transcrito se vuelve a enrollar. La última etapa, la de
terminación de la transcripción, en la cual la ARN polimerasa encuentra una señal de
terminación, por lo que se detiene la transcripción y se separan el ARN y la polimerasa,
y esta a su vez del ADN. En algunas bacterias, la proteína rho posee actividad helicasa,
y la emplea para desenrollar el híbrido ARN-ADN en la burbuja de transcripción (Pierce,
2009). En organismos eucariotas, el ADN forma un complejo con las histonas
denominado nucleosoma de forma que sea necesario modificar estas histonas para
21
que el ADN eucariota esté más accesible para la polimerasa. Para estudiar las
diferencias entre el modelo de transcripción en procariotas y eucariotas nos
centraremos en las ARN polimerasas II que son las encargadas de la síntesis del ARN
mensajero. Como se ha comentado anteriormente, la subunidad α es imprescindible
para unirse al promotor en bacterias, en el caso de organismos eucariotas, unas
proteínas específicas, denominadas factores de transcripción, que son imprescindibles
para iniciar la transcripción y que pueden reconocer a multitud de promotores
diferentes. Además, se ha determinado que diversas secuencias de ADN eucariota
pueden funcionar como intensificadores, también denominados enhancers o
silenciadores de la transcripción y que pueden estar a cientos o miles de nucleótidos
de distancia del sitio de iniciación (Pierce, 2009).
Maduración del ARN
El ARN transcrito debe ser modificado para ser funcional, de los diferentes tipos
de ARN transcritos primero se describirá la maduración del ARN ribosómico y el de
transferencia y posteriormente del ARN mensajero.
Maduración del ARN transferente y ribosómico
El procesamiento del ARN transferente y ribosómico se realiza de forma similar
tanto en procariotas como eucariotas.
Los ARN transferentes se transcriben como una molécula precursora de gran
tamaño, pre-ARNt, este se corta en fragmentos que contengan solamente un ARNt. El
procesamiento del extremo 5’ de los pre-ARNt se realiza por escisión por una enzima
denominada ARNasa P, una ribozima en la que el compomemte catalítico está formado
por ARN. El extremo 3’ se forma por la acción de una ARNasa convencional, y además
se produce una adición de la secuencia CCA, que es el sitio de unión de aminoácidos.
Algunos pre-ARNt contienen intrones que son eliminados por corte y empalme, es
decir, una endonucleasa escinde el pre-ARNt para eliminar los intrones y a
continuación, se produce el empalme de los exones que dan lugar al ARNt maduro.
Los organismos eucariotas poseen cuatro tipos de ARN ribosómicos, tres de los
cuales proceden del corte de un transcrito precursor de gran tamaño, pre-ARNr, como
ocurre en el caso del ARNt, el otro tipo de ARN ribosómico se transcribe a partir de
otro gen diferente. Los procariotas poseen tres tipos de ARN ribosómicos que son
obtenidos a partir de un precursor de gran tamaño al igual que en eucariotas (Cooper
et al., 2014).
22
Maduración del ARN mensajero
En organismos procariotas, no se produce maduración del ARN mensajero, de
hecho, la síntesis de proteínas se produce acoplada a la transcripción del mensajero.
En organismos eucariotas, sin embargo, la maduración del ARN mensajero
implica a determinados procesos:
El primer proceso es la maduración del ARN mensajero en el extremo 5’ por la
adición de una caperuza, la cual se trata de la 7-metilguanosina, la función de esta
caperuza es doble: estabilizar la molécula de ARN y alinear los ARN mensajeros sobre
el ribosoma durante la traducción.
El segundo proceso es la adición de la cola poli-A, también denominado
poliadenilación, en el extremo 3’ realizada por la poli-A polimerasa. La poliadenilación
tiene como función regular la traducción y dar estabilidad al ARN mensajero.
Por último, la eliminación de los intrones por el proceso de corte y empalme o
también denominado splicing, es de vital importancia en organismos eucariotas ya que
los intrones, son secuencias no codificantes, por lo que deben ser escindidas para
obtener un ARN mensajero maduro. Este proceso de maduración del ARN se ha
relacionado con la posibilidad de controlar la expresión génica mediante el llamado
splicing alternativo, el cual consiste en combinación de múltiples exones originando
distintos ARN mensajeros y por tanto, distintas proteínas (Cooper et al., 2014).
El código genético
El código genético es el conjunto de instrucciones o reglas que determinan que
sucesión de codones de tres nucleótidos de ARN son específicos de cada aminoácido.
Si cada codón está compuesto por tres nucleótidos y cada nucleótido puede tener
cuatro bases posibles, hay 64 codones posibles, siendo 3 de ellos codones de
terminación por lo que habría 61 codones codificantes de aminoácidos, pero se
conocen sólo 20 aminoácidos (Ilustración 5) por lo que se dice que el código genético
es degenerado, es decir, un mismo aminoácido puede estar determinado por
diferentes secuencias de codones, a dichos codones se les denomina codones
sinónimos. No hay separaciones entre los sucesivos codones, ni tampoco un codón
solapa con otro. Normalmente, se suele decir que el código genético es universal, pero
no lo es del todo, existen excepciones en el que no se cumple estrictamente, como por
ejemplo en los genes de las mitocondrias (Pierce, 2009).
23
Traducción
La traducción es el proceso mediante el cual tiene lugar la síntesis de proteínas
en los ribosomas empleando para ello un molde de ARN mensajero, dicho proceso es
llevado a cabo por diferentes tipos de ARN y proteínas, en el que el ARNm se lee en
dirección 5’ a 3’ y las cadenas polipeptídicas se sintetizan desde el extremo amino
terminal al carboxilo terminal.
Mecanismo de traducción
La traducción se podría dividir en cuatro etapas:
En primer lugar, para que los aminoácidos se unan en el orden establecido por
el ARN mensajero, es necesario que los aminoácidos se unan correctamente al
ARN transferente, dicho proceso es catalizado por las enzimas aminoacil-ARNt
sintetasas, estas enzimas se encargan de reconocer a un aminoácido en
particular y a los ARNt que aceptan dicho aminoácido.
En segundo lugar, la iniciación de la traducción comienza con la unión del
ARNm con la subunidad pequeña del ribosoma (en procariotas, las secuencias
Shine-Dalgarno son necesarias para que se una la subunidad menor del
ribosoma), la posterior unión del primer ARNt con el ARNm mediante
apareamiento de bases entre el codón del ARNm y el anticodón del ARNt, una
vez apareados el codón con el anticodón se ensambla la subunidad grande del
ribosoma.
Después de la iniciación, tiene lugar la elongación, mediante la cual los ARNt
cargados entran al sitio A del ribosoma, hay un reconocimiento codón-
Ilustración 5. Código genético. Fuente: https://www.news-medical.net/life-sciences/START-and-STOP-Codons-(Spanish).aspx
24
anticodón y se crean enlaces peptídicos entre los aminoácidos mediante la
actividad peptidil transferasa de la subunidad grande del ribosoma en el sitio P
del ribosoma. El ribosoma se desplaza en dirección 5’ a 3’, de modo que el
ARNt que ocupa el sitio P se desplaza al sitio E, desde el cual se desplazará al
citoplasma, y el ARNt que ocupaba el sitio A se desplaza al sitio P ya con la
cadena peptídica liberada por el ARNt que se encontraba anteriormente en el
sitio P, dejando el sitio A libre para una nueva incorporación de un ARNt
cargado.
Por último la terminación de la traducción tiene lugar cuando el ribosoma se
encuentra con un codón de terminación, en dicha ocasión los factores de
liberación promueve el corte del ARNt situado en el sitio P, la liberación del
ARNm del ribosoma y la disociación de las subunidades del ribosoma,
liberando por tanto la cadena polipeptídica (Pierce, 2009).
Mutaciones
Las mutaciones son aquellos cambios o alteraciones que se producen de forma
aleatoria en el material hereditario que tienen consecuencias positivas, negativas o
inocuas para el organismo. Estas mutaciones se pueden producir tanto en células
somáticas, produciendo un cambio en el organismo en el que se produce la mutación,
como en células germinales (Ilustración 6), en las cuales la mutación se transmite a la
descendencia, lo que es considerada una base de la evolución (Pierce, 2009).
Ilustración 6. Mutaciones en células somáticas y en células germinales. Fuente: Clancy, S. (2008) Genetic mutation. Nature Education 1(1), 187.
Las mutaciones se pueden dividir en dos grandes grupos: mutaciones
cromosómicas y mutaciones génicas (Pierce, 2009).
Mutaciones cromosómicas. Aquellas alteraciones genéticas de gran escala que
afectan a la estructura cromosómica o el número de cromosomas. Dichas
mutaciones se pueden dividir en dos atendiendo a si la mutación afecta a la
estructura del cromosoma o al número de cromosomas.
25
o Mutación estructural. Aquellas que afectan a la estructura de los
cromosomas. Se pueden distinguir cuatro tipos:
Duplicación cromosómica. Es una mutación en la que parte de un
cromosoma se duplica, por lo tanto, es probable que si en esta
región del cromosoma se encuentran determinados genes, el
número de proteínas sintetizadas por esos genes aumentará y si
estas proteínas regulan determinados procesos celulares, estos
procesos se pueden desregular y ser perjudicial para el
organismo.
Deleción cromosómica. Es una mutación en la que se pierde una
parte de un cromosoma. Si esta incluye el centrómero, el
cromosoma no se segregará en la meiosis ni en la mitosis y por
lo tanto, se perderá. Si esta deleción afecta a un gen esencial
puede ser letal para el individuo.
Inversión cromosómica. Es una mutación en el que se invierten
los trozos cromosómicos, a causa de dos roturas en el mismo
cromosoma y la posterior unión del fragmento de forma
invertida.
Translocación cromosómica. Implicada el movimiento de
material genético entre cromosomas no homólogos o dentro
del mismo cromosoma. Si el material genético se mueve de un
cromosoma a otro sin que exista intercambio recíproco se
denomina translocación no recíproca. Si en cambio, el
intercambio se produce en ambos sentidos, se denomina
translocación recíproca.
o Mutación numérica. Afectan al número de cromosomas.
Aneuploidía. Cambio en el número de cromosomas homólogos
Trisomía. Es la ganancia de un solo cromosoma, por lo
que habría tres copias homólogas de un cromosoma. Un
ejemplo característico de este tipo de mutaciones el
síndrome de Down, cuya trisomía se produce en un
cromosoma somático.
Monosomía. Es la pérdida de un solo cromosoma
homólogo.
Poliploidía. Se produce un aumento en el juego completo de
cromosomas. En eucariotas, la mayor parte de los individuos son
diploides, es decir, poseen dos juegos de cromosomas. En las
plantas sin embargo, es muy habitual encontrar individuos
poliploides.
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Haploidía. Se produce cuando el número de cromosomas
homólogos en células somáticas es igual al número de
cromosomas en las células germinales.
Mutaciones génicas. Aquellas alteraciones genéticas de pequeña escala que
afecta un único gen. A continuación se presentan los diferentes tipos de
mutaciones génicas.
o Sustitución de bases. Se basa en el cambio de un nucleótido por otro,
por lo tanto, en la siguiente replicación, se modifica el nucleótido
contrario y se acaban sustituyendo un par de bases.
Dependiendo del tipo de mutación puede alterar o no a la futura
síntesis de la proteína, si el cambio que se produce codifica para el
mismo aminoácido que se codificaba anteriormente, debido a la
degeneración del código genético, la proteína no se verá alterada. Si se
cambia un aminoácido por otro, afectará levemente a la conformación
final de la proteína y por lo tanto a su función, el otro caso que se puede
dar es que la mutación introducida resulte en un codón de terminación,
que dependiendo de donde se localice afectará en mayor o menor
grado a la conformación final de la proteína. Existen dos tipos de
sustituciones atendiendo al nucleótido por el que se sustituya:
Transición. Se reemplaza una purina por otra o una pirimidina
por otra pirimidina.
Transversión. Se reemplaza una purina por una pirimidina o
viceversa.
o Inserciones y deleciones. Se trata de la adición o eliminación de
nucleótidos. Este tipo de mutaciones altera el marco de lectura de un
gen y por lo tanto, los aminoácidos de la proteína impidiendo su
función. En el caso de que la inserción o la deleción se trate de tres
nucleótidos no se alterará el marco de lectura, y solamente se añadirá o
eliminará un aminoácido, por lo que la función de la proteína no se verá
muy afectada.
Enfermedades genéticas
Debido a las numerosas mutaciones que se pueden producir, pueden
desencadenar determinadas enfermedades genéticas, las cuales se pueden clasificar
en hereditarias o no hereditarias, dependiendo de si afectan a las células germinales o
reproductoras o a las células somáticas, respectivamente (Pierce, 2009):
Enfermedad genética no hereditaria. Aquellas que se producen debido a
mutaciones en células somáticas. Un ejemplo de una enfermedad genética no
hereditaria es el cáncer y se produce por acumulación de ciertas mutaciones
27
provocadas de forma aleatoria o potenciadas por efectos ambientales como
puede ser el tabaco, las radiaciones ionizantes o determinados sustancias
mutágenas.
Enfermedad genética hereditaria. Se producen debido a mutaciones en células
germinales que por lo tanto afectarán a todas las células hijas. Un ejemplo de
este tipo de enfermedad es el síndrome de Down, que se caracteriza por la
trisomía en el par 21 (Ilustración 7). En individuos con síndrome de Down todas
sus células tienen esa trisomía.
