ArticlePDF Available

Estrategia didáctica experimental para la Enseñanza de Polimorfismos Genéticos en Medicina

Authors:

Abstract and Figures

The basic sciences in medical education are often an academic challenge, both for students and teachers, whose integration can be facilitated through the application of didactic learning strategies, linking medical education with scientific research and production of knowledge. therefore, a genetic teaching kit was developed using molecular and diagnostic techniques to incorporate students into research activities, using as an example the determination of genetic polymorphisms of the gene encoding the human Lipoprotein Lipase, an essential enzyme in lipid metabolism and for which variants have been identified that are currently being studied for their possible relationship with metabolic and cardiovascular diseases. The kit contains recombinant clones, constructed by molecular biology techniques from polymorphic segments of the gene of interest, and includes the instruction manual designed for use of the kit. Student satisfaction was assessed using the genetic polymorphism teaching kit in practical genetics classes as part of the academic program of Biochemistry. The results indicate a great satisfaction with the use and utility of the teaching kit among the student population
No caption available
… 
Content may be subject to copyright.
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 1
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 76
ESTRATEGIA DIDÁCTICA EXPERIMENTAL PARA LA ENSEÑANZA DE
POLIMORFISMOS GENÉTICOS EN MEDICINA
1
Carmen González-Luna
cdeyaniragonzalez@gmail.com
Miguel Ortiz
Paola Loreto
Elvia Azuaje
María Fernanda Correa
Vanessa Miguel
Universidad Central de Venezuela.
Facultad de Medicina, Escuela de Medicina “Luis Razetti”, Cátedra de
Bioquímica, Venezuela.
RESUMEN
Las ciencias básicas en la educación médica son en muchas ocasiones
un desafío académico, tanto para los estudiantes como para los
docentes, cuya integración puede facilitarse a través de la aplicación de
estrategias didácticas de aprendizaje, que vinculen la enseñanza
médica con la investigación científica y la producción del conocimiento.
En este sentido, se elaboró un kit de enseñanza en genética mediante
técnicas moleculares y diagnósticas, para incorporar a los estudiantes
en actividades de investigación, utilizando como ejemplo la
determinación de polimorfismos genéticos del gen que codifica para la
Lipoproteína Lipasa humana, una enzima esencial en el metabolismo
de los lípidos y para la cual se han identificado variantes que son
estudiadas actualmente por su posible relación con enfermedades
metabólicas y cardiovasculares. El kit contiene clones recombinantes,
construidos mediante técnicas de biología molecular a partir de
segmentos polimórficos del gen de interés, y lleva inserto el instructivo
diseñado para el uso del kit. Se evaluó la satisfacción de los
estudiantes al utilizar el kit de enseñanza de polimorfismos genéticos
en las clases prácticas de genética, como parte del contenido
programático de la Cátedra de Bioquímica. Los resultados indican una
amplia satisfacción con el uso y utilidad del kit de enseñanza entre la
población estudiantil.
1
Presentada en las Jornadas Investigación, Tecnología y Sociedad, JITS’17, organizado por la
Universidad Nueva Esparta, celebrado en Caracas, en noviembre de 2017.
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 77
Palabras Clave: educación médica; método de enseñanza;
polimorfismo genético.
EXPERIMENTAL DIDACTIC STRATEGY FOR THE TEACHING OF
GENETIC POLYMORPHISMS IN MEDICINE
ABSTRACT
The basic sciences in medical education are often an academic
challenge, both for students and teachers, whose integration can be
facilitated through the application of didactic learning strategies,
linking medical education with scientific research and production of
knowledge. therefore, a genetic teaching kit was developed using
molecular and diagnostic techniques to incorporate students into
research activities, using as an example the determination of genetic
polymorphisms of the gene encoding the human Lipoprotein Lipase, an
essential enzyme in lipid metabolism and for which variants have been
identified that are currently being studied for their possible
relationship with metabolic and cardiovascular diseases. The kit
contains recombinant clones, constructed by molecular biology
techniques from polymorphic segments of the gene of interest, and
includes the instruction manual designed for use of the kit. Student
satisfaction was assessed using the genetic polymorphism teaching kit
in practical genetics classes as part of the academic program of
Biochemistry. The results indicate a great satisfaction with the use and
utility of the teaching kit among the student population.
Keywords: medical education; teaching method; polymorphism genetic.
1.- Introducción
Los descubrimientos genéticos cada día tienen mayor impacto en el
ejercicio de la medicina, lo que ha llevado a explorar las necesidades
educativas de los estudiantes de medicina en esta área (Bryce y Gray.
2004; Korf, 2002; Redfield, 2012; Telner, Carroll y Talbot, 2008) y las
estrategias didácticas más apropiadas para su enseñanza (Andramoniu,
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 78
2014; Casanoves, Salvadó, González, Valls y Novo, 2017; Correa 2008;
Knippels, Waarlo y Boersma, 2005).
Uno de los conceptos en el área de genética con importantes
aplicaciones médicas es el de polimorfismo genético, el cual se define como
una variación en la secuencia del ADN (mutación) que ocurre en al menos
un 1% de la población; siendo las más frecuentes las que ocurren por el
cambio de una sola base por otra de ADN, llamados polimorfismos
genéticos de un solo nucleótido (SNP, del inglés single nucleotide
polymorphisms) (Checa, 2007). Se ha asociado la presencia de los SNP con
diversas enfermedades, incluyendo enfermedades comunes como
hipertensión arterial (HTA), obesidad, artritis reumatoide y enfermedad
arterial coronaria (Ramírez-Bello, Vargas-Alarcón, Tovilla-Zárate y Fragoso,
2013).
Debido a la importancia del concepto y de las técnicas de biología
molecular que se utilizan para el estudio de los polimorfismos genéticos,
en la Cátedra de Bioquímica de la Escuela de Medicina Luis Razetti de la
Universidad Central de Venezuela se planteó la utilización de una
estrategia didáctica experimental basada en el desarrollo de un kit
biotecnológico para la enseñanza de la determinación de los mismos. En
este trabajo se describe el desarrollo del kit de enseñanza y se evalúa la
experiencia de su utilización con los estudiantes de medicina del en las
clases prácticas de genética de la asignatura Bioquímica.
2.- MARCO REFERENCIAL
La Lipoproteína Lipasa (LPL) es una enzima encargada de la
hidrólisis de tiacilgliceroles, liberando ácidos grasos y 2 monoacilgliceroles
provenientes de lipoproteínas circulantes como quilomicrones y
lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), removiendo a éstas de
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 79
circulación (Goldberg, 1996). El gen que codifica para la LPL se localiza en
el cromosoma 8p22 y se han identificado cerca de 100 mutaciones y SNP
en el gen que producen alteraciones en la enzima. Algunas de estas
mutaciones han sido asociadas con una disminución de la actividad
enzimática o con cambios en la función catalítica de la enzima (Murthy y
Gagne, 1996; Velásquez, Vargas y Silva, 2016).
La identificación de polimorfismos asociados con el aumento o con la
disminución del riesgo de padecer una enfermedad puede facilitar la
identificación de la variante funcional que puede ser responsable del
mismo. Las variantes de la LPL han sido ampliamente estudiadas por su
vinculación al desarrollo de diferentes patologías como las dislipidemias y
por su efecto en la formación de la placa ateromatosa, lo cual incrementa
el riesgo de eventos isquémicos y enfermedades cardiovasculares
(Velásquez, Vargas y Silva, 2016). Por su importancia, se escogió para el
diseño del kit de enseñanza dos SNP de la LPL denominados polimorfismos
HindIII y PvuII, encontrados en una región del gen que codifica para la
enzima cuya presencia puede ser determinada por la aparición de un sitio
de restricción para las enzimas HindIII y PvuII respectivamente.
3.- MARCO METODOLÓGICO
Se diseñó un kit de enseñanza de polimorfismos genéticos que
contiene clones recombinantes con segmentos de los alelos del gen
polimórfico que codifica para la LPL humana. Dichos segmentos fueron
amplificados mediante Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) y
posteriormente clonados en un plásmido vector. Se determinaron las
condiciones de experimentación y se diseñó el material instruccional del
estuche para llevar a cabo cada uno de los pasos que permiten enseñar
distintas técnicas de biología molecular a través de la demostración del
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 80
polimorfismo de la LPL como son: amplificación de los segmentos de ADN
seleccionados mediante PCR, digestión del producto de PCR con enzimas
de restricción, determinación del polimorfismo mediante electroforesis en
geles de agarosa. El desarrollo del kit de enseñanza se llevó a cabo
siguiendo los siguientes pasos:
1. Construcción de los clones recombinantes
2. Diseño y construcción del prototipo del estuche del kit
3. Elaboración del manual de instrucciones para el uso del kit
4. Implementación y evaluación del kit
Construcción de los clones recombinante. A partir de ADN genómico
humano aislado mediante el método de salting out, el cual ha sido
adaptado y parcialmente modificado de Nasari y col; 2005. Se realizó la
amplificación de dos segmentos correspondientes a los alelos con los
polimorfismos HindIII y PvuII (ganancia de un sitio de restricción) del gen
que codifica la LPL humana mediante PCR según el procedimiento descrito
por Kosaka y col; 2006. Los productos de PCR fueron analizados mediante
electroforesis en gel de agarosa al 1,5 %, verificándose de esta manera la
integridad del ADN aislado y la existencia de una única banda de ADN del
tamaño esperado, 350 pb y 431 pb en cada caso. Posteriormente, se hizo el
análisis de los polimorfismos con las enzimas de restricción HindIII y PvuII
para determinar la presencia de los homócigos con sitio de corte (+/-) y
homócigos sin sitio de corte (-/-). Los productos de las digestiones
enzimáticas fueron analizados de acuerdo al patrón de restricción
mostrado en geles de agarosa al 2%.
Después del análisis con las enzimas de restricción, se continuó con
la fase de clonamiento. Para ello, los productos de PCR fueron purificados
y clonados en el vector de multicopia pCR 2.1 TOPO® en una relación
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 81
molar de 3:1 y posteriormente transformados en células de E.coli
químicamente competentes según las indicaciones del kit TOPO cloning
(Invitrogen). La cuantificación del ADN se realizó mediante
espectrofotometría a 260 nm. La selección de los clones recombinantes se
llevó a cabo en placas de Agar-LB, conteniendo ampicilina y X-gal. Los
plásmidos recombinantes, conteniendo el inserto con polimosfismo HindIII
de 4.250pb se denominó pCRH4.3 y el plásmido conteniendo el inserto con
polimorfismo PvuII de 4.331pb se denominó pCRP4.2. El aislamiento y
purificación de los plásmidos recombinantes contenidos en el kit de
enseñanza se llevó a de acuerdo al protocolo del Kit AxyPrep Plasmid
Miniprep (Axygen biosciences).
Diseño y construcción del prototipo del estuche del kit. Para la
construcción del estuche se utilizó un diseño modificado de un cubo cuyas
dimensiones se adaptaron al contenido. El material de elaboración que se
utilizó fue cartón de 3mm de espesor y etiquetas identificadoras en cada
cara de dicho cubo. Los envases utilizados para contener los reactivos y
muestras son del tipo Eppedorf® cónicos, plásticos, transparentes de 200,
500 y 1000 microlitros, adecuados al volumen de cada reactivo.
Manual de instrucciones para el uso del kit. Se elaboró un instructivo
de uso del kit de enseñanza con el siguiente contenido: a) descripción, b)
componentes del estuche, c) procedimiento general, d) consideraciones
antes de comenzar, e) protocolo experimental, f) variables de error y g)
referencias bibliográficas.
Implementación y evaluación del kit. El primer prototipo del kit fue
utilizado en la actividad práctica correspondiente a la III unidad del
programa de la asignatura bioquímica en los grupos de seminario del
período escolar 2011-2012. Se elaboró un instrumento de opinión a fin de
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 82
evaluar la satisfacción estudiantil con el uso del kit de enseñanza en
relación a los siguientes aspectos:
1. Cumplimiento de la asignación práctica.
2. Claridad de las instrucciones dadas para la realización de la
actividad práctica.
3. Claridad de la redacción del protocolo experimental.
4. Claridad en los pasos a seguir en el protocolo experimental.
5. Claridad de la letra del protocolo experimental.
6. Claridad de los rótulos de los tubos del kit.
7. Color seleccionado de las etiquetas de los tubos del kit.
8. Facilidad para identificar los tubos con las muestras de ADN.
9. Facilidad para identificar los tubos con los reactivos del kit.
10. Utilidad del kit para su aprendizaje.
Se utilizó la escala de satisfacción del 1 al 5 con la siguiente
relación: (1) Muy Insatisfecho, (2) Insatisfecho, (3) Medianamente
Satisfecho, (4) Satisfecho y (5) Muy Satisfecho. La puntuación total del
instrumento estuvo en un rango entre 10 y 50, de manera que una mayor
puntuación reflejaba una mayor satisfacción general. El instrumento se
aplicó de forma anónima a 206 estudiantes al final de la actividad práctica
de utilización del kit de enseñanza.
4.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En este trabajo se planteó el diseño e implementación de un kit de
enseñanza de polimorfismos genéticos para los estudiantes de medicina en
el marco de una estrategia didáctica experimental para el desarrollo de las
siguientes competencias:
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 83
1. Discute el concepto de polimorfismo genético y sus implicaciones en
medicina
2. Explora las técnicas de PCR, digestión enzimática y electroforesis en
agar.
3. Implementa adecuadamente un protocolo experimental.
4. Valora la importancia del uso adecuado y seguro de equipos,
reactivos y materiales de laboratorio.
5. Valora la importancia el trabajo en equipo
6. Analiza las limitaciones que el enfoque experimental
Construcción de los clones recombinantes En la Figura 1 se muestran
los productos de PCR, obtenidos a partir del gen de la LPL humana, que
contienen lo polimorfismos de interés en este estudio. Cuando los
productos de PCR fueron digeridos con las enzimas de restricción
correspondientes HindIII y PvuII y posteriormente observados en geles de
agarosa a través de electroforesis se observaron distintos patrones de
bandeo. En los casos en que hubo aparición del sitio de restricción para la
enzima HindIII, la digestión originó dos fragmentos de 210 y 140 pares de
bases. En los casos en que hubo aparición del sitio de restricción para la
enzima PvuII, la digestión originó dos fragmentos de 222 y 209 pares de
bases.
