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LA HISTORIA DE AMOR Y ODIO ENTRE LAS BIOMOLÉCULAS Y LA VIDA

CELULAR, UNA CARTILLA SOBRE EL METABOLISMO

LUZ ÁNGELA HERNÁNDEZ RODRÍGUEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE CIENCIAS

MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES

BOGOTÁ D.C.

2016

La historia de amor y odio entre las biomoléculas y la vida celular | 2

LA HISTORIA DE AMOR Y ODIO ENTRE LAS BIOMOLÉCULAS Y LA VIDA

CELULAR, UNA CARTILLA SOBRE EL METABOLISMO

Luz Ángela Hernández Rodríguez

Licenciada en Química

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de:

Magister en la Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Director (a):

Dr. Rer. Nat. MARY RUTH GARCÍA CONDE

Departamento de Biología

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Bogotá

2016


Resumen

La comprensión de mundo microscópico en el que estamos inmersos es una tarea

cuidadosa que requiere de la intervención de varias disciplinas científicas que puedan dar

explicación de los fenómenos y procesos que ocurren específicamente a nivel nutricional en

niños y adolescentes y que hacen parte de un aula regular donde, además, se integran

estudiantes con limitaciones auditivas. Igualmente es importante reconocer que cuando se

habla de inclusión, de lo que se trata es de involucrarlos de manera equitativa en el proceso

de enseñanza aprendizaje. Sin embargo, en la realidad esto no se cumple, porque los

instrumentos y los mismos programas de formación desconocen esta realidad y trabajan en

materiales didácticos para estudiantes sin necesidades especiales. Partiendo de esta

necesidad se desarrolla una propuesta cuyo objetivo es contar a través de una historia y de

manera sencilla los conceptos involucrados en el metabolismo celular desde una perspectiva

molecular, haciendo uso de la lengua de señas; utilizando analogías y prácticas

experimentales que permitan la eficacia en la comprensión y apropiación de conceptos

dirigidos hacia la adquisición de aptitudes científicas y críticas.

Palabras clave: Metabolismo, célula, nutrición, material didáctico para estudiantes con

limitaciones auditivas, lengua de señas colombiana, inclusión.


Abstract

The understanding of the microscopic world is a careful task that requires the intervention

of several scientific disciplines that can explain the phenomena and processes that occur

specifically at nutritional level in children and adolescents and that are part of a regular

classroom Where, in addition, students with audition limitations are integrated. It is also

important to recognize that when talking about inclusion, what is involved is to involve them

equitably in the teaching-learning process. However, in reality this is not true, because the

instruments and the training programs themselves ignore this reality and work on didactic

materials for students with no special needs. Starting from this necessity a proposal is

developed whose objective is to tell through a history and in a simple way the concepts involved

in the cellular metabolism from a molecular perspective, making use of the sign language;

Using analogies and experimental practices that allow the efficacy in the understanding and

appropriation of concepts directed towards the acquisition of scientific and critical aptitudes.

Key words: Metabolism, cell, nutrition, didactic material for students with auditory limitations,

Colombian sign language, inclusion.


Agradecimientos

A Dios primeramente por haberme permitido culminar esta actividad, dándome el

conocimiento y fortaleza para emprender esta labor

A mi madre que con su apoyo incondicional hizo posible que cada uno de los pasos de esta

tesis se llevaran a cabo imprimiéndole el mayor de los esfuerzos

A mi papá que diariamente se esfuerza por hacer propios mis logros

a mi Directora de la propuesta de trabajo la Dra. Mary Ruth García Conde, por su apoyo

desmedido, sus consejos y su gran sentido de entrega hacia la labor docente.

A la Universidad Nacional de Colombia por bridarme la oportunidad de cualificarme como

profesional y promover en mí un alto sentido crítico hacia mi labor.

A mis profesores de la maestría por su compromiso hacia el desempeño que como docentes

cumplen en la Universidad y que promovieron los cambios, proyectos y sentido de

responsabilidad hacia mi trabajo.

A todos aquellos que hicieron parte de este trabajo


Tabla de contenido

Resumen 3

Abstract 4

Agradecimientos 5

Tabla de contenido 5

Lista de figuras 7

Lista de tablas 8

Introducción 9

Capítulo I 11

Planteamiento del problema 11

Población 12

Justificación 13

Objetivos 15

Capítulo II 16

Marco teórico 16

Marco disciplinar 16

Marco Histórico - Epistemológico 41

Marco didáctico 46

Capitulo III 52

Metodología 52

Estructura de la propuesta 52

Capitulo IV 69

Conclusiones y recomendaciones 69

Referencias 70

Imágenes 72

ANEXOS 73


Lista de figuras

FIGURA 1: PERSONA SORDA EN LENGUA DE SEÑAS COLOMBIANA (INSOR, 2016) ...................... 12

FIGURA 2:EJEMPLO ENLACE IÓNICO (MODIFICADO DE AUDESIRK,2016) ..................................... 18

FIGURA 3: INTERACCIONES DIPOLO – DIPOLO (SLIDE PLAYER, 2016) ........................................ 19

FIGURA 4:PUENTES DE HIDRÓGENO EN LA ESTRUCTURA DEL ADN (CULTEK, 2016) ................... 20

FIGURA 5: CLASIFICACIÓN ESTRUCTURAL DE LAS PROTEÍNAS ( RESEARCHGATE, 2016) .......... 23

FIGURA 6: EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS LIPÍDICAS MOLECULARES (BUILDING BLOCKS OF LIPIDS,

2016) ............................................................................................................................. 24

FIGURA 7: EJEMPLOS DE ALDOSAS Y CETOSAS (TUTORVISTA.COM, 2016) ................................. 25

FIGURA 8: CONFORMACIÓN DEL ARN Y ADN (TUTORVISTA.COM, 2016) ................................... 26

FIGURA 9:(ORGANIZACIÓN ELECTRÓNICA DE LA MOLÉCULA DE AGUA Y SUS PUENTES DE

HIDROGENO,2016) .......................................................................................................... 27

FIGURA 10: NÚCLEO CELULAR (SIGNAL PROCESSING, 2016) .................................................... 29

FIGURA 11: NUCLÉOLO (SHUTTERSTOCK, 2016) ...................................................................... 29

FIGURA 12: MITOCONDRIA (TURBOSQUID, 2016) ..................................................................... 29

FIGURA 13: RIBOSOMA (RIBOZONES, 2016) ............................................................................ 30

FIGURA 14: RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (WEB4BIO, 2016) ...................................................... 30

FIGURA 15: APARATO DE GOLGI (BIOPROFE4, 2016) ............................................................... 31

FIGURA 16: LISOSOMAS ( HISTOWEB, 2016) ......................................................................... 31

FIGURA 17: PEROXISOMAS ( HISTOWEB, 2016) ..................................................................... 31

FIGURA 18: CITOESQUELETO (RAYUELA IES, 2016) ................................................................ 32

FIGURA 19: (CITOSOL, 2016) .................................................................................................. 32

FIGURA 20: MODELO DEL MOSAICO FLUIDO (SLIDERSHARE, 2016) ............................................ 33

FIGURA 21: ÓSMOSIS EN DIFERENTES MEDIOS (BIOEDU, 2016) ................................................ 35

FIGURA 22: MECANISMO DE TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

(HYPERPHYSICS,2016) ................................................................................................... 36

FIGURA 23: PLATO DEL BUEN COMER ( HOME CURE, 2016) ....................................................... 41

FIGURA 24: FORMAS DE DIVULGACIÓN CIENTÍFICA .................................................................... 47

FIGURA 25: SEÑA LENGUA DE SEÑAS (INSOR, 2016) .............................................................. 49


Lista de tablas

TABLA 1: FUNCIONES PRINCIPALES DE LAS PROTEÍNAS (MURRAY ET. AL, 1992) .......................... 22

TABLA 2:REGLAS GENERALES DE LA ENERGÍA LIBRE DE GIBBS .................................................. 39

TABLA 3: MATRIZ CURRICULAR EPISODIO 1 ............................................................................... 53

TABLA 4: DESCRIPCIÓN DE LOS PERSONAJES EPISODIO 1 .......................................................... 54

TABLA 5: MATRIZ CURRICULAR EPISODIO 2 ............................................................................... 57

TABLA 6: DESCRIPCIÓN DE LOS PERSONAJES EPISODIO 2 .......................................................... 58

TABLA 7:: MATRIZ CURRICULAR EPISODIO 3 .............................................................................. 60

TABLA 8:DESCRIPCION DE LOS PERSONAJES EPISODIO 3 .......................................................... 61

TABLA 9 : MATRIZ CURRICULAR EPISODIO 4 .............................................................................. 63

TABLA 10: DESCRIPCIÓN DE LOS PERSONAJES APISODIO 4 ........................................................ 64

TABLA 11: MATRIZ CURRICULAR EPISODIO 5 ............................................................................. 66

TABLA 12: DESCRIPCIÓN DE LOS PERSONAJES EPISODIO 5 ........................................................ 67


Introducción

La enseñanza de las ciencias naturales tiene como horizonte la generación de un

pensamiento crítico y responsable frente a las acciones del hombre sobre sí mismo y sobre el

ambiente, permitiéndole al individuo cuestionarse si éstas van a favor o en detrimento de los

demás organismos. La labor primordial que realiza la escuela, como ente formador, es permitir

que el estudiante desarrolle habilidades y destrezas que puedan ser aplicables para el bien

común e individual de cada ser humano. En concordancia con ello Marín expresa, que “el

objetivo central de la enseñanza de las Ciencias Naturales es alfabetizar científicamente a los

individuos, desde la escolaridad temprana, facilitándole la comprensión de conceptos, la

práctica de procedimientos y el desarrollo de actitudes, que les permitan participar de una

cultura analítica y crítica de la información emergente” (Mateu, 2005). En este sentido, la

Biología juega un papel fundamental en el desarrollo de actitudes en favor del cuidado desde

todos los ámbitos; especialmente de nuestro propio ser y quehacer, objetivos que son

compartidos por la normatividad vigente en el ámbito educativo. Para cumplir con los

propósitos mencionados, expresados en los lineamientos y estándares curriculares (MEN,

2005); en la asignatura de Biología, el maestro debe abordar una serie de tópicos y procesos,

compartidos con otros espacios interdisciplinares de formación, que le permitan al educando

ser socialmente competente en el escenario de la naturaleza, del campo y de la ciudad, para

garantizar el autocuidado, la sostenibilidad ambiental, y el bienestar general.

Uno de los contenidos que durante mi práctica docente he evidenciado que tiene una alta

complejidad en la enseñanza de la biología, es el correspondiente al metabolismo y los

procesos bioquímicos asociados y cuya alteración termina impactando la homeostasis del

organismo, dando como resultado enfermedades metabólicas. Un tema actual y de continua

difusión en los medios, por el impacto que generan en la morbimortalidad de la población en

Colombia. Como resultado de lo expresado a lo largo del texto, el proyecto de aula que se

aborda, busca diseñar una cartilla para mejorar la comprensión del metabolismo y generar

claridad sobre los mecanismos que ocurren a nivel celular que conducen a mantener la

homeostasis. La cartilla presenta una ruta, desde lo microscópico hasta lo macroscópico

integrando la afectación de los procesos que conducen en la aparición de enfermedades; con

el fin de generar reflexión sobre la importancia de las prácticas de autocuidado. El desarrollo

de este material didáctico, responde a la necesidad de abordar el metabolismo desde una

perspectiva generalizada y coloquial, mostrando, a partir de analogías, como ocurre el


metabolismo a nivel celular y teniendo en cuenta las reacciones bioquímicas de hidrólisis y de

síntesis de deshidratación, que tienen lugar, de manera continua, durante las fases de

catabolismo y anabolismo, en nuestro organismo. Teniendo en cuenta esta problemática surge

el interrogante: ¿Cómo abordar en una cartilla el metabolismo y las reacciones

bioquímicas a nivel celular para mejorar la comprensión y reflexión sobre el

autocuidado en un aula con procesos inclusivos en la que participan estudiantes con

limitaciones auditivas?

Con esta propuesta se pretende, no solo alcanzar un aprendizaje a nivel conceptual, sino

generar el desarrollo del pensamiento crítico en el estudiante y promover las habilidades para

el autocuidado en una población inclusiva.


Capítulo I

Planteamiento del problema

En organismos multicelulares el metabolismo es un proceso, que tiene lugar a nivel celular

y que utiliza el cuerpo para obtener o procesar la energía y los nutrientes de los alimentos que

ingiere. El alimento está constituido, en su mayor parte, por: proteínas, carbohidratos y grasas.

Las enzimas del sistema digestivo descomponen las biomoléculas, mediante reacciones de

hidrólisis, en componentes más simples como: azúcares, aminoácidos, ácidos grasos y

produce energía en forma de ATP. El organismo puede utilizar esta energía de inmediato o

almacenarla en tejidos, como el hígado, los músculos o la grasa corporal.

Un trastorno metabólico puede ocurrir cuando faltan enzimas, hormonas o por una ingesta

deficiente de nutrientes que regulan las reacciones químicas, lo que interrumpe algunos

procesos, resultando en la acumulación de determinadas sustancias y generando perdida de

la homeostasis. Cuando esto pasa, se afecta el metabolismo, por ausencia o por exceso de

sustancias y con ello la salud del individuo. Existen diferentes trastornos; algunos afectan el

metabolismo de aminoácidos, o carbohidratos o lípidos. Además, enfermedades

mitocondriales, interfieren en la producción de energía. También se puede desarrollar

trastornos metabólicos si órganos, como hígado o páncreas, no funcionan normalmente,

donde se da lugar por citar un ejemplo al desarrollo de la diabetes.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) las enfermedades crónicas incluyen un

grupo de padecimientos, con manifestaciones clínicas diversas, que comparten algunas

características básicas comunes como: persistencia, requerir manejo durante años y el hecho

de evaluar seriamente la capacidad de los servicios de salud. Hoy se reconoce que éstas no

son una consecuencia irreversible del envejecimiento, sino de la forma como se satisfacen las

necesidades humanas de: alimentación, recreación, transporte, trabajo, afecto, interacción con

el ambiente, educación, vivienda y comunicación (SDS, 2009).

