biologÍa y geologÍa - ugrjosegp/estudiantes/pres_1109_1.pdf• tema 36 (genética molecular) tema...

BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

ECOEM. Sevilla. Septiembre 2011Grupos V2, S2 (Carmelitas)

José Gijón Puerta

[email protected]/local/josegp/

martes 4 de octubre de 2011

• Presentación del profesor

• TEMA 36 (Genética Molecular)TEMA 37 (Biotecnología)Comentarios a la personalización de los temas

• Panorámica general del sistema educativo español

• Presentación de los alumnos

• Estructura de una programaciónEstructura de una unidad didáctica

CONTENIDOS DE LA SESIÓN


TEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

-BIOTECNOLOGÍA-TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE-TRANSGÉNICOS U ORGANISMOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTE-TERAPIAS GÉNICAS-BIOSEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE-ASPECTOS ÉTICOS Y SOCIALES DE LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS



- Microbiología Industrial (Pasteur...)- Ingeniería genética (economía y salud)

Karl Ereki, en 1919, “Biotecnología en la producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria”


Campos “tradicionales”

MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL• Agricultura

• Rhizobium, Azotobacter, Nitrobacter y Nitrosomanas (mejora del ciclo del N)• Thiobacillus para el ciclo del S• Micorrizado

• Industria• Producción y tansformación de alimentos

• Lácteos yogur (Lactobacillus y Estreptococcus Iacteus); queso (Penicillium roquefortii, P. camemberii)

• Salsas (Aspergillus tamarii - soja)



MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL• Industria

• Bebidas alcohólicas (levaduras) / etanol• cerveza, vino, licores -destilación-

• Vinagre (Acetobacter)• Complemento alimenticio, levadura (Candida utilis)• Tintes (índigo)• Disolventes (acetona, glicerol)• Producción de Hidrógeno (combustible)• Producción de metano o gas natural (biocombustible)

• Minería• lixiviación microbiana

• Producción de plástico• Acaligenes, biodegradación del plastico.



TEMA 37.- BIOTECNOLOGÍATécnica que utiliza células vivas, cultivo de tejidos o moléculas derivadas de un organismo (como las enzimas) para obtener o modificar un producto, mejorar una planta o animal o desarrollar un microorganismo para utilizarlo con un propósito específico

Convenio sobre diversidad biológica,1992

La aplicación de técnicas in vitro de ácido nucleico, incluidos el ADN recombinante y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos, o la fusión de células más allá de la familia taxonómica, superando las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicional.

Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del Convenio sobre la Diversidad Biológica. Montreal, 2000)


CAMPOS• Medicina• Medioambiental• Agricultura y Ganadería• Tecnología de los alimentos• Procesos medioambientales


TÉCNICAS• La tecnología del ADN recombinante • Las tecnologías de secuenciación del ADN• Las tecnologías de clonación del ADN


La tecnología del ADN recombinante (1973 por Stanley Cohen y Herbert Boyer)


1. Identificación y aislamiento del fragmento de ADN que contiene el gen que se desea introducir.2. Inserción del gen aislado en una molécula de ADN, llamada vector, (plásmido o virus), que también contiene genes marcadores.(ADN recombinante). 3. Introducción del vector con el gen en la célula hospedadora, por transformación, transducción o mediante liposomas. 4. Detección del gen insertado en la célula hospedadora: por identificación de la proteína que codifica o de la acción de los genes marcadores (bioliminiscencia, resistencia a antibióticos). 5. Multiplicación de la célula hospedadora, para obtener un número elevado de copias o clones del gen transferido.


La tecnología del ADN recombinante


!martes 4 de octubre de 2011



1. Identificación y aislamiento del fragmento de ADN que contiene el gen que se desea introducir.

- Aislar la proteína - determinar la secuencia de aminoácidos - crear un fragmento de ADN - marcar el gen

-Uso de genotecas - secuencia de genomas




2. Inserción del gen aislado en una molécula de ADN, llamada vector, (plásmido o virus), que también contiene genes marcadores.(ADN recombinante).

Vectores: plásmidos / virus

Enzimas de restricción

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!martes 4 de octubre de 2011



3. Introducción del vector con el gen en la célula hospedadora, por transformación, transducción o mediante liposomas o nanosferas.

