Unidad didáctica sobre las proteínas como unidad estructural de la vida en 2º de bachillerato

Máster en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas Especialidad en Biología y Geología UNIDAD DIDÁCTICA SOBRE LAS PROTEÍNAS COMO UNIDAD ESTRUCTURAL DE LA VIDA EN 2º DE BACHILLERATO Autora: Clara Avellaneda Buzón Tutor: José Miguel Ferreras Rodríguez Curso 2018/2019 RESUMEN En este trabajo fin de máster se pretende diseñar una unidad didáctica en torno a la temática de las proteínas. Estos conceptos se encuentran englobados dentro del bloque de contenidos sobre las bases moleculares y fisicoquímicas de la vida para el curso de segundo de bachillerato. Se abordan los conceptos relativos a aminoácidos, enlace peptídico, estructura, propiedades, funciones y clasificación de las proteínas. Para ello, nos basaremos en un modelo metodológico constructivista que, a partir del reconocimiento de las ideas previas de los alumnos, seleccione una serie de actividades adecuadas a la adquisición de un aprendizaje significativo. Para la consecución de este objetivo, se tendrá en cuenta la unidad didáctica como una estructura dinámica, adaptada a las necesidades de los estudiantes, que utilice una metodología inclusiva, participativa, activa y bien fundamentada. Palabras clave: Aminoácidos, aprendizaje significativo, biomoléculas, enlace peptídico, estructura de proteínas, enzimas, metodología activa, modelos moleculares, proteínas, unidad didáctica. ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN…………………………………1 2. OBJETIVOS GENERALES………………………………………………3 3. MARCO TEÓRICO……………………………………………………….3 4. MARCO LEGISLATIVO………………………………………………...6 5. EL PROCESO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LAS BIOMOLÉCULAS EN SECUNDARIA…………………………………7 6. DISEÑO Y DESARROLLO DE LA UNIDAD DIDÁCTICA………….8 6.1. Introducción…………………………………………………………..8 6.2. Justificación…………………………………………………………...9 6.3. Contextualización…………………………………………………....10 6.4. Material y recursos…………………………………………………..11 6.5. Objetivos de aprendizaje…………………………………………....12 6.6. Competencias………………………………………………………...14 6.7. Contenidos…………………………………………………………....15 6.8. Metodología…………………………………………………………..20 6.9. Actividades de enseñanza-aprendizaje……………………………...21 6.10. Temporalización…………………………………………………...37 6.11. Evaluación………………………………………………………….40 6.12. Atención a la diversidad…………………………………………...42 7. CONCLUSIONES…………………………………………………………43 8. REFERENCIAS……………………………………………………………43 9. ANEXOS……………………………………………………………………46 1 1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN El presente trabajo fin de máster desarrolla una propuesta de unidad didáctica, diseñada en torno a los contenidos referentes a la base molecular y fisicoquímica de la vida. Se centra en la impartición de los contenidos correspondientes a las proteínas, entendidas como la base estructural de la vida, para el curso de 2º de Bachillerato. Uno de los objetivos más relevantes a la hora de enseñar contenidos de ciencia es que los alumnos, en el transcurso de su vida estudiantil y más allá de ella (entendiéndolos como futuros científicos) hayan obtenido ideas claras y bien argumentadas en torno a la justificación y construcción del conocimiento científico-tecnológico. Se ha venido observando que esto no ocurre en un alto porcentaje. En cierta medida, el fracaso se presupone consecuencia directa de la utilización de modelos tradicionales de aprendizaje. Este tipo de modelos de enseñanza tradicionales se basan en el libro de texto como guía para el aprendizaje y no tienen en cuenta al alumno como eje central de la estructuración de los materiales y métodos utilizados, obviando las ideas erróneas de las que parte su conocimiento, y que actúan como el andamiaje sobre el que se establecerá el conocimiento nuevo. De esta manera, y más recientemente, desde el ámbito de la investigación educativa se comienza a dar importancia a las concepciones epistemológicas y las ideas previas de los alumnos, entendiendo estos factores como aquellos que plantean dificultades en el proceso de enseñanza-aprendizaje (Iturriaga, 2013). Esta propuesta de unidad didáctica se fundamenta en el análisis de diversos artículos y textos científicos. En ellos se expresan las dificultades que los estudiantes presentan en torno al estudio de los temas relacionados con la bioquímica y las biomoléculas, así como en las metodologías didácticas utilizadas para mejorar el proceso de enseñanzaaprendizaje, a fin de conseguir obtener un aprendizaje significativo por parte de los estudiantes. La metodología se fundamenta en el constructivismo, por el que las estrategias a utilizar se basan en que el alumno estructure los nuevos conocimientos sobre los que ya posee, que sirven como soporte. En muchas ocasiones estos son erróneos, y es importante detectarlos para poder reescribirlos, y mejorar el proceso de aprendizaje (Fernández et al., 2006.). 2 A este respecto, y centrándonos en una biomolécula, las proteínas, según diversos estudios los estudiantes parten de la base en que consideran que la importancia de las proteínas y el resto de biomoléculas en su vida no es relevante. Los estudiantes muestran ideas previas erróneas sobre la naturaleza de las interacciones enzima-sustrato (Linenberger & Bretz, 2015), la estabilidad de las proteínas en relación a su función y estructura, la actuación de las mutaciones sobre la funcionalidad de las proteínas y el estado de plegamiento de las mismas desde el momento de su síntesis (Robic, 2010). A pesar de que los contenidos sobre la bioquímica de la vida son fundamentales, presentan gran complejidad. Además de que el uso de los modelos tradicionales de enseñanza no favorece la motivación y la significatividad de estos conocimientos, hemos tenido en cuenta otra serie de variables además de la problemática asociada a las ideas previas anteriormente propuestas. Analizando los contenidos curriculares del primer curso de bachillerato establecidos en la ORDEN EDU/363/2015, observamos que no se tratan en profundidad los temas en relación con la bioquímica de la vida. Por este motivo, el alumnado llega al segundo curso de bachillerato con ideas vagas sobre cuáles son las bases fisicoquímicas de la vida. De la misma manera, en el currículo del curso que nos compromete en este trabajo, el contenido del bloque se compartimentaliza en cuatro temas, que abordan por separado las diferentes biomoléculas. Esto impide que el alumno adquiera una visión global de las diferentes biomoléculas como un conjunto de elementos que funcionan e interaccionan entre sí y que permiten el correcto funcionamiento de la célula. Lo que ocurre de alguna manera, es que al tratarse de un contenido tan amplio a tratar en el último curso de enseñanza, y debido a la presión que ejerce la inmediata prueba de acceso a la universidad que los alumnos han de realizar, los docentes olvidan la práctica, centrando las clases en la impartición de contenidos y sin valorar la mejor estrategia para transmitir el conocimiento a los estudiantes. De esta manera, este trabajo se ha centrado en el estudio de las ideas previas erróneas de los estudiantes y sus causas, tratando de buscar las mejores estrategias para acceder a los mapas mentales de los alumnos y modificarlos de manera efectiva, olvidando el modelo tradicional de enseñanza y tratando de lograr un conocimiento integrado de las biomoléculas en el curso de 2º de bachillerato. 3 2. OBJETIVOS GENERALES A continuación se exponen los objetivos generales del Trabajo Fin de Máster en función de lo anteriormente citado. o Diseñar una unidad didáctica que, dejando a un lado el modelo tradicional de enseñanza, trate de solucionar los problemas relativos al aprendizaje del bloque referido a las bases físicoquímicas de la vida y, más concretamente, sobre las proteínas como unidad estructural de la vida. o Estudiar en profundidad las ideas previas del alumnado en torno a los conocimientos moleculares a fin de corregir las bases sobre las que se asentará el futuro conocimiento, tratando de lograr un aprendizaje significativo por parte del alumnado. o Ampliar y mejorar el conocimiento de los alumnos sobre las bases fisicoquímicas de la vida, permitiendo la obtención de una visión global de las biomoléculas como un conjunto de elementos que se interrelacionan entre sí para permitir el correcto funcionamiento celular. o Utilizar metodologías innovadoras, modificando el modelo tradicional de enseñanza, que permitan a los alumnos aumentar sus conocimientos sobre el tema a tratar, realizando tareas complejas y de análisis que partan de su conocimiento previo. o Proporcionar las herramientas adecuadas a los alumnos para que estos adquieran y desarrollen las competencias clave que se persiguen con el desarrollo de la unidad didáctica. 