De acuerdo con cifras registradas de morbilidad por Minsalud dentro del periodo 2009 a

2014 por ciclo vital, en la primera infancia (0 a 5 años) aparecen las enfermedades trasmisibles

y nutricionales puntuando con un 43,56% (11.007.360) , infancia ( 6 a 11 años) con un 24.80%

( 3.712.373), adolescencia ( 12 a 18 años ) 17.55% (2.462.431), juventud ( 19 a 24 años)

17.43% (8.287.418) y en personas mayores ( mayor de 60 años) 5.50% ( 2.044.380)

(Minsalud,2015).

https://medlineplus.gov/spanish/lipidmetabolismdisorders.html


La Clasificación Internacional de Enfermedades, agrupa las enfermedades crónicas en

categorías (cardiovasculares, cerebrovasculares, cáncer, etc.) y a las metabólicas entre las

más importantes por la magnitud del daño que producen; éstas incluyen un grupo amplio de

enfermedades, entre las que se encuentran los trastornos del metabolismo de diferentes

sustancias y entre las que se destacan por su frecuencia epidemiológica las dislipidemias y la

diabetes.

Estos estudios son un punto de partida hacia la reflexión de diferentes entes, dentro de ellos

la escuela, en donde se hace necesaria una promoción más eficiente en el autocuidado y

nutrición. Teniendo como base que ésta es una herramienta que no busca mitigar radicalmente

el problema, ya que factores sociales, ambientales y económicos son determinantes en la

consecución de una dieta adecuada, por tanto, se establece que a partir de los recursos

existentes se haga una selección de grupos alimenticios u opciones que cumplan con los

requerimientos básicos diarios.

El modelo tradicional del estilo de vida se basa en el avance de los conocimientos y de las

creencias. Sin embargo, le deja al individuo la responsabilidad de comprometerse a cambiar

su propia conducta. Por esta razón se predice que las intervenciones, las herramientas y el

material didáctico que mejore la comprensión de los conceptos del metabolismo y elaborado

bajo el criterio del autocuidado influyen en los hábitos de consumo de la población juvenil y en

su estilo de vida e inciden en la salud del individuo.

Población

Esta propuesta está dirigida hacia una población estudiantil

heterogénea, comprendiéndose que dentro del aula regular se

encuentran personas con limitaciones auditivas, lo que debería

generar un ambiente inclusivo en el que se tienen en cuenta las

necesidades educativas de ambos perfiles. Para que se dé este

modelo, se hace necesaria la intervención de un grupo interdisciplinar

que logre direccionar a nivel comunicativo los contenidos que se

pretenden trabajar, tal es el caso de un docente e interprete que

maneje competencias multilingües en las que se logre articular el

castellano y la lengua de señas colombiana.

Figura 1: Persona sorda en lengua

de señas colombiana (INSOR, 2016)


Para efectos del desarrollo óptimo de cualquier proceso de enseñanza – aprendizaje es

indispensable investigar los canales de comunicación que se establecen entre los actores

involucrados. En este estudio específico se hace uso, de patrones lingüísticos ligados a la

representación corporal, en la que se da de manera sincrónica el concepto y su descripción.

Por tanto, la traducción desde la lengua castellana a la lengua de señas debe ser lo más fiel,

partiendo desde la simplicidad en la que la presentación y valorando el contexto en el cual se

desenvuelve el estudiante, con el fin de recrear una imagen mental de lo que se requiere

trabajar, permitiendo a la población en general lograr alcanzar procesos de comprensión de

las temáticas desarrolladas en el aula.

De otra parte, hoy en día la educación está orientada hacia el empoderamiento de prácticas

que permitan acceder a un sistema de formación diverso ampliando la perspectiva social desde

el marco del respeto y la colaboración, siendo la escuela una institución que suministre

conocimientos, pero también herramientas pedagógicas y didácticas para el éxito del mismo.

La presente propuesta busca trabajar la nutrición desde una visión molecular permitiendo

generar en el estudiante competencias a nivel científico y de pensamiento crítico, basándose

en una cartilla elaborada con un lenguaje simple y haciendo uso del vocabulario de lengua de

señas colombiana suministrado por la federación nacional de sordos de Colombia

FENASCOL; además se hace hincapié en la experimentación y socialización de resultados

como parte de la evaluación del mismo.


Justificación

La enseñanza de las ciencias a nivel escolar es un proceso en el que los estudiantes tienen

un acercamiento inicial hacia lo que constituye el entorno, analizándolo desde una perspectiva

rigurosa donde se hace uso de propiedades y características en las que las diversas disciplinas

como la Biología, la Química y la física entre otras, logran dar razón de fenómenos que si bien

es cierto hacen parte del cotidiano requieren de una fundamentación científica para ser

comprendidos.

En el desarrollo y construcción del conocimiento científico en la escuela se hace necesario el

uso de herramientas y análisis de vehículos de comunicación en el que los estudiantes puedan

comprender el funcionamiento de la materia desde una perspectiva biológica, haciendo

hincapié en la nutrición saludable como una estrategia en la que los estudiantes puedan

prevenir la adquisición de enfermedades a nivel nutricional haciendo uso del pensamiento

crítico, teniendo presente su contexto sociocultural.

Cabe resaltar que uno de los principales fines de este proyecto es adaptar los conocimientos

básicos propuestos por Ministerio de Educación en el área de ciencias naturales a una

población heterogénea, donde dentro del aula regular se encuentre población con limitaciones

auditivas empleando la lengua de señas y el estudiante oyente donde sus canales de

comunicación serán principalmente orales y visuales.

Es importante resaltar que parte de la población perteneciente a un aula de inclusión a la que

está dirigida esta propuesta posee deficiencias a nivel nutricional por el contexto en el que se

encuentran inmersos, por tanto, aunque no resulte ser una estrategia de alto impacto si busca

establecer condiciones básicas nutricionales desde los recursos existentes, permitiendo ser al

estudiante un actor propositivo en la solución de esta problemática.


Objetivos

Objetivo General

Diseñar una cartilla sobre el metabolismo a nivel celular y sus implicaciones en

el estado de salud del organismo, incentivando el autocuidado.

Objetivos Específicos

Realizar un proceso de realimentación para aclarar las ideas previas esenciales

y tratar de subsanar los conflictos cognitivos.

Definir la estructura curricular del objeto de aprendizaje, integrando el

metabolismo, la función celular, los determinantes del bienestar y su relación con

los estilos de vida saludable desde una perspectiva de riesgo.


Capítulo II

Marco teórico

Marco disciplinar

Composición de la materia

El átomo como unidad básica que constituye la materia

Una de las formas de acercarse al conocimiento científico es contemplar el mundo

microscópico que compone la arquitectura maravillosa en la que estamos inmersos, la cual a

lo largo de la historia de la humanidad ha sido objeto de estudio teniendo en cuenta que gracias

a su comportamiento se pueden analizar sus propiedades, las cuales al ser modificadas

podrían actuar favorablemente generando avances a nivel científico y tecnológico. Para

comprender la estructura de la materia es importante realizar un acercamiento al concepto de

átomo, si bien es cierto, esta idea ha sido versátil por sus múltiples aportes desde disciplinas

científicas como la física y la química, además han tenido un papel trascendental en la

consolidación de la biología molecular.

Hoy en día se concibe a los átomos como “los bloques de construcción básicos de la

materia, que son partículas de un elemento que conservan la identidad química del elemento”

(Brown et al., 2004, p. 36) Estos a su vez poseen en su estructura partículas subatómicas

ubicadas en dos sectores conocidos como núcleo y orbitales. En el primero de ellos se

encuentran los protones con carga positiva que tienen una masa aproximada 1.6726 x 10 -27

Kg y los neutrones carentes de carga tienen una masa 1.6750 x 10-27 Kg. En los orbitales se

encuentran ubicados los electrones de masa 9.10956 x 10-31 Kg los cuales se mueven

constantemente. Analizando la información anterior, se puede observar que la masa de los

electrones en comparación con neutrones y protones es notablemente más pequeña, siendo

esencialmente una carga puntual y de la cual se derivan muchas propiedades fisicoquímicas

de la materia.


Interacciones intramoleculares

Las interacciones que ocurren entre diferentes clases de átomos se conocen como enlaces

químicos iónicos o covalentes, estos últimos a su vez pueden tener una categorización

dependiendo de la naturaleza de los elementos que los conforman siendo apolares y polares.

A continuación, se realizará un acercamiento al concepto de enlace describiendo sus

características e importancia en la conformación de la materia.

Enlace iónico

Para comprender el concepto de enlace iónico se hace necesario conocer algunas

propiedades fisicoquímicas de la materia, las que se articulan para dar lugar a este tipo de

uniones. El primer concepto corresponde a la electronegatividad la cual se refiere a la medida

de la capacidad que tiene un átomo para atraer los electrones de valencia de un átomo vecino

con el que se encuentra formando un enlace químico, Linus Pauling, propuso una escala de

clasificación en la que los valores oscilan entre 0,7 dado para el Francio y 4,0 para el Flùor .

Esta característica es determinada principalmente a nivel molecular, obedeciendo a la regla

del octeto propuesta por Lewis en la que se plantea que los iones tienen una tendencia a

completar en su capa de valencia (capa más externa) normalmente orbitales s y p, ocho

electrones. De acuerdo con esto, los elementos pertenecientes a los dos primeros grupos (IA

y IIA) de carácter metálico presentan valores de electronegatividad bajos con respecto a los

elementos que están ubicados en los grupos ( VI A y VII A) reconocidos como anfígenos y

halógenos.

Así mismo, un segundo concepto que se debe abordar es el energía de ionización, el cual

hace referencia a la cantidad mínima de energía que posee un átomo para aferrarse a sus

electrones, en pocas palabras y empleando un lenguaje coloquial, la facilidad o dificultad que

tiene un átomo para ceder sus electrones, cabe resaltar que existen varios valores de energía

de ionización para un mismo tipo de átomo, debido a que puede ceder varios de ellos, lo

importante es que al estar ubicados en orbitales cada vez más cercanos al núcleo se requiere

de una mayor energía debido a la atracción que se ejerce sobre éstas partículas .

Una vez abordados estos conceptos se puede entender que un enlace iónico se da entre

elementos que tiene valores distantes de electronegatividad como es el caso de los metales

(elementos de baja electronegatividad) y los halógenos. Ejemplificando, se observa el caso de


la sal cloruro de potasio (𝐾𝐶𝑙 ) formada por el átomo de cloruro ionizado ( 𝐶𝑙1−) que hace parte

del grupo de los halógenos y el átomo de potasio ionizado (𝐾1+) un metal alcalino. Los valores

de electronegatividad dentro de la escala de Pauling que presentan el átomo de cloruro (3.1)

y el átomo ionizado de potasio (0.82) le permiten a esta sal estar cohesionada por un enlace

iónico, haciendo la salvedad que todo este comportamiento se observa a través de la

disolución del compuesto en agua en la que los átomos se dispersan mostrando la tendencia

eléctrica de cada uno de los participantes . Analizando el movimiento de electrones el cloro en

su capa de valencia está muy cercano a adquirir su configuración de gas noble (8 electrones),

por tanto, la energía de ionización es lo suficientemente atractiva como para capturar el

electrón correspondiente al metal. De acuerdo con la estructura de Lewis la formación del

enlace se presenta así:

Esta relación le confiere propiedades específicas a los compuestos iónicos, como la

formación de estructuras cristalinas debido a la cohesión existente entre los átomos ionizados

donde se da lugar a valores de energía de enlace que refieren un aporte significativo para

romper dichas interacciones, altos puntos de ebullición, que pueden superar incluso los 400

ºC; además, son altamente solubles en compuestos polares y gracias a su capacidad de

disociación que consiste dependiendo si son electrolitos fuertes o débiles, disgregarse en un

medio acuoso total o parcialmente en sus átomos iónicos elementales generando

conductividad eléctrica . En relación con el contexto biológico, los compuestos iónicos como

sales y óxidos (electrolitos fuertes) son determinantes en la actividad celular. En relación con

el cloruro de potasio, ésta sal es soluble en agua, siendo participe en la consecución de la

actividad neuronal, específicamente en la propagación de potenciales interviniendo en el

potencial eléctrico de membrana.

Enlace covalente

En la naturaleza un alto porcentaje de la materia viva está constituida por moléculas que

presentan enlaces covalentes, los que tienen una categorización dependiente de la tendencia

Figura 2:Ejemplo enlace iónico (modificado de Audesirk,2016)


a intercambiar electrones o pares electrónicos entre sus elementos constitutivos. En un enlace

covalente se comparten electrones generando interacciones mucho más débiles en

comparación con el enlace iónico y dependiendo si la relación es homonuclear o heteronuclear

se suscitarán fuerzas interatómicas de diversa índole. Esto refiere, que en el enlace covalente

apolar la interacción se lleva acabo de manera equitativa, debido a que la diferencia de

electronegatividad es muy cercana a cero; por el contrario, en un enlace covalente polar habrá

un átomo de mayor electronegatividad que tenga una atracción determínate con respecto a su

átomo compañero.

Interacciones intermoleculares

Al establecer las interacciones que ocurren entre moléculas vecinas, se habla de fuerzas

intermoleculares, que se llevan a cabo por interacciones electrostáticas entre dipolos o iones

que se encuentra a distancias cercanas. Cabe resaltar, que éstas son débiles, en comparación

con los enlaces que se suscitan entre átomos. Según Brown et. al (2004) se necesita, por

ejemplo, 16 kJ/ mol para vencer las atracciones intermoleculares entre moléculas de 𝐻𝐶𝑙 en el

𝐻𝐶𝑙 líquido y vaporizarlo; en contraste disociar los átomos de 𝐻 y 𝐶𝑙 requiere de 431 kJ/ mol

en una disolución. Por tanto, los cambios de estado de una sustancia no tienen requerimientos

energéticos tan altos como su disociación (p. 409). Se conocen cuatro tipos de interacciones

que ocurren entre dipolos, iones y moléculas neutras, que debido a la permeabilidad en la capa

electrónica de sus átomos puede experimentar dipolos inducidos transitorios. A continuación,

se realiza una pequeña aproximación de cada una de estas tipologías:

Fuerzas ión – dipolo

Se dan comúnmente en disoluciones conformadas por

líquidos polares, que al disociar moléculas iónicas atraerán

respectivamente el extremo opuesto (Fig. 1). La magnitud de

la atracción está dada por la carga del ión o por intensidad del

momento dipolar. En modelos biológicos, el agua es una

sustancia polar altamente eficiente, que permite disociación y

transporte de iones relevantes a nivel fisiológico. Muchos son los casos y ejemplos que

tendrían cabida en este caso, pero uno de especial importancia es el transporte de iones

fosfato, nitrato y sulfuro para el desarrollo de estructuras vegetales.