Biotecnología
Se le denomina biotecnología a cualquier aplicación que utilice organismos vivos,
componentes o sistemas biológicos para obtener algún bien y/o servicio con valor
comercial (Pierce, 2009). La biotecnología se trata de una disciplina multidisciplinar
que integra el conocimiento de diversas disciplinas científicas como la genética, la
microbiología, la ingeniería genética, la bioquímica, la inmunología, la biología celular,
la enzimología y algunas otras más que de forma combinada dan lugar a productos o
procesos biotecnológicos. Normalmente, la biotecnología se suele relacionar en el día
a día a tecnologías innovadoras en el campo biomédico, sin embargo, lo cierto es que
se lleva haciendo biotecnología desde hace miles de años, por lo tanto, la
biotecnología se podría dividir en dos tipos: la biotecnología tradicional y la
biotecnología moderna (Smith, 2009):
La biotecnología tradicional. El ser humano ha empleado los microorganismos
para producir alimentos desde hace miles de años mediante las fermentaciones
de determinados productos, estos conocimientos en fermentación de los
productos se transmitían de generación en generación de forma oral (Nath et
Ilustración 7. Cariotipo de un hombre con síndrome de Down (izquierda) y un hombre con síndrome de Down (derecha). Fuente:https://www.mun.ca/biology/scarr/MGA2-11-17_Down.html
28
al., 2016). Empezó con la producción de pan, y cerveza empleando ciertos
microorganismos, los cuales realizaban la fermentación alcohólica, a ellos les
siguió la producción de vino y de productos obtenidos por fermentación láctica
como los quesos, los yogures y demás alimentos (Smith, 2009).
La biotecnología moderna. Este tipo de biotecnología se empezó a desarrollar
entre los años 70 y 80, cuando se descubrieron determinadas enzimas y
técnicas de ingeniería genética que permitían la utilización y modificación del
material genético, que dieron lugar al surgimiento de la tecnología del ADN
recombinante o ingeniería genética. También se avanzó en el conocimiento de
determinados procesos biológicos y técnicas físico-químicas que acompañaron
a la biotecnología a sacar provecho de distintos procesos dando lugar a una
multitud de aplicaciones (Smith, 2009), (Pierce, 2009):
o Tecnología de fermentación: Se emplearon microorganismos para
producir determinados productos mediante fermentaciones en
biorreactores un ejemplo podría ser la utilización de levaduras
modificadas genéticamente para mejorar la producción de alcohol en
una industria cervecera.
o Medio ambiente: Se degradan determinadas sustancias contaminantes,
como metales pesados o hidrocarburos, mediante el empleo de
microorganismos, también denominado biorremediación.
o Agricultura y ganadería: La creación de animales y plantas modificadas
genéticamente aumenta la productividad, debido a que son resistentes
de determinadas enfermedades, mejora la calidad y el sabor de la
comida, aumenta la seguridad por infecciones de microorganismos.
o Productos farmacéuticos: Debido al desarrollo en la biotecnología
aplicada a la salud, se ha mejorado en el diagnóstico y tratamiento de
determinadas enfermedades, se desarrollan determinadas hormonas
(hormona del crecimiento o insulina humana), vacunas, antibióticos,
enzimas o medicamentos biotecnológicos (un ejemplo serían los
anticuerpos monoclonales) mediante el avance de numerosas técnicas o
tecnologías como la tecnología del ADN recombinante
o Terapia génica: Como se ha comentado anteriormente, el empleo de la
tecnología del ADN recombinante puede curar determinadas
enfermedades, en concreto las enfermedades de origen genético
pueden ser curadas mediante la terapia génica, la cual pretende
solventar la patología.
o Células madre pluripotentes: El empleo de este tipo de células elimina el
factor ético que suponían las células madre embrionarias, y mediante
este tipo de células se pueden especializar en casi todos los tipos de
29
células y capaz de regenerar multitud de tejidos dañados por cualquier
causa o motivo.
o Energía: Se puede generar fuentes de energía a partir de organismos
vivos como el biodiesel, el bioetanol, el biogás que no produce ningún
tipo de contaminación
o Industria: Se han empleado multitud de microorganismos y enzimas
para acelerar determinados procesos industriales o para producir
determinados productos como por ejemplo, producción de enzimas
para los detergentes, o la producción de plásticos biodegradables.
Ingeniería genética
La ingeniería genética o también denominada tecnología de ADN recombinante
es un conjunto de técnicas moleculares para localizar, aislar, alterar y estudiar
segmentos de ADN (Pierce, 2009). A continuación se exponen las principales
herramientas y aplicaciones de la ingeniería genética.
Herramientas de la ingeniería genética
Las herramientas o la maquinaria intracelular que lleva a cabo todos los
procesos de escisión, unión o polimerización del ADN son enzimas de muy diverso tipo,
con diferentes tipos de actividades (Pierce, 2009), las principales son:
Nucleasas: Las enzimas nucleasas son las encargadas de degradar los ácidos
nucleicos rompiendo los enlaces fosfodiéster, hay muchos tipos de nucleasas:
exonucleasas, DNasas, RNasas y las endonucleasas que son las de mayor
aplicación en el ámbito de la ingeniería genética (Nicholl, 2008):
o Enzimas de restricción, o endonucleasas de restricción, reconocen
secuencias específicas en el ADN y producen un corte. Este tipo de
enzimas las producen las bacterias como mecanismo de defensa del
ADN viral, llamado sistema de modificación-restricción. Hay tres tipos
de enzimas de restricción: las de tipo uno son específicas de secuencias
pero el corte se realiza al azar, las de tipo III también son específicas
pero el corte se establece a 25 pares de bases de distancia de la región
reconocida y por último las de tipo II, que son las que se emplean
habitualmente en el campo de la ingeniería genética, este tipo de
enzimas reconocen secuencias específicas de entre 4 y 8 pares de bases
y realizan el corte en la misma región de reconocimiento, dependiendo
de cómo se realice ese corte, encontraremos tres tipos de extremos
resultantes (Ilustración 8):
Extremos cohesivos. El corte se realiza en los extremos de la
secuencia reconocida y dichos extremos son complementarios
30
entre sí. Puede haber dos tipos de extremos cohesivos: extremos
protuberante en 3’ y en 5’.
Extremos romos. El corte se realiza en el medio del sitio de
reconocimiento.
Polimerasas: Son las enzimas encargadas de sintetizar las copias de ácidos
nucleicos. Estas polimerasas pueden ser dependientes de ADN o de ARN, según
cual sea el tipo de ácido nucleico en la hebra molde. La dirección de síntesis
siempre se realiza en sentido 5’ a 3’. Algunas polimerasas también tienen la
actividad exonucleasa, necesaria para corregir algún error en la síntesis de los
ácidos nucleicos. Una polimerasa muy utilizada en la ingeniería genética es la
transcriptasa inversa, normalmente obtenida de virus, dicha polimerasa es
capaz de sintetizar ADN a partir de un molde de ARN, por lo que es una
polimerasa clave para sintetizar ADN complementario a partir del ARN
mensajero.
Alcalino fosfatasa, polinucleótido quinasa y la transferasa terminal son enzimas
que se pueden emplear en ADN recombinante con diferentes funciones. La
polinucleótido quinasa añade fosfatos en los extremos 5’, la alcalino fosfatasa
que realiza la acción contraria, quita el grupo fosfato de los extremos 5’ y, por
último, la transferasa terminal, que se encarga de añadir nucleótidos a los
extremos 3’ disponibles.
ADN ligasa: Esta enzima se encarga de unir nucleótidos mediante enlaces
fosfodiéster tanto en la replicación como en la recombinación, aunque también
se ha empleado en ingeniería genética, como por ejemplo para unir moléculas
de ADN recombinante.
Ilustración 8. Extremos romos (izquierda), extremo cohesivo con protuberancia en 3' (centro) y extremo cohesivo con protuberancia en 5' (derecha). Fuente: Nicholl, D. S. (2008). An introduction to genetic engineering (Tercera edición). Ed: Cambridge University Press.
31
Por lo tanto, después de ver estas enzimas que son capaces de escindir,
modificar y unir fragmentos de ADN, se puede apreciar la enorme posibilidad de la
ingeniería genética en crear ADN recombinante, ahora bien con una sola molécula no
sería necesario para conseguir el fin deseado por lo que estos fragmentos se suelen
amplificar mediante la PCR (Reacción en cadena de la polimerasa) comentada
anteriormente.
Una vez conocidas las diferentes herramientas moleculares de las que dispone
la ingeniería genética, repasaremos algunas de las técnicas de la ingeniería genética de
más empleadas actualmente.
Técnicas de ingeniería genética
Hibridación de ácidos nucleicos: Consiste en un método de detección muy
sensible de secuencias específicas de ADN o ARN. Normalmente, se emplea una
sonda marcada de forma química o radiactiva, de ADN o ARN, con una
secuencia específica de otra en la región de estudio. El ADN o ARN de estudio
suele estar digerido por enzimas de restricción y desnaturalizado antes de estar
en contacto con la sonda, la cual hibrida con la región de interés y
posteriormente se revela dependiendo del marcaje de la sonda. Las sondas
también pueden emplearse para obtener la localización de ciertas secuencias
específicas en los cromosomas o la localización o distribución de un cierto ARN
mensajero, para ello es necesario que las células estén fijadas, este método se
denomina hibridación in situ. Las técnicas para detectar ARN o ADN se
denominan (Pierce, 2009):
o Northern Blot: Se utiliza para detectar la hibridación en moléculas de
ARN.
o Southern Blot: Se emplea para detectar la hibridación en moléculas de
ADN.
Existe otro tipo de hibridación, en este caso no de ácidos nucleicos, sino de
proteínas denominado Western Blot, en este caso la sonda no serían
nucleótidos, serían anticuerpos específicos de la proteína.
Electroforesis en gel: Mediante esta técnica bioquímica se permiten separar
fragmentos de ácidos nucleicos en función de su tamaño principalmente. Como
los ácidos nucleicos contienen grupos fosfatos, estos grupos tienen cargas
negativas por lo que migrarán al electrodo positivo. Dependiendo del tamaño
del fragmento de ácido nucleico, la muestra se desplazará más rápido (menor
tamaño) o menos (mayor tamaño) a lo largo del gel. Hay dos tipos de geles que
son normalmente empleados en electroforesis (Nicholl, 2008):
o Agarosa. Se suele emplear en separación de ácidos nucleicos de gran
tamaño.
32
o Poliacrilamida. Empleada principalmente para separar ácidos nucleicos
de menor tamaño. Sin embargo, en el análisis de proteínas este tipo de
geles en combinación con el detergente dodecilsulfato sódico (SDS-
PAGE) para desnaturalizar las proteínas y separarlas en función de su
tamaño es una técnica rutinaria en laboratorios de biología molecular.
Secuenciación del ADN: Está técnica es propia de la ingeniería genética, el
método de secuenciación más conocido es el de Sanger como ya se ha
comentado anteriormente.
Reacción en cadena de la polimerasa: Está técnica comentada anteriormente
supuso una revolución en la ingeniería genética debido a la posibilidad de
amplificación exponencial del ADN en poco tiempo. Dicha técnica está basada
en la síntesis de un fragmento de ADN mediante la ADN polimerasa con ayuda
de unos cebadores para poder comenzar la síntesis y que servirán también
como delimitadores del fragmento a amplificar. Después de cada ciclo el
número de cadenas de ADN es el doble al anterior (Ilustración 9), por lo que se
repiten los ciclos numerosas veces (Pierce, 2009).
Ilustración 9: Número de copias de fragmentos de ADN en la amplificación por PCR. Fuente: Pierce, B. A. (2009). Genética: Un enfoque conceptual (Segunda edición). Ed. Médica Panamericana.
Clonación génica: La clonación de fragmentos de ADN se puede realizar de
muchas formas posibles dependiendo del vector, el organismo final que
aceptará el organismo recombinante o el propio ADN de partida (ADN
33
complementario, genómico, etc.). Por lo tanto, se recogerán los principales
pasos implicado en la clonación génica.
o En primer lugar, se tiene que obtener y aislar el fragmento de interés
mediante enzimas de restricción.
o En segundo lugar, se une el fragmento de interés con un vector, de
clonación el cual es estable y transportará la molécula de ADN
recombinante a la célula huésped. Hay diversos tipos de vectores en
función del organismo del que provenga (Pierce, 2009):
Vectores para procariotas:
Vectores plásmidos.
Vectores bacteriófagos.
Vectores cósmidos.
Vectores para eucariotas:
Cromosomas artificiales de levaduras (YAC). Pueden
clonar fragmentos de hasta 1000 kb.
Cromosomas artificiales bacterianos (BAC). Clonar
fragmentos de 100 a 500 kb.
Plásmido Ti. El cual transfiere genes a los cromosomas de
las plantas.
o En tercer lugar, las moléculas de ADN recombinante se deben introducir
en la célula huésped. Dependiendo de la célula huésped se empleará un
método u otro. En el caso de la terapia génica en humanos, la
transfección puede ser transitoria si no se integra en el ADN del
organismo o estable si se integra (Ilustración 10).
Ilustración 10.Transfección estable (izquierda) y transfección transitoria (derecha). Fuente: Kim, T. K.,
& Eberwine, J. H. (2010). Mammalian cell transfection: the present and the future. Analytical and bioanalytical chemistry, 397(8), 3173-3178.
34
Los distintos tipos de transfección en humanos son los siguientes (Kim et
al., 2010):
Biológicos: Suelen ser mediante vectores víricos. Algunos
ejemplos son: herpesvirus o adenovirus.
Químicos:
Mediante polímeros catiónicos: No necesitan vectores
virales
Fosfato cálcico: Suelen tener alta eficiencia de
transfección.
Lípidos catiónicos (liposomas): Este método es fácil de
emplear, pueden integrar gran cantidad de ADN
recombinante y son los más empleados en la actualidad.