-bacterias, especialmente cepas de Escherichia coli:

-sencillo - rápido / no procesos adicionales

-levaduras-células eucariotas

-lento -complejo / sí procesos adicionales




4. Detección del gen insertado en la célula hospedadora: por identificación de la proteína que codifica o de la acción de los genes marcadores

-bioliminiscencia-resistencia a antibióticos-marcadores coloreados




5. Multiplicación de la célula hospedadora, para obtener un número elevado de copias o clones del gen transferido.

-Medio de cultivo - Bibliotecas genómicas

-Separación de proteinas (cromatografías)


Técnicas de secuenciación de ADNTEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

Averiguar la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADNMÉTODOS CLÁSICOS - MÉTODO AUTOMÁTICO

1. Métodos clásicos de secuenciación: método químico / enzimático (etapas comunes)

Marcado: radiactivo / fluorescentemente

Separación: Cada protocolo genera una serie de cadenas sencillas de ADN marcadas cuyos tamaños se diferencian en una única base. Estas cadenas de distintas longitudes pueden separarse por electroforesis en geles, donde aparecen como una escalera de bandas cuya longitud varía en un único nucleótido.



Averiguar la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADNMÉTODOS CLÁSICOS

1. Métodos clásicos de secuenciación: método químicoMaxam y Gilbert (1977)

-romper cadenas de ADN de cadena sencilla marcadas radiactivamente con reacciones químicas específicas para cada una de las cuatro bases.

-los productos se separan por electroforesis.



Averiguar la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADNMÉTODOS CLÁSICOS 1. Métodos clásicos de secuenciación: método enzimático

Sanger (1977)

-Molde - Cebador-mezclas de reacción diferentes, con: cuatro nucleótidos trifosfato (dATP, dCTP, de dTTP y dGTP) / ADN polimerasa I / un cebador marcado radiactivamente / un nucleótido didesoxi (ddATP)-ddATP en este ejemplocompetirá con su homólogo (dATP) por incorporarse a la cadena de ADN que se está sintetizando, produciendo la terminación de la síntesis-Autorradiografía (electroforesis en gel) para distinguir fragmentos que se diferencian en un solo nucleótido.



Averiguar la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADNMÉTODOS CLÁSICOS

Método enzimáticoSanger (1977)

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Averiguar la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADNMÉTODOS AUTOMÁTICOS

Fluorescencia-Secuenciación empleando cebadores fluorescentes. -Secuenciación empleando terminadores fluorescentes

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Averiguar la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADNMÉTODOS AUTOMÁTICOS

Secuenciación microarrays:-el empleo de soportes sólidos no porosos tales como cristal que facilitan la miniaturización-detección basada en fluorescencia y el desarrollo de métodos de síntesis in situ de oligonucleótidos a altas densidades sobre el soporte sólido.

Pirosecuenciación: La muestra biológica se carga en una placa «PicoTiterPlate Device», de fibra óptica, que permite transmitir la luz producida por quimioluminiscencia durante la reacción de secuenciación hasta la cámara CCD de captación de imágenes. Dicha placa, en forma de panal, posee multitud de pocillos.


http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica

http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica

Técnicas de clonación de ADNTEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) - K.B. Mullis (1983)

Requiere:- un ADN molde, - desoxinucleótidos trifosfato- ADN polimersa- dos cebadores-- una fuente de calor

La reacción es un proceso cíclico, que consta de 3 pasos:

1º. Desnaturalización (fusión), la molécula de ADN2º. Hibridación, o unión del cebador en cada una de las cadenas sencillas.3º. Alargamiento de la cadena. Cada una de las hebras es copiada por la ADN-polimerasa (Thermus aquaticus)

Las cadenas recién formadas son separadas de nuevo por el calor y comienza otro nuevo ciclo de copias



Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) - K.B. Mullis (1983)!


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TransgénicosTEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

-Organismos modificados genéticamente (OMG, OGM o GMO) son aquellos en cuyas células se ha introducido un fragmento de ADN exógeno (estable, de forma hereditaria y afecte a todas las células) -El primer ratón transgénico se obtuvo en 1982

-Expresará, además de sus propios caracteres, los que determina ese nuevo ADN.

-Existen distintos métodos *pistolas de genes *bacterias o virus como vectores


Transgénesis animalTEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

Aplicaciones:-Estudio a nivel molecular el desarrollo embrionario y su regulación.-Manipulación de la expresión génica in vivo.-Estudio la función de genes específicos.-Uso de animales como biorreactores-Terapia génica.

-Técnicas:-microinyección de cigotos-manipulación de células embrionarias

-manipulación de cromosomas (cromosomas artificiales)


Transgénesis vegetalTEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

-Totipotencia en células vegetales. -Hormonas, que permiten cultivos in vitro de líneas celulares

Técnicas:- transformación de protoplastos- transformación biolística (o bombardeo de microproyectiles) - transformación mediante Agrobacterium.