3. MARCO TEÓRICO Actualmente, la enseñanza y el aprendizaje de los contenidos, y por ende, los contenidos de ciencia, basan su enfoque en modelos constructivistas. Este modelo dicta que en el proceso de enseñanza-aprendizaje son los alumnos los que construyen el aprendizaje, a través de las pautas del docente, en un proceso diferente para cada alumno individual y para cada grupo colectivo de alumnos. Este enfoque le da un importante papel al docente en la toma de decisiones, que empieza a ser autónomo en la selección del modelo y materiales utilizados para el desarrollo de la actividad docente, concretamente en torno a la organización y secuenciación de los contenidos. Hasta hace relativamente 4 pocos años, y aún en otros países, esta autonomía docente se ve imposibilitada debido a la existencia de orientaciones oficiales gubernamentales o bien es el libro, material de aula clásico, el que actúa de batuta que guía la actividad del profesor. En oposición a esto, surge un nuevo elemento en la planificación curricular y organizativa además de los documentos legales y de centro, la unidad didáctica, entendida como el elemento fundamental de la programación en el aula, que proporciona autonomía al docente y que le permite ser creativo. Una unidad didáctica es la estructura pedagógica de trabajo cotidiano en el aula (Corrales, 2010). Constituye la concreción de las intenciones de intervención educativa en el aula, desarrolladas por un profesor concreto para una disciplina concreta y debe respetar y mantener patente la filosofía del centro educativo. Dentro de sus características más notorias se encuentran:  Contiene la planificación del proceso de enseñanza-aprendizaje, permitiendo la contextualización de las propuestas, por lo tanto tiene carácter utilitario.  Se estructura en diferentes puntos que se interrelacionan pero no yuxtaponen entre sí. Esto permite eliminar la dependencia del azar y favorece la eliminación de los programas educativos incompletos, incapaces de generar por sí mismos el aprendizaje significativo.  Es un instrumento en cuanto que facilita la labor docente, satisface la necesidad de controlar los procesos educativos y aporta seguridad de cumplimiento, revisión y replanteamiento.  Es completa por la solidez de sus partes, que se revisan y se reflexionan, lo que permite el crecimiento profesional. Como hemos dicho, una unidad didáctica se estructura de tal manera que en su conjunto se expliciten las iniciativas del docente, con la finalidad de mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje de los alumnos y conseguir que se genere conocimiento científico nuevo sobre las estructuras mentales ya existentes en los mismos. De esta manera, comentamos los puntos fundamentales que actuarán como andamiaje efectivo para el desarrollo de nuestra unidad didáctica (Corrales, 2010): Introducción, justificación y contexto. Contiene la justificación de elección de la unidad, así como los antecedentes correspondientes relativos a las ideas previas de los alumnos, sus características psicológicas y sociológicas. 5 Objetivos de aprendizaje. Constituye el fin último de la unidad, que condiciona la selección de metodología y contenidos adecuados a un grupo de alumnos en concreto, en un entorno concreto de enseñanza-aprendizaje. Recursos. Incluirá los recursos habituales y extraordinarios necesarios para la correcta implementación en el aula de la unidad didáctica. Competencias y contenidos. Se establecen en este apartado las capacidades de los alumnos que se pretenden desarrollar con la implementación de la unidad didáctica, principalmente relacionadas con la capacidad de responder a demandas complejas que permitan el desarrollo de diversas actividades complejas. De igual manera los contenidos a desarrollar (Perales, 2000). Metodología. Comprende el conjunto de actividades que se van a llevar a cabo a fin de conseguir un aprendizaje significativo de la materia a tratar. Secuenciación. Secuencia de aprendizaje de actividades interrelacionadas, ajustada a las necesidades en el aula. Evaluación. Contiene el conjunto de actividades que llevaremos a cabo para graduar el nivel de conocimiento adquirido por el alumno y el profesor en el proceso de enseñanza, valorando la efectividad de la metodología escogida. Atención a la diversidad. Establece el conjunto de concesiones o adaptaciones curriculares y no curriculares que se tomarían en el caso de presentar diversidad educativa significativa en el aula. Existen multitud de criterios de clasificación de unidades didácticas, y esta clasificación varía según se considere el contenido tratado, el momento en el que se desarrollan, la manera de tratar el contenido e incluso según la visión específica de un autor. Con independencia de si la unidad didáctica se basa en la experiencia del alumno o en la materia, se trata de una herramienta útil que permite al profesor manifestar de la manera más adecuada el conjunto de intenciones que se llevarán a cabo en el aula a fin de conseguir el éxito educativo, que los alumnos aprendan y mejoren los conocimientos preestablecidos en su estructura mental (Ambrós, 2009). Finalmente, la unidad didáctica tiene como objetivo que los alumnos desarrollen una visión integrada de los contenidos, 6 a nivel de la misma materia, e incluso del currículo completo del curso en que se encuentren. 4. MARCO LEGISLATIVO Durante el diseño de la unidad didáctica en este trabajo se ha procedido a la revisión sistemática de documentos legales legislativos en torno a regulación de diversos aspectos educativos. Se han tenido en cuenta documentos a nivel autonómico y estatal, entre los que destacan los subsiguientes: Marco autonómico o ORDEN EDU/363/2015, de 4 de mayo, por la que se establece el currículo y se regula la implantación, evaluación y desarrollo del bachillerato en la comunidad de Catilla y León. o ORDEN EDU/1152/2010, de 3 de agosto, por la que se regula la respuesta educativa al alumnado con necesidad específica de apoyo educativo escolarizado en el segundo ciclo de Educación Infantil, Educación Primaria, Educación Secundaria Obligatoria, Bachillerato y Enseñanzas de Educación Especial, en los centros docentes de la Comunidad de Castilla y León. o Resolución General 7/2015, de la Viceconsejería de Función Pública y Modernización, por la que se convocan procedimientos selectivos de ingreso y acceso a los cuerpos de profesores de enseñanza secundaria, profesores técnicos de formación profesional, profesores de escuelas oficiales de idiomas, profesores de música y artes escénicas y profesores de artes plásticas y diseño, así como procedimiento para la adquisición de nuevas especialidades por los funcionarios de los mencionados cuerpos. Marco estatal o Real Decreto 310/2016, de 29 de julio, por el que se regulan las evaluaciones finales de Educación Secundaria Obligatoria y de Bachillerato. o Real Decreto 1105/2014,de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato. o Real decreto 562/2017, de 2 de junio, por el que se regulan las condiciones para la obtención de los títulos de Graduado en Educación Secundaria Obligatoria y Bachiller, de acuerdo con los dispuesto en el Real Decreto-ley 5/2016, de 9 de 13  Conocer la clasificación y estructura de los aminoácidos.  Relacionar el concepto de actividad óptica con la presencia del carbono αasimétrico.  Comprender el comportamiento químico de los aminoácidos; comportamiento anfótero y efecto amortiguador.  Reconocer el mecanismo de enlace entre aminoácidos (enlace peptídico) para la formación de dipéptidos, tripéptidos, oligopéptidos o polipéptidos.  Conocer y clasificar a las proteínas en función de su organización, determinada a su vez por cuatro niveles estructurales: ·Reconocer el extremo inicial y final en la estructura primaria de las proteínas. ·Reconocer los tres tipos de estructuras secundarias: estructura en héliceα, estructura de la hélice de colágeno y lámina-β. ·Dentro de la estructura terciaria de las proteínas, reconocer las diferencias entre los tipos de enlace entre los radicales de los aminoácidos que mantienen estable la estructura proteica; enlaces disulfuro, enlace de hidrógeno, interacciónes iónicas, fuerzas de Van der Walls e interacciones hidrofóbicas. ·Conocer la diferencia entre la presencia de los dominios estructurales en las proteínas globulares y las proteínas fibrosas. ·Conocer el concepto de protómero en la estructura cuaternaria de las proteínas.  Entender las propiedades de las proteínas como la solubilidad, desnaturalización, especifidad y capacidad amortiguadora.  Relacionar las funciones de las proteínas; estructural, de reserva, de transporte, enzimática, contráctil, hormonal, de defensa y homeostática.  Clasificar a las proteínas en holoproteínas y heteroproteínas.  