Físicos:
Electroporación: Mediante un pulso eléctrico se crean
agujeros en la membrana celular y por lo tanto, el ácido
nucleico puede pasar al interior. Es el método físico más
empleado.
Fototransfección. Es parecida a la anterior, en este
método se emplea un láser que irradia la membrana
celular creando un poro transitorio que permite a los
ácidos nucleicos entrar a las células por la diferencia
presión osmótica entre el medio y el citosol. Este método
tiene una ventaja con respecto a las demás y es que se
puede elegir la localización celular exacta donde los
ácidos nucleicos puedan entrar dentro de la célula.
Microinyección. Inserta los ácidos nucleicos directamente
en el citoplasma o en el núcleo.
Biobalística: Se proyectan nanopartículas de oro con
ácidos nucleicos en la cubierta de la nanopartícula.
o En último lugar, cuando se produce la transferencia de ADN
recombinante es necesario en determinadas ocasionas identificar que
efectivamente, se ha incorporado la molécula recombinante. Para ello,
se deben tener en cuenta determinadas características de la molécula
de ADN recombinante y del vector de clonación:
Marcadores de selección: Se emplean marcadores de selección
en los vectores para discriminar que células han incorporado el
ADN recombinante y cuáles no. Suelen introducirse en vectores
plasmídicos para insertar ADN en bacterias.
35
La propia molécula de ADN recombinante: Se puede identificar el
transcrito del gen recombinante o la proteína codificada por
este.
Mediante la realización de un PCR: los cebadores serían
específicos del vector de expresión y se puede comprobar si el
inserto se encuentra dentro del vector.
Secuenciación: Este método consiste en secuenciar el DNA del
organismo para comprobar si se ha integrado el inserto. Es el
más fiable de todos los métodos.
Enzimas de restricción. Se puede digerir determinados plásmidos
y comprobar mediante electroforesis en gel de agarosa si el
plásmido tiene la misma longitud.
Sonda de ADN: Hibridación con el inserto de interés y posterior
Southern Blot como se ha comentado anteriormente. También
se puede realizar hibridación in situ para observar la localización
del inserto de interés.
Los organismos genéticamente modificados mediante la tecnología del ADN
recombinante o ingeniería genética, son aquellos organismos cuyo genoma se ha
modificado. Los organismos transgénicos son un tipo de organismo modificado
genéticamente, el cual contiene secuencias de ADN que de forma natural no tendría,
normalmente proveniente de otras especies diferentes. Esa secuencia de ADN
normalmente suele ser un gen y recibe la denominación de transgen (Nicholl, 2008).
36
RELACIONES CIENCIA, TECNOLOGÍA, SOCIEDAD (CTS)
A lo largo del desarrollo de la unidad didáctica, se abordarán conceptos de
genética, biotecnología e ingeniería genética, dichas áreas del conocimiento están en
continua investigación y expansión. Estas áreas tratan de emplear conceptos y
procedimientos científicos y tecnológicos para llevar a cabo diversas aplicaciones
utilizando para ello, organismos vivos, con el fin de obtener un producto o un proceso
beneficioso o rentable económicamente para la sociedad. Debido a la rápida
expansión en el conocimiento de estas disciplinas científicas y a la repercusión
mediática de algunos de sus descubrimientos, la sociedad ha ido evolucionando y se ha
ido impregnando de noticias, de las cuales multitud de individuos forman una opinión
que en muchas ocasiones está poco fundamentada debido a la baja o nula formación
en estas aparentes “nuevas disciplinas”. No hay que olvidar que durante miles de años
el ser humano ha empleado la biotecnología para producir productos alimenticios
principalmente, mediante la fermentación por parte de microorganismos, que ha
permitido producir pan y bebidas alcohólicas a las sociedades más antiguas de la
historia.
Algunos autores afirman que un aprendizaje significativo de conceptos y
procesos genéticos por parte de los estudiantes permitirá que estén mejor cualificados
para entender situaciones del día a día y poder tomar decisiones en aspectos de
relevancia (Gallego, 2010). Por lo tanto, es de total importancia tratar durante esta
unidad didáctica la interrelación entre la genética, la biotecnología y la ingeniería
genética y la sociedad y cómo esta ha evolucionado gracias a los grandes
descubrimientos realizados en estos últimos años, así como los aspectos éticos y las
controversias socio-científicas que han traído consigo, generalmente mediante los
medios de comunicación, algunas técnicas derivadas de la ingeniería genética. Es por
ello, que una de las metas a lograr al finalizar la unidad didáctica sea fomentar en el
alumnado el espíritu crítico y que pueda tomar sus decisiones y generar sus propias
opiniones de manera fundamentada con una base científica sólida (Hernández et al.,
2006).
FUNDAMENTACIÓN DIDÁCTICA
El enfoque metodológico que tendrá la unidad didáctica: Genética Molecular,
que posteriormente se basarán en el conocimiento de las ideas previas del alumnado,
el uso de las controversias socio-científicas en el aula y la utilización del aprendizaje
por indagación.
Uno de los temas que más difícil les resulta a los estudiantes de Educación
Secundaria es sin duda, la genética. Además, se ha identificado que la mayoría del
alumnado que llega a este nivel educativo ya ha tenido contacto con contenidos
37
relacionados con la genética fuera de la educación formal, concretamente a través de
los medios de comunicación, por lo tanto, si tenemos también en consideración que el
alumnado no ha recibido ninguna formación en genética hasta cuarto de ESO, este
alumnado llega a este nivel educativo con numerosas ideas previas (Abril, 2010). Por
ello, es imprescindible tratar las ideas previas o también denominadas concepciones
alternativas del alumnado antes de comenzar el desarrollo de la unidad didáctica. La
mayoría de las veces estas ideas suelen ser erróneas por lo que es necesario que se
produzca un cambio conceptual para se adquiera un aprendizaje significativo durante
el desarrollo de la unidad didáctica (Armenta, 2008).
Ese cambio conceptual debe reunir unas ciertas condiciones para que se
produzca: el alumnado no se debe sentir cómodo con sus propias ideas previas (no son
válidas en determinados casos que el docente tiene que provocar), la nueva idea o
concepto debe ser entendido por el alumnado y que explique ciertas cuestiones que
sus ideas previas también explicaban, el nuevo concepto debe ser real o posible, es
decir, que estén dentro de un cierta “lógica” y por último, esta concepción debe
explicar aquellas situaciones que no podía explicar la idea previa del alumnado y
además, dar explicación a más situaciones que hasta ahora el alumnado no se había
planteado o percatado (Campanario et al., 1999; Bello, 2004).
Para abordar las ideas previas son recomendables todo tipo de actividades
problemáticas que inciten al alumnado a explicitar y emplear sus ideas previas, tanto
erróneas como acertadas, para resolver dichos problemas. De esta forma se pueden
detectar ciertas ideas previas y si son o no acertadas. Además, no sólo es suficiente
con detectar esas ideas previas, es necesaria que se produzca un cambio conceptual,
para ello es imprescindible desechar las ideas previas erróneas remarcando los
principios científicos, ya sea con el empleo de experiencias de conflicto cognitivo,
analogías, discusiones guiadas por el docente, comparaciones, etc. Por lo tanto, todo
tipo de enseñanza tipo transmisión-recepción, en la que el alumnado se limitar a
escuchar al docente queda descartada si se pretende modificar las ideas previas.
(Carrascosa, 2005; Campanario et al., 1999).
Las cuestiones sociocientíficas son definidas como aquellas disyuntivas o
discrepancias que aparecen en la sociedad en torno a temáticas relacionadas con la
ciencia y la tecnología. Desde el punto de vista de la Didáctica de las Ciencias, se
pretende alfabetizar científicamente al alumnado y fomentar su cultura científica
(Moreno et al., 2012). Una de las áreas de conocimiento que más controversia genera
actualmente en la sociedad es la biotecnología, pero no sólo por sus aspectos
meramente científicos o éticos, si no por sus repercusiones en la economía, el medio
ambiente, la política etc. En un estudio realizado por Moreno et al. (2012), se llevó a
cabo una revisión bibliográfica en las revistas de mayor impacto en el campo de la
38
Didáctica de las Ciencias sobre las temáticas relacionadas con las controversias socio-
científicas, la categoría en la que más artículos habían sido publicados relacionados
con las controversias socio-científicas era la biotecnología, algunos de ellos tan
conocidos como la clonación, utilización de células madres, organismos modificados
genéticamente etc. Por lo tanto un tema que genera tanta controversia en la
ciudadanía debe ser tratado con especial atención por parte de los docentes (Occelli
et al., 2017).
Por todos es conocido el papel que desempeña los medios de comunicación en
la formación de opiniones dentro de la sociedad con respecto a determinados temas
tanto políticos como económicos, pero también juegan un papel clave en la
transmisión de conocimientos/hallazgos científicos para los cuales una gran cantidad
de la población no tienen una formación necesaria para entender completamente el
asunto o tener un propio pensamiento crítico. Si tenemos en cuenta que una parte de
esa población son individuos jóvenes, podemos deducir que gran parte de sus
opiniones o conocimientos provengan solamente de noticias científicas tratadas en
medios de comunicación apareciendo con ello las ideas previas comentadas
anteriormente. Por ello, parece conveniente preparar al alumnado para que sean
capaces de comprender y comentar críticamente los temas científicos que aparecen
continuamente en medios de comunicación. Una posible estrategia para alfabetizar
científicamente al alumnado es introducir noticias científicas que generen cierta
controversia socio-científica para que el alumnado adquiera pensamiento crítico y sea
capaz de valorar de manera razonada cualquier noticia de índole científica que
aparezca en la vida cotidiana, mejorando también la capacidad de argumentación en
los debates y en la toma de decisiones del alumnado. Además, al introducir noticias
científicas de actualidad, se capta la atención del alumnado, aumentando su
motivación e interés hacia la materia. (Jiménez-Liso, 2010; Hernández et al., 2006).
Durante el desarrollo de la unidad didáctica se planteará una actividad de
aprendizaje por indagación o más conocido internacionalmente, inquiry-based
learning (IBL). La indagación es un término que fue descrito por primera vez por John
Dewey a principios del siglo XX como un tipo de aprendizaje que fomentaba la actitud
y la habilidad necesaria en la ciencia. Desde entonces numerosos autores han
intentado definir de forma clara que es la indagación pero no existe un consenso
actual en tal término. Atendiendo a la publicación en 1996 de los National Science
Education Standards de los Estados Unidos, la indagación se define como “una
actividad polifacética que implica hacer observaciones; plantear preguntas; examinar
libros y otras fuentes de información para ver qué es lo ya conocido; planificar
investigaciones; revisar lo conocido hoy en día a la luz de las pruebas experimentales;
utilizar instrumentos para reunir, analizar e interpretar datos; proponer respuestas,
explicaciones y predicciones; y comunicar los resultados”, desde entonces se ha
39
situado al aprendizaje por indagación como un método magnífico para aprender
ciencias. De acuerdo con Martin-Hansen (2002), se establecen cuatro tipos de
enseñanza basada en la indagación (Reyes-Cárdenas et al., 2012; Garritz, 2010):
• Indagación abierta: En este tipo, el docente es el encargado de formular una
pregunta, y el estudiante es el encargado de realizar todo el proceso de investigación.
• Indagación guiada: En este tipo de indagación, el docente formula la pregunta
y guía la investigación del estudiante
• Indagación acoplada: Este tipo de indagación integra tanto la indagación
abierta como guiada, la pregunta la realiza el docente, pero los estudiantes tienen
cierta libertad para dirigir la investigación o tienen que tener en cuenta determinados
aspectos aportados por el docente.
• Indagación estructurada: En este tipo de indagación, el estudiante está
totalmente guiado en todos los pasos por el profesor, limitando la posibilidad de los
estudiantes de intervenir en el proceso de indagación. Este tipo de indagación no está
recomendada para su empleo como metodología didáctica debido a que impide al
alumno realizar hipótesis, diseñar el experimento, investigar sobre el problema
planteado o de analizar los resultados y si estos dan la solución al problema.
Se han realizado diversos estudios sobre la efectividad de la enseñanza por
indagación en las aulas y se ha comprobado que existe una mejora significativa en la
adquisición de nuevo conocimiento en comparación con otras metodologías como la
tradicional de transmisión-recepción, además se ha comprobado que una indagación
dirigida por el docente tiene mejores resultados que una indagación de tipo abierta en
la que el estudiante dirige su propia investigación (Pedaste et al., 2015; Romero-Ariza,
2017).
Pedaste et al. (2015) describen cinco fases en el proceso de aprendizaje por
indagación: Orientación, Conceptualización, Investigación, Conclusión y Discusión que
están estrechamente relacionados formando un ciclo de indagación, ya que el proceso
de aprendizaje por indagación no se trata de un proceso uniforme y lineal sino que en
cada una de las fases se puede introducir la subfase de autoevaluación, que puede
estar conectada con cualquier fase del ciclo de aprendizaje por indagación.
Según Salas (2010), el aprendizaje por indagación necesita integrar el mundo
que rodea a los estudiantes mediante preguntas que hay que saber formular y que
posteriormente, puedan ser resueltas, por lo tanto, es necesario que el alumnado
indague, establezca suposiciones, emplee y potencia su razonamiento crítico y lógico y
considere posibles explicaciones. Además esas preguntas deben tener una cierta
disposición científica y que den sentido a ciertas ideas, teorías o modelos científicos
que permitan explicar las evidencias disponibles (Romero-Ariza, 2017).
40
Se considera primordial que los estudiantes entiendan cómo piensan los
científicos y por qué piensan de una manera determinada, no solamente en que hacen
los científicos, cuáles son sus hallazgos y que piensan durante los procesos de
investigación. Por ello, el aprendizaje por indagación ofrece al estudiante la posibilidad
de adquirir el conocimiento de la naturaleza de la ciencia y herramientas para
desarrollar el pensamiento científico (Dobber et al., 2017), así como también que los
alumnos desarrollen el conocimiento y el entendimiento de las ideas científicas
(Garritz, 2006).