Figura 3: Interacciones dipolo – dipolo

(Slide Player, 2016)


Fuerzas dipolo – dipolo y puentes de hidrógeno

Puntualmente ocurren entre moléculas polares, donde se llevan a cabo interacciones

generadas por el movimiento constante de las partículas en un volumen reducido. La eficacia

de estos choques está estrechamente relacionada con la orientación de los polos y de la

energía que se le suministre. Los puentes de hidrógeno, también pueden ser considerados

como fuerzas dipolo – dipolo, que actúan exclusivamente entre átomos de hidrógeno y

elementos altamente electronegativos como oxígeno, nitrógeno o flúor. Para el caso específico

de la molécula de agua, las propiedades físicas como densidad y los puntos de fusión -

ebullición son atribuidos a esta forma de comunicación, que, si bien es cierto, no logra ser tan

fuerte como los enlaces químicos, si alcanza valores de hasta 25 kJ/ mol.

Haciendo la extrapolación al campo bioquímico, la organización de la información genética

en la cadena de ADN se debe a la formación de puentes de hidrógeno entre bases

complementarias, para el caso específico de la Adenina - Timina se evidencian dos y en la

paridad Guanina – Citosina tres como se ilustra en la figura 3.

Fuerzas de dispersión de London o dipolo inducido

Existen moléculas neutras que, a pesar de carecer de dipolos constantes, las condiciones

electrostáticas o de polaridad les permiten formar vínculos de manera momentánea o inducida.

Brown et. al (2004), explica que “la facilidad con que la distribución de carga de una molécula

puede distorsionarse por la acción de un campo eléctrico externo es su polarizabilidad.

Podemos ver que la polarizabilidad de una molécula como una medida de la “maleabilidad “de

su nube de electrones; cuanto mayor es la polarizabilidad de una molécula, más fácilmente

puede distorsionarse su nube de electrones para crear un dipolo momentáneo.” (p. 411) De

Figura 4:Puentes de hidrogeno en la estructura del ADN (Cultek, 2016)


acuerdo con esto, el momento dipolar está dado por el orden de masa molecular, entre mayor

sea ésta, mayor será la atracción observable.

Moléculas orgánicas

Hablar de la extensión que logra abordar la química como ciencia donde se busca dar

explicación al mundo que nos rodea, resulta ser un ejercicio interesante en el que lo inerte y

lo vivo participan armónicamente en el universo en todo su esplendor.

La química se ha centrado en analizar la constitución de la materia desde la más fina y

minúscula de sus extensiones. De acuerdo con ello, varios autores propusieron el

establecimiento de ramas en la que se hacía una diferenciación entre lo orgánico como esencia

conformacional de sistemas biológicos. Por otro lado, las características de los minerales y

otras sustancias alejadas de la vida hacían parte de la química inorgánica.

Hoy en día este tipo de conocimiento está distante de lo que realmente se sabe de ambos

grupos disciplinares, ya que tanto la materia orgánica como inorgánica hacen parte en

diferente proporción de los sistemas vivos y en la actualidad pueden ser obtenidos

sintéticamente en el laboratorio.

En el caso de la orgánica, su enfoque está direccionado hacia la comprensión de las redes

atómicas de carbono en las que las moléculas muestran estabilidad llegando a formar incluso

estructuras complejas.

A continuación, se trabajarán algunos grupos de macromoléculas orgánicas delimitantes en

el metabolismo celular.

Proteínas

Son moléculas conformadas por aminoácidos como unidad básica que tienen relevancia en

las funciones de movilidad, almacenamiento, transporte y catálisis biológica (enzimas), estás

últimas reduciendo la energía de activación y permitiendo de esta manera aumentar la

velocidad de reacción. Algunas proteínas y su función se enuncian en la siguiente tabla 1:


Tabla 1: Funciones principales de las proteínas (Murray et. al, 1992)

Función

Función

Proteína (ejemplos

Papel Catalítico Enzimas

Contracción Actina, miosina

Regulación del gen Histonas

Papel hormonal Insulina

Protección Fibrina

Papel estructural Colágeno

Transporte Hemoglobina

Las proteínas están integradas por aminoácidos que son piezas que contienen un átomo

de carbono central unido a un grupo carboxilo, amino, un hidrógeno y un segmento variable

(R) Audesirk et. al (2003). Ellas tienen de forma predeterminada un carácter básico, ácido o

anfótero. Dicha configuración le permitirá tener características fisicoquímicas específicas como

solubilidad, polaridad y extensión.

Los aminoácidos a su vez se encuentran unidos por enlaces peptídicos que son

interacciones covalentes, permitiendo la construcción de cadenas cortas (oligopéptidos) o de

gran masa molecular como los polipéptidos. De acuerdo a la secuencia, extensión y

conformación (nivel de plegamiento) se formarán proteínas que a continuación enuncia

(Murrey et. al, 1992) y que es descrita en la figura 5:

“Estructura primaria: se refiere a la secuencia de aminoácidos en la cadena o cadenas

polipeptídicas en las que se encuentran unidos mediante enlaces covalentes

denominados peptídicos.

Estructura secundaria: En este tipo de estructuras, las relaciones espaciales de los

aminoácidos colocados juntos en una estructura primaria, pueden ser regulares (por

ejemplo, hélice α, hoja plegada β o pueden exhibir escasa conformación (por ejemplo,

enrollamiento. Este tipo de estructura presenta interacciones polares como puentes de

Hidrógeno.

Estructura terciaria: El ordenamiento tridimensional y la interrelación de las diversas

regiones o dominios y de los residuos individuales de aminoácidos de una cadena

polipeptídica sencilla es la estructura terciaria de la proteína. En ellas se evidencian

interacciones no polares responsables de la conformación en tercera dimensión.


Estructura cuaternaria: Las proteínas poseen estructura cuaternaria si están

constituidas por dos o más cadenas polipeptídicas unidas mediante interacciones

polares y apolares provenientes de los diferentes enlaces covalentes”

Lípidos

Los lípidos son los responsables del almacenamiento energético en el organismo, además

de ello componen mayoritariamente la membrana celular y desencadenan procesos

fisiológicos a nivel del sistema endocrino en la forma de hormonas esteroideas.

Debido a su heterogeneidad, la clasificación experimental que se ha podido realizar se debe

a la reacción de saponificación en la que se lleva a cabo una hidrólisis alcalina generando el

rompimiento de los enlaces éster de la molécula, permitiendo la formación de una sal ( jabón)

y un alcohol. Por ésta razón, se han propuestos dos grandes ramas la de los lípidos

saponificables a la que pertenecen los ácidos grasos y sus derivados, los eicosanoides, los

lípidos neutros y los lípidos con carácter anfipático ( es decir que poseen sectores polares y

Figura 5: Clasificación estructural de las proteínas

( ResearchGate, 2016)


no polares) . De otra parte, están los lípidos insaponificables en los que se encuentran los

terpenos y esteroides.

Las propiedades fisicoquímicas de este grupos de compuestos está delimitado por las

cadenas saturadas unidas mediante enlaces covalentes apolares carbono – carbono, que le

permitirán con mayor facilidad la agrupación de varias moléculas formado solidos como es el

caso de las ceras y grasas (lípidos saponificables) . Por lo que, explica Audesirk et. al (2003)

[…] “los aceites se componen en su mayor parte de ácidos grasos insaturados. Los

dobles enlaces de esas subunidades producen flexiones en las cadenas de ácidos grasos,

como por ejemplo los aceites. Las flexiones mantienen separadas las moléculas de aceite;

el resultado es que los aceites son líquidos a temperatura ambiente. Un aceite se puede

convertir en grasa rompiendo los enlaces dobles entre los átomos de carbono,

sustituyéndolos por enlaces sencillos y añadiendo átomos de hidrogeno a las posiciones

de enlace restantes” (p. 44)

A continuación, en la figura 6, se muestran algunos ejemplos estructurales de lípidos, como es

el caso de los triglicéridos, fosfolípidos componente mayoritario de membranas celulares y

esteroides:

Figura 6: Ejemplos de estructuras lipídicas moleculares (Building Blocks of Lipids, 2016)


Carbohidratos Pertenecen al grupo de moléculas orgánicas

caracterizadas principalmente por la producción

energética a nivel celular haciéndose participe

por ejemplo en procesos de combustión

biológico como es el caso de la respiración

celular. Los carbohidratos son estructuras

moleculares que pueden en contener en su

estructura grupos formilo (aldehídos –

formación de enlace doble con el oxígeno en un

carbono primario) y el carbonilo ( doble enlace

con oxígeno en un carbono secundario)

permitiendo la formación de aldosas y cetosas

respectivamente (fig. 7) dependiendo del grupo

funcional determinante. Así mismo existen

conformaciones en las que sus piezas básicas

llamadas monosacáridos (cadenas de 3 a 6 carbonos) forman agregados de dos moléculas –

disacáridos como el azúcar de mesa o extensiones como la molécula de almidón que cuenta

con un gran número de ellos. Éstas moléculas hacen parte de múltiples rutas metabólicas

como la glucolisis y la glucogénesis, donde en la primera se desean obtener especies químicas

intermedias que hagan parte de la síntesis de ATP y en la segunda se pretende tener reservas

de glucosa como combustible.

Ácidos nucleicos

Durante los últimos años la biología molecular ha centrado su atención en el hallazgo de

estructuras responsables de la transmisión de información hereditaria, resaltando que cada

segmento decodifica una característica en particular que nos hace únicos. Para efectos de

este estudio, el ADN y ARN serán brevemente explicados, debido a su importancia a nivel

celular.

En primera instancia los ácidos nucleicos se encuentran conformados por pequeñas piezas

llamadas nucleótidos que a su vez contienen un grupo fosfato, una pentosa y una base

nitrogenada. Para el caso del ADN las bases son adenina, guanina, citosina y timina y en el

ARN se reemplaza únicamente la timina por el uracilo. (Fig. 8)

Figura 7: Ejemplos de aldosas y cetosas (TutorVista.com, 2016)


Los nucleótidos se encuentran en la cadena de ADN de manera complementaria estando

unidos mediante puentes de hidrógeno que se dan entre los átomos de oxígeno - hidrógeno y

oxígeno – nitrógeno, instituyendo así una cadena bicatenaria. En el caso del ARN no se

observa una cadena complementaria y por tanto es una estructura monocatenaria.

La síntesis del ácido desoxirribonucleico se lleva a cabo mediante la adición de nucleótidos

mediado por enzimas respondiendo a requerimientos organizacionales en la cadena y

cumpliendo con una distribución bidireccional y que cumpla con la ley de Chargaff en la que la

cantidad de purinas debe ser igual al total de pirimidinas.

En una etapa posterior, se ejecutara la trascripción en la que ocurre síntesis de cadenas de

ARN a partir de un molde ( ADN) , en el primero de ellos se realiza el copiado del código

requerido partiendo del ADN como molde y dando como resultado una estructura

monocatenaria.

Figura 8: Conformación del ARN y ADN (TutorVista.com, 2016)


Moléculas inorgánicas

La importancia del agua en la vida

El papel protagónico que desempeña el agua en el desarrollo y conservación de la vida,

se debe a sus múltiples características fisicoquímicas confiriéndole propiedades que incluso

pueden ser evidenciadas en diferentes condiciones. Esta molécula está constituida por dos

átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, que se encuentran unidos por enlaces covalentes

polares. Particularmente la diferencia de electronegatividad entre el Oxígeno (3,44) y el

Hidrogeno (2,20) conlleva a que los electrones se encuentren mayoritariamente atraídos hacia

el oxígeno adoptando una estructura molecular tetraédrica, con ángulos de 104,5º y una

hibridación SP3.

La fig. 9, muestra la polaridad parcial de la molécula de agua, y establece dos zonas

parcialmente negativas ubicadas en el sector donde se encuentran los dos electrones no

compartidos del oxígeno. Por el contrario, los átomos de hidrogeno poseen potencialmente

dos cargas positivas, que le confieren al agua la capacidad de formación de estructuras

cristalinas. Así mismo, estas cualidades electrostáticas le permiten tener mayor afinidad

hacia otras moléculas que tengan interacciones dipolo – dipolo o que en su interior, también

tengan cargas parciales. A este tipo de sustancias se les conoce como polares y son muy

solubles en agua. Por el contrario, moléculas que no poseen interacciones dipolo - dipolo no

son aptas para formar una disolución con este solvente, ya que no es posible el

establecimiento de una relación eléctrica fuerte.

Figura 9:(Organización electrónica de la molécula de agua y sus puentes de hidrogeno,2016)


En relación con las propiedades físicas, Curtis et al. (2008) expone que debido a los

puentes de hidrogeno el agua presenta una alta tensión superficial, dada por la cohesión

o la atracción mutua de las moléculas de agua, y un alto calor especifico y de fusión. De

la misma manera el agua tiene una densidad ( 1.00 g / cm3) con un comportamiento

atípico en comparación con otras sustancias, ya que al solidificarse posee valores

inferiores que en estado líquido, es por esta razón que el hielo flota sobre el agua en

estado liquido.

A nivel biológico, el agua es el componente mayoritario de los seres vivos y es el

medio en el que las moléculas y/ o los iones (partículas compatibles con el agua o medios

hidrofílicos). Además de ello, al estar disociada en iones hidronio e hidroxilo, puede actuar

como ácido o base, lo que se conoce como sustancia anfótera.

Los minerales

En este grupo se encuentran elementos o compuestos inorgánicos, que se clasifican en

oligoelementos que son indispensables en trazas evitando la toxicidad, hacen parte de este

grupo zinc, cromo y yodo. Los macrominerales por su parte son especies químicas,

generalmente oxisales que tiene una mayor demanda en el organismo, un ejemplo de ello es

el carbonato de calcio en la conformación de tejido óseo.

Una mirada general a la arquitectura celular

Organelos celulares

Al realizar una observación de la célula desde un punto de vista molecular, se puede llegar

a comprender, como cada una de las macromoléculas orgánicas, elementos y compuestos

tienen una finalidad primordial en la consolidación de esta estructura denominada como la

unidad estructural de los organismos, que está rodeada por una membrana y compuesta por

el citoplasma y uno núcleo en los eucariotas” (Curtis et. al., 2008).


Núcleo

Es la estructura donde se encuentra contenido todo el genoma celular,

allí reposa la cromatina (ADN y proteínas) y está rodeado por una doble

membrana. En el núcleo se llevan a cabo procesos relevantes como la

replicación del ADN y la trascripción que permite la formación de cadenas

de ARN mensajero, que viajan al citoplasma para permitir, con ayuda de los

ribosomas y el ARN de transferencia, la síntesis de proteínas.

Nucléolo El nucléolo se encuentra dentro del núcleo y tiene como función principal

la producción de ribosomas. Según Curtis et al. (2008 p. 41) “en él se

construyen las subunidades de los ribosomas. Pueden encontrarse uno o

más nucléolos por núcleo. Visto desde un microscopio electrónico, el

nucléolo aparece como un conjunto de gránulos delicados y fibras

constituidos por cromatina, ARN ribosomal, que está siendo sintetizado y las

proteínas que llegan desde el citoplasma. Los nucléolos pueden variar en

tamaño de acuerdo con la actividad sintética de la célula”.