Diferenciar entre proteínas globulares y fibrosas, además de aportar ejemplos.  Diferenciar y aportar ejemplos de cromoproteínas, glucoproteínas, lipoproteínas, lipoproteínas, fosfoproteínas y nucleoproteínas dentro del grupo de las heteroproteínas. 14 6.6. COMPETENCIAS Según la ORDEN ECD/65/2015 se establecen las competencias clave que el alumno ha de desarrollar. Estas se entienden como el conjunto de habilidades prácticas, conocimientos, motivación, valores éticos, actitudes, emociones y otros componentes sociales y de comportamiento que de forma conjunta permiten al alumno lograr realizar una tarea o acción dentro del marco social en el que se establece. El aprendizaje por competencias es global y dinámico, y se enfoca desde las asignaturas, en nuestro caso Biología, estrechamente vinculadas a los objetivos definidos para la educación en bachillerato. A continuación se expone una descripción de las competencias clave a desarrollar a través de la impartición de la unidad didáctica sobre proteínas: 1. Comunicación lingüística (CL). Es resultado de la utilización de un lenguaje plurilingüe en el aula, ajustado a las experiencias comunicativas que el alumno experimenta a lo largo de su vida. Parte de la interacción entre el alumnado entre sí y con el profesorado, y a través del conocimiento de textos de diversas modalidades, soportes y formatos. 2. Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología (CMCT). Son aquellas competencias que permiten a los alumnos desarrollarse en el ambiente social que los rodea de manera adecuada, teniendo en cuenta el papel e impacto que tienen las matemáticas, ciencia y tecnología en el mismo. -Competencia matemática: Constituye la capacidad para aplicar un razonamiento matemático y sus herramientas derivadas para predecir e interpretar en cada contexto los fenómenos que se producen. -Competencia básica en ciencia y tecnología: Comprende al conjunto de aptitudes que permiten al alumno respetar el entorno que los rodea y la toma de decisiones individuales y colectivas que se orientan a la conservación y mejora del medio natural, lo que resulta vital para su mantenimiento. Esto se plantea desde el acercamiento del alumno al medio físico que les rodea, y de esta manera, se fomenta la generación del pensamiento crítico científico. Se deben abordar temar relativos a los sistemas biológicos y sistemas de la Tierra y el espacio, entre otros. 3. Competencia digital (CD). Implica el uso creativo y crítico de las nuevas tecnologías, lo que permitirá a los alumnos desarrollarse en el ámbito de la 15 búsqueda de empleo, ocio, etc. De esta manera, los estudiantes habrán de desarrollar el manejo de la información digital en varios contextos sociales. 4. Competencia para aprender a aprender (CPAA). Constituye la capacidad del alumno de mantenerse en una situación activa frente al aprendizaje a lo largo de su vida, lo que parte de la motivación intrínseca de cada persona, que se fomenta a través de la resolución de problemas y consecución de objetivos. 5. Competencia social y cívica (CSC). Comprenden las aptitudes que permiten a los estudiantes la comprensión de fenómenos sociales diversos, la toma de decisiones, la interactuación entre iguales y el respeto mutuo. 6. Sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor (SIE). Capacidad de transformar las ideas en actos, a través de la gestión y planificación de los conocimientos adquiridos para la resolución de situaciones diversas. 7. Conciencia y expresiones culturales (CEC). Comprende la utilización de las manifestaciones culturales y artísticas desde la actitud respetuosa derivada de la buena consecución del espíritu crítico. 6.7. CONTENIDOS La unidad didáctica planteada en este trabajo fin de máster analiza cuatro tipos de contenidos, a saber: contenidos previos, contenidos básicos, contenidos de refuerzo y contenidos de ampliación. CONTENIDOS PREVIOS Entendemos los contenidos previos como aquellos contenidos en relación a la temática que nos compete, en este caso las proteínas (entendidas como biomolécula esencial para el funcionamiento de la célula), que se encuentran presentes en los cursos previos al curso para el que diseñamos la unidad didáctica. A continuación, analizaremos qué contenidos previos generales se desarrollan durante los cursos en los que se imparte biología. En la tabla subsiguiente, nos centraremos en los cursos de primero y tercero de la ESO, además de primero de bachillerato. Excluimos del proceso de análisis el curso de 4º de la ESO puesto no existe en su currículo ningún contenido relacionado con nuestra temática. Consideramos un punto de vital importancia el analizar cuál ha sido el bagaje temporal que han seguido los contenidos relacionados con las biomoléculas a lo largo de la 16 educación secundaria. Como comentamos con anterioridad, se observan ideas erróneas en los estudiantes cuando se les plantea el tema de las proteínas en segundo de bachillerato. Esto puede ser debido a múltiples factores, dentro de los que comentamos en puntos anteriores, el modelo de enseñanza utilizado de forma habitual no fomenta la motivación del estudiante. En este caso, analizamos los contenidos que se dan en los cursos previos a segundo de bachillerato en función de la temática que nos corresponde y en relación a unos contenidos previos generales que ordenamos según el grado de complejidad. De esta manera, la información proporcionada nos podrá dar una vaga idea del motivo de generación de alguna de las ideas erróneas previas que presentan los estudiantes en segundo de bachillerato. Tabla 1. Contenidos previos en torno a la temática relacionada con las biomoléculas, y más concretamente, con las proteínas, en 1º y 3º de la ESO y en 1º de bachillerato establecidas por la ORDEN EDU 362/2015, de 4 de Mayo y ORDEN EDU 363/2015, de 4 de Mayo. Contenidos previos generales Relación con los contenidos previos en cada curso 1º ESO 3º ESO 1º Bachillerato Diferencia bioelemento de biomolécula. Diferenciación de biomolécula, como nivel de organización superior a los bioelementos. Establecimiento más profundo de ejemplos claros de bioelemento. - Clasificar a las biomoléculas como integrantes de uno de los niveles de organización de la materia viva. Comprensión de la existencia de biomoléculas como nivel de organización anterior a la célula. Determinación de la localización de las biomoléculas en la escala de complejidad de la materia viva. - 17 Tabla 1. Ideas previas en torno a la temática de las biomoléculas (continuación). Contenidos previos generales Relación con los contenidos previos en cada curso 1º ESO 3º ESO 1º Bachillerato Características, tipos y funciones de las proteínas. Reconocimiento de la existencia de proteínas en algunos alimentos como los productos cárnicos. Estudio de algunas de las funciones más importantes de las proteínas, principalmente la estructural y enzimática. Introducción de los aminoácidos como componente estructural de las proteínas, así como de funciones de las mismas menos conocidas, como la de defensa. Relación entre función de las proteínas con su estructura. - - Estudio de la miosina, estructura y función en el músculo. Prácticas de laboratorio en la que se identifiquen proteínas. - - Determinación de azúcares en diversas muestras para la relación con contenidos de la dieta, aunque nada relacionado con las proteínas. Clasificación de aminoácidos, enlace peptídico y ejemplificación de biomoléculas. - Determinación de los aminoácidos como componentes de las proteínas, pero sin entrar en más detalle sobre los mismos, enlaces o ejemplificación abstracta. - 18 CONTENIDOS BÁSICOS Dentro de este bloque de contenidos, establecemos tres subgrupos, en función del tipo de contenido en específico que contengan. De esta manera, nos encontramos con contenidos referidos al concepto, al procedimiento y a la actitud. Contenidos conceptuales Este tipo de contenidos se encuentran expuestos en la ORDEN EDU 363/2015, de 4 de Mayo, por la cual se establece el currículo y se regula la implantación, evaluación y desarrollo del bachillerato en la comunidad de Catilla y León. Este tipo de contenidos se encuentran expuestos en el Bloque 1 del currículo de la asignatura de Biología de segundo de bachillerato. Este bloque se denomina “Bases moleculares y fisicoquímicas de la vida”. De esta manera, nos encontramos con los siguientes contenidos a desarrollar durante la unidad didáctica.  Tipos, propiedades y funciones de los bioelementos como componentes químicos de los seres vivos, que conforman el nivel de organización inferior a las biomoléculas.  Estudio de las proteínas, molécula orgánica, que junto con lípidos, glúcidos y ácidos nucleicos permiten el correcto funcionamiento celular.  