PROYECCIÓN DIDÁCTICA
LEGISLACIÓN VIGENTE
Legislación nacional
La legislación vigente a nivel estatal es la Ley Orgánica 8/2013, de 9 de
diciembre, para la Mejora de la Calidad Educativa (LOMCE), que no reemplaza a la Ley
Orgánica 2/2006, de 3 de mayo, de Educación (LOE), sino que la modifica. La LOMCE
viene desarrollada en el siguiente Real Decreto:
Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el
currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato, en la
que se detalla la nueva configuración del currículo.
o Orden ECD/65/2015, de 21 de enero, por la que se describen las
relaciones entre las competencias, los contenidos y los criterios de
evaluación de la educación primaria, la educación secundaria obligatoria
y el bachillerato, en dicha orden se describen las competencias clave y
cómo debe realizarse su evaluación.
Legislación autonómica
A nivel autonómico, no hay una ley que haya reemplazado a la Ley 17/2007, de
10 de diciembre, de Educación de Andalucía (LEA), por lo tanto, sigue vigente. Para
desarrollar la unidad didáctica, será imprescindible regirnos por la legislación aprobada
y vigente en la comunidad autónoma andaluza:
Decreto 111/2016, de 14 de junio, por el que se establece la ordenación y el
currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Autónoma
de Andalucía.
Orden de 14 de julio de 2016, por la que se desarrolla el currículo
correspondiente a la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad
Autónoma de Andalucía, se regulan determinados aspectos de la atención a la
41
diversidad y se establece la ordenación de la evaluación del proceso de
aprendizaje del alumnado.
JUSTIFICACIÓN
Atendiendo a la legislación vigente tanto a nivel nacional, mediante el Real
Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, como a nivel autonómico, mediante la Orden
del 14 de julio de 2016, esta unidad didáctica se encuadra dentro del Bloque 1. La
evolución de la vida dentro de la materia Biología y Geología en el cuarto curso de
Educación Secundaria Obligatoria, siendo esta materia de tipo opcional. A lo largo de la
unidad didáctica se trabajarán contenidos relacionados con la genética y la
biotecnología, esto supone, el primer acercamiento formal del alumnado a estas áreas
de conocimiento que están en continuo crecimiento y de actualidad, por lo que es
imprescindible que el alumnado reciba una instrucción acorde a la importancia de
estas disciplinas en auge, ya no sólo para adquirir determinados conocimientos
científicos, sino para que aprendan también determinadas habilidades y actitudes para
lograr una alfabetización científica frente a determinados temas científicos que
pueden tener una menor o mayor implicación en el conjunto de la sociedad.
CONTEXTUALIZACIÓN
La unidad didáctica que se tratará durante el presente documento se
implementará en el Colegio “Santa María de la Capilla”, ubicado en Jaén, que presentó
una cifra de 113457 habitantes el curso pasado, atendiendo al Instituto Nacional de
Estadística (INE).
Descripción del centro
El colegio se encuentra localizado en una zona residencial con amplios servicios
a su alrededor como diferentes establecimientos de alimentación, parques o lugares
de ocio. El centro corresponde a la Hermandad Marista y se trata por tanto, de un
colegio católico. En el cual se imparten numerosos niveles y etapas educativas, desde
la Educación Infantil hasta el Bachillerato, por lo tanto el alumnado del centro tiene
una edad aproximada entre los 3 y los 18 años. Seguidamente, en la ilustración 11, se
puede apreciar el organigrama del colegio con las etapas educativas impartidas por el
centro.
42
Instalaciones y materiales
El Centro está compuesto de un edificio que se reparte en dos mitades: el ala
izquierda para el alumnado de Educación Infantil y Educación Primaria y el ala derecha
para el alumnado de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato. El colegio
dispone de amplias instalaciones como aulas convencionales, sala de audiovisuales,
laboratorios de Ciencias Naturales, gimnasio, sala de actos, departamentos para el
profesorado de las distintas áreas del conocimiento, así como los despachos del
director y el jefe de estudios. Además se dispone de un ascensor para aquellas
personas con movilidad reducida u otras que lo necesiten en un momento
determinado. Además, es de riguroso cumplimiento garantizar la buena limpieza de las
aulas una vez finalicen las clases cada día.
Ilustración 11. Organigrama del Centro. Fuente: Plan de Centro
43
Entre los materiales que podemos destacar del Centro serían las pizarras tanto
tradicionales como digitales en cada aula, el proyector, el ordenador, y las mesas y
sillas correspondientes y un material de gimnasio renovado y adaptado a las diferentes
edades del alumnado y también para aquellos alumnos que tengan alguna
discapacidad motora.
Contexto del alumnado del Centro
Como se ha comentado anteriormente, el Centro se ubica en una zona
residencial (Ilustración 12) donde los ciudadanos tienen un nivel socioeconómico
medio aunque las familias del alumnado generalmente tienen un nivel elevado, lo que
permite que la mayoría del alumnado puede asistir a clase con tablets, facilitando así el
uso de las TICs por parte del profesorado y fomentando la adquisición de la
competencia digital.
La mayoría del alumnado del centro es bastante disciplinado, por lo tanto,
pueden realizar numerosas actividades extraescolares, las cuales son ofertadas por el
colegio. Al tratarse de un colegio católico, tanto los familiares como el alumnado están
muy implicados en obras humanitarias en las que el colegio participa. Además, el
centro tiene como una de sus finalidades crear conciencia social mediante charlas que
traten los ámbitos más controvertidos de la actualidad.
Por otro lado, el centro tiene vínculos con colegios de otros países europeos
con los que se realizan intercambios de alumnado, habitualmente van acompañados
de uno o dos profesores, para familiarizarse con otras culturas y tradiciones.
Ilustración 12. Zonas de influencia del Centro “Santa María de la Capilla”. Fuente: Plan de Centro.
44
Contexto del aula
La unidad didáctica a desarrollar se está especialmente diseñada para los
alumnos del segundo ciclo de la Educación Secundaria Obligatoria, en el cuarto curso
grupo A del colegio “Santa María de la Capilla”, dicho curso consta de 13 alumnas y 11
alumnos, ningún alumno es repetidor ni necesitan de ninguna adaptación curricular
significativa, el nivel de la clase es medio-alto en casi todas las materias y no presentan
ningún problema de disrupción en el aula generalmente. Hay 2 alumnos con
necesidades específicas de apoyo educativo (NEAE), concretamente presentan altas
capacidades intelectuales.
OBJETIVOS
Según el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece
el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato, los
objetivos vienen definidos como:
“Aquellos referentes relativos a los logros que el estudiante debe alcanzar al
finalizar cada etapa, como resultado de las experiencias de enseñanza-aprendizaje
intencionalmente planificadas a tal fin.”
Objetivos generales de la etapa
Como la siguiente unidad didáctica está encuadrada en la programación del
cuarto curso de la Educación Secundaria Obligatoria, dicha etapa educativa conforme a
lo dispuesto en el artículo 11 del Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el
que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria,
contribuirá a desarrollar en los alumnos y las alumnas las capacidades que les
permitan:
a) Asumir responsablemente sus deberes, conocer y ejercer sus derechos en el
respeto a los demás, practicar la tolerancia, la cooperación y la solidaridad
entre las personas y grupos, ejercitarse en el diálogo afianzando los derechos
humanos y la igualdad de trato y de oportunidades entre mujeres y hombres,
como valores comunes de una sociedad plural y prepararse para el ejercicio de
la ciudadanía democrática. (OGE1)
b) Desarrollar y consolidar hábitos de disciplina, estudio y trabajo individual y en
equipo como condición necesaria para una realización eficaz de las tareas del
aprendizaje y como medio de desarrollo personal. (OGE2)
c) Valorar y respetar la diferencia de sexos y la igualdad de derechos y
oportunidades entre ellos. Rechazar la discriminación de las personas por razón
de sexo o por cualquier otra condición o circunstancia personal o social.
45
Rechazar los estereotipos que supongan discriminación entre hombres y
mujeres, así como cualquier manifestación de violencia contra la mujer. (OGE3)
d) Fortalecer sus capacidades afectivas en todos los ámbitos de la personalidad y
en sus relaciones con los demás, así como rechazar la violencia, los prejuicios
de cualquier tipo, los comportamientos sexistas y resolver pacíficamente los
conflictos. (OGE4)
e) Desarrollar destrezas básicas en la utilización de las fuentes de información
para, con sentido crítico, adquirir nuevos conocimientos. Adquirir una
preparación básica en el campo de las tecnologías, especialmente las de la
información y la comunicación. (OGE5)
f) Concebir el conocimiento científico como un saber integrado, que se estructura
en distintas disciplinas, así como conocer y aplicar los métodos para identificar
los problemas en los diversos campos del conocimiento y de la experiencia.
(OGE6)
g) Desarrollar el espíritu emprendedor y la confianza en sí mismo, la participación,
el sentido crítico, la iniciativa personal y la capacidad para aprender a aprender,
planificar, tomar decisiones y asumir responsabilidades. (OGE7)
h) Comprender y expresar con corrección, oralmente y por escrito, en la lengua
castellana y, si la hubiere, en la lengua cooficial de la Comunidad Autónoma,
textos y mensajes complejos, e iniciarse en el conocimiento, la lectura y el
estudio de la literatura. (OGE8)
i) Comprender y expresarse en una o más lenguas extranjeras de manera
apropiada. (OGE9)
j) Conocer, valorar y respetar los aspectos básicos de la cultura y la historia
propias y de los demás, así como el patrimonio artístico y cultural. (OGE10)
k) Conocer y aceptar el funcionamiento del propio cuerpo y el de los otros,
respetar las diferencias, afianzar los hábitos de cuidado y salud corporales e
incorporar la educación física y la práctica del deporte para favorecer el
desarrollo personal y social. Conocer y valorar la dimensión humana de la
sexualidad en toda su diversidad. Valorar críticamente los hábitos sociales
relacionados con la salud, el consumo, el cuidado de los seres vivos y el medio
ambiente, contribuyendo a su conservación y mejora. (OGE11)
l) Apreciar la creación artística y comprender el lenguaje de las distintas
manifestaciones artísticas, utilizando diversos medios de expresión y
representación. (OGE12)
Además de los objetivos descritos anteriormente, el Decreto 111/2016, de 14 de junio,
en su artículo 3, establece que la Educación Secundaria Obligatoria en Andalucía
contribuirá a desarrollar las capacidades que le permitan:
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a) Conocer y apreciar las peculiaridades de la modalidad lingüística andaluza en
todas sus variedades. (OGE13)
b) Conocer y apreciar los elementos específicos de la historia y la cultura andaluza,
así como su medio físico y natural y otros hechos diferenciadores de la
comunidad autónoma andaluza, para que sea valorada y respetada como
patrimonio propio y en el marco de la cultura española y universal. (OGE14)
Objetivos de área
Según lo establecido en la Orden de 14 de julio de 2016, la enseñanza de la
Biología y Geología en la comunidad autónoma de Andalucía en esta etapa tendrá
como finalidad el desarrollo de las siguientes capacidades:
1. Comprender y utilizar las estrategias y los conceptos básicos de la Biología y
Geología para interpretar los fenómenos naturales, así como para analizar y valorar las
repercusiones de desarrollos científicos y sus aplicaciones. (OA1)
2. Aplicar, en la resolución de problemas, estrategias coherentes con los
procedimientos de las ciencias, tales como la discusión del interés de los problemas
planteados, la formulación de hipótesis, la elaboración de estrategias de resolución y
de diseños experimentales, el análisis de resultados, la consideración de aplicaciones y
repercusiones del estudio realizado y la búsqueda de coherencia global. (OA2)
3. Comprender y expresar mensajes con contenido científico utilizando el lenguaje oral
y escrito con propiedad, interpretar diagramas, gráficas, tablas y expresiones
matemáticas elementales, así como comunicar a otras personas argumentaciones y
explicaciones en el ámbito de la ciencia. (OA3)
4. Obtener información sobre temas científicos, utilizando distintas fuentes, incluidas
las tecnologías de la información y la comunicación, y emplearla, valorando su
contenido, para fundamentar y orientar trabajos sobre temas científicos. (OA4)
5. Adoptar actitudes críticas fundamentadas en el conocimiento para analizar,
individualmente o en grupo, cuestiones científicas. (OA5)
6. Desarrollar actitudes y hábitos favorables a la promoción de la salud personal y
comunitaria, facilitando estrategias que permitan hacer frente a los riesgos de la
sociedad actual en aspectos relacionados con la alimentación, el consumo, las
drogodependencias y la sexualidad. (OA6)
7. Comprender la importancia de utilizar los conocimientos de la Biología y Geología
para satisfacer las necesidades humanas y participar en la necesaria toma de
decisiones en torno a problemas locales y globales a los que nos enfrentamos. (OA7)
8. Conocer y valorar las interacciones de la ciencia con la sociedad y el medio
ambiente, con atención particular a los problemas a los que se enfrenta hoy la
47
humanidad y la necesidad de búsqueda y aplicación de soluciones, sujetas al principio
de precaución, para avanzar hacia un futuro sostenible. (OA8)
9. Reconocer el carácter tentativo y creativo de las ciencias de la naturaleza, así como
sus aportaciones al pensamiento humano a lo largo de la historia, apreciando los
grandes debates superadores de dogmatismos y las revoluciones científicas que han
marcado la evolución cultural de la humanidad y sus condiciones de vida. (OA9)
10. Conocer y apreciar los elementos específicos del patrimonio natural de Andalucía
para que sea valorado y respetado como patrimonio propio y a escala española y
universal. (OA10)
11. Conocer los principales centros de investigación de Andalucía y sus áreas de
desarrollo que permitan valorar la importancia de la investigación para la humanidad
desde un punto de vista respetuoso y sostenible. (OA11)
Objetivos específicos de la unidad didáctica
Durante el desarrollo de la unidad didáctica se pretenderá que los alumnos
adquieran los siguientes objetivos didácticos:
1. Analizar el papel de los ácidos nucleicos como portadores y transmisores de la
información hereditaria. (OUD1)
2. Identificar los distintos tipos de ácidos nucleicos, su estructura y sus funciones.
(OUD2)
3. Explicar el proceso de replicación del ADN. (OUD3)
4. Describir los mecanismos de la expresión genética. (OUD4)
5. Conocer las características del código genético. (OUD5)
6. Diferenciar los distintos tipos de mutaciones y su implicación en la diversidad
genética y en la aparición de enfermedades genéticas. (OUD6)
7. Distinguir entre biotecnología tradicional y biotecnología moderna. (OUD7)
8. Valorar la importancia de las aplicaciones de la ingeniería genética y la
biotecnología y su repercusión en la sociedad. (OUD8)
9. Identificar las principales herramientas y técnicas de la ingeniería genética.
(OUD9)
10. Valorar críticamente las consecuencias de los avances actuales de la
biotecnología y la ingeniería genética. (OUD10)
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CONTENIDOS
Según lo dispuesto Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se
establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria, los contenidos
vienen definidos como:
“Un conjunto de conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes que
contribuyen al logro de los objetivos de cada enseñanza y etapa educativa y a la
adquisición de competencias. Los contenidos se ordenan en asignaturas, que se
clasifican en materias y ámbitos, en función de las etapas educativas o los programas
en que participe el alumnado.”
Los contenidos de la unidad didáctica se pueden clasificar en tres tipos:
contenidos conceptuales referidos como un conocimiento de conceptos y están el
relacionados habitualmente con el saber, contenidos procedimentales, referidos a la
adquisición de destrezas, relacionados asiduamente con el saber hacer, y actitudinales,
referidos a un conjunto de valores y actitudes, relacionados habitualmente con el
saber ser.
Tabla 1. Contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales.
CONTENIDOS
CONCEPTOS
Los ácidos nucleicos: Estructura, tipos y función. (CC1)
Replicación del ADN. (CC2)
Transcripción del ADN. (CC3)
Traducción. (CC4)
Código genético. (CC5)
Mutaciones: Tipos y enfermedades genéticas asociadas. (CC6)
Biotecnología tradicional y moderna. (CC7)
Aplicaciones de la ingeniería genética y biotecnología y sus dimensiones éticas. (CC8)
Ingeniería genética: Herramientas y técnicas.(CC9)
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PROCEDIMIENTOS
Identificación de ácidos nucleicos mediante imágenes. (CP1)
Identificación de la secuencia de aminoácidos de una proteína a partir de una secuencia de nucleótidos. (CP2)
Asociación de enfermedades genéticas a tipos de mutaciones. (CP3)
Manejo de habilidades y utilización de materiales de laboratorio para la extracción de ADN. (CP4)
Búsqueda de información sobre aspectos relacionados con la biotecnología. (CP5)
Distinción de productos elaborados por biotecnología tradicional o moderna. (CP6)
Diseño de un proceso de clonación de un fragmento de ADN. (CP7)
ACTITUDES
Apreciar la importancia de los ácidos nucleicos como componentes de la información hereditaria, capaces de
almacenar y transmitir esa información hereditaria. (CA1)
Respetar las normas básicas de seguridad en el laboratorio. (CA2)
Valoración de la repercusión de los avances de la biotecnología en la sociedad. (CA3)
Reflexión sobre los aspectos éticos que desencadenan los nuevos descubrimientos en biotecnología e
ingeniería genética. (CA4)
COMPETENCIAS CLAVE
Según lo dispuesto Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, las
competencias vienen definidas como:
“Aquellas capacidades para aplicar de forma integrada los contenidos propios
de cada enseñanza y etapa educativa, con el fin de lograr la realización adecuada de
actividades y la resolución eficaz de problemas complejos.”
Este Real Decreto se basa en la potenciación del aprendizaje por competencias,
integradas en los elementos curriculares para propiciar una renovación en la práctica
docente y en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
La competencia supone una combinación de habilidades prácticas,
conocimientos, motivación, valores éticos, actitudes, emociones, y otros componentes
sociales y de comportamiento que se movilizan conjuntamente para alcanzar una
acción eficaz en el alumnado. Se consideran, por tanto, como conocimiento en la
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práctica, un conocimiento adquirido a través de la participación activa en prácticas
sociales que pueden desarrollarse tanto en el contexto educativo formal, a través del
currículo, como en los contextos educativos no formales e informales.
Según el Real Decreto 1105/2014 las competencias clave vienen definidas como
“aquellas que todas las personas precisan para su realización y desarrollo personal, así
como para la ciudadanía activa, la inclusión social y el empleo”.
En el mismo Real Decreto se presentan las competencias clave del currículo y
en el Anexo I de la Orden ECD/65/2015, de 21 de enero, por la que se describen las
relaciones entre las competencias, los contenidos y los criterios de evaluación de la
educación primaria, la educación secundaria obligatoria y el bachillerato. Las
competencias clave son las siguientes:
1. Competencia lingüística.
2. Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología.
3. Competencia digital.
4. Aprender a aprender.
5. Competencias sociales y cívicas.
6. Sentido de iniciativa y espíritu emprendedor.
7. Conciencia y expresiones culturales.
A continuación se presentará una relación entre las competencias clave y de
cómo la Unidad Didáctica contribuye a la adquisición de algunas de estas
competencias.
Tabla 2. Contribución de la unidad didáctica a la adquisición de las competencias clave.
Competencias clave Contribución de la unidad didáctica a la adquisición de las competencias clave
Competencia lingüística (CL)
Esta competencia se tratará mediante el vocabulario específico de la unidad, el cual deberá conocer y dominar al término del desarrollo de la misma.
Mediante la expresión oral durante los debates.
Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y
tecnología (CMTC)
Esta es la competencia que más se trabajará durante el desarrollo de la misma y su adquisición va encaminada a la asimilación de contenidos científicos así como su interrelación para que se adquiera
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un aprendizaje significativo y estos conocimientos les sean útiles para el día a día.
Competencia digital (CD)
Esta competencia se trabajará mediante la búsqueda de información en páginas web o bases de datos durante el desarrollo de la unidad didáctica.
Aprender a aprender (CAA)
El alumnado deberá realizar un trabajo de investigación mediante el cual serán capaces de adquirir ciertas habilidades de búsqueda de información que les permitirán en un futuro seleccionar información válida y específica de un tema en particular.
Competencias sociales y cívicas (CSC)
El alumnado será capaz de adquirir esta habilidad mediante la implementación de debates sobre cuestiones socio-científicas que potenciaran su pensamiento crítico, así como también analizaran las dimensiones éticas del desarrollo de técnicas de ingeniería genética, que les permitirá interpretar determinados fenómenos y problemas sociales de cualquier índole, tomar sus propias decisiones, argumentarlas y resolver determinados aspectos de dimensión social.
Sentido de iniciativa y espíritu emprendedor (SIEP)
Durante la realización del trabajo de indagación o investigación, el alumnado tendrá la libertad de plantear sus propias hipótesis e investigar para tratar de resolver un problema.
Además durante la realización de actividades, se pedirán voluntarios por lo que se potenciará su sentido de iniciativa.
Conciencia y expresiones culturales Esta competencia no se trabajará
a lo largo de la unidad didáctica.
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METODOLOGÍA
Según lo establecido en el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, la
metodología didáctica viene definida como: “conjunto de estrategias, procedimientos y
acciones organizadas y planificadas por el profesorado, de manera consciente y
reflexiva, con la finalidad de posibilitar el aprendizaje del alumnado y el logro de los
objetivos planteados”.
Este conjunto de estrategias y acciones organizadas para posibilitar un
aprendizaje significativo del alumnado mediante una metodología activa, buscando
continuamente la participación e involucración del alumnado en las sesiones para
aumentar su motivación y despertar su interés hacia la materia tratando de acercarla,
en la medida de lo posible a su vida cotidiana.
Teniendo en cuenta el enfoque didáctico comentado anteriormente, se
trabajaran las ideas previas del alumnado, se realizarán debates en el aula de
determinadas controversias socio-científicas y se realizará un trabajo de
indagación/investigación en el que los alumnos deberán buscar información para
resolver una cuestión planteada por el profesor, teniendo en cuenta que el profesor
hará de guía y supervisará al alumnado durante el proceso, debido a que se ha
comprobado que la indagación guiada por el docente es la que más ventajas ofrece en
el aprendizaje (Pedaste et al., 2015; Romero-Ariza, 2017). Durante el transcurso de la
unidad didáctica se tratará de emplear las tecnologías de la información y la
comunicación (TIC).
Para lograr una completa formación del alumnado en dicha unidad didáctica se
realizarán las siguientes actividades:
Actividades evaluación inicial del alumnado: En estas actividades podremos
saber si nuestro alumnado tiene ideas previas y si son o no erróneas, en el caso
de que sean erróneas se debe intentar que el alumno experimente un cambio
conceptual y pueda adquirir nuevo conocimiento sobre unos conocimientos
básicos sólidos.
Actividades de presentación y motivación: Estas actividades están destinadas a
presentar la unidad didáctica, unir conceptos que conocen e intentar despertar
el interés en el alumnado.
Actividades de desarrollo: Hay de diferentes tipos y están encaminadas para
que el alumnado alcance los objetivos y competencias propuestas. Deben ser
de diferentes grados de dificultad, y normalmente, se empezará por aquellas
actividades de menor complejidad a mayor complejidad.
Actividades de refuerzo y ampliación: Las actividades de refuerzo se emplearán
en el caso de que el alumnado no sea capaz de alcanzar los criterios de
evaluación mínimos establecidos en la legislación, para ello se propondrán
53
actividades diferentes al resto del alumnado. Las actividades de ampliación son
para el alumnado que adquiera con suma facilidad y rapidez los objetivos
planteados para la unidad didáctica, este tipo de actividades deben ir
encaminadas a profundizar sobre determinados aspectos del currículo.
Actividades de evaluación: En este tipo de actividades se evalúa el aprendizaje
del alumnado, pueden ser tanto actividades ya realizados como otras diseñadas
específicamente.
En función de la metodología empleada o del tipo de actividad a realizar, el
alumnado se distribuirá:
En gran grupo: Cuando se realicen debates, corrección de actividades,
explicación de los contenidos
En pequeño grupo: Se fomenta el trabajo en equipo, las relaciones
interpersonales, saber escuchar a los compañeros y compañeras. Este tipo de
agrupación se puede dar, por ejemplo, en la realización de la práctica de
laboratorio
Individualmente: Sirven para que el alumnado desarrolle sus propias
capacidades y hábitos de trabajo sin ayuda del profesor ni de los compañeros
de clase.
TEMPORALIZACIÓN
Teniendo en cuenta la duración del curso académico, y que el horario lectivo de
Biología y Geología en cuarto curso de Educación Secundaria Obligatoria es de 3 horas
lectivas a la semana, las unidades didácticas quedarían organizadas temporalmente de
la siguiente manera aproximadamente:
Tabla 3. Temporalización de las unidades didácticas desarrolladas durante el curso.
Unidades didácticas Temporalización
PRIMER TRIMESTRE
UNIDAD DIDÁCTICA 1: Tectónica de placas 13 sesiones
UNIDAD DIDÁCTICA 2: Estructura y dinámica de la Tierra
13 sesiones
UNIDAD DIDÁCTICA 3: La historia de la Tierra 8 sesiones
SEGUNDO TRIMESTRE
UNIDAD DIDÁCTICA 4: La célula 9 sesiones
UNIDAD DIDÁCTICA 5: La herencia biológica 12 sesiones
UNIDAD DIDÁCTICA 6: Genética molecular 10 sesiones
TERCER TRIMESTRE
UNIDAD DIDÁCTICA 7: Evolución y origen de la 7 sesiones
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Por lo tanto, la unidad didáctica que vamos a desarrollar “Genética molecular”
se impartirá al final del segundo trimestre y tendrá una duración de 10 sesiones
repartidas en el mes de marzo:
Tabla 4. Temporalización de la unidad didáctica: Genética molecular.
vida
UNIDAD DIDÁCTICA 8: Los ecosistemas 11 sesiones
UNIDAD DIDÁCTICA 9: La actividad humana y el medio ambiente
9 sesiones
Total sesiones 92 sesiones
Temporalización de la unidad didáctica: Genética molecular MARZO
2020
LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES
9
10
Ideas previas y ácidos nucleicos
11
12
Replicación y transcripción
13
16
Traducción, código genético y mutaciones:
tipos y relación con la evolución
17
Enfermedades genéticas y las herramientas y
las técnicas de la ingeniería genética
18
19
Práctica de laboratorio e
introducción del trabajo de indagación
20
23
Biotecnología tradicional y moderna: sus aplicaciones e implicaciones éticas. Guiar trabajo de indagación
24
Guiar trabajo de indagación. Búsqueda
bibliográfica sobre
controversias socio-científicas
25
26
Debates sobre controversias
socio-científicas.
27
30
Debates sobre controversias
socio-científicas. Autoevaluación
31
Examen escrito 1 2 3
55
A continuación, se procederá a desarrollar cada sesión, teniendo en cuenta que
la duración de cada sesión será de 55 minutos. La relación entre las actividades y los
objetivos, contenidos, criterios de evaluación, recursos empleados y competencias
clave que se trabajarán en cada una de ellas vienen detalladas en el Anexo 1. Las
rúbricas de evaluación empleadas se recogen en el Anexo 2.