Mitocondrias

Uno de los organelos que desempeña un papel protagónico

dentro de la actividad celular son las mitocondrias, ya que

dentro de ellas se llevan a cabo reacciones oxidativas que dan

lugar a la producción de energía. Este organelo cuenta con una

doble capa membranosa y contiene en su interior ADN como el

que poseen las bacterias y ribosomas en los que están

presentes los tipos de ARN responsables para la síntesis de sus

propias proteínas . El número de pliegues internos establece una relación directamente

proporcional con la cantidad de energía producida, a que en estos pliegues ocurren todas las

reacciones catalíticas.

Figura 10: Núcleo celular

(Signal processing, 2016)

Figura 11: Nucléolo

(shutterstock, 2016)

Figura 12: Mitocondria (TurboSquid,

2016)


Ribosomas En los ribosomas se lleva a cabo la síntesis de proteínas,

que se distribuyen en el citoplasma o en retículo

endoplasmático rugoso. Se encuentran en gran cantidad a nivel

celular para responder al requerimiento alto de proteínas en

procesos de transporte, enzimáticos y estructurales. Así

mismo, cuentan con una conformación diferente a la de otras

estructuras ya que carecen de membrana lipídica y contienen

en cambio ARN ribosomal.

Sistema de endomembranas

Retículo Endoplasmático

A nivel celular el retículo endoplasmático (RE) esta ubicado al lado

del núcleo y se divide en dos secciones importantes de acuerdo con

su constitución: el retículo endoplasmático rugoso (RER) y el retículo

endoplasmático liso (REL); el primero de ellos está conformado por

una serie de plegamientos en los cuales se encuentran adheridos

ribosomas y en los que se lleva a cabo la síntesis de proteínas las

cuales posteriormente serán exportadas al exterior celular. En

segunda instancia, de acuerdo con Levine et al. (2004, p. 178), “el

retículo endoplasmático liso de muchas células contiene diversas

enzimas que realizan tareas especializadas, incluyendo la síntesis de lípidos de la membrana

y la detoxificación de medicamentos. Las células del hígado, que tienen un papel fundamental

en la detoxificación de medicamentos, a menudo contienen gran cantidad de retículo

endoplasmático liso”.

Figura 13: Ribosoma (RiboZones,

2016)

Figura 14: Retículo

endoplasmático (web4bio, 2016)


Aparato de Golgi

Este complejo permite dar terminación a las moléculas

peptídicas y lipídicas previamente sintetizadas en el RE,

colocándole un segmento glúcido y dando lugar a la formación

de glucolípidos y glucoproteínas, estos carbohidratos le

permiten tener mayor afinidad con otras moléculas haciéndolas

más fáciles de transportar. De igual manera, su función es

empaquetar los productos celulares para su posterior distribución.

Lisosomas

Son vesículas que contienen en su interior enzimas hidrolíticas que se

encargan de degradar macromoléculas orgánicas como lípidos, proteínas,

carbohidratos y ácidos nucleicos en subunidades moleculares más simples

como ácidos grasos, aminoácidos, monosacáridos y nucleótidos

respectivamente. Estas pequeñas cápsulas membranosas poseen un pH

ácido debido a la entrada de iones hidrogenión H3+ a través de bombas

inmersas en la membrana limitante entre el interior y el citoplasma.

Peroxisomas La acción que realizan estos organelos a nivel celular se traduce en

la degradación de macromoléculas y su posterior liberación de peróxido

de hidrogeno que es transformado en agua e hidrogeno. Esta tarea la

llevan a cabo enzimas oxidativas como la catalasa. La mayor

concentración de células en que abunda este tipo de estructura son las

unidades hepáticas. Adjunto a ello también realizan tareas de

detoxificación de etanol.

Figura 15: Aparato de Golgi

(Bioprofe4, 2016)

Figura 16:

Lisosomas

( Histoweb, 2016)

Figura 17:

Peroxisomas

( Histoweb, 2016)


Citoesqueleto

Para lograr establecer una estructura definida se requiere de

filamentos de proteína (actina y miosina). “El citoesqueleto, no solo

mantiene la organización de la célula y sus organelos, sino que

además le permite moverse, participa de las modificaciones de su

morfología y dirige el tránsito intracelular. Se han identificado tres

integrantes principales del citoesqueleto, los microtúbulos, los

filamentos de actina o microfilamentos y los filamentos intermedios” (Curtis et al., 2008, p. 49).

Citosol

Se entiende como citosol a la sustancia de carácter acuoso que compone

el interior celular y que está constituido por proteínas, iones y moléculas

necesarias para el funcionamiento celular. En este punto cabe aclarar la

dicotomía que existe en cuanto a la terminología de citoplasma y citosol, ya

que el primero hace referencia al conjunto formado por el citosol, el

citoesqueleto y los organelos adosados a este último, mientras que el citosol

es la matriz o sustancia constitutiva del interior celular.

La membrana celular

La comprensión de la membrana como un límite entre el medio intra- y extracelular,

resulta ser un trabajo multidisciplinar ya que involucra principios fisicoquímicos y biológicos

que dan razón de tan compleja arquitectura, donde cada una de sus piezas realiza a la

perfección funciones selectivas permitiéndole a la célula mantener las condiciones más aptas

para el desarrollo de procesos metabólicos. El mosaico fluido es un modelo que explica la

constitución de la membrana, como un conjunto heterogéneo de macromoléculas con

características diferenciadas que permiten limitar y distinguir materiales de diversa naturaleza,

actuando de forma objetiva ante las diversas necesidades celulares. En la composición de la

membrana celular se encuentran dos grupos de macromoléculas orgánicas participantes: los

lípidos, las proteínas y carbohidratos:

Los lípidos ocupan una región significativa en la que predominan sustancias de

carácter anfipático, que confieren, de manera simultánea, particularidades

Figura 18: Citoesqueleto (Rayuela IES,

2016)

Figura 19: (Citosol,

2016)


hidrofílicas e hidrofóbicas determinantes en el contenido celular. Así mismo, en este

grupo se encuentran asociaciones con hidratos de carbono del tipo glucolípidos

como los esfingolípidos, que son sectores de reconocimiento y coalición con

moléculas y membranas contiguas. Los esteroides, plantean una relación

directamente proporcional entre la “rigidez” y abundancia de anillos de colesterol,

presentándose con mayor regularidad en las células eucariotas animales.

La presencia de proteínas en la membrana facilita que muchas de las sustancias,

que no logran ingresar de modo exitoso a través de la membrana por la

incompatibilidad de polaridad, logren su entrada a la célula. Estos péptidos se

clasifican de acuerdo con la ubicación en la membrana como: proteínas periféricas,

que se encuentran adheridas en la capa dirigida hacia el exterior y proteínas

integrales, que están embebidas en la bicapa de fosfolípidos. De acuerdo con

Campbell y Farrell (2009, p. 214) la función que se le confiere a las proteínas no es

de ninguna manera excluyente, ya que los mecanismos requieren un trabajo

conjunto entre todas sus partes. Las proteínas dentro de la diversificación de sus

funciones ayudan a mover sustancias hacia el interior y exterior celular (proteínas

de transporte, mientras que las proteínas receptoras son importantes para la

transferencia de señales extracelulares, como la de las hormonas o los

neurotransmisores, hacia el interior de la célula.

El modelo del mosaico fluido (Fig. 20) recibe su nombre gracias a la movilidad que

experimentan las moléculas inmersas, dando lugar a la formación de una bicapa que se

mantiene unida gracias a interacciones no covalentes, como las fuerzas de van der Waals e

Figura 20: Modelo del mosaico fluido (slidershare, 2016)


interacciones hidrofóbicas (Campbell & Farrell, 2009). Esta disposición, le permite a la

membrana realizar funciones de transporte, catálisis y recepción de sustancias, siendo la

mayor responsable del contenido e interacciones entre el interior y exterior de la célula.

Mecanismos de transporte de sustancias a través de la membrana

El ingreso y salida de materiales a nivel celular, requiere de un engranaje en el que se

conjuguen de manera uniforme varias piezas fundamentales. Gracias a estos procesos que se

llevan a cabo de manera simultánea, pueden ingresar sustancias de diversa solubilidad y

tamaño. Existen factores determinantes en el intercambio de sustancias desde el interior al

exterior celular, uno de los limitantes es el uso de energía bioquímica ATP, donde de acuerdo

con las condiciones de concentración (número de moléculas y su energía cinética, la polaridad

potencial electroquímico y la presión) las moléculas ingresaran de manera exitosa haciendo o

no uso de energía biológica. De acuerdo con ello, existen dos formas de transporte: activo y

pasivo. El transporte pasivo se realiza a favor del gradiente de concentración lo que

proporciona energía potencial, que impulsa el movimiento debido al choque continuo entre las

partículas y la superficie de la membrana, por tanto, si no hay ninguna interferencia ésta

atravesara la barrera lipídica sin requerir un suministro extra de energía (Audesirk et. al, 2003).

Las sustancias que normalmente se transportan pasivamente son: dióxido de carbono,

oxigeno, urea, agua (en algunos casos, ya que en ocasiones requieren de proteínas –

acuaporinas) y las hormonas esteroideas o liposolubles (Curtis et. al, 2008).

Transporte pasivo

Teniendo En cuenta que la membrana está constituida por lípidos antipáticos que se

organizan como una bicapa de proteínas integrales de membrana que atraviesan el espesor

de la membrana, por cuanto la difusión será:

Simple

Este tipo de transporte se da en moléculas pequeñas apolares, que fácilmente se disuelven

en la bicapa lipídica de la membrana y que su flujo neto depende del gradiente en donde habrá

migraciones de un lugar de mayor a menor concentración de partículas.


Ósmosis

Cuando las moléculas se integran al medio intracelular de manera espontánea, el proceso

puede tener un comportamiento específico de acuerdo a la categoría de la partícula. Por tanto,

si el intercambio ocurre entre moléculas de agua, a este fenómeno se le denomina osmosis.

Dicho evento, puede tener un comportamiento dependiendo en el medio al que se someta la

célula, como se ilustra en la figura 21.

De acuerdo con la concentración de solutos en cada tipo de disolución, las moléculas de

agua tenderán a migrar siguiente el gradiente de concentración. En el sistema (a) las

moléculas ingresan al medio intracelular generando así una sobrehidratación en la célula por

efecto de la baja presión osmótica. En el sistema (b), por el contrario, el movimiento que

refieren las moléculas es hacia el exterior celular, llevándola a un estado de deshidratación o

plasmólisis. Finalmente, en el sistema (c) se establece un equilibrio dinámico donde la presión

interna y externa es equivalente por lo que las moléculas entran y salen del sistema sin que

haya un cambio de concentración.

Cuando moléculas, distintas al agua, ingresan a favor del gradiente de concentración

atravesando la bicapa fosfolipídica o a través de canales proteicos, el mecanismo se denomina

difusión. En este punto se hace necesario ahondar un poco en las condiciones que exige el

paso de sustancias ya sea de forma simple o facilitada. El movimiento espontáneo demanda

diferencias de concentración marcadas, un tamaño de partícula pequeño (O2, CO2, H2O,

afinidad con la membrana y desplazamientos muy cortos.

Figura 21: Osmosis en diferentes medios (BioEdu, 2016)


De manera análoga, cuando existen proteínas integrales de membrana como los canales

o transportadores, éstos permiten que iones y moléculas como aminoácidos, proteínas

plegadas y monosacáridos atraviesen la barrera.

Los sistemas cotransportadores pueden a su vez agruparse en tres clases: 1. Uniportes

(A), transportan una única especie química en una dirección definida, 2. Simportes (B),

transportan dos o más especies químicas diferentes en el mismo sentido y3. Antiportes (C),

transportan dos o más especies en sentidos opuestos (Curtis et al., 2008, p.65).

Transporte activo

Difusión facilitada

Este mecanismo de transporte se da en moléculas polares o con carga neta como es el

caso de los iones, que no ingresan fácilmente a través de la membrana y por tanto requieren

una proteína de membrana a través de la cual se puedan difundir desde un medio extracelular

a uno intracelular.

Figura 22: Mecanismo de transporte de sustancias a través de la membrana

(Hyperphysics,2016)


Este flujo depende del gradiente electroquímico, como lo explica la ecuación de difusión de

Fick:

𝐽 𝛼 𝐴 ∗ ( 𝐶1 − 𝐶2)

𝑑

Donde se establece una relación directamente proporcional entre el área y el gradiente de

concentración y el flujo, entendiéndose que a mayor área o gradiente mayor será el flujo de

iones o moléculas polares. De otra parte existe una relación inversamente proporcional entre

la distancia y el flujo, por lo que se requieren distancias más cortas para un mayor flujo.

El transporte celular que requiere de un gasto de energía puede ser atribuido a las

proteínas ATPasas o a vesículas que se forman para internar sustancias en solución,

patógenos o células muertas. Las ATPasas P requieren de moléculas de adenosintrifosfato

(ATP) para lograr introducir y sacar iones en contra del gradiente de concentración, como es

el caso de la bomba sodio – potasio. En contra parte las ATPasas F, captan iones del medio

extracelular utilizando el intercambio de electrones de canales vecinos, por lo que de forma

directa no utilizan energía bioquímica.

Tráfico vesicular

Existe otra forma de transporte mediada por vesículas o invaginaciones de la membrana

conocidas como endosomas, presentes estrictamente en células eucariotas. La pinocitosis es

un tipo de endocitosis en la que ingresan a la célula sustancias en disolución; mientras que la

fagocitosis corresponde a un movimiento de células, organelos, o patógenos, que serán

degradados por acción de las enzimas oxidativas contenidas en los lisosomas. Para la salida

de desechos se emplea el mismo modelo especificando que los sacos trasportadores se

funden en la membrana para permitir la eliminación al medio extracelular de productos

metabólicos obtenidos de la actividad celular.

El metabolismo celular

Conceptos generales del metabolismo

El estudio de las reacciones químicas que ocurren al interior celular, ha permitido

comprender el funcionamiento general del organismo, desde un amplio espectro de procesos

tanto desintegradores, como constructores; que son definitivos para el desarrollo de la vida,


desde la más sencilla de sus expresiones como los seres unicelulares hasta organismos

complejos como los mamíferos. Para construir un concepto general que permitiera explicar

cada una de las rutas metabólicas que se llevan a cabo, fue necesario acudir a los principios

de la termodinámica, cuyo objeto de estudio es el análisis de sistemas que experimentan

transformaciones precedidas por intercambio de energía entre ellos y su entorno.