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 84
Figura 1: Electroforesis de los productos de PCR.
Nota. Carril 1: marcador de peso molecular (1kb DNA leader). Carril 2:
producto de PCR de 350pb conteniendo el polimorfismo HindIII del gen de la
LPL. Carril 3: control negativo. Carriles 4 y 5: Productos de PCR de431 pb
conteniendo el polimosrfismo PvuII. Carril 6: control negativo.)
Diseño e implementación del kit Se elaboró el instructivo del kit con el
siguiente contenido: descripción, componentes del estuche, procedimiento
general, consideraciones antes de comenzar, protocolo experimental,
variables de error y referencias bibliográficas. En la Figura 2 se ilustran y
en la Tabla 1 se listan los componentes del kit. Cabe destacar que sólo los
plásmidos recombinantes fueron producidos en el presente trabajo, los
otros reactivos utilizados fueron comerciales. También hay que hacer notar
que previamente al uso del kit, los estudiantes reciben clases teóricas
sobre el tema el tema de polimorfismos genéticos y se les proporciona una
guía de práctica que requieren llevar previamente revisada al día de la
actividad práctica.
Figura 2. Arreglo de reactivos en el kit para la determinación de
polimorfismos genéticos
El protocolo experimental se resume en la Tabla 2. En la sesión de
clase, el profesor organiza a los estudiantes en pequeños grupos y cada
uno recibe un kit completo de reactivos y el manual de instrucciones para
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 85
el uso del kit, junto con el material de laboratorio necesario para llevar a
cabo la actividad práctica, la cual se ilustra en la Figura 3.
Todos los equipos son supervisados por el profesor, quien evalúa el
desempeño individual y en equipo. Al finalizar la actividad, el profesor
solicita a cada estudiante que llene la encuesta de opinión.
Tabla 1. Componentes del kit de enseñanza de polimorfismos
genéticos.
Reactivo
Contenido
Cantidad
H +/+
Plásmido recombinante homocigoto para la
presencia del sitio de restricción de HindIII
22 µL
H +/-
Plásmido recombinante heterocigoto para el sitio
de restricción de HindIII
22 µL
H -/-
Plásmido recombinante homocigoto para la
ausencia del sitio de restricción de HindIII
22 µL
P +/+
Plásmido recombinante homocigoto para la
presencia del sitio de restricción de PvuII
22 µL
P +/-
Plásmido recombinante heterocigoto para el sitio
de restricción de PvuII
22 µL
P -/-
Plásmido recombinante homocigoto para la
ausencia del sitio de restricción de PvuII
22 µL
H/F
Cebador (primer) “forward” para el segmento del
alelo con el polimorfismo en el sitio de restricción
reconocido por HindIII
176 µL
H/R
Cebador (primer) “reverse” para el segmento del
alelo con el polimorfismo en el sitio de restricción
reconocido por HindIII
176 µL
P/F
Cebador (primer) “forward” para el segmento del
alelo con el polimorfismo en el sitio de restricción
reconocido por PvuII
176 µL
P/R
Cebador (primer) “reverse” para el segmento del
alelo con el polimorfismo en el sitio de restricción
reconocido por PvuII
176 µL
dNTPs
Desoxirribonucleósidos trifosfato (dATP, dGTP,
dCTP, dTTP)
704 µL
Taq
Taq polimerasa
176 µL
Buffer
Taq
Buffer de la enzima Taq polimerasa
528 µL
MgCl2
Cloruro de magnesio como cofactor de la Taq
264 µL
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 86
polimerasa
H2O
Agua libre de ADNasas y ARNasas
3,5 mL
HindIII
Endonucleasa de restricción HindIII
66 µL
Buffer H
Buffer de la enzima HindIII
132 µL
PvuII
Endonucleasa de restricción PvuII
66 µL
Buffer P
Buffer de la enzima PvuII
132 µL
Figura 3. Esquema del procedimiento general para la determinación de
polimorfismos genéticos.
Evaluación del kit En la Figura 4 se muestran los resultados
obtenidos al medir la satisfacción estudiantil con el uso del kit de
enseñanza de polimorfismos genéticos observándose un elevado porcentaje
de satisfacción general entre la población estudiantil respecto a la
actividad práctica, el material didáctico y el proceso de aprendizaje al
utilizar el kit de enseñanza para la determinación de polimorfismos
genéticos. Los indicadores medidos reflejan interés y motivación por parte
de los estudiantes durante la realización de la actividad práctica. La
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 87
mayoría de los estudiantes consideró útil el kit para el proceso de
aprendizaje.