Comprensión del concepto y función de las enzimas como catalizadores de las reacciones en la célula.  Diseño de técnicas y métodos fisicoquímicos para la identificación y caracterización de moléculas orgánicas.  Diferenciación de los tipos de enlaces químicos de las moléculas orgánicas.  Relacionar las proteínas con sus funciones en la célula.  Identificar los monómeros que constituyen las proteínas.  Determinar composición química y función de las principales biomoléculas orgánicas.  Comprender la función biocatalizadora de las enzimas. Contenidos procedimentales Son aquellos contenidos que permiten al alumno desarrollar su capacidad para utilizar las herramientas adecuadas para ejecutar procedimientos, métodos y estrategias, para la resolución de problemas de índole científico-técnica. Entre ellos destacamos: 19  Resolución de problemas teóricos en relación a los contenidos impartidos.  Realización de prácticas de laboratorio.  Debate de temas controvertidos en el aula en relación a problemáticas cercanas al alumno.  Desarrollo de proyectos de investigación basados en el aprendizaje por descubrimiento y el trabajo cooperativo.  Realización de prácticas que desarrollen el uso de las nuevas tecnologías en el aula de informática.  Análisis de textos de índole científica.  Elaboración de proyectos y trabajos basados en la utilización de la bibliografía científica. Contenidos actitudinales Hacen referencia a los contenidos que requieren del buen uso de la normativa, actitud y valores. En este sentido, destacamos:  Consideración de la importancia que tiene el tener una visión global e integrada de la interacción entre las biomoléculas para el correcto funcionamiento celular.  Valoración de la importancia dela ingesta de proteínas en la dieta, así como del resto de funciones como la estructural y enzimática. CONTENIDOS DE AMPLIACIÓN Entendidos como los contenidos que se proporcionan al alumno de manera complementaria y a mayores de los que aparecen en la normativa curricular anteriormente mencionada. Como aquellos en relación al resto de biomoléculas que permitirán al alumno obtener un conocimiento interrelacionado, diverso y global del bloque. CONTENIDOS DE REFUERZO Son contenidos de refuerzo aquellos que se plantean a fin de consolidar un concepto o contenido concreto, que se presente problemático para el correcto desarrollo en la estructura conceptual mental del alumno. 20 6.8. METODOLOGÍA La metodología a seguir deja a un lado el modelo de enseñanza tradicional y se basa en el modelo constructivista. Parte del análisis exhaustivo de las ideas previas que los alumnos poseen, para, de esta manera, trabajar con las ideas erróneas, modificándolas para fomentar el aprendizaje significativo. Se trata de dejar de lado el modelo metodológico en el cual el papel del alumno es pasivo, y el docente se limita a utilizar como material docente el seguimiento del libro de texto, donde la transmisión de la información se realiza del docente a los alumnos, sin posibilidad de interacción entre ambos componentes humanos del aula. En la unidad didáctica que desarrollaremos, se tendrán en cuenta, de forma general, las actividades que propone Sanmartí en su libro (Sanmarti, 2016) para desarrollar la metodología didáctica. Así, nos encontraremos con las siguientes estrategias: -Actividades sobre conocimientos previos: Este tipo de actividades se relacionan con las actividades de exploración y explicitación inicial. El análisis de las ideas previas nos permite establecer los objetivos de aprendizaje. -Actividades de resolución de ejercicios teóricos en el aula: Permiten estructurar el conocimiento y preparar a los alumnos para la prueba de acceso a la universidad. -Realización de prácticas de laboratorio: Al igual que en el caso anterior, permite la estructuración de los contenidos, y su aplicación a una problemática concreta. -Trabajo en el aula de informática a través del uso de las tecnologías de la información: Facilitan al estudiante la creación de una intuición sobre los procesos moleculares, difíciles de entender por su carácter abstracto, derivado de su diferencia con los procesos visibles a simple vista (Lundquist et al., 2016). -Trabajo cooperativo: A lo largo de la unidad didáctica se realizarán trabajos en grupo que requerirán del trabajo cooperativo de los estudiantes. Constituyen actividades de estructuración de los contenidos. -Realización de actividades de ampliación: Con el fin de que los estudiantes adquieran una visión global de las biomoléculas como un conjunto de componentes que permiten el correcto funcionamiento celular. 21 -Uso de las clases expositivas: El docente utilizará durante el desarrollo de la unidad didáctica una serie de diapositivas, realizadas por él mismo, que subirá a la plataforma “google drive”, en una carpeta a la que los alumnos tienen acceso. De esta manera, las diapositivas servirán a los alumnos como material de apoyo y ampliación, puesto que contendrán exclusivamente el contenido visto en clase. A lo largo de la clase el docente favorecerá la interacción con los estudiante mediante el uso de preguntas. -Visualización de vídeos: A lo largo del desarrollo de la unidad didáctica se visualizarán vídeos sobre la temática que ayudarán a los alumnos a comprender mejor algunos procesos o mecanismos, de igual manera que motivarán a los alumnos a mantener la atención en la clase que se esté impartiendo. -Lectura de textos de índole científica: Se trabajará durante la unidad didáctica con artículos divulgativos de ciencia, que pretenden acercar al alumno al uso del lenguaje técnico y que darán pie al desarrollo de actividades de debate, así como de realización de trabajos individuales y en grupo. -Actividades de autoevaluación: El docente, al principio de la unidad didáctica, aportará a los alumnos un test con una serie de cuestiones sobre la temática a trabajar, que deberán responder con los conocimientos que tengan en ese momento. Al finalizar la unidad didáctica y a modo de repaso, este test se volverá a hacer para así afianzar el conocimiento. Por otra parte, a lo largo del desarrollo de la unidad, el docente irá apuntando en un documento drive las dudas que vayan surgiendo a lo largo de las sesiones, para, al final, realizar un cuestionario tipo “Kahoot” que sirva a los alumnos como repaso y autoevaluación de los contenidos. 6.9. ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE SESIÓN 1 ¿Qué vamos a hacer? En la primera sesión pretendemos detectar los errores conceptuales de los alumnos en torno a las ideas sobre aminoácidos, enlace peptídico, estructura de proteínas, propiedades de las proteínas, función y clasificación de las mismas. Para ello, desarrollaremos un juego y proporcionaremos al alumno una serie de preguntas tipo test que deberán resolver por su cuenta y cuyas respuestas no se resolverán hasta el final de la unidad didáctica. 22 o Actividad 1. Juego: “Trivial Pursuit de las biomoléculas”. -Descripción: La actividad consiste en la utilización de una plataforma gratuita a la que el docente puede acceder online en https://www.genial.ly/es. Esta aplicación contiene múltiples plantillas preestablecidas con juegos. El profesor puede escoger la plantilla que desee e introducir las preguntas que considere sobre la temática que quiera. De esta manera, la plataforma “Genially”, permite generar juegos interactivos en los que la selección de los participantes es aleatoria. -Objetivos: En esta actividad, se pretende detectar cuáles son las ideas erróneas de los alumnos en base a las ideas erróneas que según la bibliografía se encuentran de forma general en los alumnos de segundo de bachillerato. Por este motivo, los objetivos de la actividad se encuentran relacionados con ellas. ·Entender qué estructuras de los animales presentan proteínas. ·Determinar qué alimentos de origen animal y vegetal son ricos en proteínas. ·Reconocer el valor de la ingesta de una dieta rica en proteínas, especialmente en niños y deportistas. ·Estudiar cómo afecta el estado de plegamiento de las proteínas a su función en la célula. ·Diferenciar entre los polímeros de glucosa, que conforman la celulosa y el almidón, de los polímeros de aminoácidos, que conforman proteínas. ·Entender la función enzimática de las proteínas, que favorece y regula las reacciones bioquímicas en las células, pero que no las genera. -Competencias: Comunicación lingüística, competencia básica en ciencia y tecnología, competencia para aprender a aprender, competencia social y cívica. -Contenidos: En la siguiente tabla se exponen los principales contenidos a desarrollar con la actividad. 