Los sistemas vivos, son considerados sistemas abiertos que intercambian

constantemente materia y energía con el entorno y sufren transformaciones a nivel energético,

que se llevan a cabo por la acción de proteínas, evidenciando transformaciones altamente

eficientes con valores bajos de pérdidas de calor. Lo que resulta imposible en un modelo

industrial, ya que el máximo de eficiencia alcanzado es de 50%; por el contrario los modelos

biológicos tienen un óptimo desempeño, lo que es objeto de estudio por parte de los científicos.

Con respecto a esto, los conceptos Biológicos han requerido de distintas intervenciones

disciplinares al considerar a la termodinámica, como un eje articulador en la comprensión de

las transformaciones en dos formas elementales: trabajo y calor, lo cual es explicado en razón

de la primera ley de la termodinámica que refiere la conservación de la energía. Aludiendo

puntualmente a los procesos metabólicos celulares, que actúan como mecanismos de

combustión, que desintegran moléculas de glucosa y liberan energía útil más calor. Así mismo,

la explicación y compresión de la espontaneidad de un fenómeno químico está relacionado

con las condiciones propias de cada sistema. Citando un ejemplo, se analiza la caída de una

hoja de un árbol, siendo un fenómeno espontáneo desarrollado por la fuerza gravitacional

generada por la atracción de dos cuerpos que tienen masa. En pocas palabras, la dirección

en la que se lleva a cabo este evento fuera del equilibrio generará que la energía se disipe,

hasta llegar a un punto en donde se agote. La medida de la cantidad de energía disipada en

un proceso hacia el entorno se puede cuantificar como S conocida como entropía dependiente

de la temperatura T, como lo indica la siguiente ecuación:

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑖𝑝𝑎𝑑𝑎 = 𝑇 ∗ 𝑆

Para el estudio de los sistemas abiertos, como es el caso de los sistemas biológicos,

se debe tener en cuenta los cambios que ocurren en el interior como en el entorno, los cuales

deben ser mayores a cero:

(𝑆𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 + 𝑆𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑒𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜) − ( 𝑆𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 + 𝑆𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜) > 0


De manera análoga, en el estudio de las condiciones que experimenta un sistema fuera

del equilibrio, se debe tener en cuenta la entalpia H, que refiere la cantidad de energía

intercambiable o cuantificable en forma de calor y teniendo en cuenta condiciones de presión

constante (1 atm). La energía libre de Gibbs permite relacionar la entalpía y la entropía, basada

en cambios de temperatura, haciendo referencia al conocimiento del máximo de energía

liberada en una reacción. Se conoce experimentalmente, que valores negativos de la energía

libre de Gibbs son equivalentes a una reacción exergónica y por el contrario valores positivos

expresan una reacción con absorción de energía o endergónica. La energía libre de Gibbs, se

cuantifica teniendo en cuenta condiciones de presión constantes, procesos a los que se les

conoce como isobáricos e isotérmicos y analizando los cambios en condiciones iniciales y

finales cuantificables de las magnitudes termodinámicas: la entalpia y la entropía:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇 ∗ ∆𝑆

A manera de síntesis, la energía libre de Gibbs permite dilucidar la espontaneidad de

una reacción en razón a su gasto energético. Para ello en la tabla 2 se registran algunas reglas

generales:

Tabla 2:Reglas generales de la energía libre de Gibbs

Valores de ΔG Espontaneidad Energía

ΔG < 0 (Valores negativos Es espontánea en sentido directo Libera energía – la reacción es

exergónica

ΔG = 0

Se encuentra en un estado de equilibrio donde la

energía disipada y las condiciones del sistema no

permiten intercambio de materia y energía.

No hay gasto, ni requerimientos

energéticos

ΔG > 0 (valores positivos No es espontánea de forma directa, requiere de un

aporte energético o de trabajo para que se efectúe.

Absorbe energía – la reacción es

endergónica

Anabolismo y catabolismo

El metabolismo es un conjunto de rutas en las que especies químicas sufren

transformaciones absorbiendo o liberando energía. El catabolismo es uno de los mecanismos

que actúa fraccionando moléculas en unidades básicas, como es el caso de los carbohidratos

en monosacáridos, las proteínas en aminoácidos y los lípidos en ácidos grasos o estructuras


cíclicas; durante este evento se libera energía por lo que las reacciones de este tipo son

exergónicas. De manera opuesta el anabolismo, forma moléculas de altas masas moleculares

partiendo de piezas o segmentos base, para lograr establecer interacciones es indispensable

la absorción de energía llamándose a esta reacción endergónica.

Reacciones de síntesis de deshidratación

En relación con los mecanismos metabólicos la síntesis de deshidratación, que como su

nombre lo indica hay lugar a pérdidas de moléculas de agua al unirse en la reacción unidades

básicas conformacionales de cada macromolécula. hace parte de expresión catabólica donde

las moléculas al ser fragmentadas dan lugar a la formación de moléculas de agua. Con base

en ello Audesirk et. al (2005) aclara: “Las subunidades que constituyen las moléculas

biológicas grandes, casi siempre, se enlazan mediante una reacción química llamada síntesis

por deshidratación. En una síntesis por deshidratación se quita un átomo de hidrogeno −𝐻 de

una subunidad y un grupo hidroxilo −𝑂𝐻 de una segunda subunidad, lo que crea vacíos en las

capas electrónicas externas de las dos subunidades. Esos vacíos se llenan compartiendo

electrones entre las subunidades para crear un enlace covalente que las une. Luego, los iones

hidrogeno e hidroxilo libre se combinan para formar una molécula de agua (𝐻2𝑂) .

Una vez realizado éste recorrido a nivel molecular se debe tener en cuenta que la

importancia de la química en la nutrición, redunda en la comprensión de cada una de las

macromoléculas en el desarrollo de funciones que si bien es cierto aunque suene trivial

permiten el desarrollo de la vida, teniendo como punto de partida la estructura de la materia

hasta llegar al metabolismo celular. Para ello, se relacionará a continuación algunas

características de la alimentación saludable, basadas en estudios en los que se observa la

importancia de diversos grupos de alimentos en el mantenimiento del equilibrio interno del

organismo.

El plato del buen comer: Educación para la salud

La nutrición ha tenido un espacio importante dentro de los hábitos de vida que promueven

un estado saludable, partiendo de la premisa es mejor prevenir que curar. Se sabe por

recientes investigaciones científicas en el campo de la Epigenética que la alimentación y los

hábitos de vida influyen en la alteración de la estructura externa del ADN mas no la secuencia

previamente establecida.


Por tal razón, la sociedad mexicana que presenta las tasas más elevadas de obesidad y

que lleva a concientizar a la población a alimentarse bien, lanzó como alternativa una campaña

en la que a partir del consumo consiente e informado de distintos grupos de alimentos se

puedan suplir las necesidades nutricionales básicas principalmente en niños y adolescentes,

promoviendo el consumo regular de tres grupos de alimentos que son necesarios para el

sostenimiento de la homeostasis, estos son: Frutas y verduras, granos y productos de origen

animal. Ellos en conjunto conforman el plato del buen comer que debe ir siempre acompañado

de una buena cantidad de agua y actividad física generando bienestar.

En la siguiente figura se registran los grupos de alimentos y los porcentajes diarios de

consumo en una comida:

Figura 23: Plato del buen comer (Palomitas de Maíz, 2017)

Marco Histórico - Epistemológico

La Biología molecular ha sido una de las ciencias que más disciplinas ha involucrado en la

construcción de diversos conceptos asociados con el metabolismos, estructura y

funcionamiento de moléculas orgánicas que desempeñan papeles trascendentales en el

desarrollo de la vida. A continuación, se hará un recorrido a lo largo de la historia de la

bioquímica estudiando los aportes de varios exponentes que desarrollaron investigaciones en


pro de la construcción de las bases teóricas – experimentales de los grupos como las

proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos, haciendo una extrapolación a la nutrición.

Carbohidratos

Este grupo de macromoléculas son vital importancia en la consecución de energía a nivel

bioquímico, por tanto, desde el siglo XIX científicos como Claude Bernard Plantearon un punto

de partida sobre el metabolismo de carbohidratos basándose en el análisis de los productos

de la fotosíntesis. De igual forma descubrió el proceso de síntesis anabólica del glucógeno y

su reserva en el hígado, permitiendo forjar las primeras etapas de la glucogénesis. En

Alemania Eduard Buchner, ganador del premio Nobel de Química en 1917 realizó importantes

investigaciones sobre el proceso de fermentación alcohólica excluyendo organismos vivos, a

manera de conclusión noto que el proceso de fermentación o catálisis de la glucosa se debía

a la acción de una enzima que catalogó como zimasa; en la actualidad se sabe que son más

de 10 enzimas las que participan en este proceso.

A comienzos del siglo XX la pareja ganadora del premio Nobel de medicina y Fisiología

Gerty Theresa Cori y Carl Cori, realizaron estudios sobre la fermentación anaeróbica dando

como resultado ácido láctico, comprendiendo que este compuesto era redireccionado al

hígado obteniendo de nuevo glucosa; este proceso se conoce hoy en día como ciclo de Cori

y tiene gran importancia ya que integra la glucogésis y la gluconólisis, comprendiendo el flujo

de glucosa a través del torrente sanguíneo. Seis años más tarde, el alemán Hans Adolf Krebs

uno de los investigadores más brillantes en el análisis del metabolismo de los carbohidratos

fue merecedor del premio Nobel de medicina, por el estudio de la obtención de energía en la

matriz mitocondrial, proponiendo una ruta en la que se inicia a partir del ácido cítrico una

cadena de reacciones anfibolicas obteniendo dióxido de carbono y productos importantes para

la regulación energética.

Durante los años 50´s y principios de los 60´s Melvin Calvin centró su atención en la síntesis

de hidratos de carbono a partir de reacciones fotosintéticas, estudiando la etapa de fijación del

carbono.

Lípidos


Este tipo de macromolécula orgánica caracterizada por su amplio espectro de estructuras

en las que se pueden encontrar, tiene gran importancia ya que actúan como reserva energética

en el organismo; uno de los precursores en su estudio fue el profesor de Química orgánica

Michel Eugene Chevreul, quien sometió grasas en un medio alcalino obteniendo como

resultado glicerina, hoy en día este proceso se conoce como saponificación y es uno de los

parámetros empleados en la clasificación de este tipo de compuestos orgánicos. Además de

ello, estudió con detenimiento la bilis humana hallando en ella una sustancia a la que denomino

colesterina (colesterol).

A mediados del siglo XIX Jean Baptista Dumas y Justus Liebig mantuvieron constantes

discusiones sobre cómo se obtiene grasa animal a partir del consumo de grasa de origen

vegetal; por su parte Liebig expuso en su obra “ANIMAL CHEMISTRY” cómo se llevaba a cabo

la formación de lípidos a partir de carbohidratos por pérdida de oxígeno. Esta idea surgió a

partir del análisis de la dieta de las vacas en las que solo se incorporaban carbohidratos

específicamente la celulosa; analizando metabolitos secundarios como la leche en las que se

obtenían altas concentraciones de grasa. Para los investigadores de la época era inconcebible

tal efecto, ya que acuñaban la producción de materia grasa al procesamiento de la cera que

contenían las plantas. Él en contraposición argumentaba que las ceras eran completamente

insolubles lo cual no generaría tal resultado siendo esta sustentación el objeto de la discordia

entre sus pares.

Más adelante, el estudio de la oxidación celular de los ácidos grasos teniendo como

referencia cadenas pares (18 carbonos) e impares (15 carbonos) marcadas por un grupo

aromático, dio paso al conocimiento del proceso metabólico en la orina en animales,

generando conclusiones significativas sobre el mecanismo de la β – oxidación de los ácidos

grasos. Todo este trabajo fue desarrollado por el científico Franz Knoop. Ya hacia 1985,

Joseph Leonard Goldstein y Michael Stuart Brown fueron galardonados con el premio Nobel

de medicina y fisiología por el análisis del metabolismo del colesterol y receptores celulares

constituidos de esta misma sustancia. Gracias a estos trabajos en la actualidad se reconoce y

se continúa trabajando en la relevancia que tienen los lípidos en la constitución de la vida en

especial participante de estructuras como la membrana celular.

Proteínas

El estudio de las proteínas tuvo su inicio desde tiempos muy remotos donde se registra

información desde antes de Cristo, ya que su análisis en productos alimenticios permitió dar


inicio al estudio sobre su comportamiento. El primer acercamiento con registros fue realizado

en Italia por Plinio el viejo quien tuvo un gran interés por la naturaleza blanquecina del huevo

al que denomino albumina y la proteína de la leche. También se enfocó en la coloración de la

sangre humana observando que existían sustancias insolubles de color rojizo a las que

denomino fibrinas.

Por su parte, William Proust adelanto hacia finales del siglo XVIII un análisis sobre varios

grupos de macromoléculas orgánicas como carbohidratos, lípidos y albuminas, de este último

grupo Gerardus Johannes Mulder resalto que de acuerdo a sus características podían ser

nombrados como compuestos primarios ya que dan lugar a importantes funciones metabólicas

muy importantes en los organismos. Sus experimentos estaban dirigidos hacia la

desnaturalización por calor y conformación de las proteínas como sustancias constituidas por

átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.

Durante la misma época en Alemania uno de los más brillantes investigadores de la época

Hermann Emil Fisher realizó numerosos trabajos experimentales centrados en moléculas

orgánicas biológicas, como es el caso de las purinas (adenina y guanina, carbohidratos y el

descubrimiento de los enlaces péptidos, patrón de enlace de los aminoácidos en las cadenas

peptídicas. En el año 1902 ganó el premio Nobel por sus estudios sobre la síntesis de las

purinas.

Conociendo la importancia de las proteínas en la consecución de la vida, se resalta el valor

de una de las proteínas globulares más importantes en el sistema circulatorio de los mamíferos

- la hemoglobina, responsable del intercambio gaseoso. Ésta molécula fue estudiada con

detalle por Max Perutz, quien en obtuvo el premio Nobel en 1962 por discernir la estructura de

proteínas globulares.

Ácidos nucleicos

Uno de los grupos de macromoléculas que ha tenido avances significativos en los últimos

años han sido los ácidos nucleicos, quienes se empoderan cada vez más de la ciencia

moderna abriendo paso a posibles alternativas que puedan dar explicación a las

características de los seres vivos a nivel genético. Para iniciar este recorrido Gregor Mendel

fue uno de los pioneros en el estudio de carácteres hereditarios, de manera contemporánea

Friedrich Miescher realizó análisis precisos en el análisis de la composición química de los

leucocitos, los cuales tomaba del pus que se encontraba en los vendajes desechados en


hospitales cercanos. Tales estudios le permitieron proponer que las células estaban

compuestas internamente por moléculas de carácter acido las cuales contenían fósforo y

nitrógeno. A esta sustancia la denominó nucleina. Años más tarde se demostró que estaba

relacionada con el carácter hereditario de los organismos y que además era el principal

componente de los cromosomas. De manera análoga, a mediados del siglo XX Erwin Chargaff

planto las bases de uno de los procesos pertenecientes al dogma central de la Biología

molecular – La replicación, exponiendo que la unión entre bases nitrogenadas purinas y

pirimidinas debe ser equivalente. Así mismo, explicó que la cantidad de tetranucleótidos era

variable dependiendo del organismo.