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 88
Tabla 2. Resumen del protocolo experimental para la determinación de polimorfismos genéticos de la LPL
Electroforesis
de los
productos de la
PCR
Digestión enzimática de
los productos de la PCR
Electroforesis de los
productos de la
digestión enzimática
1. Tomar 8 tubos de 0,2 mL e
identificarlos: “H +/+ 1”, “H +/- 1”,
H -/- 1”, “H (-)”, “P +/+ 1”, “P +/-
1”, “P -/- 1”, “P (-)”.
2. Agregar a todos los tubos :
15,5 µL de H2O.
4 µL de dNTPs
3 µL de Buffer Taq
1,5 µL de MgCl2 a los 8 tubos.
1 µL de Taq.
3. Agregar
2 µL de H/F y 2 µL de H/R a los
tubos “H +/+ 1”, “H +/- 1”, “H -/-
1” y “H (-)”.
2 µL de P/F y 2 µL de P/R a los
tubos “P +/+ 1”, “P +/- 1”, “P -/- 1
y “P (-)”.
1 µL de H +/+ al tubo “H +/+ 1”.
1 µL de H +/- al tubo “H +/- 1”.
1 µL de H -/- al tubo “H -/- 1”.
1 µL de P +/+ al tubo “P +/+ 1”.
1 µL de P +/- al tubo “P +/- 1”.
1 µL de P -/- al tubo “P -/- 1”.
1 µL de H2O a los tubos “H (-)” y
P (-)”.
1. Preparar un
gel de agarosa al
20% (20 g/L) de
un grosor de 0,5
cm.
2. Cargar en el
primer bolsillo
un marcador de
peso molecular
de 100 pb.
3. Cargar en los
bolsillos
siguientes 10 µL
del contenido de
los siguientes
tubos (en este
orden): “H +/+
1”, “H +/- 1”, “H
-/- 1”, “H (-)”, “P
+/+ 1”, “P +/- 1”,
“P -/- 1”, “P (-)”.
4. Realizar la
electroforesis
durante 40-50
minutos.
1. Tomar 6 tubos de 0,2 mL
e identificarlos: “H +/+ 2”,
“H +/- 2”, “H -/- 2”, “P +/+
2”, “P +/- 2”, “P -/- 2”.
Agregar:
2. 12 µL del contenido del
tubo “H +/+ 1” al tubo “H
+/+ 2”.
3. 12 µL del contenido del
tubo “H +/- 1” al tubo “H
+/- 2”.
4. 12 µL del contenido del
tubo “H -/- 1” al tubo “H -/-
2”.
5. 12 µL del contenido del
tubo “P +/+ 1” al tubo “P
+/+ 2”.
6. 12 µL del contenido del
tubo “P +/- 1” al tubo “P
+/- 2”.
7. 12 µL del contenido del
tubo “P -/- 1” al tubo “P -/-
2”.
8. 5 µL de H2O a los 6
tubos (“H +/+ 2”, “H +/- 2”,
1. Preparar un gel de
agarosa al 20% (20
g/L) de un grosor de
0,5 cm.
2. Cargar en el primer
bolsillo un marcador
de peso molecular de
100 pb.
3. Cargar en los
bolsillos siguientes 10
µL del contenido de
los siguientes tubos
(en este orden): “H
+/+ 2”, “H +/- 2”, “H -
/- 2”, “P +/+ 2”, “P
+/- 2”, “P -/- 2”.
4 Realizar la
electroforesis
durante 40-50
minutos
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 89
“H -/- 2”, “P +/+ 2”, “P +/-
2”, “P -/- 2”).
9. 2 µL de Buffer H a los
tubos “H +/+ 2”, “H +/- 2” y
“H -/- 2”.
10. 1 µL de HindIII a los
tubos “H +/+ 2”, “H +/- 2” y
“H -/- 2”.
11. 2 µL de Buffer P a los
tubos “P +/+ 2”, “P +/- 2” y
“P -/- 2”.
12. 1 µL de PvuII a los
tubos “P +/+ 2”, “P +/- 2” y
“P -/- 2”.
13. Dejar los 6 tubos (“H
+/+ 2”, “H +/- 2”, “H -/- 2”,
“P +/+ 2”, “P +/- 2”, “P -/-
2”) a 37°C durante 12-16
horas.
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 90
Figura 4. Satisfacción estudiantil con el uso del kit de enseñanza de
polimorfismos genéticos
Para aprender las ciencias experimentales es necesario que los
estudiantes aprendan los procedimientos con los cuáles se construye el
conocimiento de una manera contextualizada a su área de saber, donde
puedan aprender, como propusieron Insaunti y Merino (2000), tanto los
contenidos cognitivos y declarativos como los metacognitivos; es decir, los
métodos y destrezas que permiten acceder a dichos conocimientos. La
utilización del kit de enseñanza para la determinación de polimorfismos
genéticos constituye una herramienta motivadora, que despierta el interés
por los aspectos genéticos abordados para el aprendizaje efectivo de los
estudiantes. Así mismo, facilita al profesorado la transmisión del
conocimiento científico y la práctica docente e introduce a los estudiantes
en el manejo de las técnicas moleculares y diagnósticas, mejorando la
comprensión de los nuevos avances científicos y sus aplicaciones en
materia de biotecnología, así como el desarrollo de competencias y
habilidades tales como: capacidad para trabajar eficazmente y con
seguridad en un laboratorio; habilidad para diseñar experimentos y
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 91
entender las limitaciones que el enfoque experimental tiene para
ayudarnos a entender la realidad; administración y utilización adecuada
de los recursos, así como desarrollar la capacidad de trabajo colaborativo.
5.- CONCLUSIONES
Se elaboró un kit de enseñanza en genética para la determinación de
polimorfismos genéticos con todos los reactivos necesarios para llevar a
cabo la experimentación en el aula de clases, que permitió involucrar a los
estudiantes en una estrategia didáctica que los acercó a la investigación
científica.
El kit de enseñanza fue implementado con éxito por los estudiantes
y docentes en las prácticas de bioquímica de la carrera profesional de
medicina, con lo cual se pusieron en práctica competencias con diferentes
habilidades y destrezas respecto al concepto de polimorfismo genético,
técnicas de biología molecular, funcionamiento de un protocolo
experimental, trabajo en equipo y el uso adecuado y seguro de equipos,
reactivos y materiales de laboratorio.
Los indicadores medidos mostraron satisfacción general entre la
población estudiantil, reflejándose el interés y motivación por parte de los
estudiantes durante la realización de la actividad práctica.
AGRADECIMIENTO
Agradecemos al FONACIT por el financiamiento otorgado para el
desarrollo del Proyecto PEII-201204324.
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 92
REFERENCIAS
Andramoniu, Z. (2014). La genética humana y su aplicación en estudios de
caso, una estrategia de aula para mejorar la comprensión de la
herencia. Tesis de Maestría, Maestría en Enseñanza de las Ciencias
Exactas y Naturales, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de
Colombia, Bogotá; Colombia. Disponible en
http://www.bdigital.unal.edu.co/49044/1/tesis%20zamara%20an
dramunio%202015.pdf
Bryce, T. y Gray, D. (2004). Tough acts to follow: the challenges to science
teachers presented by biotechnological progress. International
Journal of Science Education 26 (6), 717-733.
http://dx.doi.org/10.1080/0950069032000138833.
Casanoves, M., Salvadó, Z., González, A., Valls, C. y Novo, M.T. (2017).
Learning genetics through a scientific inquiry game. Journal of
Biological Education, 51 (2), 99-106.
http://dx.doi.org/10.1080/00219266.2016.1177569.
Checa, M: (2007).Polimorfismos genéticos: Importancia y aplicaciones.
Revista del Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias
Mexicano, 20 (3), 213-221.
http://www.medigraphic.com/pdfs/iner/in-2007/in073h.pdf.
Correa MF, Sánchez, MR.y Mujica, A. (2008). Evaluación de una prueba
piloto para incorporar a los estudiantes de medicina a la
producción de conocimiento científico Archivos Venezolanos de
Farmacología y Terapéutica, 28 (1).
Goldberg IJ. (1996). Lipoprotein lipase and lipolysis: central role in
lipoprotein in metabolism and atherogenesis. Journal of Lipid
Research. 37(4), 693-707.
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 93
http://www.anmm.org.mx/GMM/2013/n2/GMM_149_2013_2_22
0-228.pdf
Insausti. M.J. y Merino, M. (2000). Una propuesta para el aprendizaje de
contenidos procedimentales en el laboratorio de física y química.
Investigações em Ensino de Ciências, 5(2), 93-119.
Knippels, MC., Waarlo, A. y Boersma, K. (2005). Design criteria for
learning and teaching genetics. Journal of Biological Education, 39
(3), 108-112.
http://dx.doi.org/10.1080/00219266.2005.9655976.
Korf, B. (2002). Integration of genetics into clinical teaching in medical
school education. Genetics in Medicine, 4 (6, Supplement), 33S
38S. http://bit.ly/2xDcrGR .
Kosaka Toshihito, Yoshino Junji, Inui Kazuo, Wakabayashi Takao,
Okushina Kazumu, Kobayashi Takashi, Miyoshi Hironao,
Nakamura Yuta, Hayashi Shigekazu, Shiraishi Taizou, Watanabe
Masatoshi, Yamamoto Takayuki, Nakahara Ai, Katoh Takahiko.
(2006). Impact of lipoprotein lipase gene polymorphisms on
ulcerative colitis. World Journal of Gastroenteroly. 12(39), 6325-
6330.