Transformación biolística (bio-balística) -aceleración (disparo) de microproyectiles de oro o tungsteno, recubiertos de ADN

acelerar mediantepólvorauna descarga eléctricagases a presión (por ejemplo helio comprimido)

Desventaja: la falta de control sobre la integración del gen en el genoma de la planta



Transformación con Agrobacterium.

El co-cultivo de células o tejidos con Agrobacterium tumefaciens (dicotiledóneas -también arroz y maíz).

La formación del tumor tiene lugar por la transferencia a los núcleos (plásmido) “colonización genética”

-genes de virulencia -genes inductores de tumores (eliminamos con genes tumorales mateniendo los bordes)

-Cocultivo de células de la planta con la bacteria



Selección de transformantes

-incorporar al transgén otro gen con resistencia a un antibiótico o a un herbicida-??-genes que confieren a los tejidos transformados la capacidad de utilizar como nutrientes fuentes de carbono diferentes a las habituales.



INQUIETUDESLa Comisión del Codex Alimentarius (Codex) es el organismo conjunto de FAO/OMSresponsable de compilar los estándares, los códigos de práctica, los lineamientos y las recomendaciones que componen el Codex Alimentarius: el código alimentariointernacional.

Etiquetado: -En Estados Unidos y Canadá no es necesario -Unión Europea (directivas), Japón, Malasia y Australia, sí es necesario


Terapia GénicaTEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

-administración deliberada de material genético en un paciente humano con la intención de corregir un defecto genético específico

-técnica terapéutica mediante la cual se inserta un gen funcional en las células de un paciente para corregir un defecto genético o para dotar a las células de una nueva función

-en células somáticas-células de la línea germinal

-RESTAURACIÓN de tejidos / Fabricación de “organoides”


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TERAPIA GÉNICATEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

Células o tejidos que pueden renovarse a partir de células

precursoras: tejido hematopoyético (la médula

ósea), la piel (queratinocitos y fibroblastos), los endotelios, el

hígado y los músculos (mioblastos),


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TERAPIA GÉNICATEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

In situ

Para células quiescentes y las asociadas a funciones mecánicas o estructurales

(músculo estriado, músculo cardíaco o pulmones)



-inserción génica, (terapia de aumento génico (GAT)) -(enfermedades recesiva)

-corrección dirigida de mutaciones (gene targeting) -(Enfermedades dominantes)

-supresión dirigida de células específicas (insertando genes suicidas o genes estimuladores de la respuesta inmune)-inhibición dirigida de la expresión génica (bloqueando el ADN, el ARN o la proteína producida por el gen).



Condiciones de aplicabilidad:

-Tipo de herencia (Mendeliana / No mendeliana)-Dominante - recesiva-Pérdida de función / Ganancia de función-Poco control de la expresión / mucho control-Tamaño pequeño ADN / tamaño grande-Tipo de célula (posibilidad de extracción y cultivo)


BioseguridadTEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

Condiciones de seguridad:-Confinamiento

-Liberación (plantas transgénicas -comercial-)

Biodiversidad: polinización cruzada / insecticidas / re c o m b i n a c i ó n v i r u s / sustitución especies

-Bioseguridad / riesgo biológicoNivel 1 -(cepas viables definidas)NIvel 2 -(agentes causan enfermedades sin inhalación)Nivel 3- (agentes causan enfermedades inhalación)Nivel 4- (agentes letales, sin cura)

Salud: Toxinas / infecciones


RiesgosTEMA 37.- BIOTECNOLOGÍA

Nivel intra-individuo (genético):Nivel poblacional: la alteración de especies ya sea intencionada o accidentalmente (flujo de genes).N i v e l d e e c o s i s t e m a s : p é r d i d a d e Biodiversidad, pérdida de servicios al ecosistema.Nivel de sistemas de producción agrícola: decrecimiento pesticidas, contaminaciones ambientales, reducción de las explotaciones libres de OGM, estandarización de variedades.


TEMA 37.- BIOTECNOLOGÍAAspectos éticos / humanos

-La reproducción asistida-Los Sondeos genéticos-Eugenesia.-La clonación y el concepto de singularidad-Mercantilización

-Creación y patente de genes y organismos-Dependencia de unos países


• Nombre, edad y lugar de nacimiento

• Estudios básicos y mediosEstudios universitarios (grado, posgrado)

• Otros estudios, habilidades, aficiones...