SESIÓN 1 (10/03/2020)
Esta sesión tendrá lugar en el aula de informática. Antes de comenzar con los
contenidos de la unidad didáctica se visualizará el siguiente video al alumnado para
captar su atención, incrementar su motivación y a su vez que vean la utilidad de
conocer los diferentes aspectos que se tratarán en la unidad didáctica:
https://www.youtube.com/watch?v=-BTS8QGT13w, partiendo del minuto 1:21 hasta
el minuto 3:46, una vez que haya finalizado el video se preguntará al alumnado que
esperan aprender durante las siguientes sesiones y si conocen de algunas aplicaciones
relacionadas con la terapia génica que sean recientes para conocer si tienen alguna
idea previa en dicha materia, dicha actividad será la número 0 y tendrá una duración
de 10 minitos . Además es necesario identificar las ideas previas del alumnado sobre
los contenidos que se abordarán posteriormente. Para ello, se comienza la unidad
didáctica con la actividad 1, en la cual se realizarán preguntas tipo test mediante la
plataforma Kahoot, en las cuales se preguntarán ciertas cuestiones que abordarán la
integridad de contenidos de la unidad didáctica, de esta forma, podemos conocer las
ideas previas del alumnado en el instante, ellos mismos asocian si sus ideas previas son
erróneas o no, y se intentan dar analogías de las ideas previas erróneas para provocar
un cambio conceptual en el alumnado. La duración de la actividad será
aproximadamente de 15 minutos.
Actividad 2: Exposición con apoyo multimedia. Se introducirán los contenidos:
Los ácidos nucleicos: Estructura, tipos y función. Para ello, se buscará la participación
activa del alumnado durante la exposición de los contenidos. La duración estimada
será de 15 minutos.
Actividad 3: El alumnado deberá organizarse en grupos de 4 para realizar la
actividad compara y contrasta, en la cual deberán encontrar las similitudes y las
diferencias entre ARN y ADN, así como una conclusión final de estos dos tipos de
ácidos nucleicos. Se repartirá una fotocopia por cada grupo, dicha fotocopia se
encuentra en el anexo 3. La duración de la actividad será de 10 minutos
aproximadamente.
En los últimos 5 minutos, se pedirá a los alumnos que realicen las actividades 4
y 5 para casa. La actividad 4 consiste en visualizar imágenes de ácidos nucleicos e
identificar a qué tipo se corresponde así como nombrar los componentes de cada uno,
56
dichas imágenes se muestran en el anexo 4. La actividad 5 consistirá en la realización
de un dibujo de la estructura del ARN y del ADN.
SESIÓN 2 (12/03/2020)
La sesión comenzará con la corrección de la actividad 4, así como también se
comprobará que el alumnado ha realizado, y de qué forma la actividad 5 mediante la
observación directa. La corrección de las actividades tendrá una duración de 10
minutos.
Para la explicación de los contenidos: Replicación y Transcripción del ADN, se
comenzará con una actividad que trata sobre presentar una analogía de la cantidad de
nucleótidos que tiene el genoma humano y las repercusiones que tendría una
replicación o una transcripción con poca fiabilidad. Para ello, se pedirán voluntarios
para que intenten decir lo más rápido posible la cadena complementaria a una hebra
molde de ADN en el proceso de replicación y posteriormente, que digan la cadena
transcrita a partir de la hebra molde, que se trata de la misma en los dos casos, en el
proceso de transcripción. Esta actividad será la número 6 y la secuencia de nucleótidos
de ADN viene recogida en el anexo 5. La duración de esta actividad será de unos 10
minutos.
Una vez que el alumnado comprenda lo sutiles, rápidos y fiables que deben ser
dichos procesos, estará en la necesidad de conocer más a fondo como se desarrollan
los procesos de replicación y transcripción, por lo que se procederá a su explicación de
los contenidos con apoyo multimedia, siempre atendiendo a una metodología
participativa del alumnado. La duración estimada de la explicación será de 25 minutos.
Esta actividad será la número 7.
La actividad número 8 consistirá en trabajar por parejas los contenidos
explicados anteriormente. Dicha actividad consistirá en que un alumno debe leerse el
proceso de replicación del ADN y el otro compañero el de transcripción, cuando lo
hayan comprendido, uno deberá contarle el proceso leído al otro y viceversa. Cuando
terminen se cambiarán los papeles y el alumno/a que se haya leído la replicación
deberá leerse el proceso de transcripción y viceversa. De esta forma, en la cual el
alumno debe conocer el proceso para poder explicarlo, se logra un proceso más
significativo. La duración de esta actividad será de 10 minutos.
SESIÓN 3 (16/03/2020)
Esta sesión comenzará con la actividad número 9, que consistirá en la
explicación con apoyo multimedia de los contenidos: Traducción, código genético y
tipos de mutaciones. Dicha actividad incidirá de nuevo en el proceso de traducción, la
importancia de su fiabilidad en la síntesis de proteínas, las características del código
57
genético y los tipos de mutaciones. La actividad 9 tendrá una duración estimada de 25
minutos.
Una vez explicado la traducción y el código genético, se realizará la actividad 10
que consiste en proyectar una secuencia de ARN mensajero y en asignar un
aminoácido a cada alumno/a de los 20 aminoácidos que hay, estos alumnos deberán
conocer que secuencias de ARN mensajero codifican para su aminoácido, de modo que
cada uno de ellos actuarán como un “ARN transferente”. Un alumno/a se encargará de
conocer las secuencias STOP que terminan la traducción. Otro alumno/a se encargará
de escribir en la pizarra los diferentes aminoácidos que sus compañeros consideren
que corresponden a la secuencia de ARN mensajero. Otro alumno/a deberá revisar una
vez completada la traducción de la proteína, si efectivamente se han seguido las
pautas del código genético. Por último, un alumno/a deberá escribir las dos secuencias
de ADN de la que proviene el ARNm. La secuencia de ARN mensajero se recogerá en el
anexo 6. La duración de la actividad 10 será de 20 minutos.
Tras terminar la actividad 10, se comenzará con la actividad 11, mediante la
cual el alumnado deberá relacionar el papel de las mutaciones con la evolución, para
ello se visualizará el siguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=Cz6VTtlQksE.
Duración estimada: 5 minutos.
En los últimos 5 minutos, se mandarán las actividades 12, 13 y 14 para realizar
en casa. Dichas actividades vienen detalladas en el anexo 7.
SESIÓN 4 (17/03/2020)
Dicha sesión comenzará con la corrección de actividades propuestas la sesión
anterior. Duración: 10 minutos.
Una vez finalizado la corrección, se repasaran los conceptos claves que se
introdujeron la sesión anterior en relación a los tipos de mutaciones para poder
continuar con las enfermedades genéticas derivadas de mutaciones en el material
genético. Duración: 5 minutos.
Antes de comenzar con la explicación de los contenidos, se preguntará al
alumnado si conocen algunas enfermedades con origen genético para dar pie a la
explicación de las enfermedades genéticas asociadas a mutaciones, haciendo
distinción entre enfermedades hereditarias y no hereditarias. Esta será la actividad
número 15. Duración estimada: 15 minutos
Una vez explicadas las mutaciones y las enfermedades asociadas, se habrá
completado el desarrollo de los contenidos y procesos relacionados con el material
genético que ocurren de forma natural en los organismos vivos y se comenzará con la
siguiente parte de la unidad didáctica en la cual, interviene la mano del ser humano
para manipular ese material genético con algún fin beneficioso, sin olvidar que estas
58
técnicas de manipulación han generado gran controversia en la sociedad. Por lo tanto,
una vez establecido en el punto de la unidad didáctica en el que nos encontramos, se
procede a la explicación de las herramientas y técnicas más empleadas en ingeniería
genética. Duración estimada: 20 minutos. Esta será la actividad número 16.
Una vez, finalizada la explicación de las herramientas y las técnicas de la
ingeniería genética, en los últimos 5 minutos se propone la actividad 17, que trata de
realizar el diseño de un proceso de clonación de un fragmento de ADN, para ello se
deberán apoyar de las herramientas y técnicas necesarias.
SESIÓN 5 (19/03/2020)
Esta sesión tendrá lugar en el laboratorio del centro educativo, antes de
comenzar con la práctica de extracción de ADN, se corregirá la actividad 17 sobre el
proceso de clonación de un fragmento de ADN, la duración estimada es de 5 minutos.
Después de corregir la actividad, el profesor propone una actividad/trabajo de
indagación al alumnado (IBL), la actividad consiste en simular que se ha cometido un
crimen en la ciudad de Jaén y que la policía científica ha encargado al colegio un
informe en el que se detalle un posible protocolo para poder gestionar las muestras
biológicas, que se han dejado en la escena del crimen, saliva y varios pelos del posible
sospechoso. Para ello, se les pide a los alumnos que hagan un trabajo de indagación en
el que investiguen de qué forma y qué tipos de herramientas y técnicas de ingeniería
genética emplearían para poder preparar ese protocolo que ayude a la policía a
detener al culpable del crimen. Los alumnos deberán entregar ese informe de manera
individual al finalizar la unidad didáctica. Este trabajo de indagación sería la actividad
18. La duración de la explicación de la actividad será de 10 minutos.
Para que tengan una leve conocimiento de cómo pueden extraer ADN de un
organismo vivo y se familiaricen con las normas básicas de seguridad del laboratorio y
el material de laboratorio, se comenzaría con la práctica de laboratorio: extracción de
ADN, para la cual los alumnos se organizarán en parejas o en grupos de tres personas y
recibirán una fotocopia en la que se indican los pasos para lograr esa extracción de
ADN y el informe que deben de entregar al finalizar la unidad didáctica mediante el
cual deben razonar por qué se han adicionado cada uno de los productos empleados.
Esta práctica de laboratorio sería la actividad 19 y el informe de prácticas la actividad
20. La duración estimada de la práctica será de 40 minutos, dentro de los cuales 5
minutos se destinarían para explicar las normas básicas de laboratorio, otros 5 minutos
para explicar la realización de la práctica y los últimos 5 minutos se destinarán a
limpiar el material de laboratorio empleado y dejar el laboratorio en perfectas
condiciones. En el anexo 8 se puede encontrar el protocolo de la práctica. El protocolo
a seguir está recuperado de https://www.encuentrosconlaciencia.es/?page_id=2126
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SESIÓN 6 (23/03/2020)
Exposición con apoyo multimedia de los contenidos Biotecnología tradicional y
moderna, aplicaciones de la ingeniería genética y biotecnología y sus implicaciones
éticas. Duración: 25 minutos. Esta actividad será la número 21.
Se propondrá la realización de las actividades 22 y 23. Estas actividades
vendrán recogidas en el anexo 9. Duración: 5 minutos.
Guiar el trabajo de indagación. Duración: 15 minutos.
La clase se dividirá en 5 grupos y se presentará al alumnado varias
controversias socio-científicas, entre las cuales tendrán que elegir una, se les aportará
una noticia de dicha controversia para que tengan una base para realizar la
investigación. Las controversias socio-científicas planteadas junto con la portada de
una noticia relacionada vienen recogidas en el anexo 10. Deberán realizar un trabajo
de investigación sobre dicha temática, el estado actual de la cuestión, argumentos que
defienden el empleo de dicha técnica/producto y argumentos en contra. Dicho trabajo
también tendrá que ser expuesto de forma oral al resto de sus compañeros. Duración:
10 minutos. Esta actividad será la número 24.
SESIÓN 7 (24/03/2020)
Esta sesión se desarrollará en su totalidad en la sala de Informática.
Se corregirán las actividades planteadas la sesión anterior. Duración: 10
minutos.
Se realizará una búsqueda de información en bases de datos y en recursos web
para la realización del trabajo de indagación, el profesor guiará a los alumnos durante
todo el proceso, ayudando ligeramente más a aquellos que más dificultades.
Duración: 20 minutos.
Búsqueda de información sobre la controversia socio-científica elegida.
Observación directa de la participación, implicación y actitud de los integrantes del
grupo. Duración: 25 minutos.
SESIÓN 8 (26/03/2020)
Exposición oral y posterior debate sobre controversias socio-científicas. La
evaluación de la exposición el debate y del trabajo de investigación se realizará por
medio de una rúbrica de evaluación recogida en el anexo 10. En el momento de la
exposición se lanzará una moneda al aire para decidir si dicho grupo tiene que
defender la postura a favor o en contra de las técnicas o procesos implicados en la
controversia, por lo tanto, los alumnos tendrán que preparar todo tipo de argumentos,
60
tanto a favor como en contra para el día de la exposición. Duración: 55 minutos. Cada
grupo tendrá 10 minutos como máximo para exponer el trabajo y después habrá otros
10 minutos de debate en el que intervendrá toda la clase, y se expondrán las opiniones
de cada uno.
SESIÓN 9 (30/03/2020)
Se continuará con la exposición oral y posterior debate sobre controversias
socio-científicas iniciadas en la sesión anterior. Duración: 45 minutos.
Una vez finalizados los debates, se realizará de nuevo la actividad 1, que
consiste en el mismo Kahoot que el de la primera sesión como actividad de
autoevaluación de su propio aprendizaje. Duración: 10 minutos.
SESIÓN 10 (31/03/2020)
Examen escrito sobre los contenidos trabajados en la unidad didáctica. Esta
será la última actividad de la unidad didáctica y tendrá un carácter evaluativo del
aprendizaje adquirido por el alumnado. El examen escrito será la actividad 25 y viene
detallado en el anexo 11. Además los estudiantes tendrán que entregar el cuaderno de
clase, las actividades corregidas, los esquemas/resúmenes de la unidad didáctica y los
informes del trabajo de indagación, la práctica de laboratorio y el trabajo sobre las
controversias socio-científicas. Duración: 55 minutos.