Murthy V, P Julien, Gagne C. Molecular pathobiology of the human
lipoprotein lipase gene. (1996). Pharmacologival Therapy. 70(2),
101-135.
Nasiri H, Forouzandeh M, Rasaee MJ, Rahbarizadeh F. (2005) Modified
salting-out method: high-yield, high-quality genomic DNA
extraction from whole blood using laundry detergent. Journal of
Clinical Laboratory Analysis. 19(6), 229232.
Estrategia didáctica experimental
Serendipia. Volumen 6. N° 12, julio diciembre de 2017 / 94
Ramírez-Bello y col; (2013). Polimorfismos de un solo nucleótido (SNP):
Implicaciones funcionales de los SNP reguladores (rSNP) y de los
SNP-ARN estructurales (srSNP) en enfermedades complejas. Gaceta
Médica de México, 149, 220-228. Disponible en:
http://www.medigraphic.com/pdfs/gaceta/gm-2013/gm132l.pdf
Redfield, RJ. (2012). Why Do We Have to Learn This Stuff?”A New
Genetics for 21st Century Students. PLoS Biology, l10 (7), 1-4.
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1001356
Telner, D., Carroll, J. y Talbot, Y. (2008). Genetics education in medical
school: a qualitative study exploring educational experiences and
needs. Medical Teacher, 30 (2), 192-198.
http://dx.doi.org/10.1080/01421590701827353
Velásquez, L., Vargas, C., y Silva, F. (2016). Polimorfismos en el gen
lipoproteína lipasa como marcadores genéticos para enfermedad
cerebrovascular en la población colombiana: estudio de casos y
controles. Colombia Médica, 47(4), 189-195. Disponible en
http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1657-
95342016000400189&lng=es&tlng=es.
Article
Full-text available
En el presente artículo se expone la influencia de los kits didácticos en el aprendizaje de las ciencias experimentales, química y biología. Se recurrió a la metodología de revisión documental de 22 artículos publicados confiables, registrados mediante criterios de búsqueda en las bases de datos Google académico, Scielo, Pubmed, Realdy, Scopus publicados durante los últimos diez años. Se encontró que los kits didácticos favorecen y potencian la educación, se adaptan a las necesidades de los estudiantes, permiten innovar el proceso enseñanza-aprendizaje tanto de química como biología, hacen que los contenidos sean más significativos, integrando elementos pedagógicos, metodologías lúdicas y prácticas, que ayudan a fortalecer el aprendizaje en los estudiantes, propiciando esquemas cognitivos significativos y estimular los sentidos, vinculando actitudes más positivas por aprender-aprender y motivándolos, por un proceso estructurado, organizado y progresivo. Se llegó a la conclusión que los kits didácticos, deben presentan características de funcionalidad, experimentación, estructuración y relación, lo que permite que el estudiante aprenda de manera más autónoma y significativa lo que conlleva a potencializar su capacidad de comprensión y aplicación de los conceptos científicos en al mundo real, aumentando así la motivación por aprender. Los kits didácticos mejoran las habilidades de comprensión de forma versátil, eficiente y efectiva.
Article
Full-text available
Recent progress of scientific research has notably increased the basic knowledge in genetic and molecular biology, required by medical doctors. Biochemistry educators in medical schools are challenged not only, to provide students with a strong and updated base with this new information, but also to engage them into the scientific process. One of the newest educational tools that could provide this achievement is the acquisition of information by learning-doing, like laboratory activities. In order to evaluate the impact of laboratory work over medical development a pilot experience was held at the Biochemistry Department of “Luis Razetti” Medical School, at Universidad Central de Venezuela from 2005 to 2006. Basic techniques in molecular biology were introduced to registered students and they were able to isolate DNA from different human samples, perform a PCR reaction and visualize the PCR product in agarose electrophoresis gel. We also included information about ethical issues regarding information for genetic and genomic research, such an informed consent and donation of biological samples to biobank, very actual and important information for medical doctor.At the end of the activity, the students were asked, by using a voluntary and anonymous survey, about the impact of the laboratory knowledge acquisition. The result of the survey reported, that the students considered these laboratory activities important and useful tools in their learning process. We received their suggestion to include more laboratory activities in the Biochemistry curricular program.
Article
Full-text available
Our students will go out into an astonishing new world of engineered genes and personal genomics, so why is the standard genetics syllabus stuck in the 1950s?