29 o Actividad de reflexión 1. Debate: Modificaciones genéticas para generar proteínas a la carta. -Descripción: Se pretende motivar a los alumnos desde el planteamiento de un conflicto ético-científico. Para ello se utilizará un artículo de divulgación científica que encontramos en la red (Martínez Ron, 2019), tras lo cual realizaremos un pequeño debate. -Objetivos: Relacionar las funciones de las proteínas; estructural, de reserva, de transporte, enzimática, contráctil, hormonal, de defensa y homeostática. -Competencias: CL, CMCT, CPAA, CSC, SIE, CEC. -Contenidos: Expuestos en la siguiente tabla. Tabla 7. Contenidos a desarrollar con la actividad de reflexión 1. Contenidos conceptuales Contenidos procedimentales Contenidos actitudinales ·Tipos, propiedades y funciones de los bioelementos como componentes químicos de los seres vivos, que conforman el nivel de organización inferior a las biomoléculas. ·Relacionar las proteínas con sus funciones en la célula. Debate de temas controvertidos en el aula en relación a problemáticas cercanas al alumno. Consideración de la importancia que tiene el tener una visión global e integrada de la interacción entre las biomoléculas para el correcto funcionamiento celular. -Desarrollo: El tema a debatir pretende responder a la pregunta de si está bien la modificación genética para generar organismos que produzcan proteínas a la carta. El artículo que los alumnos han de leer se encontrará localizado en la carpeta común de google Drive. Al inicio de la clase, se elaborarán dos grupos de alumnos igualados en número. Uno de ellos tendrá que simular estar de acuerdo con el tema, mientras que el otro grupo se tendrá que mostrar en contra. Se nombrará un moderador, que será ayudado en su tarea por el profesor. El material que se proporciona a los alumnos se localiza en el Anexo 6. 30 o Actividad de desarrollo 3. Resolución de problemas y cuestiones. -Descripción: Realización de problemas tipo EBAU, a fin de preparar a los alumnos para la prueba de acceso a la universidad sobre los contenidos de estructura de proteínas. -Objetivos: Conocer y clasificar a las proteínas en función de su organización, determinada a su vez por cuatro niveles estructurales: ·Reconocer el extremo inicial y final en la estructura primaria de las proteínas. ·Reconocer los tres tipos de estructuras secundarias: estructura en hélice-α, estructura de la hélice de colágeno y lámina-β. ·Dentro de la estructura terciaria de las proteínas, reconocer las diferencias entre los tipos de enlace entre los radicales de los aminoácidos que mantienen estable la estructura proteica; enlaces disulfuro, enlace de hidrógeno, interacciónes iónicas, fuerzas de Van der Walls e interacciones hidrofóbicas. ·Conocer la diferencia entre la presencia de los dominios estructurales en las proteínas globulares y las proteínas fibrosas. ·Conocer el concepto de protómero en la estructura cuaternaria de las proteínas. -Competencias: CL, CMCT, CPAA, SIE. -Contenidos: Los contenidos de la actividad se establecen en la siguiente tabla. Tabla 8. Contenidos relativos a la actividad de desarrollo 3. Contenidos conceptuales Contenidos procedimentales Contenidos actitudinales Estudio de las proteínas, molécula orgánica, que junto con lípidos, glúcidos y ácidos nucleicos permiten el correcto funcionamiento celular. Resolución de problemas teóricos en relación a los contenidos impartidos. Consideración de la importancia que tiene el tener una visión global e integrada de la interacción entre las biomoléculas para el correcto funcionamiento celular. -Desarrollo: Se plantearán una serie de ejercicios que estarán disponibles para los alumnos desde internet. Deberán realizarlos por su cuenta, y expresar las dudas que 31 puedan tener sobre los mismos en la última sesión de repaso. Los ejercicios y sus respuestas se encuentran expuestos en el Anexo 6. SESIÓN 6 o Actividad en el aula de informática 1. Análisis de estructuras. -Descripción: Como vimos en apartados anteriores, los contenidos relacionados con estructura proteica son abstractos y difíciles de asimilar. Por este motivo, la utilización de modelos informáticos moleculares resulta de gran ayuda para los estudiantes, que pueden ver tridimensionalmente las moléculas. -Objetivos: ·Conocer la clasificación y estructura de los aminoácidos. ·Relacionar el concepto de actividad óptica con la presencia del carbono α-asimétrico. ·Reconocer el mecanismo de enlace entre aminoácidos (enlace peptídico) para la formación de dipéptidos, tripéptidos, oligopéptidos o polipéptidos. ·Conocer y clasificar a las proteínas en función de su organización, determinada a su vez por cuatro niveles estructurales ( y el resto de subobjetivos asociados a este, explicitados en apartados anteriores). -Competencias: CMCT, CD, CPAA, CSC, SIE. -Contenidos: A detallar en la siguiente tabla. Tabla 8. Contenidos relativos a la actividad en el aula de informática 1. Contenidos conceptuales Contenidos procedimentales Contenidos actitudinales ·Diseño de técnicas y métodos fisicoquímicos para la identificación y caracterización de moléculas orgánicas. ·Diferenciación de los tipos de enlaces químicos de las moléculas orgánicas. ·Realización de prácticas que desarrollen el uso de las nuevas tecnologías en el aula de informática. ·Desarrollo de proyectos de investigación basados en el aprendizaje por descubrimiento y el trabajo cooperativo. ·Consideración de la importancia que tiene el tener una visión global e integrada de la interacción entre las biomoléculas para el correcto funcionamiento celular. 32 -Desarrollo: Se plantearán grupos de alumnos de dos integrantes. A cada grupo se le asignará un ordenador y un guion. A través del manejo de una página web, los alumnos deberán responder a una serie de cuestiones que se encuentran desarrolladas en el anexo 7 del presente documento. SESIÓN 7 Realizaremos ejercicios tipo EBAU para el repaso de los contenidos referentes a estructura proteica y visualizaremos un vídeo sobre las enzimas, lo que nos servirá para tratar la temática sobre las propiedades de las proteínas: solubilidad, desnaturalización, especificidad y capacidad amortiguadora. o Actividad de desarrollo 4. Visualización de un vídeo sobre las enzimas. -Objetivos: ·Entender la función enzimática de las proteínas, que favorece y regula las reacciones bioquímicas en las células, pero que no las genera. · Entender las propiedades de las proteínas como la solubilidad, desnaturalización, especifidad y capacidad amortiguadora. ·Relacionar las funciones de las proteínas; estructural, de reserva, de transporte, enzimática, contráctil, hormonal, de defensa y homeostática. -Competencias: CL, CMCT, SIE, CSC, CPAA. -Contenidos: Se muestran en la siguiente tabla. Tabla 9. Contenidos relativos a la actividad de desarrollo 4. Contenidos conceptuales Contenidos procedimentales Contenidos actitudinales · Comprender la función biocatalizadora de las enzimas. · Desarrollo de proyectos de investigación basados en el aprendizaje por descubrimiento y el trabajo cooperativo. ·Resolución de problemas teóricos en relación a los contenidos impartidos. · Valoración de la importancia dela ingesta de proteínas en la dieta, así como del resto de funciones como la estructural y enzimática. 33 -Desarrollo: Se procederá a la visualización de un vídeo sobre el funcionamiento de las enzimas, y el profesor realizará una serie de preguntas sobre esta propiedad de las proteínas, que se encuentran detalladas en el Anexo 8. o Actividad de desarrollo 5. Resolución de ejercicios y problemas. El resumen de esta actividad es el mismo que el de la actividad de desarrollo 3. Incluímos además los contenidos referentes a propiedades de las proteínas, puesto que una de las cuestiones propuestas hace referencia a una de ellas. SESIÓN 8 o Actividad en el aula de informática 2. Visualización y descarga de biomoléculas en el ordenador. -Descripción: Durante la presente sesión, pretendemos que los alumnos adquieran una visión global de las biomoléculas. Uno de los problemas que comentamos exitía en torno a la impartición del bloque sobre las bases fisicoquímicas de la vida, era que los contenidos se encotraban muy compartimentados, lo que imposibilitaba que los alumnos obtuviesen una visión integrada, en la que las biomoléculas son un conjunto de elementos que interaccionan entre sí para permitir el funcionamiento celular. De esta manera, durante la octava sesión, nos dirigiremos al aula de informática de nuevo para realizar un ejercicio. -Objetivos: Reconocer el valor de la ingesta de una dieta rica en proteínas, especialmente en niños y deportistas y adquirir una visión global de las biomoléculas como elementos que interactúan entre sí. -Competencias: CL, CMCT, CD, CPAA, CSC, SIE. -Contenidos: Los contenidos referentes a la actividad se muestran en la siguiente tabla. 