• Trabajo actualMotivación para prepara oposiciones

GUIÓN PARA LA PRESENTACIÓN (3’ aprox.)


• L.O., Ley, RD - Decreto, Orden, instrucción

• LODE, LOE - LEA

•ESORDDecretoOrden

• BACHILLERATORDDecretoOrden

LEGISLACIÓN EN VIGOR (visión histórica)


HORARIO DE LAS MATERIASE.S.O.


HORARIO DE LAS MATERIAS

Ciencias de la Naturaleza1º de ESO: 3 horas semanales x 35 semanas =105 h. (95 horas/curso)2º de ESO: 3 h. X 35 semanas = 105 h. (95 horas/curso).

Biología y Geología3º de ESO 2 horas semanales x 35 semanas = 70 h. (64h/curso)4º de ESO 3 horas semanales x 35 semanas = 105 h. (95 h/curso)

E.S.O.

Alimentación, Nutrición y Salud4º de ESO 3 horas semanales x 35 semanas = 105 h. (95 h/curso)



BACHILLERATO

* 1º: Biología y Geología. 4 h./semana x 35 semanas = 140 h (128 h/curso)

* 2º: Biología. 4 horas semanales x 30 semanas = 120 horas (110 h./curso)

* 1º: Ciencias para el Mundo Contemporáneo. 3 h./semana x 35 semanas = 105 h (95 h/curso)

* 2º: Ciencias de la Tierra y Medioambientales:4 horas semanales x 30 semanas = 120 horas (110 h./curso)

* 1º: Anatomía Aplicada. 4 h./semana x 35 semanas = 140 h (128 h/curso)



ESTRUCTURA DE UNA PROGRAMACIÓN(CLAVES DEL ÉXITO)

CONCEPTO DE ORIGINALIDAD EN LA PROGRAMACIÓN

DEFENSA DE LA PROPIA

PROGRAMACIÓN

ESTRUCTURA PERSONAL DE LA PROGRAMACIÓN


CONCEPTO DE ORIGINALIDAD EN LA PROGRAMACIÓN

(OPCIONAL) Elección de un Eje Rector de la programación

Competencias básicas

Estructura en Unidades Didácticas

Metodología / Recursos

Elementos Generales de la Evaluación

Modelo Básico de U. D.

Transversalidad / Valores

Atención a la Diversidad

Elección de una materia (NO)

Objetivos generales

Bloques - núcleos de contenidos

Contexto educativo


Elección de una materia

Utilizando el Anexo del Decreto o de la Orden correspondiente (tendremos que usar normativa

nacional y autonómica al mismo tiempo)

Esta elección NO tiene que ser justificadaPuede responder a valoraciones personales

(CONOCIMIENTO DE LA MATERIA)

Debemos justificar su idoneidad curricular (introducción de cada materia en la normativa)


El “eje rector”

Puede estar referido a uno de los elementos básicos del currículo: Objetivos, Competencias -ESO-,

Contenidos, Metodología y Evaluación

Puede situarse en la contextualización del Currículo oficial a un hipotético Proyecto Educativo (se puede establecer sobre diversos aspectos de ese contexto)


El “eje rector” / CurrículoReferido a Objetivos, Competencias,

Contenidos, Metodología y Evaluación

*Elección de un objetivo / competencia central

*Elección de un contenido central: (C, P, A y T)

*Elección de un elemento metodológico (preguntas, proyectos, wiki, pizarra digital, webquest...)

*Elección de unas estrategias concretas de evaluación


El “eje rector” / Contexto

* Competencia curricular o al desfase curricular.

* Características geográficas o socioculturales del entorno.

* Alumnado con necesidades educativas específicas (NEE, inmigrantes o superdotados)


ESTRUCTURA DE LA PROGRAMACIÓNPrimera parte: Aspectos Generales

Introducción a la materia o disciplina

Objetivos Generales / Competencias Básicas

Contenidos básicos

Metodología general

Criterios generales de evaluación


ESTRUCTURA DE LA PROGRAMACIÓN

Distribución temporal de Unidades Didácticas

Cada unidad debe incluir (opción a):

*Objetivos didácticos / Competencias básicas

*Contenidos (C, P, A y T)

*Criterios de evaluación

Segunda parte: Secuencia de Unidades

*Otros elementos relevantes a juicio del opositor (prácticas, salidas…)



Distribución temporal de Unidades Didácticas

Cada unidad debe incluir (opción b):

*Objetivos didácticos / Competencias básicas

*Contenidos (C, P, A y T)