Para Oswald Theodore Averie, romper el paradigma de que las proteínas eran las

responsables de la herencia fue un trabajo que requirió de numerosos experimentos

concluyendo que el ADN era la molécula encargada de los rasgos hereditarios y del carácter

sexual de los individuos. Basándose en ésta premisa una de las mujeres más influyentes en

la ciencia Rosalind Franklin, a través de la difracción de rayos X logró descifrar la estructura

del ADN.

Actualmente, las investigaciones de Watson y Crick sobre la estructura tridimensional del

ADN han permitido la comprensión de eventos como la síntesis de ARN y proteínas y sus

implicaciones a en la genética de los seres vivos.

Nutrición

La nutrición es uno de los saberes que se ha ido enriqueciendo en el transcurso de la

historia de la humanidad, y es que parte de su finalidad y fundamentos surgen del cotidiano

permitiendo de manera empírica y teórica lograr establecer las bases de lo que constituye una

práctica indudablemente indispensable para la vida.

Tal era la importancia de la alimentación, que los filósofos griegos centraron su atención en

el reconocimiento de la comida como medicina, Hipócrates por su parte fue partidario de la

difusión de una sana alimentación como medio preventivo en la adquisición de enfermedades

nutricionales.

En suiza en 1730 Albretch Von Haller hacia estudios en fisiología animal y explicaba que

durante el sueño la grasa se depositaba en el interior celular; además, fue pionero en alertar

sobre las patologías que se adquieren por el consumo excesivo de grasas, ya que éstas actúan


como agentes compresores de vasos sanguíneos dando lugar a trastornos en el sistema

circulatorio.

Años más tarde a través de la consolidación de la bioquímica como ciencia el investigador

polaco Casimir Funk nombró y explicó por primera vez la acción de las vitaminas en el

organismo, acuñando este nombre por la creencia de que estas moléculas era necesarias en

el desarrollo del organismo ya que estaban compuestas en su totalidad por aminas, lo que

más adelante fue refutando mediante diversas investigaciones.

Una de las enfermedades más tratadas el tema de la nutrición fue trabajado por los premio

Nobel Frederick Banting y Charles Best, quienes realizaron estudios sobre la acción del

páncreas en el organismo encontrando una secreción hormonal conocida como insulina, la

cual permitía el ingreso de la glucosa a nivel celular. Los estudios sobre la acción de la insulina

fueron realizados en perros diabéticos y esto permitió generar un gran cambio en la concepción

nutricional de los hidratos de carbono.

Recientemente, se conformó la asociación americana de dietética como una necesidad de

contrarrestar los índices de obesidad y desnutrición tan marcados en la población mundial.

Dicha institución ha realizado variados estudios sobre la acción de sustancias y moléculas en

la ingesta diaria requerida exponiendo algunos lineamientos que permitan direccionar una

nutrición integral.

En el anexo número 1 se encuentra la línea del tiempo que sintetiza cada uno de los

aspectos anteriormente abordados.

Marco didáctico

Divulgación científica

¿Qué se entiende por divulgación científica?

La divulgación científica tiene como punto de partida la necesidad de informar con un

lenguaje claro y entendible al público en general sobre el quehacer de la ciencia. Esta

forma de expresión se ha convertido a través de los años en una práctica compleja que

entrelaza el arte y la rigurosidad disciplinar, como lo afirma León (1999) en su libro, el

documental de la divulgación científica , donde expresa claramente que la divulgación es

un arte el cual no puede ser manipulado de acuerdo con opiniones o experiencias


personales sino que debe estar direccionado por leyes y contenidos avalados por la

comunidad científica teniendo en cuenta que se presentan intereses también en las

personas, permitiendo que la información suministrada sea lo más veraz posible,

alcanzando el objetivo que se pretende lograr.

¿Qué formas existen de divulgación científica?

Durante muchos años la escritura ha sido una de las herramientas más abanderadas

en la divulgación, pero hoy en día existen canales audiovisuales, que permiten explicar a

través de diversas expresiones conceptos concretos sobre el saber científico. Según

Bonfiel (2003) existen de acuerdo con el objetivo, una serie de clasificaciones dentro de

la divulgación. En el esquema se hace alusión al trabajo de Boifiel, quien a criterio personal

decide realizar este tipo de categorización:

Figura 24: Formas de divulgación científica

Aprendizaje Significativo

Ausubel (1968) plantea la importancia que tiene el conocimiento previo del alumno en los

procesos de enseñanza/aprendizaje, haciendo saber que es requisito indispensable para que

•El objetivo de ladivulgación no esprimordialmente laenseñanza, pero en estaclasificación el contenidode formación al serpermante debe contenerun lenguaje ylineamientosdisciplinares aptos parala aprehensión.

Divulgacióndidáctica

•Busca incentivar enniños y adolescentes elgusto por el sabercientífico, pretendiendoun enfoque profesionalsignificativo

Divulgaciónvocacional

•Es una fuente deinformación que solotiene por propositodivertir y recrear alpúblico, exponiendo eltrabajo científico comouna tarea apasionantey entretenida

Divulgaciónrecreativa

• Permite generar unpensamiento crítico frentea desiciones o proyectosque involucren la cienciadesde un ámbitoambiental, reflexionandosobre la responsabilidadsocial

Divulgación democrática o social

•Su propósito consisteen la socializacion deavances y novedades anivel científico

Divulgaciónperiodistica

•Se enfoca en refutar oaclarar ideas malconcebidas,permitiendo observarfenómenos desde unapecto riguroso a partirde evidencias yestudios.

Divulgaciónescéptica


se pueda aprender significativamente. Es una teoría específica sobre el aprendizaje y su

aplicación directa en el aula. Su teoría se basa en dos postulados: Enseñar ciencia es ante

todo transmitir al alumno el concepto y pero también direccionándolo hacia la capacidad de

análisis influyendo en el aprendizaje es lo que el alumno ya sabe (Gutiérrez, 1987).

Para que se produzca un aprendizaje significativo son necesarios dos requisitos: Una

actitud positiva por parte del alumnado hacia el aprendizaje significativo y que el material nuevo

que se presenta sea potencialmente significativo para el sujeto, es decir, que tenga una

significatividad lógica y que el contenido de ideas sea el adecuado para la estructura

cognoscitiva del sujeto.

Habilidades Pensamiento Crítico

Beas, Santa Cruz, Thomsen & Utreras (2001), precisan que el pensamiento crítico, permite

procesar y reelaborar la información que recibe el estudiante, de modo que dispone de una

base de sustentación de sus propias creencias posibilitando una actividad intelectual tal, que

le permita conseguir sus objetivos, no tan sólo en el ámbito académico sino también en la vida

diaria. Esto se particulariza en la utilización de unas habilidades fundamentales como: el

razonamiento, la resolución de problemas y la toma de decisiones (Nieto, 2002), que se utilizan

en el aula para determinar si los objetivos de formación están acordes con las necesidades

culturales, económicas y sociales del país a fin de formar un ciudadano competente,

participativo, justo, solidario, con sentido de equidad, con capacidad crítica, reflexiva y

analítica, que pueda apropiarse de los bienes y valores de la cultura y adquirir los

conocimientos de la ciencia para la transformación social. (Borjas, 2009)

Transposición didáctica

En 1997, Chevallard desarrolla el concepto de saber sabio, como el saber de la elite,

propiedad de una minoría de especialistas, que pueden comprender el lenguaje específico.

Para su difusión, este saber sabio debe ser modificado, de manera que resulte comprensible

y accesible a otros investigadores y a la sociedad donde se trasmite. El saber didactizado es

el construido por el docente en su planificación y práctica, redactado con su propio "texto de

saber", a través de una propuesta para el trabajo con sus estudiantes en el aula. De esta

forma, el saber académico se descontextualiza, se despersonaliza. Siendo así, la


transposición didáctica consiste en la transformación del saber científico a un saber

didactizado, posible de ser enseñado.

Educación inclusiva

Hablar de inclusión resulta ser una tarea novedosa y acorde con los proyectos que

actualmente se plantean desde el Ministerio de Educación Nacional y las secretarias de cada

dependencia regional, pero es dentro del aula donde se vivencia diariamente la ardua labor de

articular y conjugar, no solo las necesidades educativas, sino también las sociales, culturales

y comunicativas, que identifican la heterogeneidad del cuerpo estudiantil.

Si bien es cierto, aunque está práctica educativa resulta ser un desafío para los actores del

proceso es necesaria y enriquecedora, ya que desde los primeros estadios de la vida de quien

se forja se pueden comprender las diferencias de los pares teniendo en cuenta el respeto por

la pluralidad. Dentro de este marco formativo, existen instituciones de educación básica, media

y superior en las que se promueve la inmersión de estudiantes con limitaciones auditivas en

el aula regular aportando recursos humanos y tecnológicos para el éxito de este fin.

Lengua de señas colombiana

Figura 25: Seña lengua de señas (INSOR, 2016)


De acuerdo con el departamento de lexicografía del instituto Caro y cuervo y conjuntamente

con el instituto nacional de sordos INSOR, se entiende que las expresiones corporales, fáciles

y manuales que emplean las personas con limitaciones auditivas son una lengua “porque

constituye un sistema que contiene rasgos convencionales, posee una gramática de

combinación y una semántica propia” (INSOR,2006)

El uso de la lengua de señas en las personas sordas constituye el principal vehículo de

comunicación entre sus pares y oyentes, por tanto, la interacción con el castellano resulta ser

una aproximación a una segunda lengua teniendo en cuenta todos los requisitos que esta

exige. Para esta población comprender los códigos textuales con terminología avanzada

resulta ser un ejercicio complejo, ya que su forma de aprensión del mundo se basa inicialmente

en la construcción del contexto y posteriormente en la creación de la imagen mental de lo que

se desea recrear.

De esta manera, las personas involucradas directamente en procesos de enseñanza para

personas con limitaciones auditivas hacen hincapié en el empleo de un vocabulario simple en

el que el estudiante pueda comprender a partir de un contexto más próximo lo que se desea

impartir. En pocas palabras, es indispensable apoyarse de analogías, herramientas visuales y

un lenguaje coloquial para lograr extrapolar la información a la lengua de señas que aunque

es rica en vocabulario y simbología no pretende ser una copia fiel del español.

Para que en un aula regular se pueda establecer un programa de integración de personas

con limitaciones auditivas y oyentes, es necesario contar con la presencia de un intérprete

bimodal y un docente que no solo tenga formación disciplinar y pedagógica, sino que además

conozca ampliamente la lengua de señas.

Currículo

El ministerio de Educación Nacional establece pautas para el trabajo inclusivo exponiendo

que en lo posible se aborden en su totalidad los contenidos propuestos en los estándares

curriculares para el área de ciencias naturales, realizando una flexibilización en los tiempos y

programas que se derivan de ello. Las metas deben estar más direccionadas hacia la


identificación y aplicación de las temáticas reduciendo el aspecto de producción textual sin

obviarlo) haciendo énfasis en el desarrollo de competencias expositivas.

Herramientas didácticas

Existen un sin número de aplicaciones, herramientas y materiales que hoy en día se

emplean en el aula con estudiantes en inclusión del aula regular, por tanto, se hace referencia

a que estos estén muy acordes a las necesidades educativas en las que el uso de imágenes

y componentes aplicativos sean el común denominador.


Capitulo III

Metodología

Estructura de la propuesta

La propuesta cuenta con dos etapas: diseño del material y evaluación lúdica de los

contenidos apropiados. A continuación, se realizará una explicación de la estructura de cada

una de ellas

Diseño de la cartilla

Para la enseñanza de los temas asociados al metabolismo celular se propone el diseño de

una cartilla que cuenta con 5 apartados que se ejecutan a lo largo de los 5 episodios, narrando

la importancia de estas reacciones y sus conceptos asociados en la nutrición diaria:

Exposición del vocabulario en lengua de señas colombiana

Estándares y lineamientos del Ministerio de Educación Nacional

Descripción de los personajes

Contexto o historia

Práctica experimental acompañada de un reto

Para afianzar la transmisión de la información en el siguiente vínculo se encuentra un

video que explica en lengua de señas la historia y el desarrollo de cada uno de los capítulos:

Canal: Historia Biomoléculas: https://www.youtube.com/watch?v=R7cMot4TQpE

Para efectos de la comprensión de la finalidad del material se hace un recuento de las

metas de aprendizaje, descripción de los personajes, contexto y práctica experimental episodio

a episodio:


Episodio 1: Fuerzas intermoleculares e intramoleculares

Componente Curricular

I. Metas de aprendizaje

Al finalizar el episodio el estudiante podrá:

Manejar el vocabulario relacionado con fuerzas intermoleculares y enlace

químico. En el caso del estudiante sordo estará familiarizado con las señas que

representan estos conceptos.

Conocer la diferencia entre estas dos formas de interacciones.

Debatir oral o mediante lengua de señas, la relevancia de estos conceptos en

el entorno vivo.

II. Matriz curricular

Tabla 3: Matriz curricular episodio 1

Estándares

Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas, teniendo en cuenta transferencias y transporte de energía y su interacción con la materia

Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de cambio químico

Identifico y verifico condiciones que influyen en los resultados de un experimento y que pueden permanecer constantes o cambiar (variables).

Conceptos Competencias

Enlace químico

Fuerzas intermoleculares

Propiedades de la materia

Observo las características de cada uno de los tipos de enlaces químicos

Reconozco la importancia de las fuerzas intermoleculares en la construcción de la materia viva

Comparo las particularidades que identifican a las fuerzas intermoleculares e intramoleculares.

Lineamientos

Entorno vivo Ciencia tecnología y sociedad

Desarrollo compromisos personales y sociales Procesos

Biológicos Procesos Químicos

Identifico y explico ejemplos de mecánica de fluidos en los seres vivos

Identifico cambios químicos en la vida cotidiana y en el ambiente

Analizo la importancia de las fuerzas intermoleculares e intramoleculares en el desarrollo y sostenimiento de la vida

Reconozco los aportes de conocimiento diferentes al científico

Explico la relación entre la estructura de los átomos y los enlaces que realiza

Cumplo mi función cuando trabajo en grupo y respeto las funciones de las demás personas

Identifico y acepto diferencias en las formas de vivir, pensar, solucionar problemas o aplicar conocimientos

Reconozco otros puntos de vista, los comparo con los míos y puedo


modificar lo que pienso ante argumentos más sólidos

III. Recursos

Didácticos: Cartilla y materiales de uso casero con fines experimentales

Humanos: Estudiantes, intérprete de lengua de señas colombiana y Docente

Curriculares: Matriz con estándares y lineamientos curriculares

IV. Tiempo estimado: 4 horas

Componente estructural

I. Descripción de los personajes

Tabla 4: Descripción de los personajes episodio 1

Equipo 1: Fuerzas intramoleculares - enlace químico

Enlace iónico Es el responsable de la unión entre dos átomos que pertenecen a grupos distantes en la tabla

periódica. Esta atracción se genera porque uno de los átomos atrae fuertemente los electrones del

otro formando interacciones fuertes, estructurando solidos como la sal que está en tu mesa.

Poderes: Formar estructuras sólidas, puntos de fusión y ebullición altos (requieren de mucha

energía para pasar a otro estado de la materia) y son solubles en compuestos polares como el agua.

Enlace covalente polar y apolar En este tipo de enlaces aparecen cuando dos elementos con propiedades periódicas muy similares

se unen. La identidad de cada uno de ellos depende de los tipos de átomos que se presenten. Por

ejemplo, covalente apolar está entre dos elementos iguales Carbono – Carbono y covalente polar

entre elementos con diferencias de electronegatividad reducidas como el caso de nuestra amiga el

agua.

Poderes: Permiten la formación de sustancias en estado líquido y gaseoso, tienen puntos de fusión

y ebullición más bajos que los enlaces iónicos necesitando menos energía para cambiar de estado

de la materia, disuelven sustancias no polares.

Equipo 2: Fuerzas intermoleculares

Ión – Dipolo Se observan en un medio en el que hay moléculas o átomos con carga neta ( iones) los cuales se

adhieren al extremo eléctrico opuesto de una partícula dipolar. Es importante hacerte saber, que un

dipolo es una molécula que tiene una distribución de cargas que se asemeja a una pila.

Poderes: Como este tipo de interacciones aparece cuando hay una disolución por ejemplo sal en

agua, es decir moléculas de alta polaridad. Los iones se distribuyen en el medio generando un

ambiente apto para la conducción de corriente eléctrica.

Dipolo – Dipolo (atractivas o

repulsivas)

Son una dupla de hermanas mellizas que permiten, como ya te había explicado anteriormente, que

dos moléculas que tienen distribuciones como las de una pila se unan mediante el acercamiento o

choques efectivos entre sus polos. Una de las mellizas aparecerá cuando dos polos opuestos se

unen, a esto se le llaman fuerzas atractivas mientras que si chocan dos polos iguales habrá

repulsión.

Poderes: Gracias a ellas las dos capas de fosfolípidos que conforman la membrana celular se unen

permitiendo la formación de esta importante barrera.


Puentes de Hidrogeno Para lograr entender este tipo de unión utilizaremos como ejemplo la molécula de agua; en ella se

encuentran presentes dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno en donde cada uno parcialmente

tendrá una carga opuesta, los hidrógenos serán positivos y el oxígeno negativo. Al encontrarse

varias moléculas vecinas ellas se unirán de tal manera que su distribución atómica y eléctrica sea

la adecuada, en pocas palabras el lado negativo buscará al positivo.

Poderes: Los puentes de hidrogeno tienen un papel protagónico en el desarrollo de la vida, ya que

las moléculas de agua se pueden unir fácilmente con un gasto energético relativamente bajo,

permitiendo que ésta sustancia se encuentre en el ambiente en los tres estados de la materia sólido

(hielo), líquido (lluvia) y gas (nubes).

Fuerzas de London De todas las fuerzas intermoleculares éstas son las más débiles, ya que las partículas al estar

obligadas por ciertas condiciones del medio, les toca unirse de forma momentánea. Por tanto, son

interacciones poco estables.

Poderes: Son apreciables en moléculas con mayor masa molecular.

II. La historia

Equipo 1: Fuerzas intramoleculares

Son también conocidos como enlaces químicos, los cuales ocurren entre átomos de

elementos de igual o diferente naturaleza, permitiendo la construcción de moléculas.

Este equipo está conformado por enlace iónico y los mellizos enlace covalente apolar

y enlace covalente polar. El primero de ellos se lleva a cabo entre un metal y no metal

permitiendo la formación de moléculas inorgánicas como la sal que encuentras en tú

mesa. Los mellizos permiten la aparición de moléculas orgánicas como las que

conforman tu cuerpo, como por ejemplo las proteínas que hacen parte de tus músculos;

el enlace covalente apolar se lleva a cabo entre elementos de la misma naturaleza y el

enlace covalente polar entre elementos con electronegatividades muy cercanas.

Equipo 2: Fuerzas intermoleculares

Estas fuerzas permiten la unión entre dos o más moléculas, son más débiles que

las fuerzas intramoleculares pero se dan con mayor facilidad. Este equipo está

conformado por 4 integrantes: ion – dipolo, los mellizos dipolo – dipolo atractivo &

repulsivo, puentes de Hidrogeno y fuerzas de London. Gracias a estas fuerzas,

especialmente a los puentes de Hidrogeno, el agua puede tener diferentes estados de

la materia como sólido, líquido y gaseoso. La fuerza ión – dipolo, se lleva a cabo entre

una molécula cargada en cada uno de sus lados asemejando una pila y una partícula

con carga opuesta. Los mellizos dipolo – dipolo permiten la unión de dos moléculas

con doble carga (pila) uniéndose por sus extremos opuestos; se llama repulsivo si


entran en contacto por el sitio de la misma carga y atractivo si se unen mediante

extremos con carga opuesta. Los puentes de Hidrogeno ocurren entre moléculas que

tienen en su estructura átomos de Hidrógeno, oxígeno, flúor y nitrógeno; finalmente las

fuerzas de London ocurren entre moléculas que tienen extremos con cargas definidas,

sino que en ciertas situaciones se ven obligadas a interactuar formando dipolos

momentáneos.

III. Análisis experimental

Materiales y reactivos: Recipiente de vidrio cuadrado, agua, pimienta y jabón

líquido lavaloza

Procedimiento:

a. En el recipiente de vidrio adiciona la pimienta de manera homogénea. Espera

durante un minuto

b. En el centro del recipiente introduce tu dedo y observa lo que sucede

c. Repite el procedimiento anterior, pero ten en cuenta remojar previamente tu

dedo en el jabón líquido. Dibuja tus observaciones.

IV. Reto

Descubre en este experimento que fuerzas actuaron: ¿intermoleculares o

intramoleculares? Toma dos fotos una antes de introducir tu dedo con jabón y otra

después.

Episodio 2: Sustancias liposolubles e hidrosolubles



Al finalizar el episodio el estudiante:

Maneja el vocabulario relacionado con sustancias hidrosolubles y liposolubles. En el

caso del estudiante sordo estará familiarizado con las señas que representan estos

conceptos.

Registra de forma gráfica con ayuda de dibujos o esquemas, las diferencias que

presentan las sustancias hidrosolubles y liposolubles.

Aplicar estos conceptos al ambiente celular, haciendo hincapié en la discriminación de

materiales que realiza la membrana celular.


Debatir oral o mediante lengua señas, la relevancia de estos conceptos en el entorno

vivo.



Estándares

Establezco relaciones entre las características macroscópicas y microscópicas de la materia y las propiedades físicas y químicas de las sustancias que la constituyen.

Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de cambio químico



Membrana celular

Polaridad – Sustancias polares y no polares

Hidrosolubilidad y liposolubilidad

Identifico y describo la composición de la membrana celular

Represento mediante dibujos o esquemas la compatibilidad de las sustancias en diferentes medios.

Relaciono los resultados experimentales con los conceptos trabajados en clase

Analizo la conformación de la membrana celular como estructura limitante entre el interior y exterior celular

Lineamientos




Explico la estructura de la célula y las funciones básicas de sus componentes.

Relaciono la estructura del carbono con la formación de moléculas orgánicas.

Justifico la importancia del recurso hídrico en el surgimiento y desarrollo de comunidades humanas


Verifico y explico los procesos de ósmosis y difusión.


Clasifico membranas de los seres vivos de acuerdo con su permeabilidad frente a diversas sustancias.

Identifico y acepto diferencias en las formas de vida y de pensar.

Justifico la importancia del agua en el sostenimiento de la vida

Reconozco y respeto mis semejanzas y diferencias con los demás en cuanto a género, aspecto y limitaciones físicas.

III. Recursos


Humanos: Estudiantes, interprete de lengua de señas colombiana y Docente







Equipo 1: Sustancias amigas del agua (sustancias hidrosolubles – polares)

Molécula de agua

El Agua desde pequeña en su casa aprendió que debe ser una persona muy amigable, pero

selectiva en sus amistades. Gracias a su formación ha logrado llevarse muy bien con gran cantidad

de sustancias polares, ejemplo: la sal de mesa y las vitaminas C que encuentras en frutas cítricas

como la naranja.

Poderes: Gracias a sus bondades se ganado el reconocimiento como solvente universal, ayudando

a transportar en la célula a varios de sus amigos que desempeñaran funciones especiales.

Equipo 2: Sustancias amigas de la grasa (liposolubles – apolares)

Fosfolípidos

Dentro de la familia Grasa se encuentran los hermanos fosfolípidos. Ellos, aunque también han

sido bien formados tienen una personalidad tímida por lo que su grupo de amigos es más pequeño

en comparación con el agua. Para darte una idea de con quienes se la pasa, está el grupo de

vitaminas A, D, E y K responsables de varias tareas como: la buena visión, la fijación del calcio

en los huesos, piel saludable y la coagulación de la sangre en caso de heridas.

Poderes: Los fosfolípidos tienen una tarea muy importante en la selección de materiales que

ingresan al interior celular, dejando pasar o direccionando hacia otras entradas las moléculas que

están esperando para entrar. Por obvias razones, dejara pasar más fácilmente a sus amigos, aunque

también tiene compasión de moléculas pequeñas como el dióxido de carbono y el oxígeno.

II. La historia

Equipo 1: Sustancias amigas del agua (sustancias hidrosolubles – polares)

El agua es la líder de este grupo y se caracteriza por contar con dos extremos con

carga: el oxígeno cargado negativamente entre partículas con carga positiva y los dos

hidrógenos que actúan sobre cargas negativas. Por tanto, el agua sólo será amiga de

aquellas sustancias que tengan carga ya sea positiva o negativa. En este grupo de

amigos se encuentran los iones cloruro, sodio, las vitaminas C y las pertenecientes al

complejo B.

Equipo 2: Sustancias amigas de la grasa (liposolubles – apolares)

Este equipo se encuentra dirigido por una molécula muy particular conocida como

fosfolípido. É,l tiene en su cuerpo algo que lo hace especial, tiene una cabeza que le


permite comunicarse muy bien con el agua, pero cuenta con dos colas que son

extremadamente hidrofóbicas (odian el agua) excluyendo cualquier tipo de sustancia

amiga del agua. Por tanto, los fosfolípidos solo serán amigos de sustancias apolares o

neutras como las vitaminas A y D. Responsables de la visión y la fijación del calcio en

los huesos respectivamente. Cabe resaltar que una porción bastante grande está

conformada por este tipo de moléculas restrictivas.


Materiales y reactivos: Vaso de vidrio transparente, gotero, agua, tinta, aceite

Procedimiento:

a. Vierte en el vaso de vidrio suficiente agua hasta llenar ¾ de su capacidad.

b. Posteriormente adiciona algunos mililitros de aceite hasta que se observe

claramente un sistema de dos fases

c. Con ayuda del gotero adiciona poco a poco las gotas de tinta. Presta especial

atención a lo observado

IV. Reto

¿Las gotas de tinta son amigas del agua o del aceite?

Episodio 3: Moléculas orgánicas e inorgánicas




Maneja el vocabulario relacionado con moléculas orgánicas e inorgánicas. En el caso

del estudiante sordo estará familiarizado con las señas que representan estos

conceptos.

Registra de forma gráfica con ayuda de dibujos o esquemas, las diferencias

conformacionales entre materia orgánica e inorgánica.

Aplica estos conceptos al ambiente celular.

Debate oral o mediante lengua señas, la relevancia de estos conceptos en el entorno

vivo.



Tabla 7:: Matriz curricular episodio 3

Estándares


Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de cambio químico.



Moléculas inorgánicas

Moléculas orgánicas – Macromoléculas biológicas

Describo como el átomo de carbono realiza un papel fundamental en la conformación de los sistemas biológicos.

Comprendo la importancia de la molécula de agua en el sostenimiento de la vida

Establezco la diferencia entre las moléculas orgánicas e inorgánicas teniendo como base su composición atómica

Lineamientos


Desarrollo compromisos personales

y sociales

Procesos Biológicos

Procesos Químicos

Justifico la importancia del agua en el sostenimiento de la vida

Uso la tabla periódica para determinar propiedades físicas y químicas de los elementos

Explico mediante ejemplos o estudios de caso como afecta la contaminación en el ordenamiento atómico de las macromoléculas orgánicas.


Identifico y explico la importancia de las moléculas orgánicas en la conformación de estructuras celulares

Relaciono la estructura del carbono con la formación de molé- culas orgánicas.

Reconozco las fuentes alimentarias que aportan minerales esenciales en el organismo


Reconozco el papel que desempeñan los minerales y el agua en los procesos biológicos

Explico algunos cambios químicos que ocurren en el ser humano.

Indago con mi familia cuales son los alimentos que realizan un aporte significativo a la dieta de un adolescente, teniendo como base la inclusión productos ricos en proteínas, lípidos, carbohidratos, agua y minerales.



III. Recursos








Tabla 8:Descripcion de los personajes episodio 3

Equipo 1: Sustancias orgánicas

Proteínas Cuando comes cualquier tipo de carne como el pollo, cerdo o res está consumiendo mayoritariamente

proteínas, aunque los granos como el frijol, la soya o el garbanzo también tienen un alto contenido. Las

proteínas son moléculas muy grandes formadas por pequeñas piezas conocidas como aminoácidos, estas

fichas tienen en su estructura átomos de carbono, hidrogeno, oxígeno y nitrógeno.

Poderes: Ellas son una de las moléculas orgánicas con mayor número de poderes, te contaré algunos:

ayudan en la membrana celular a transportar sustancias que por su tamaño o compatibilidad los

fosfolípidos no dejan pasar, además actúan como aceleradores de reacciones químicas que ocurren en el

cuerpo (enzimas) y la unión de varias de ellas forman fibras musculares.

Piezas que las conforman: aminoácidos

Lípidos Es un grupo selecto del que ya te he venido hablando. Al igual que todas las moléculas orgánicas están

hechas de átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y a veces está presente el fósforo o el azufre, formando

macroestructuras que pueden ser llamados ácidos grasos o también construyendo distribuciones cíclicas.

Para clasificarlos se tuvo en cuenta su buena o mala disposición para formar con ayuda de una sustancia

alcalina partículas de jabón. Las que si quisieron porque tienen ácidos grasos se conocen con el nombre

de saponificables como los fosfolípidos y las que no, porque carecen de ácidos grasos, son

insaponificables como el colesterol.

Poderes: En el organismo ayudan a almacenar energía.

Piezas que los conforman: ácidos grasos

Carbohidratos Me imagino que a diario comes pan o sino algún sustituto como galletas o arepas. Estos alimentos están

hechos de varios componentes, pero en mayor porcentaje de carbohidratos (carbono, oxígeno e

hidrógeno). Estas macromoléculas orgánicas actúan como combustible en reacciones metabólicas en las

se obtiene como producto principal ATP (Energía).

Poderes: Participan en muchos ciclos metabólicos en los seres vivos para obtener energía.

Piezas que los conforman: monosacáridos

Ácidos nucleicos ¿Sabías que en cada una de tus células guardas un archivo en el que está registrada toda la información

sobre tus características, algunas de tus padres y varias generaciones atrás? Pues bien, efectivamente el

ADN es uno de los ácidos nucleicos que se encarga de direccionar las funciones a nivel celular a través

de un código pre – establecido. Durante muchos años los científicos se han concentrado en estudiar todos

los detalles posibles de esta súper molécula. Además, te cuento un secreto, la forma y cargo que

desempeñaran las proteínas depende directamente del ADN y su hermano el ARN, que también es un

ácido nucleico.

Poderes: Los hermanos ADN y ARN son muy poderosos ya que las actividades celulares son dirigidas

por ellos.

Piezas que los conforman: ADN y ARN: nucleótidos

Equipo 2: Sustancias inorgánicas


Agua ¡Hola!, de nuevo nos encontramos y pertenezco a las moléculas inorgánicas porque estoy hecha de

elementos diferentes al carbono. Además, a pesar de que puedo formar redes con otras moléculas de mi

misma especie, sola soy muy pequeña en comparación con las moléculas orgánicas, lo que en ciertos

casos resulta ser muy bueno ya que puedo pasar por espacios estrechos.

Minerales Los minerales están construidos por una gran variedad de piezas elementales, por nombrarte alguno

tenemos al carbonato de calcio que es una sal con la que no podemos ser amigos (sino tus huesos se

derretirían apenas yo los tocara), pero sé por otras fuentes que realiza labores de reconstrucción y

conservación de tus huesos.

Poderes: Comunicación celular y ayudantes en la conservación de estructuras.

II. La historia

Equipo 1: Sustancias orgánicas

Inicialmente se presentan los mellizos ADN y ARN que están encargados de la

transmisión de la información hereditaria de un individuo a otro. En segundo lugar,

tenemos a las proteínas las cuales realizan múltiples funciones a nivel celular como

transportar sustancias que son incompatibles con los fosfolípidos que conforman la

membrana, actúan acelerando las reacciones biológicas y conformando estructuras tan

importantes como tus músculos. En tercer lugar, se presentan los carbohidratos

responsables de la producción energética a nivel celular y finalmente están los lípidos

que juegan un papel importante en el almacenamiento de la energía producida por los

carbohidratos. Cabe resaltar que a pesar de que cada una de ellas desarrolla labores

supremamente relevantes y distintas todas ellas están elaboradas por los mismos

elementos en especial carbono, oxigeno, hidrogeno y nitrógeno.

Equipo 2: Sustancias inorgánicas

A pesar de que ellas no conforman ninguna estructura biológica son responsables

del mantenimiento de las macromoléculas orgánicas. Este equipo está conformado por

el agua nuevamente y los minerales que son compuestos constituidos por diversidad

de elementos de la tabla periódica y que realizan labores como el mantenimiento de

tus huesos como es el caso del calcio.


Materiales y reactivos: Pan, mechero, pinzas o un tenedor metálico, vela, vaso de

vidrio, fósforos, hoja blanca


Procedimiento:

a. Enciende el mechero y la vela y toma el un pedazo de pan y colócalo a quemar

hasta que tenga una apariencia completamente oscura.

b. De otra parte, coloca cerca de la llama de la vela el vaso de vidrio y observa.

c. En la hoja de papel blanca frota el pan. Si observa de qué color queda

manchada la hoja.

d. Realiza este mismo procedimiento, pero esta vez con la parte de vaso que entro

en contacto con la vela

IV. Reto

¿Alguna de estas manchas se asemeja a la marca dejada por el carbón?

¿Crees tú que tanto el pan como la cera de la vela, están hecho de materia orgánica o

inorgánica?

Episodio 4: Metabolismo celular: Catabolismo y anabolismo




Maneja el vocabulario relacionado con catabolismo y anabolismo. En el caso del

estudiante sordo estará familiarizado con las señas que representan estos conceptos.

Registra de forma gráfica con ayuda de dibujos o esquemas, las diferencias entre

anabolismo y catabolismo.

Aplica estos conceptos al ambiente celular

Debate oral o mediante lengua señas, la relevancia de estos conceptos en el entorno

vivo.


Tabla 9 : Matriz curricular episodio 4

Estándares


Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de cambio químico.



Metabolismo

Anabolismo

Describo en qué consisten las reacciones catabólicas y anabólicas y su importancia en el funcionamiento celular.


Catabolismo

Reacciones endergónicas

Reacciones exergónicas

Represento mediante esquemas o dibujos como se origina una reacción endergónica y una exergónica.

Relaciono la pertinencia de los procesos metabólicos en la ejecución de funciones celulares, como la consecución de energía y mantenimiento de estructuras en los organismos.

Lineamientos




Busco ejemplos de principios termodinámicos en algunos ecosistemas.

Observo y establezco como en las reacciones químicas se observan procesos de ganancia y liberación de energía.

Indago sobre la eficiencia o rendimiento energético en sistemas industriales y realizo comparaciones con los sistemas biológicos.


Comparo mecanismos de obtención de energía en los seres vivos.

Relaciono de forma básica las leyes de la termodinámica con las reacciones bioquímicas que se llevan cabo al interior celular




III. Recursos







Tabla 10: Descripción de los personajes apisodio 4

Equipo 1: Catabolismo (rompimiento de moléculas)

Catabolismo Las reacciones catabólicas están especializadas en romper moléculas gigantes (macromoléculas

orgánicas de las que ya hemos hablado) en partes fundamentales. Por ejemplo, las proteínas que por vía

digestiva ingresan al organismo, las separa las hasta llegar a sus piezas más pequeñas que son los

aminoácidos.

Poderes: Al romper en pedazos más pequeños las moléculas se libera energía por tanto a estas reacciones

se les llama exergónica.

Equipo 2: Anabolismo (unión de moléculas pequeñas)


Anabolismo Realizan un papel antagónico al del catabolismo. Su tarea es unir piezas pequeñas para reconstruir

macromoléculas necesarias para la célula.

Poderes: Para poder unir estos fragmentos se requiere absorber energía procedente de procesos

metabólicos.

II. La historia

Equipo 1: Catabolismo (Reacciones de rompimiento de moléculas)

El catabolismo es el responsable de la degradación de las moléculas gigantes de

las cuales están hechos los alimentos, por tanto, cada vez que te comes un pan este

llegará a ser pedazos moleculares muy pequeños de carbohidratos permitiéndote

obtener energía. En el catabolismo las moléculas orgánicas se fragmentan gracias a la

ayuda de las enzimas en piezas básicas liberando energía (reacción exergónica).

Equipo 2: Anabolismo (Reacciones en las que se unen moléculas pequeñas

dando lugar a macromoléculas)

Las reacciones anabólicas buscan formar moléculas grandes con el fin de regenerar

o reemplazar estructuras preexistentes que ya se encuentran deterioradas o

simplemente que son necesarias para los diferentes procesos que ocurren

simultáneamente en tu cuerpo. En este caso no se libera energía, sino que por el

contrario se requiere de su absorción para lograr unir estos fragmentos.

Observa atentamente la información suministrada en tu cartilla, realiza con ayuda

de tu docente el experimento resolviendo el reto.


Materiales y reactivos: 3 vasos de vidrio transparentes, bolsa plástica, 3 cauchos,

tijeras, mortero y pistilo, fósforos, hígado de pollo, aguacate y agua oxigenada

Procedimiento:

a. Con ayuda del mortero macera la muestra de hígado y adiciona poco a poco el

agua oxigenada hasta formar una pasta homogénea.

b. Realiza este mismo procedimiento con el aguacate, teniendo en cuenta lavar

muy bien el mortero antes de ejecutar esta acción.

c. En los vasos coloca separadamente los preparados y ten en cuenta taparlos

muy bien empleando el plástico y los cauchos.

d. Enciende un fosforo y apágalo. Destapa momentáneamente cada uno de las

muestras e introduce el fosforo. Registra la información observada.

IV. Reto


Descubre que tipo de reacción se llevó a cabo entre el hígado/ aguacate y el agua

oxigenada. ¿Fue una reacción anabólica o catabólica?

¿Qué producto se pudo haber obtenido para que lograra encenderse de nuevo el

fosforo?

Episodio 5: Comida chatarra y comida saludable: El plato del buen comer



Al finalizar el episodio y la cartilla el estudiante:

Maneja el vocabulario relacionado con comida saludable y comida chatarra. En el caso

del estudiante sordo estará familiarizado con las señas que representan estos

conceptos.

Asume una posición crítica frente a las ventajas que conlleva una alimentación sana.



Estándares

Utilizo modelos biológicos, físicos y químicos para explicar la trasformación y conservación de la energía

Identifico aplicaciones de diferentes modelos biológicos, químicos y físicos en procesos industriales y en el desarrollo tecnológico; analizo críticamente las implicaciones de sus usos.



Nutrición

Plato del buen comer

Comida procesada

Comprendo la importancia de una alimentación saludable en la consecución de un estado de salud óptimo.

Asumo una posición crítica frente a la oferta alimentaria, analizando sus componentes ventajas y desventajas.

Debato respetando la posición de cada uno mis pares.

Lineamientos


Desarrollo compromisos personales

y sociales

Procesos Biológicos

Procesos Químicos

Comparo mecanismos de obtención de energía en los seres vivos.

Observo la composición química de productos empleados en la conservación de alimentos procesados.

Reconozco los efectos nocivos del exceso en el consumo de cafeína, tabaco, drogas y licores.



Propongo y verifico necesidades de los seres vivos

Establezco relaciones entre deporte y salud física y mental.


Identifico patrones comunes a los seres vivos.



Tomo decisiones sobre alimentación y práctica de ejercicio que favorezcan mi salud.

III. Recursos








Equipo 1: Plato del buen comer (comida saludable)

Comida saludable Es la mejor aliada para tu salud, ya que te brinda todas las moléculas orgánicas e

inorgánicas indispensables para te mantengas muy bien. Dentro de este grupo están

las frutas y verduras, los cereales y alimentos de origen animal.

Poderes: Sus poderes y beneficios solo se observan si se incluyen en la dieta diaria.

Equipo 2: Comida chatarra

Comida chatarra La comida chatarra es la villana del grupo, ya que busca alterar el orden al interior

celular porque le gustan los excesos.

Poderes: En realidad tiene poderes muy malos y solo depende de ti si los

neutralizas, ya que lo único que le gusta es que pierdas tu salud.

II. La historia

Equipo 1: Plato del buen comer (comida saludable)


Conformada por frutas y vegetales, cereales y algunos alimentos de origen animal

que aportarán en gran parte macromoléculas orgánicas e inorgánicas, permitiendo el

buen desarrollo de tu cuerpo

Equipo 2: Comida chatarra

En este equipo se encuentran los alimentos procesados los cuales están

sobresaturados de conservantes los cuales desencadenan enfermedades como la

diabetes, obesidad y en casos mucho más graves desórdenes a nivel celular como el

cáncer.


Materiales y reactivos: 4 vasos de vidrio, bolsa plástica, cauchos, coca cola, red Bull,

leche sin procesar, agua y 4 huevos.

Procedimiento:

a. En cada uno de los vasos coloca un huevo y adiciona respectivamente en cada

muestra un tipo de líquido: coca – cola, red Bull, leche o agua.

b. Tapa el sistema empleando un pedazo de bolsa plástica y un caucho

c. Espera dos días y observa los resultados, haciendo énfasis en la apariencia y

textura de la cascara.

IV. Reto

¿Qué efectos le causaron las bebidas altamente procesadas a la cascará del huevo?

¿Cuál o cuáles de estas sustancias consideras tu que son más nocivas o dañinas para

tu organismo?

Evaluación lúdica

Los estudiantes al finalizar los módulos serán evaluados mediante un juego conocido como

adivina quien, en el que uno de los niños escoge una ficha en el que esta dibujado uno de los

personajes de la historia y deberá describirlo mediante lengua de señas, hasta que sus

compañeros adivinen de quien se trata. Esto se hace para conocer si hay una apropiación del

vocabulario y de las generalidades de los conceptos abordados.


Capitulo IV

Conclusiones y recomendaciones

Para el trabajo con población con limitaciones auditivas es importante realizar un

acercamiento previo con la comunidad, ya que, aunque están preestablecidas el vocabulario

cada institución adopta patrones diferentes cambiando el trasfondo de los que desea enseñar

Es indispensable contar con un intérprete que logre no solo traducir sino contar de manera

detallada la finalidad y lo que se pretende apropiar, por tanto el conocimiento del vocabulario

no es suficiente para que el estudiante sordo logre entender la temática.

El español que se utiliza deberá ser adaptado a la lengua de señas colombiana, por tanto

el uso de términos demasiados técnicos resulta difícil en la interpretación, para ello

constantemente hay que hacer el ejercicio de recopilar analogías que le permitan al niño llegar

a las metas aprendizaje.

Los contenidos a impartir en un aula en situación de inclusión deben estar ligados

mayoritariamente a la aplicación real o experimental, ya que para los estudiantes pierde total

validez si solo se deja en un ámbito teórico.


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ANEXO 1

Línea del tiempo marco histórico – epistemológico anexo en archivo PDF


ANEXO 2

Cartilla Anexo en archivo PDF

LA HISTORIA DE AMOR Y ODIO ENTRE LAS … · Igualmente es importante reconocer que cuando se habla...

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