34 Tabla 10. Contenidos a desarrollar durante la actividad en el aula de informática 2. Contenidos conceptuales Contenidos procedimentales Contenidos actitudinales ·Estudio de las proteínas, molécula orgánica, que junto con lípidos, glúcidos y ácidos nucleicos permiten el correcto funcionamiento celular. ·Diseño de técnicas y métodos fisicoquímicos para la identificación y caracterización de moléculas orgánicas. ·Realización de prácticas que desarrollen el uso de las nuevas tecnologías en el aula de informática. ·Desarrollo de proyectos de investigación basados en el aprendizaje por descubrimiento y el trabajo cooperativo. ·Consideración de la importancia que tiene el tener una visión global e integrada de la interacción entre las biomoléculas para el correcto funcionamiento celular. -Desarrollo: En esta actividad, el guion, como en la primera actividad en el aula de informática, se encontrará disponible para los alumnos en la carpeta conjunta de google Drive. Dividiremos a los alumnos en grupos de dos alumnos y asignaremos a cada grupo un ordenador. El objetivo de esta práctica es visualizar y trabajar con moléculas en programas obtenidos de páginas de internet. Se utilizarán bancos de datos para obtener archivos de moléculas de interés para los alumnos. Las biomoléculas se visualizarán en los formatos más utilizados en los libros de texto. Se trata de que los alumnos adquieran una visión integrada de las proteínas en relación al resto de biomoléculas (glúcidos, lípidos y ácidos nucleicos). De esta manera, a cada grupo de alumnos se le asignará una proteína que tenga que ver con cualquiera de las otras biomoléculas, como; histonas, glicoproteínas, proteínas transmembrana, proteínas estructurales, enzimas, etc. Los alumnos deberán: 1. Utilizar el programa dado y las bases de datos que aparecen en el guion de la actividad (Anexo 9) para descargar la molécula y cargarla en el programa, lo que les permitirá realizar una captura de pantalla de la misma. 2. Buscar características más importantes, a nivel estructural y de función de la molécula que les haya tocado. 3. Concentrar la información en 1-2 diapositivas que se expondrán por parte de los grupos en la última parte de la sesión. 35 Además de la imagen, en la diapositiva tendrá que aparecer información de este tipo: “Las glicoproteínas son moléculas compuestas por una proteína unida a un glúcido. Se encuentran en los fluidos intersticiales y en las células. Aparecen unidas a glúcidos porque son estos los que actúan como “etiqueta química”. Su función es estructural y de reconocimiento celular, mayoritariamente…” SESIÓN 9 En este caso vamos a realizar una actividad de trabajo cooperativo y de investigación en el aula a través de la impartición de los contenidos sobre funciones de las proteínas y su clasificación. o Actividad de investigación 1. Clasificación y funciones de las proteínas. -Descripción: Se trata de trabajar los contenidos referentes a clasificación de proteínas al mismo tiempo que las funciones de las proteínas, relacionándolos entre sí. -Objetivos: Entender la función enzimática de las proteínas, que favorece y regula las reacciones bioquímicas en las células, pero que no las genera, entender las propiedades de las proteínas como la solubilidad, desnaturalización, especifidad y capacidad amortiguadora. Relacionar las funciones de las proteínas; estructural, de reserva, de transporte, enzimática, contráctil, hormonal, de defensa y homeostática. Clasificar a las proteínas en holoproteínas y heteroproteínas. Diferenciar entre proteínas globulares y fibrosas, además de aportar ejemplos y diferenciar y aportar ejemplos de cromoproteínas, glucoproteínas, lipoproteínas, lipoproteínas, fosfoproteínas y nucleoproteínas dentro del grupo de las heteroproteínas. -Competencias: CL, CMCT, CPAA, CSC, SIE, CEC, CD. -Contenidos: Expuestos en la siguiente tabla. 36 Tabla 11. Contenidos a desarrollar en la actividad de investigación 1. Contenidos conceptuales Contenidos procedimentales Contenidos actitudinales ·Determinar composición química y función de las principales biomoléculas orgánicas. ·Comprender la función biocatalizadora de las enzimas. · Desarrollo de proyectos de investigación basados en el aprendizaje por descubrimiento y el trabajo cooperativo. · Elaboración de proyectos y trabajos basados en la utilización de la bibliografía científica. ·Análisis de textos de índole científica. ·Consideración de la importancia que tiene el tener una visión global e integrada de la interacción entre las biomoléculas para el correcto funcionamiento celular. -Desarrollo: Se divide a los alumnos en siete grupos, correspondientes a cada una de las siete funciones de las proteínas, aunque ellos desconocen esta información. Se les proporcionará un papel en el que aparece el nombre de una proteína con un par de líneas introductorias. Los alumnos deberán: 1. Buscar la información en su móvil para determinar a qué grupo pertenece, y clasificarla según la información propuesta en el apartado “Clasificación de las proteínas” de su libro de texto. 2. Reconocer y determinar la función que tiene en la célula según la información del apartado “Funciones de las proteínas” de su libro de texto y la información que obtengan de internet. Al final de la clase, el profesor preguntará a cada grupo por la información obtenida según los dos puntos anteriores. El texto introductorio que se proporciona a los alumnos es del tipo siguiente, en este caso relacionando la proteína con su función estructural y su clasificación como proteína filamentosa (holoproteína): La elastina es una proteína fibrosa y flexible que se encuentra en tendones y vasos sanguíneos. Posee una gran elasticidad que les permite recuperar la forma tras la aplicación de algún tipo de fuerza. Se localiza en pulmones, arterias y dermis. 37 SESIÓN 10 En la presente sesión se llevará a cabo una autoevaluación y repaso de los contenidos vistos en la unidad didáctica. Se realizará: ·Revisión de dudas sobre los ejercicios propuestos a lo largo de la actividad. ·Corrección de los documentos proporcionados en la sesión 1 de la presente unidad didáctica, referentes al cuestionario tipo test y mapa conceptual (Anexo 1). ·Realización de un cuestionario tipo Kahoot, basado en las preguntas del Anexo 1. Los objetivos, contenidos, competencias y desarrollo de la presente actividad son los mismos que los detallados en la sesión 1, en la actividad denominada “Actividad de repaso 1. Primer documento de tareas”. 6.10. TEMPORALIZACIÓN Tabla 12. Temporalización de actividades. Sesión Objetivos de aprendizaje Competencias clave Contenidos conceptuales Actividades Criterios de evaluación Sesión 1 Todos los relativos a ideas previas. CL CMCT CPAA CSC Contenidos previos. Juego: “Trivial Pursuit de las biomoléculas”. 1, 2, 4, 5 Todos los específicos de la unidad. CL CMCT CPAA Contenidos relativos al desarrollo de la unidad Actividad de repaso 1: Primer documento de tareas. 1, 2, 3, 4 y 5 Sesión 2 Conocer la clasificación y estructura de los aminoácidos así como su mecanismo de enlace. CL CMCT CD CPAA SIE ·Identificar monómeros. ·Diferenciación tipos de enlace. ·Determinar composición química. Actividad desarrollo 1: Visualización vídeo (enlace peptídico). 1 y 2 Sesión 3 ·Relacionar actividad óptica con carbono asimétrico. CL CMCT CPAA SIE ·Composición química. ·Efecto amortiguador. ·Actividad óptica. Actividad de desarrollo 2. Resolución de cuestiones y problemas. 2 y 3 38 Tabla 12. Continuación. Sesión Objetivos de aprendizaje Competencias clave Contenidos conceptuales Actividades Criterios de evaluación Sesión 3 ·Comprender comportamiento químico de los aminoácidos. CL CMCT CPAA SIE ·Composición química. ·Efecto amortiguador. ·Actividad óptica. Actividad de desarrollo 2. Resolución de cuestiones y problemas. 3 y 4 Estudiar cómo afecta el plegamiento a la función proteica. CL CMCT CPAA CSC SIE Importancia del estudio de las proteínas. Actividad de análisis 1: Comentamos un artículo de divulgación científica. 4 Sesión 4 ·Determinar alimentos y estructuras que poseen proteínas. CL CMCT CPAA CSC SIE ·Diseño de técnicas de identificación de biomoléculas. ·Determinación de composición química y función. Actividad práctica de laboratorio 1 y 2. 2, 3, 4 y 5 Sesión 5 Funciones e importancia de las proteínas. CL CMCT CPAA CSC SIE CEC ·Relacionar proteínas con su función. ·Tipos, propiedades y estructura de bioelementos como constituyentes de biomoléculas Actividad de reflexión 1. Debate. 4 Comprender los niveles de estructuración de las proteínas. CL CMCT CPAA SIE Todos los relativos a estructura de las proteínas. Actividad de desarrollo 3. Resolución de problemas y cuestiones. 3, 4 y 5 Sesión 6 Todos los objetivos específicos hasta propiedades de las proteínas. CMCT CD CPAA SIE CSC Todos los contenidos hasta estructura cuaternaria de proteínas. Actividad en el aula de informática 1. Análisis de estructuras. 3, 4 y 5 45 Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=Suo2YkZIL50. Último acceso [03/06/2019]. Páginas Web Biomodel de la Universidad de Alcalá. Recuperado de http://biomodel.uah.es/model3j/hemoglob.htm. Último acceso [01/06/2019]. Genially. Recuperado de https://www.genial.ly/es. Último acceso [01/06/2019]. Martínez Ron, A. (2019). Crean una bacteria sintética capaz de producir proteínas a la carta. Retrieved June 4, 2019, from https://www.vozpopuli.com/altavoz/next/Crean-bacteria-sintetica-producirproteinas_0_1245176919.html Proyecto educativo I.E.S. María Moliner, Segovia. Recuperado de http://iesmariamoliner.centros.educa.jcyl.es/sitio/upload/PEC_18-19.pdf. Último acceso [11/06/2019]. Scientific Enterprise software for chemical research. Recuperado de http://accelrys.com. Último acceso [01/06/2019]. Legislación autonómica ORDEN EDU/363/2015, de 4 de mayo, por la que se establece el currículo y se regula la implantación, evaluación y desarrollo del bachillerato en la comunidad de Castilla y León. ORDEN EDU/1152/2010, de 3 de agosto, por la que se regula la respuesta educativa al alumnado con necesidad específica de apoyo educativo escolarizado en el segundo ciclo de Educación Infantil, Educación Primaria, Educación Secundaria Obligatoria, Bachillerato y enseñanzas de Educación Especial, en los centros docentes de la Comunidad de Castilla y León. Resolución General 7/2015, de la Viceconsejería de Función Pública y Modernización, por la que se convocan procedimientos selectivos de ingreso y acceso a los cuerpos de profesores de enseñanza secundaria, profesores técnicos de formación profesional, profesores de escuelas oficiales de idiomas, profesores de música y artes escénicas y 46 profesores de artes plásticas y diseño, así como procedimiento para la adquisición de nuevas especialidades por los funcionarios de los mencionados cuerpos. Legislación estatal Real Decreto 310/2016, de 29 de julio, por el que se regulan las evaluaciones finales de Educación Secundaria Obligatoria y de Bachillerato. Real Decreto 1105/2014,de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato. Real decreto 562/2017, de 2 de junio, por el que se regulan las condiciones para la obtención de los títulos de Graduado en Educación Secundaria Obligatoria y Bachiller, de acuerdo con los dispuesto en el Real Decreto-ley 5/2016, de 9 de diciembre, de medidas para la ampliación del calendario de implantación de la Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre para la mejora de la calidad educativa. 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. Ley Orgánica 2/2006, de 3 de mayo, de Educación. Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la mejora de la calidad educativa. Se concretan todos los aspectos referentes al sistema educativo. 9. ANEXOS 47 ANEXO 1. Juego: “Trivial Pursuit de las biomoléculas” 1. ¿Qué es un aminoácido? Son compuestos orgánicos de baja masa molecular que se caracterizan por poseer un grupo carboxilo y un grupo amino. 2. ¿Qué relación existe entre aminoácido y enlace peptídico? Los aminoácidos se unen entre sí mediante los enlaces peptídicos para formar dipéptidos, tripéptidos, oligopéptidos y polipéptidos. 3. ¿Dónde puedo encontrar proteínas? Encontramos proteínas en los alimentos, en las membranas celulares, en el citoplasma de las células, en bacterias y virus, etc. 4. ¿Qué alimentos son ricos en proteínas? Los alimentos más ricos en proteínas son de origen animal, y dentro de estos, encontramos proteínas de alto valor biológico en el huevo, la leche, la carne y el pescado. Las proteínas de origen vegetal se encuentran en alimentos como en la soja, la la quinoa, el arroz, los cacahuetes, etc. 5. Relaciona alguna proteína con su función. ·Estructural: elastina, queratina. ·Reserva: Ovoalbúmina, caseína, zeína, gluten. ·Transporte: Permeasas, seroalbúmina, etc. ·Enzimática: Maltasa, lipasa, etc. ·Contráctil: Actina, miosina, flagelina. ·Hormonal: Insulina, hormona del crecimiento de la hipófisis, etc. ·Defensa: Globulinas e inmunoglobulinas. ·Homeostática: Trombina y fibrinógeno. 6. ¿Qué importancia tiene para usted las proteínas en las funciones de los seres vivos? Permiten el correcto funcionamiento celular debido a sus propiedades y funciones como las anteriormente citadas. 7. ¿Las enzimas son desencadenantes de las reacciones bioquímicas? No, las enzimas son catalizadores de las reacciones en las células, disminuyendo la energía de activación y aumentando la velocidad de las reacciones. 8. ¿En qué me beneficia la ingesta de proteínas? La baja ingesta de proteínas se relaciona con una mayor pérdida ósea y muscular. 48 9. ¿Dónde crees tú que se forman las proteínas? La síntesis de proteínas se realiza mediante un mecanismo denominado traducción, que tiene lugar en los ribosomas presentes en el citoplasma de la célula. Los aminoácidos son tomados por moléculas de ARN transferente y se transportan a un ARN mensajero presente en los ribosomas. De manera que el codón del ARN mensajero y el anticodón del ARN de transferencia se unen por complementariedad de bases. 10. ¿Por qué se conforma la molécula de almidón? Es un glúcido de reserva de los vegetales. No está conformado por aminoácidos, sino por polímeros de amilosa y amilopectina, a su vez formados por monómeros de α-Dglucopiranosas. ANEXO 2. Actividad de repaso: Primer documento de tareas 1. Contesta subrayando la opción correcta: 1. Son aminoácidos polares sin carga: a) Glicina, serina y tirosina. b) Glicina, serina y lisina. c) Glicina, serina y valina. 2. Un aminoácido con punto isoeléctrico 7: a) A un pH<7 tiene una carga neta negativa. b) A un pH<7 tiene una carga neta positiva. c) A un pH>7 tiene una carga neta positiva. d) Ninguna de las anteriores es correcta. 3. Los dominios estructurales se caracterizan por ser: a) Inestables, compactos y de aspecto globular. b) Estables, compactos y de aspecto fibrilar. c) Estables, compactos y de aspecto globular. 49 d) Inestables, no compactos y de aspecto globular. 4. En la estructura cuaternaria de las proteínas, cada cadena polipeptídica recibe el nombre de: a) Monómero. b) Díptero. c) Protómero. d) Metámero. 5. Las proteínas homólogas: a) Realizan diferente función en diferentes especies. b) Realizan la misma función en la misma especie. c) Realizan la misma función en diferentes especies. d) Tienen la misma estructura en diferentes especies. 6. Las cromoproteínas son: a) Heteroproteínas con un grupo prostético. b) Proteínas como la hemoglobina o la mioglobina. c) Aquellas proteínas que pueden incluir hierro en su grupo prostético, así como cobre. d) Todas las anteriores son correctas. 7. Se encuentran asociadas al ADN, excepto en los espermatozoides: a) Elastinas. b) Gluteninas. c) Zeínas. d) Histonas. 8. Son proteínas fibrosas: 50 a) Colágenos, queratinas, elastinas y miosinas. b) Queratinas, elastinas y albúminas. c) Prolaminas, gluteninas, colágenos y queratinas. d) Miosinas, gluteninas y globulinas. 9. ¿Qué propiedad de las proteínas se relaciona con la presencia de radicales polares en los aminoácidos con carga elevada? a) Desnaturalización. b) Especificidad. c) Solubilidad. d) Capacidad amortiguadora. 10. ¿Qué función tienen la trombina y el fibrinógeno en el organismo? a) Estructural. b) Defensa. c) Homeostática. d) Hormonal. 11. No es un enlace débil en la estructura terciaria de las proteínas: a) Enlace disulfuro. b) Enlace de hidrógeno. c) Interacciones iónicas. d) Fuerzas de Van der Walls. 12. Las proteínas fibrosas: a) Son insolubles en agua pero no en disoluciones salinas. b) Ejercen funciones esqueléticas. 51 c) Un ejemplo de ellas es la insulina. d) Ninguna de las anteriores es correcta. 13. La actividad óptica se encuentra presente en todos los aminoácidos excepto: a) Asparagina. b) Lisina. c) Histidina. d) Glicina. 14. Una mezcla racémica es: a) Una mezcla equimolecular de formas D y L. b) Una mezcla con igual cantidad de aminoácidos de un mismo tipo. c) Todas las opciones con correctas. d) Una mezcla en la que todos los aminoácidos son diferentes. 15. Cuando una proteína se desnaturaliza: a) Adquiere una conformación globular. b) Adquiere una conformación globular y precipita. c) Adquiere una conformación fibrosa y precipita. d) Mantiene su actividad en la célula. 