RECURSOS DIDÁCTICOS
Los recursos que se emplearán durante el desarrollo de la unidad didáctica
serán:
Libro de texto de cuarto de Educación Secundaria Obligatoria de la editorial
Edelvives.
Pizarra digital.
Pizarra tradicional.
Materiales de laboratorio y productos caseros para la práctica de laboratorio:
vasos de precipitado, tubo de ensayo, pipeta Pasteur, hisopo, sal común, agua,
jabón, alcohol de 96º.
Ordenador.
Fotocopias.
Proyector.
Altavoces.
Cuaderno de clase.
Recursos informáticos: vídeos, recursos web, conexión a Internet, plataforma
Kahoot, etc.
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Aula de informática, laboratorio, aula rutinaria.
EVALUACIÓN
La evaluación del aprendizaje del alumnado es uno de los aspectos de mayor
relevancia cuando se diseña una unidad didáctica o una programación didáctica ya que
nos indica que el grado de adquisición de las competencias y el logro de los objetivos
establecidos por la legislación, según el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre,
los referentes establecidos para llevar estas tareas a cabo son los criterios de
evaluación y los estándares de aprendizaje evaluables. Según el Decreto 111/2016 de
14 de junio, la evaluación deberá ser continua, formativa e integradora.
Según el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, los criterios de
evaluación vienen definidos como:
“El referente específico para evaluar el aprendizaje del alumnado. Describen
aquello que se quiere valorar y que el alumnado debe lograr, tanto en conocimientos
como en competencias; responden a lo que se pretende conseguir en cada asignatura.”
En el mismo documento citado anteriormente también se definen los
estándares de aprendizaje evaluables:
“Especificaciones de los criterios de evaluación que permiten definir los
resultados de aprendizaje, y que concretan lo que el estudiante debe saber,
comprender y saber hacer en cada asignatura; deben ser observables, medibles y
evaluables y permitir graduar el rendimiento o logro alcanzado. Su diseño debe
contribuir y facilitar el diseño de pruebas estandarizadas y comparables.”
A continuación, se presentan los contenidos, los criterios de evaluación y sus
correspondientes estándares de aprendizaje evaluables recogidos en el Real Decreto
1105/2014, de 26 de diciembre.
Tabla 5. Relación de contenidos, criterios de evaluación y estándares de aprendizaje evaluables que se abordarán en la unidad didáctica. Recogido del Real Decreto 1105/2014 de 26 de diciembre.
Contenidos Criterios de evaluación Estándares de aprendizaje
evaluables
Los ácidos nucleicos.
ADN y Genética molecular.
Proceso de replicación del
ADN.
Concepto de gen.
1. Comparar los tipos y la composición de los ácidos nucleicos relacionándolos con su función.
1. Distingue los distintos ácidos nucleicos y enumera sus componentes.
2. Relacionar la replicación del ADN con la conservación de la información genética.
2. Reconoce la función del ADN como portador de la información genética,
62
Expresión de la información
genética. Código
genético.
Mutaciones. Relaciones con la evolución.
Ingeniería Genética: técnicas y
aplicaciones. Biotecnología.
Bioética.
relacionándolo con el concepto de gen.
3. Comprender cómo se expresa la información genética, utilizando el código genético.
3. Ilustra los mecanismos de la expresión genética por medio del código genético.
4. Valorar el papel de las mutaciones en la diversidad genética, comprendiendo la relación entre mutación y evolución.
4. Reconoce y explica en qué consisten las mutaciones y sus tipos.
5. Conocer algunas enfermedades hereditarias, su prevención y alcance social.
5. Identifica las enfermedades hereditarias más frecuentes y su alcance social.
6. Identificar las técnicas de la ingeniería genética: ADN recombinante y PCR.
6. Diferencia técnicas de trabajo en ingeniería genética.
7. Comprender el proceso de clonación.
7. Describe las técnicas de clonación animal, distinguiendo clonación terapéutica y reproductiva
8. Reconocer las aplicaciones de la ingeniería genética: OMG (organismos modificados genéticamente).
8. Analiza las implicaciones éticas, sociales y medio ambientales de la ingeniería genética.
9. Valorar las aplicaciones de la tecnología del ADN recombinante en la agricultura, la ganadería el medio ambiente y la salud.
9. Interpreta críticamente las consecuencias de los avances actuales en el campo de la biotecnología.
63
Instrumentos de evaluación
La evaluación se realizará a partir de los siguientes instrumentos:
Prueba escrita realizada en la última sesión.
Observación directa del trabajo individual y grupal.
Revisión del cuaderno de clase, el cual deberán entregar el día del examen, las
actividades propuestas deben estar corregidas y completas.
Observación de la actitud en clase.
Portafolio en el que se recogen las actividades realizadas por el alumnado al
final de la unidad, además se comprobarán que estén completas y corregidas,
así como los esquemas/resúmenes de la unidad, el informe de la práctica de
laboratorio y la entrega de los trabajos de indagación realizados.
Rúbricas de evaluación: para la actitud, los informes del trabajo de laboratorio,
el trabajo de indagación y controversias socio-científicas, y para la exposición
oral y el debate.
Criterios de calificación
Los criterios de calificación que se han establecido para la unidad didáctica
serán los siguientes:
Recuperación de la unidad didáctica
Para el alumnado que no consiga aprobar la unidad didáctica, se propondrá la
realización y entrega de las actividades que se realizaron durante la unidad y además,
las actividades de refuerzo que se detallan en el anexo 1.
Por otro lado, se realizará un examen escrito al final de la tercera evaluación
sobre los contenidos mínimos de la unidad didáctica.
Evaluación del proceso de enseñanza-aprendizaje
Para poder comprobar cómo se realizado el proceso enseñanza-aprendizaje
tendremos en cuenta determinados aspectos:
Instrumento de evaluación Porcentaje de la nota final
Examen escrito 50%
Actitud, participación activa, interés. 10%
Actividades, esquemas/resúmenes, exposición oral y debate.
20%
Informes de laboratorio, de indagación y controversias socio-científicas.
20%
Tabla 6. Criterios de calificación.
64
• Las ideas previas del alumnado, mediante ellas podemos conocer de
qué situación se partía y el grado de conocimiento del alumnado. Se podrá apreciar la
evolución del aprendizaje del alumnado mediante la actividad de evaluación 1
realizada al principio y al final de la unidad didáctica.
• Las calificaciones obtenidas al final de la unidad didáctica comparadas
con las demás calificaciones en el resto de unidad didácticas nos dará una leve idea de
si esta unidad les ha resultado más complicada que el resto.
• Mediante la propia observación directa día a día podremos ir
comprobando las dificultades planteadas durante el desarrollo de la misma y el grado
de motivación e interés, así como la participación activa en determinadas actividades
realizadas durante la unidad.
ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD
Según el artículo 20 del Decreto 111/2016, de 14 de junio, se llevarán a cabo
aquellas actuaciones educativas enfocadas a adaptar el proceso enseñanza-
aprendizaje a las distintas capacidades, estilos y ritmos de aprendizaje para favorecer
la adquisición de las competencias y los objetivos establecidos por la legislación.
Para poder ofrecer una formación de calidad y que se puedan alcanzar los
objetivos y competencias descritos, se propondrán tanto actividades de refuerzo como
de ampliación.
En la contextualización del alumnado en la que se impartirá la unidad didáctica,
solo habían dos alumnos con necesidad específicas de apoyo educativo, para ellos y
para cualquier alumno/a que esté dispuesto y ya hayan alcanzado los objetivos y
competencias mínimas establecidas por la legislación se propondrán actividades de
ampliación optativas, las cuales tratarán de profundizar sobre conceptos explicados en
el aula, además se propondrá realizar un trabajo de investigación sobre el contenido
que más atención y curiosidad le despierte al alumnado. Estas actividades de
ampliación serán desde la 26 hasta la 29 y se recogerán en el anexo 12.
Para los alumnos que pidan realizar ejercicios de refuerzo de forma voluntaria
para afianzar los conceptos o aquellos alumnos que el profesor considere que
necesitan de actividades de refuerzo para poder alcanzar logros y objetivos mínimos
establecidos por la legislación se propondrán ciertas actividades de refuerzo recogidas
en el anexo 13. Además para el alumnado que el profesor considere que necesita más
ayuda para la realización del trabajo de indagación, esta le será dada (ver actividades
de refuerzo desde la 30 hasta la 34).
65
TRANSVERSALIDAD E INTERDISCIPLINARIEDAD
Según el artículo 6 del Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, los
elementos transversales como la comprensión lectora, la expresión oral y escrita, la
comunicación audiovisual, las tecnologías de la Información y la Comunicación, el
emprendimiento y la educación cívica y constitucional deberán tratarse en todas las
materias. A continuación se detallan los elementos transversales que se trabajarán
durante la Unidad Didáctica:
Comprensión lectora: Durante la actividad 24, se fomentarán la comprensión
lectora de debido a que deberán leer una noticia científica de un periódico.
Tecnologías de la Información y la comunicación: Para realizar los trabajos de
indagación, el informe de la práctica de laboratorio y para indagar sobre
argumentos a favor o en contra en las controversias socio-científicas deberán
hacer uso de las bases de datos o páginas web que crean relevantes.
Expresión oral y escrita. Mediante los trabajos de indagación, de controversias
socio-científicas y la práctica de laboratorio se fomentará la expresión escrita
por parte del alumnado. La expresión oral se fomentará mediante los debates y
la exposición oral.
Esta unidad didáctica presenta una amplia interdisciplinariedad derivada de la
conexión con otras disciplinas:
o Tecnologías de la Información y la Comunicación: Con la realización de
determinadas actividades y trabajos de investigación, el alumnado se
relacionará con la búsqueda de información principalmente en Internet, ya sea
en determinadas bases de datos específicas de temas científicos como de
páginas web.
o Lengua Castellana y Literatura: Durante las sesiones se fomentará un lenguaje
científico y se potenciará la expresión tanto escrita, mediante trabajos de
investigación como la expresión oral, tanto en las exposiciones como en los
debates. Además, la introducción de noticias científicas extraídas de periódicos
ayuda al alumnado a asociar conceptos vistos en esta materia.
o Educación Plástica, Visual y Audiovisual: Durante el desarrollo de la unidad
didáctica se les pedirá al alumnado un dibujo de la estructura de los ácidos
nucleicos, fomentando ciertas destrezas y habilidades competentes a dicha
materia.
o Valores Éticos: debido a las implicaciones éticas que se derivan al trabajar las
controversias socio-científicas se fomentará el pensamiento crítico y el diálogo
del alumnado, indispensables para formar una ciudadanía responsable y
coherente.
66
CONCLUSIONES
El presente Trabajo Fin de Máster trata de abordar determinadas metodologías
educativas que promueven un aprendizaje significativo de los contenidos de genética
molecular, biotecnología e ingeniería genética, de los cuales no han recibido ninguna
instrucción formal, así como una formación completa para formar ciudadanos
responsables con la sociedad con capacidad de tomar decisiones en temáticas
controvertidas tanto en el presente como en el futuro. Para conocer el grado de
conocimiento inicial sobre la unidad didáctica, se intenta evaluar con qué ideas previas
llega el alumnado a esta etapa educativa, para poder construir conocimiento sobre una
base sólida científica. Se tratan diferentes aspectos controvertidos relacionados con
los nuevos hallazgos dentro del campo de la biotecnología e ingeniería genética y se
intenta fomentar su espíritu crítico mediante debates. Además, se implementará una
metodología educativa de eficiencia contrastada como es el aprendizaje por
indagación para que sea el propio alumnado el que se encuentre en la necesidad de
aprender y sea el/la protagonista de su propio aprendizaje.
Durante la realización del Trabajo Fin de Máster he tenido la oportunidad de
aplicar multitud de conocimientos adquiridos durante el Máster pero también he
podido aprender de determinadas metodologías educativas de reconocido éxito así
como poder realizar una programación sobre una unidad didáctica, que sin duda, me
será de gran utilidad en mi futuro como docente.
67
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PAÍS: https://www.elpais.com/
Ribonuleótido: http://www.genomasur.com/lecturas/Guia02-2.htm
ARN transferente: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-
tic/14002996/helvia/aula/archivos/repositorio/250/282/html/genetica/contenidos/cu
rso03/curso03_03.htm
ARN ribosómico: https://www.tiposdecosas.com/tipo-de-arn.html
Video sobre la relación entre mutación y evolución:
https://www.youtube.com/watch?v=Cz6VTtlQksE
Protocolo para la extracción de ADN de la saliva recuperado de:
https://www.encuentrosconlaciencia.es/?page_id=2126
Noticias sobre controversias sociocientíficas: https://elpais.com/
Instituto Nacional de Estadística (INE). Recuperado de:
https://www.ine.es/jaxiT3/Tabla.htm?t=2876&L=0
72
ANEXOS
ANEXO 1: Tabla 7. Relación entre actividades y objetivos, contenidos, criterios de evaluación, recursos empleados y competencias clave.
Actividades
Objetivos de la unidad didáctic
a
Objetivos
generales de etapa
Objetivos de área
Contenidos conceptual
es
Contenidos procedime
ntales
Contenidos
actitudinales
Criterios de
evaluación
Recursos empleados
Competencias clave
1 OGE5 CC1, CC2, CC3, CC4, CC5, CC6, CC7, CC8,
CC9.
Ordenadores, conexión a internet.
CD, CMTC.
2 OUD1, OUD2.
OGE8 CC1 Proyector, diapositivas.
CMTC, CL
3 OUD1, OUD2.
OGE8 CC1 CA1 1 Fotocopia. CMTC, CL,
4
OUD2 OGE2 CC1 CP1 1 Fotocopia. CMTC
5 OUD2 OGE2 OA3 CC1 1 Cuaderno de clase.
CMTC
73
6 OGE8 OA3 CC2, CC3 CA1 Proyector, diapositivas, ordenador.
CL, CMTC, SIEP
7 OUD3, OUD4.
CC2, CC3 CA1 Proyector, diapositivas, ordenador.
CL, CMTC
8 OUD3,
OUD4.
OGE2, OGE8
CC2, CC3 CA1 2, 3 Libro de texto.
CL, CMTC
9 OUD4,
OUD5,
OUD6
CC4, CC5,CC6
Proyector,
diapositivas,
ordenador, pizarra digital.
CL, CMTC
10 OUD4,
OUD5
OGE2 CC4,CC5 CP2 3 Código genético,
pizarra convencional
.
CMTC
11 OUD6 CC6 4 Conexión a internet,
Altavoces.
CD, CMTC
12 OUD4 OGE2 OA3 CC4 3 Cuaderno de clase.
CAA, CMTC
74
13
OUD6 OGE2 OA3 CC6 4 Cuaderno de clase.
CAA, CMTC
14 OUD6 OGE2 OA3 CC6 4 Cuaderno de clase.
CAA, CMTC
15 OUD6 CC6 CP3 Proyector,
diapositivas,
ordenador.
CL, CMTC
16 OUD9 CC9 Proyector,
diapositivas,
ordenador.
CL, CMTC
17 OUD9 OGE2 CC9 CP5, CP7 7 Cuaderno de clase.
CAA, CMTC
18 OUD8,
OUD9.
OGE5, OGE6, OGE7
OA2, OA5, OA7, OA8
CC9 CP5 6 Conexión a internet,
ordenador, bases de
datos, libro de texto.
SIEP, CMTC, CD
19 OGE4, OGE7
CP4 CA2, CA3 Fotocopia con el
protocolo de la práctica de laboratorio.
CAA, CMTC
75
20 OGE5,
OGE7
OA4,
OA5
CC1 Informe de la práctica de laboratorio.
CAA, CMTC, SIEP
21 OUD7, OUD8
CC7, CC8 Proyector,
diapositivas,
ordenador.
CL, CMTC
22 OUD7 OGE2, OGE6
OA1 CC7,CC8 CP6 8 Cuaderno de clase.
CL, CMTC
23 OUD8, OUD10
OGE2, OGE8
OA5 CC8 CA3 9 Cuaderno de clase.
CAA, CMTC, CSC
24 OUD8, OUD10
OGE5, OGE7,
OGE8
OA1, OA3, OA4, OA5, OA7, OA8
CC8 CA3, CA4 8, 9 Conexión a internet,
ordenador, bases de
datos, libro de texto,
páginas web.
CAA, CMTC, CD, CSC, CL, SIEP.
25 OUD1, OUD2, OUD3, OUD4, OUD5, OUD6, OUD7, OUD8, OUD9,
CC1, CC2, CC3, CC4, CC5, CC6, CC8, CC9.
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
9
Fotocopias con las
preguntas del examen escrito y folios en blanco.
CMTC, CL
76
OUD10
26 OUD1. OUD2
OGE2 OA4 CC1,CC2,CC3 1, 2 Cuaderno de clase.
CMTC, CAA
27 OUD6 OGE2, OGE5
CC6 CP3 4 Cuaderno de clase.
CMTC, CAA, CD
28 OUD5, OUD6
OGE2 OA3 CC4, CC5, CC6
CP2 3, 4 Cuaderno de clase.
CMTC, CAA
29 OUD8 OGE2, OGE5
OA4, OA8
CC8 CA3 8, 9 Cuaderno de clase.
CMTC, CAA, CD
30 OUD2 OGE2 OA3 CC1 1 Cuaderno de clase.
CMTC, CAA
77
31 OUD4 OGE2 CC3, CC4 3 Cuaderno de clase
CMTC, CAA
32 OUD6 OGE2 CC6 4 Cuaderno de clase.
CMTC, CAA
33 OUD8 OGE2 OA8 CC7 CP6 Cuaderno de clase.
CMTC, CAA
34 OUD9 OGE2 CC9 6 Cuaderno de clase.
CMTC, CAA
78
ANEXO 2. Tablas 8, 9, 10, 11 y 12. Rúbricas de evaluación.
Rúbrica para la evaluación de la exposición y el debate.
Criterios Inadecuado (1) Adecuado (2) Bueno (3) Excelente (4)
Claridad en la
exposición
No se expresa
de forma clara.
Le cuesta
expresarse con
soltura.
Se expresa con
claridad pero
en ocasiones
comete errores
de expresión.
Se expresa de
forma clara.
Participación
en el debate
No participa en
ningún debate.
Participa en un
debate.
Participa en
dos debates.
Participa en
tres o más
debates.
Respetar la
opinión de los
demás
No respeta los
turnos para
hablar ni la
opinión de los
demás.
Respeta la
opinión de los
demás pero no
suele respetar
los turnos para
hablar.
Suele respetar
la opinión de
los demás pero
interviene
cuando no
tiene el turno
para hablar.
Respeta tanto
el turno para
hablar como la
opinión de sus
compañeros.
Presentación La presentación está incompleta o presenta abundantes faltas de ortografía.
La presentación está completa pero hay demasiada información en las diapositivas.
La presentación está completa sin faltas de ortografía, pero el empleo de las fotos utilizadas o el diseño de la presentación no es el adecuado para seguir la presentación con normalidad.
La presentación está totalmente completa, es llamativa, sin faltas de ortografía y con un diseño que permite seguir la presentación perfectamente.
Capacidad de argumentación
No es capaz de realizar argumentos elaborados.
Es capaz de realizar argumentos pero están poco elaborados.
Habitualmente plantea argumentos con cierta organización.
Es capaz de realizar argumentos claros, bien organizados y elaborados.
79
Rúbrica para la evaluación de la actitud, participación activa, interés.
Criterios Inadecuado (1) Adecuado (2) Bueno (3) Excelente (4)
Participación No participa en
las actividades ni
muestra interés
por la
asignatura.
Normalmente
participa en las
actividades y
muestra leve
interés por la
asignatura.
Participa
asiduamente
en las
actividades y
tiene un
interés
moderado por
la asignatura.
Participa en
todas las
actividades
planteadas y
muestra interés
alto por la
asignatura.
Actitud en
clase
Su actitud en
clase es mala,
impidiendo el
transcurso de las
sesiones e
interrumpiendo
a sus
compañeros
Su actitud en
ocasiones no es
buena,
interrumpiendo
ocasionalmente
la clase.
Su actitud es
en general
buena pero en
determinados
momentos se
distrae o hace
que se
distraigan sus
compañeros
Su actitud en
clase es muy
buena y muestra
atención
constantemente.
Rúbrica para la evaluación de los informes de prácticas, de controversias
socio-científicas y del trabajo de indagación.
Criterios Inadecuado (1) Adecuado (2) Bueno (3) Excelente (4)
Limpieza y
organización
El trabajo
presenta no
está limpio o
no está
organizado
correctamente.
El trabajo está
limpio pero la
organización
no es
adecuada.
El trabajo está
limpio y la
organización
en general es
buena.
El trabajo está
limpio y la
organización
de los
contenidos es
adecuada y
clara.
Lenguaje Se utiliza un
lenguaje
científico
incorrecto o
El lenguaje
científico se
ajusta en
determinadas
El lenguaje
empleado es
correcto y no
suele cometer
Utiliza un
lenguaje
científico
amplio y
80
nulo. Comete
faltas
ortográficas
ocasiones al
trabajo
requerido
errores
ortográficos.
variado y no
comete errores
ortográficos.
Búsqueda de información adicional
No ha buscado información de otras fuentes diferentes a las del libro de texto.
Ha buscado información, aunque esta es escasa y sus fuentes son poco fiables
Ha buscado bastante información pero sus fuentes no son del todo fiables.
Ha buscado información en sitios fiables con prestigio científico.
Rúbrica para la evaluación del cuaderno de clase.
Criterios Inadecuado (1) Adecuado (2) Bueno (3) Excelente (4)
Limpieza y
organización
No mantiene
un orden ni
una limpieza
del cuaderno.
La limpieza es
mejorable o el
orden es
dudoso.
Tiene una
buena limpieza
y una
organización
razonable.
Limpieza
excelente y
capacidad de
organización
de las
actividades
adecuada.
Tareas realizadas
No ha realizado casi ninguna actividad.
Ha realizado alguna actividad.
Ha realizado la mayor parte de las actividades.
Ha realizado todas las actividades
Corrección de actividades
No ha corregido ninguna actividad.
Ha corregido alguna actividad
Corrige la mayor parte de las actividades.
Ha corregido todas las actividades.
81
Rúbrica para la evaluación del cuaderno de los resúmenes/esquemas.
Criterios Inadecuado (1) Adecuado (2) Bueno (3) Excelente (4)
Limpieza y
organización
Los
esquemas/resúmenes
no están limpios u
organizados.
Los
esquemas/res
úmenes están
limpios pero
no
organizados.
Los
esquemas/re
súmenes
están limpios
pero no
están del
todo
organizados.
Los
esquemas/res
úmenes están
limpios y
organizados.
Contenidos No integran los
contenidos de la
unidad didáctica
Integran
algunos
contenidos de
la unidad
didáctica
Integran casi
todos los
contenidos
de la unidad
didáctica
Integra todos
los contenidos
de la unidad
didáctica e
incluso
algunos más
que no se
encuentran en
el libro de
texto.
Capacidad de síntesis
No hay capacidad de síntesis de la unidad.
Es capaz de sintetizar ciertos contenidos.
Sintetiza la mayor parte de los contenidos.
Capacidad de síntesis extraordinaria de los contenidos.
82
ANEXO 3. Actividad 3. Compara y contrasta
83
ANEXO 4. Identificación de ácidos nucleicos y sus componentes.
ANEXO 5. Actividad 6. Secuencia de nucleótidos de ADN.
GTAGCTGCGATTTAAGCGCGCGGGGATATATTTCGACTAGGCATCGTACTGACATCGATGCC.
ANEXO 6. Actividad 10. Secuencia de nucleótidos de ARN.
5’GCAUAUGGGCUACGUCGUUACACUUGGGCGGACUUUACUUCGCGUAUGCUGAAGCUA
CGAUCGA3’
En verde se muestra el codón de inicio y en rojo el codón de terminación.
ANEXO 7. Actividades 12,13 y 14.
Actividad 12. ¿Qué ocurriría en una enfermedad en la que no se pudieran ensamblar
las subunidades del ribosoma?
Actividad 13. Explica la diferencia entre poliploidía y trisomía.
84
Actividad 14. Razona qué ocurriría si se produjera una mutación que afectara a un
codón de inicio. ¿Y si se produjera en un codón de terminación?
ANEXO 8. Protocolo para la práctica de laboratorio.
ANEXO 9. Actividades 22 y 23.
Actividad 22. Cuál de los siguientes productos piensas que se realiza mediante algún
proceso biotecnológico, e indica si ese proceso pertenece a la biotecnología tradicional
o moderna.
Cerveza.
Insulina humana recombinante.
85
Lana.
Leche.
Queso.
Alcohol.
Biocombustibles.
Salmón transgénico.
Actividad 23. ¿Qué consecuencias consideras que podría tener la interrupción en la
producción de insulina humana recombinante?
ANEXO 10. Controversias socio-científicas planteadas y las portadas de las noticias
publicadas sobre estas en el periódico el PAÍS.
1) Bebés modificados genéticamente.
86
2) Edición genética con CRISPR/Cas9 para curar enfermedades.
87
3) Cerdos para trasplantes
4) Carne de laboratorio.
88
5) Ovarios impresos mediante impresión en 3D restauran la fertilidad.
89
ANEXO 11. EXAMEN ESCRITO DE LA UNIDAD DIDÁCTICA.
90
ANEXO 12. Actividades de ampliación.
Actividad 26. Una exposición prolongada a radiación ultravioleta puede provocar
dímeros de timina, investiga sobre dicho proceso y sus posibles implicaciones en las
replicación y la transcripción.
Actividad 27. El síndrome de Klinefelter se produce a causa de una mutación, explica
en qué consiste y de qué tipo de mutación se trataría.
Actividad 28. A continuación se presenta un fragmento de ARN mensajero.
UAUCUAGCGAUGUGCACCCGUUGG
a) ¿Cuál sería la secuencia de aminoácidos a partir de la anterior secuencia de ARN
mensajero?
b) ¿Qué ocurriría si hubiera una deleción de un nucleótido?
c) ¿Y si se introdujera un cambio de nucleótido entre la citosina marcada en amarillo
por una adenina?
Actividad 29. Hace unos años, se creó una técnica de edición genética denominada
CRISPR/Cas9, investigas sus posibles aplicaciones.
ANEXO 13. Actividades de refuerzo.
Actividad 30. Deduce de las siguientes secuencias a qué ácido nucleico pertenece y la
función característica de cada uno.
AUAGCGACUACGU
GCATGCATCGTAC
Actividad 31. Enumera los procesos que intervienen en la expresión génica (desde el
gen a la proteína) y describe de forma breve en qué consiste cada proceso.
Actividad 32. La trisomía es un tipo de mutación:
Estructural.
Numérica.
Génica.
Actividad 33. Explica la diferencia entre biotecnología tradicional y biotecnología
moderna y describe algunas de sus aplicaciones.
Actividad 34. ¿Qué significa el término de ingeniería genética? Enumera alguna de sus
técnicas y herramientas.