Bioquímica y Biotecnología: Aplicaciones actuales

Resumen: 

El objetivo es que los/as alumnos/as conozcan diferentes líneas de aplicación de la bioquímica y la biotecnología basada en diferentes ramas multidisciplinares: microorganismos con aplicaciones bioquímicas y biotecnológicas, aplicación del ADN, DNA-Prokids. Bases moleculares de enfermedades como el cáncer, la química de las proteínas y sus aplicaciones para terminar con la obtención de un producto o servicio, como alimentos funcionales y recuperación de residuos de la industria Agroalimentaria. En este proyecto van a tener la posibilidad de conocer una gran cantidad de técnicas de laboratorio asociadas a esas disciplinas y de experimentarlas en primera persona. Lo cual hace que su aprendizaje sea productivo y significativo, promocionando en ellos/as la vocación por estas disciplinas.

Las áreas que participan en este proyecto son las más vigorosas y productivas del desarrollo científico en la actualidad y se han convertido en uno de los principales exponentes de lo que se conoce como economía basada en el conocimiento, con numerosas e importantes aplicaciones en diversas áreas de gran interés. Series televisivas como CSI, han popularizado el uso del ADN para la identificación de personas, lo cual está relacionado con el producto biotecnológico DNA-ProKid. La utilización de microorganismos en  la producción de alimentos, antibióticos y otras sustancias de interés clínico, biocombustibles, etc.. La investigación de interés biomédico como el cáncer. En la química de proteínas se introduce el mundo de la obtención de proteínas de interés biomédico e industrial. De gran impacto social es el uso cada vez más extendido de los alimentos funcionales y la reutilización de residuos de la Industria Agroalimentaria, que pueden así transformarse en productos de valor añadido.

1ª Sesión: 

4º ESO. Microorganismos: interés biotecnológico.

Se pretende con esta sesión acercar al/la estudiante al mundo de la microbiología y sus características particulares de trabajo en cuanto a los métodos de estudio de los microorganismos: técnicas de observación, manejo de muestras microbianas, toma de inóculos, técnicas de siembra y cultivo así como, mostrar la importancia de los microorganismos en el campo de la biotecnología utilizando para ello dos casos concretos: Demostración de la producción de sustancias antimicrobianas por bacterias del suelo mediante visualización del espectro de actividad frente a una serie de cepas bacterianas  y demostración de la actividad coagulante de la leche por bacterias del ácido láctico por inoculación de leche con bacterias lácticas seleccionadas.

Todo ello, permitirá al alumnado ser capaz de identificar la morfología bacteriana al microscopio, de entender qué son los antibióticos y cómo se realizan los antibiogramas, a identificar el proceso de fermentación láctica y sus aplicaciones y a ser capaz de sacar conclusiones sobre la importancia de las bacterias. Por último, ¡imagina como sería un planeta sin bacterias!

1º BACHILLERATO

En esta primera sesión, se realizará una breve introducción de qué es el ADN y qué función tiene en la naturaleza para a continuación, realizar la extracción de ADN a partir de una muestra biológica de su cuerpo (cavidad bucal) y realizar una electroforesis con los ADN extraídos y otros tipos de ADN para conocer la técnica más común de análisis.

Con estas actividades el alumnado, habrá adquirido los conocimientos sobre el DNA y la posibilidad de usarlo como herramienta biotecnológica, conocerá las técnicas básicas de aislamiento de ADN así como, las técnicas básicas de separación de ADN por electroforesis; también podrá realizar una electroforesis en gel de agarosa e interpretar los resultados obtenidos de aplicación biotecnológica de identificación de personas.

2ª Sesión: 

4º ESO. Conocemos el laboratorio.