52 2. Completa el recuadro verde en los siguientes mapas conceptuales: 53 54 ANEXO 3. Actividad de desarrollo 1: Visualización del vídeo sobre enlace peptídico En esta sesión se visualizarán dos vídeos cuyos links se exponen a continuación: · https://www.youtube.com/watch?v=OLaxEn9guHs · https://www.youtube.com/watch?v=as12LVgMnpc Plantearemos una serie de preguntas de reflexión: 1. ¿En qué dirección se unen los aminoácidos? Desde el extremo carboxilo del primer aminoácido al extremo amino del segundo, con la liberación de una molécula de agua. 2. Escriba la fórmula desarrollada y la molecular de los siguientes aminoácidos: glicina, alanina y serina. Calcule también la masa molecular (masas atómicas: C = 12 u, N = 14 u, O = 16 u, H = 1 u). ·Gly: 2x12u + 1x14u + 2x16u+ 5x1u= 75 unidades de masa atómica. ·Ala: 3x12 +1x14 + 2x16 +7x1= 89 unidades de masa atómica. ·Ser: 3x12 + 1x14 +3x16 +7x1= 105 unidades de masa atómica. Glicina Alanina Serina 61 ANEXO 6. Actividades relativas a la SESIÓN 5 o Actividad de reflexión 1. Debate sobre la modificación genética de organismos que generen proteínas a la carta. El artículo en el que se basa el debate se encuentra en el siguiente link: https://www.vozpopuli.com/altavoz/next/Crean-bacteria-sintetica-producirproteinas_0_1245176919.html. “Cuando en el año 2010 el conocido investigador Craig Venter anunció que había conseguido crear por primera vez vida sintética, el mundo de la ciencia vivió una conmoción ante el abanico de posibilidades que se abría de cara al futuro. Pero no ha sido hasta nueve años después que un equipo de investigadores del Reino Unido…(Martínez Ron, 2019)” El texto trata las siguientes problemáticas: -Fabricar microorganismos con capacidad de producir biopolímeros a la carta. -Generar espacio en el genoma del microorganismo para codificar nuevos aminoácidos. -Incorporación de aminoácidos sintéticos en las bacterias, con todo tipo de aplicaciones. -Introducción de mutaciones en el genoma bacteriano. -Posibles aplicaciones en conservación ambiental. Cuestiones propuestas para el moderador: 1. ¿Cuál es el mecanismo actual mediante el cual se “corta y pega” información genética? 2. ¿Qué aplicaciones beneficiosas crees que puede tener la generación de proteínas no naturales? 3. ¿Crees que existe alguna implicación negativa en la generación de proteínas sintéticas? o Actividad de desarrollo 3. Resolución de problemas y cuestiones. 1. Define la estructura primaria de las proteínas. ¿Qué tipo de enlace tiene? 62 ¿Cuáles son los grupos químicos que intervienen en el enlace? La estructura primaria se corresponde con la secuencia de aminoácidos. Indica qué aminoácidos constituyen a la proteína y el orden en que se disponen en la cadena, de lo que depende su función. El tipo de enlace que interviene es el peptídico. 2. ¿Qué tipo de estructuras secundarias existen en las proteínas? Nombra y defínelas. ·Hélice-alfa: Se forma al enrrollarse la estructura primaria helicoidalmente sobre sí misma, lo que se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el oxígeno –CO y el hidrógeno del grupo –NH. Un ejemplo sería la alfa-queratina. ·Hélice de colágeno: Disposición de la hélice especial, con giro levógiro, presenta abundancia de prolina e hidroxiprolina. Se dificulta la formación de enlaces de hidrógeno, y la hélice solo tiene tres aminoácidos por vuelta. ·Lámina-beta: No tiene forma de hélice, sino de cadena distendida en forma de zigzag debido a la ausencia de enlaces de hidrógeno en los aminoácidos próximos. Puede replegarse e incluso darse entre dos o más cadenas polipeptídicas diferentes. 3. ¿Qué tipo de enlace mantienen la forma de las estructuras globulares? Las conformaciones globulares se mantienen estables debido a los enlaces éntre los radicales (R) de los aminoácidos. Enlaces que pueden ser de varios tipos:enlace disulfuro, enlace de hidrógeno, interacciones iónicas, fuerzas de Van der Walls e interacciones hidrofóbicas. 63 ANEXO 7. Actividad en el aula de informática 1: Estructura de proteínas Link a la página web: http://biomodel.uah.es/model3j/hemoglob.htm 1. Escribe la fórmula química de esta estructura utilizando los mismos colores. La estructura se corresponde con la de un aminoácido: NH3 R-CHα COOH 1. Determina y clasifica los siguientes aminoácidos. 1-Arginina (polar con carga positiva) 2-Cisteína (polar sin carga) 3-Fenilalanina (no polar o hidrofóbico) 2. ¿Qué tipo de estructura representa? (Se han eliminado de la fotografía las cadenas laterales, quedando únicamente el esqueleto en zig-zag). ¿Qué tipo de enlace se puede establecer entre las cadenas? ¿Entre qué átomos? Dibújalo. Representa una estructura secundaria de las proteínas, la lámina-beta. El tipo de enlace que se es de tipo enlace por puente de hidrógeno. Se estructura entre los grupos carboxilo y los amino de los enlaces peptídicos. 64 3. Encuentra esta estructura en la aplicación y determina los aminoácidos por los que está formada. Ser-Glu-Ala-Ala-Ile-Asn-Arg-Gln-Ile-Asn-LeuGlu-Leu-Tyr-Ala 4. Responde a las siguientes cuestiones: a. Deduce de qué biomolécula se trata por la información presentada en la página. Se trata de la hemoglobina. b. ¿Qué tipo de estructura presenta? Presenta estructura cuaternaria. c. Rodea cada subunidad y determina de cuál se trata. Existen cuatro subunidades: alfa-1, alfa-2, beta-1 y beta-2. d. ¿Dónde se encuentra el grupo hemo? El grupo hemo es el coloreado de color rojo. 65 ANEXO 8. Actividades en relación a la sesión 7. o Actividad de desarrollo 4. Visualización del vídeo sobre enzimas El vídeo que se verá en clase se encuentra en el siguiente enlace web: https://www.youtube.com/watch?v=Suo2YkZIL50 1. Busca en tu móvil un ejemplo de enzima y resume su función en dos líneas. Pepsina: Enzima proteasa digestiva que hidroliza a otras proteínas en el estómago Se produce por las células principales de las glándulas gástricas como pepsinógeno, y adquiere su capacidad enzimática al hidrolizarse a pH ácido. 2. ¿De qué depende la especificidad de una proteína? Poseen una estructura tridimensional muy específica y unos aminoácidos muy concretos en lugares específicos, lo que les impide actuar con muchas moléculas. 3. ¿Qué pasa con la función de una enzima que ha sido desnaturalizada? Cuando una proteína se desnaturaliza adquiere una estructura fibrosa y precipita. Las proteínas desnaturalizadas no pueden realizar funciones de tipo enzimático, transportador u hormonal. 4. ¿Qué factores pueden desnaturalizar una proteína? La temperatura, los cambios de pH, la agitación molecular y las alteraciones de la concentración salina. o Actividad de desarrollo 5. Resolución de problemas y cuestiones. 1. Contesta a las siguientes preguntas: a. ¿De qué biomolécula se trata? Es una proteína. b. ¿Cuál es su estructura? Presenta una estructura en forma de hélice-alfa. c. ¿Qué tipo de enlace estabiliza la molécula? Los enlaces predominantes son de tipo enlace por puente de hidrógeno. Se establecen entre el –CO y el grupo –NH del enlace peptídico. d. ¿Qué otra estructura proteica del mismo nivel conoces? Sí, conformación-beta y hélice de colágeno. 66 _________________ 2. Contesta a las siguientes preguntas sobre la imagen que aparece al final del ejercicio: a. ¿Qué biomolécula representa? Representa a un dipéptido. b. ¿Cuáles son sus componentes esenciales? Los péptidos se conforman por la unidad estructural aminoacídica. c. Describe el enlace que permite su formación y describe sus características. La unión entre aminoácidos se produce mediante el enlace peptídico. Este enlace tiene las siguientes características: es un enlace covalente, posee carácter parcial de doble enlace. d. ¿Qué quieren decir R-1 y R-2? Se corresponden a las cadenas laterales de los aminoácidos que pueden ser apolares, polares sin carga, polares con carga negativa o polares con carga positiva. 67 ANEXO 9. Actividad en el aula de informática 2. Visualización y descarga de biomoléculas. Utilizaremos el siguiente programa Demo Discovery Studio Visualizer, que obtendremos de la página http://accelrys.com. Rellenaremos el formulario y seguiremos las instrucciónes de instalación. El programa permite diseñar moléculas, pero también cargar moléculas descargadas desde bases de datos, y una vez en la pantalla del programa, permite su visualización 3D, además de cambiar los colores de átomos y enlaces. Los alumnos deberán seguir las normas indicadas en el apartado de la sesión 8. A cada grupo se le proporcionará una de las siguientes tareas:  Descarga y visualiza una glicoporteína (Hormona estimulante del folículo, hormona luteinizante, proteoglucanos, protrombina, ribonucleasa, etc).  Descarga y visualiza una histona.  Descarga y visualiza una proteína transmembrana.  Descarga y visualiza fosfoproteínas como la caseína de la leche.  Descarga y visualiza una enzima, como la maltasa o la lipasa.  Descarga y visualiza una molécula de ARN transferente e indica su relación con la formación de proteínas.  Descarga y visualiza una lipoproteína. Para buscar ejemplos de las mismas pueden utilizar el libro de texto como guía. Además de responder a estas cuestiones, deberán realizar una pequeña búsqueda de información y resumirla en una o dos diapositivas power-point.