*Criterios de evaluación

Segunda parte: Secuencia de Unidades

*Secuencia de actividades (inicio/desarrollo/cierre)



Secuencia y tipo de actividades: (I, D y C)

Pautas para el desarrollo de las clases

Normas de trabajo en el aula

Ejemplos concretos de actividades

Tercera parte: Modelo de Unidad Didáctica

En la opción B, esta parte más reducida o inexistente



Atención a la diversidad: Refuerzo y Ampliación

Evaluación

Recursos

Bibliografía

Cuarta Parte: Otros elementos


TÍTULO-OBJETIVOS DIDÁCTICOS / COMPETENCIAS BÁSICAS

-CONTENIDOS (C, P, A)*

-SECUENCIA DE ACTIVIDADES / TAREAS

-ASPECTOS METODOLÓGICOS

-EVALUACIÓN (CRITERIOS E INSTRUMENTOS)

-RECURSOS / BIBLIOGRAFÍA

-ACT. COMPLEMENTARIAS O EXTRAESCOLARES


ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DIDÁCTICA

TÍTULO-OBJETIVOS DIDÁCTICOS / COMPETENCIAS BÁSICAS

-CONTENIDOS (C, P, A)*

-SECUENCIA DE ACTIVIDADES / TAREAS

-ASPECTOS METODOLÓGICOS

-EVALUACIÓN (CRITERIOS E INSTRUMENTOS)

-RECURSOS / BIBLIOGRAFÍA

-ACT. COMPLEMENTARIAS O EXTRAESCOLARES


ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DIDÁCTICA


ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DIDÁCTICA(actividades de inicio)

IDEAS PREVIAS / MOTIVACIÓN / EVAL. INICIAL

* Hacer preguntas:

-las entrevistas-los cuestionarios-el torbellino de ideas-el uso de los medios de comunicación social-la lectura dramatizada (Plan de lectura).

* Proponer actividades que conecten con su experiencia :

-una reflexión por escrito -una lectura de uno o varios textos -material audiovisual (TIC)-debate en el aula


producir un “conflicto cognitivo”.


ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DIDÁCTICA(actividades de desarrollo / 1)

* combinar estrategias de exposición (lección magistral) y de descubrimiento o indagación

* fuentes de información variadas y jerarquizadas

• uso personal y reiterado de los conocimientos • integrar en su saber el saber académico recibido• crear conexiones entre lo que ya sabe (primera fase)y los nuevos aprendizajes (segunda fase)

* ir de lo simple a lo complejo

•Permitir y promover en el alumnado:•variada actividad cognitiva•desarrollo de la autonomía•interacción grupal

producir un “conflicto cognitivo”.



1.- EL ALUMNO COMO RECEPTOR ACTIVO

- Elegir un modelo de “lección magistral”

• Cuestionarios planteados de forma oral o por escrito• Textos para comentar • Material audiovisual• Tecnologías de la Información y la Comunicación



•a) Intervenciones orales: La disertación El debate general o por parte de un grupo (mesa redonda) La presentación escénica

2.- EL ALUMNO COMO EMISOR

•b) Composiciones escritas:• Un breve texto de creación personal• Un trabajo escrito de creación • Un cuaderno de trabajo

•c) Realizaciones audiovisuales / TIC:•programa radiofónico / programa de televisión•Confección de murales, collage o cómics•Presentaciones interactivas mediante ordenadores



•d) Puesta en común:

2.- EL ALUMNO COMO EMISOR (continuación)

Conviene que se articule e torno a:* Las diversas tesis defendidas.* Los conceptos básicos utilizados en ellas.* Las fundamentaciones o pruebas aportadas.* Algunos autores que las representan.* Algunas manifestaciones socioculturales en que se reflejan.

La labor del profesor:*guiar el aprendizaje de las técnicas de indagación y exposición*moderar y animar la puesta en común*corregir o completar la exposición de los alumnos*potenciar la participación de los alumnos*favorecer la interacción entre los alumnos*valorar el trabajo de equipo de algunas de las actividades


ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DIDÁCTICA(actividades de acabado)

-reelaboración y recapitulación-comparación de los mapas conceptuales de partida y de llegada-la evaluación del proceso seguido

ACTIVIDADES SENCILLAS:

•Elaboración de síntesis y esquemas•Formulación de preguntas •Realización de exámenes y demás pruebas escritas

ACTIVIDADES COMPLEJAS:

•esquema mentales (A) -técnica de estudio-•mapa conceptual (P / A)


biologÍa y geologÍa - ugrjosegp/estudiantes/pres_1109_1.pdf• tema 36 (genética molecular) tema...

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