A través de esta segunda sesión el alumnado se familiarizará con el equipamiento básico típico del laboratorio. Para ello se les mostrará, como una de las partes más importantes, las normas de seguridad que hay que seguir. Seguidamente se mostrará la forma de planificar el trabajo que se lleva a cabo en el laboratorio. Una vez que se hayan trabajado estos aspectos, pasaremos a la parte práctica de la sesión. En ella los/as alumnos/as aprenderán a identificar los reactivos, cuáles son sus principales características y funciones. Proseguiremos con las partes de un microscopio y aprenderá a enfocar el mismo. Todo ello permitirá a los/as alumnos/as profundizar en el conocimiento e identificación de las células, al mismo tiempo que aprenderán a preparar diferentes muestras biológicas.

Para terminar con esta segunda sesión los/as estudiantes conocerán los fundamentos básicos de la espectrofotometría, así como los componentes de un espectrofotómetro que permita comprender el manejo del mismo. Para ello veremos las leyes básicas de absorción de luz para la determinación cuantitativa de compuestos coloreados y construiremos una recta de calibración con una solución de albúmina de suero bovino como proteína patrón.

 

1º BACHILLERATO

En esta segunda sesión los/as estudiantes conocerán el mundo de los cultivos celulares eucariotas y sus aplicaciones actuales. Para ello aprenderán a reconocer la morfología de las células, el ciclo celular y la muerte celular por apoptosis y las consecuencias de su desregulación como el cáncer. Por último, y para asimilar los conceptos vistos, realizarán un análisis experimental para analizar el ciclo celular.

3ª Sesión: 

4º ESO y 1º BACHILLERATO

En esta sesión los/as estudiantes se familiarizarán con la química-física de proteínas, así como con el material del laboratorio de química-física. Realizarán e interpretarán una electroforesis de proteínas como técnica de separación. Descubrirán, asimismo, el proceso de cristalización de proteínas y la utilidad de este. Para ello visualizarán los cristales formados mediante microscopía óptica. Para finalizar, los/as participantes podrán visitar los diferentes espacios del Departamento de Química Física y su infraestructura.

4ª Sesión: 

4º ESO Y 1º BACHILLERATO

En esta penúltima sesión, los/as estudiantes se adentrarán en el mundo de los productos y procesos biotecnológicos. El alumnado conocerá las etapas de reacción (reactores enzimáticos y fermentadores) y los procesos downstream como los necesarios para la separación, purificación y estabilización de productos. Para ello se llevarán a cabo diversas actividades entre las que se realizará una hidrólisis enzimática de proteínas y se analizará la configuración del reactor enzimático, las principales variables de operación y los mecanismos de control.
Los/as estudiantes tendrán la oportunidad de ver el funcionamiento de un fermentador y analizará su configuración, variables de operación y mecanismos de control y se los mostrará el funcionamiento de los dos equipos más comunes de estabilización por secado: el atomizador y el liofilizador. Fomentaremos el debate a través de temas de discusión, por ejemplo acerca de las variables del proceso y las ventajas e inconvenientes de trabajar con membranas.

5ª Sesión: 

4º ESO Y 1º BACHILLERATO

En la última sesión el alumnado presentará los resultados del trabajo realizado en las diferentes sesiones del proyecto en una sala habilitada al respecto. Actualmente es de vital importancia que los/as estudiantes sean capaces de desarrollar un espíritu crítico, así como su implicación en los aspectos académicos y profesionales de la sociedad. Con esta última actividad el/la estudiante será capaz de  extraer la idea fundamental de las actividades desarrolladas y resumir los contenidos trabajados. Asimismo, habrá de explicar lo aprendido a personas que no hayan participado en la actividad, y no solo como transmisor de conocimientos sino, precisamente, a través de su espíritu crítico. Se pretenderá, además, que sea capaz de trabajar en equipo y repartir y organizar las tareas que conlleve la actividad, así como de perder el miedo a hablar en público.

Referencias recomendadas: 
Lugar donde se desarrollará el proyecto: 
Universidad de Granada
Avd Fuente Nueva s/n
18071 Granada Granada
Campus: 
Departamento: 
Departamento de Microbiología, Departamento de Parasitología, Departamento de Bioquímica y Biología molecular, Departamento de Química-Física, Departamento de Ingeniería Química
Provincia: