La Biotecnología como Tema de Integración Curricular y su Relevancia en el Desarrollo de las Destrezas del Pensamiento

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1 La Biotecnología como Tema de Integración Curricular y su Relevancia en el Desarrollo de las Destrezas del Pensamiento Gerardo Arroyo Cruzado, Ph.D. Departamento de Ciencias Biológicas, Facultad de Ciencias Generales, Universidad de Puerto Rico, Río Piedras

2 Biotecnología: Disciplina que comprende el diseño, modificación y/o desarrollo de entidades biológicas para su utilización en diversas fases de producción.

3 Ejemplo 1: Diseño y construcción de vectores para trabajar con ADN recombinante, clonación y desarrollo de organismos transgénicos (décadas de 1980 y 1990).

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5 Ejemplo 1: Diseño y construcción de vectores para trabajar con ADN recombinante, clonación y desarrollo de organismos transgénicos (décadas de 1980 y 1990). a. Construcción de plasmidios bacterianos con características apropiadas para diversos trabajos en genética molecular.

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7 Ejemplo #2 Técnica de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) por Kary Mullis, Premio Nobel a. Sustituir la polimerasa I de ADN por la polimerasa Taq (Thermus aquaticus). b. Modificación de la Taq a la Taq-platinum. c. Desarrollo de RT-PCR (transcriptasa reverso). d. Clonación sin utilizar bacterias.

8 Ejemplo #3 Diseño y construcción de nanomoléculas para utilizarlas como instrumentos de investigación o terapéuticos (finales de la década del 90 y principios del siglo 21).

9 Ejemplo #4 Desarrollo de diversas líneas de células troncales humanas mediante clonación, (fin de la década del 1990 y principios del siglo 21). a. Clonación de embriones humanos

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11 A la Biotecnología le acompañan temas de interés científico, social, económico y ético de gran trascendencia.

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19 Misión del Educador de Ciencias Naturales Contribuir a la formación del estudiante como ente social, con un trasfondo de conocimiento científico actualizado que le permita integrarse y participar en el desarrollo de una sociedad dinámica en aspectos de investigación y tecnología.

20 Los educadores de Ciencias Naturales deben capacitarse en la teoría y para la práctica de diversos aspectos de la Biotecnología.

21 Las instituciones universitarias y las empresas privadas, en conjunto con el Departamento de Educación deben fomentar y ofrecer talleres de capacitación a los educadores, sobre las técnicas y procedimientos básicos y clásicos de la Biotecnología.

22 Descripción del Modelo (Nivel de Escuela Secundaria) Los talleres de capacitación deben integrar coloquios sobre temas introductorios y temas de actualidad de la disciplina concerniente.

23 Objetivos Los coloquios permitirán al participante: 1. Conocer, identificar y contrastar conceptos fundamentales de la disciplina que nos concierne. 2. Comunicar y debatir sobre temas de actualidad de la disciplina. 3. Integrar conceptos de diversas disciplinas educativas. 4. Relacionar los diversos conceptos presentados en el taller dentro del marco teórico y empírico.

24 Los talleres deben estar dirigidos a capacitar al participante en ejercicios prácticos adaptados para la enseñanza en el salón o laboratorio de clase de manera que el participante pueda: 1. Diseñar, modificar y/o practicar algunos ejercicios o experiencias en su taller de enseñanza.

25 Ejercicio de Laboratorio #1 Estudio de la mitosis y de las etapas tempranas del desarrollo embrionario El participante podrá: 1. Comparar y contrastar los conceptos ADN, cromosoma y gen. 2. Integrar conceptos de genética, fisiología celular y biología del desarrollo. 3. Entender la importancia de escoger el sistema modelo apropiado para el estudio que se propone llevar a cabo. 4. Conocer y practicar técnicas básicas de microscopía.

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27 Ejercicio de Laboratorio #2 Objetivos: Extracción del ADN de la fresa 1. Entender el rol del ADN en la célula. 2. Conocer y comprender la composición y el rol de estructuras celulares tales como la membrana nuclear y la membrana celular. 3. Entender la función de los diferentes productos utilizados en la extracción del ADN. Ej: detergente, sal de mesa y etanol.

28 Ejercicio de Laboratorio #3 Preparación de soluciones químicas para la extracción de ADN recombinante (plasmidio con un gen de Nephila clavipes) Objetivos: 1. Integrar conceptos de química tales como molaridad, porciento de concentración, dilución, ph. 2. Conocer y practicar procedimientos químicos para la preparación de soluciones.

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30 Objetivos: Ejercicio de Laboratorio #4 Extracción de ADN Recombinante 1. Integrar conceptos de microbiología, biología molecular, etc. 2. Conocer y manejar el protocolo clásico de extracción de plasmidios. 3. Conocer la función de las diversas soluciones químicas utilizadas durante el proceso de extracción. 4. Conocer y manejar materiales e instrumentos comunes para la biología molecular y la biotecnología tales como vortex, microcentrífuga, micropipetas, microtubos, etc. 5. Considerar alternativas al protocolo.

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32 Ejercicio de Laboratorio #5 Separación del gen insertado mediante digestión con enzimas de restricción Objetivos: 1. Integrar conceptos de fisiología celular, bioquímica, biología molecular, etc. 2. Conocer y manejar entidades bioquímicas (enzimas de restricción). 3. Manejar instrumentos comunes a las disciplinas concernientes tales como micropipetas, microcentrífuga, baños de temperatura.

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34 Ejercicio de Laboratorio #6 Preparación de plasmidios mediante una columna de intercambio iónico Objetivos: 1. Integrar conceptos químicos-físicos. 2. Conocer y manejar un protocolo propio del investigador en la disciplina concerniente. 3. Manejar instrumentos propios del investigador.

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36 Ejercicio de Laboratorio #7 Separación de fragmentos de ADN mediante la técnica de electroforesis Objetivos: 1. Integrar conceptos bioquímicos y biofísicos. 2. Conocer y manejar procedimientos y técnicas comunes a la Biotecnología y otras disciplinas de las Ciencias Naturales.

37 Taller de Ingeniería Genética Un Tema para Aprender Nivel Secundario

38 Ejercicio de Laboratorio #8 Adiestramiento en la utilización de Bancos de Genes para el análisis de secuencias moleculares Objetivos: 1. Integrar la tecnología de la informática en los laboratorios de Ciencias Naturales. 2. Conocer y manejar procedimientos para el alineamiento y comparación de secuencias genéticas.

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40 Ejercicio de Laboratorio Extracción de plasmidios utilizando el protocolo clásico (Con estudiantes del curso de Biología de la escuela Antilles Military Academy)

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43 Si el conocimiento es construído a partir de la experiencia es conveniente integrar en los procesos educativos el mayor número de éstas, incluyendo además actividades de laboratorio, experimentación y solución de problemas El desarrollo cognoscitivo, perspectiva de Lev Vygotsky

44 Agradecimientos Administración y personal a cargo del Proyecto Instituto Profesora Mayra Rivera, Departamento de Ciencias Biológicas, Facultad de Estudios Generales. Dr. Luis Quiñones, Departamento de Ciencias Biológicas, Facultad de Estudios Generales. Dra. Graciela Candelas, Profesora Distinguida, Departamento de Biología, Facultad de Ciencias Naturales. Profesora Elliette Hernández, Antilles Military Academy. Iris Vannesa Robles, Técnica Compañía Abbott. Educadores participantes de los Talleres de Capacitación.

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