Article
Full-text available
Although it has been known for over 50 years that lipoprotein lipase (LPL) hydrolyzes triglyceride in chylomicrons, during the past half decade there has been a reinterest in the physiologic and pathophysiologic actions of this enzyme. In part, this has coincided with clinical studies implicating increased postprandial lipemia as a risk factor for atherosclerosis development. In addition, the recent creation of genetically altered mice with hypertriglyceridemia has focused the interest of geneticists and physiologists on the pathophysiology of triglyceride metabolism. As reviewed in this article, it is apparent that the lipolysis reaction is only partially understood. Several factors other than LPL are critical modulators of this process, in part, because the reaction requires the lipoproteins to interact with the arterial or capillary wall. Among the factors that affect this are the apolipoprotein composition of the particles, the size of the lipoproteins, and how LPL is displayed along the endothelial luminal surface. Zilversmit's observation that LPL activity is found in greater amounts in atherosclerotic than normal arteries has led to a large number of experiments linking LPL with atherogenesis. In medium and large arteries LPL is found on the luminal endothelial surface and in macrophage-rich areas within the plaque. LPL actions in both of these locations probably have major effects on the biology of the blood vessel. Possible atherogenic actions for this LPL based on in vitro experiments are reviewed.
Article
Full-text available
Different approaches have been used to extract DNA from whole blood. In most of these methods enzymes (such as proteinase K and RNAse A) or toxic organic solvents (such as phenol or guanidine isothiocyanate) are used. Since these enzymes are expensive, and most of the materials that are used routinely are toxic, it is desirable to apply an efficient DNA extraction procedure that does not require the use of such materials. In this study, genomic DNA was extracted by the salting-out method, but instead of using an analytical-grade enzyme and chemical detergents, as normally used for DNA isolation, a common laundry powder was used. Different concentrations of the powder were tested, and proteins were precipitated by NaCl-saturated distilled water. Finally, DNA precipitation was performed with the use of 96% ethanol. From the results, we conclude that the optimum concentration of laundry powder for the highest yield and purity of isolated DNA is 30 mg/mL. The procedure was optimized, and a final protocol is suggested. Following the same protocol, DNA was extracted from 100 blood samples, and their amounts were found to be >50 microg/mL of whole blood. The integrity of the DNA fragments was confirmed by agarose gel electrophoresis. Furthermore, the extracted DNA was used as a template for PCR reaction. The results obtained from PCR showed that the final solutions of extracted DNA did not contain any inhibitory material for the enzyme used in the PCR reaction, and indicated that the isolated DNA was of good quality. These results show that this method is simple, fast, safe, and cost-effective, and can be used in medical laboratories and research centers.
Article
Full-text available
To examine the influence of lipoprotein lipase (LPL) gene polymorphism in ulcerative colitis (UC) patients. Peripheral blood was obtained from 131 patients with UC and 106 healthy controls for DNA extraction. We determined LPL gene polymorphisms affecting the enzyme at Ser447stop, as well as Hind III and Pvu II polymorphisms using PCR techniques. PCR products were characterized by PCR-RFLP and direct sequencing. Polymorphisms were examined for association with clinical features in UC patients. Genotype frequencies for LPL polymorphisms were also compared between UC patients and controls. In patients with onset at age 20 years or younger, C/G and G/G genotypes for Ser447stop polymorphism were more prevalent than C/C genotype (OR = 3.13, 95% CI = 0.95-10.33). Patients with H(+/-) or H(-/-) genotype for Hind III polymorphism also were more numerous than those with H(+/+) genotype (OR = 2.51, 95% CI = 0.85-7.45). In the group with H(+/+) genotype for Hind III polymorphism, more patients had serum triglyceride concentrations over 150 mg/dL than patients with H(+/-) or H(-/-) genotype (P < 0.01, OR = 6.46, 95% CI = 1.39-30.12). Hypertriglycemia was also more prevalent in patients with P(+/+) genotypes for Pvu II polymorphism (P < 0.05, OR = 3.0, 95% CI = 1.06-8.50). Genotype frequency for LPL polymorphism did not differ significantly between UC patients and controls. Ser447stop and Hind III LPL polymorphisms may influence age of onset of UC, while Hind III and Pvu II polymorphisms influence serum triglyceride in UC patients.
Article
In this paper we discuss an activity through which students learn basic concepts in genetics by taking part in a police investigation game. The activity, which we have called Recal, immerses students in a scientific-based scenario in which they play a role of a scientific assessor. Players have to develop and use scientific reasoning and evidence-based decision-making to solve the given enigmas along the game. The activity aims to improve students’ knowledge of genetics and show them how genetic evidence can be applied in forensic science. The activity (known as ‘the Recal case’) uses a problem-based learning educational methodology. It is learner-centred and students play an active collaborative role. The methodology requires students to structure their knowledge, and develop their reasoning processes and self-directed learning skills. The activity has been developed for a range of audiences, including high school students, undergraduates engaged in pre-service teaching and adults of all ages. A case study has also been carried out with a group of 120 pre-service student teachers from the Universitat Rovira i Virgili (Tarragona, Spain) to check whether the coherence in the running of the game, whether its effectiveness as a learning activity and whether its dynamics and motivational aspects are acceptable.
Article
The public controversies associated with biotechnological progress (genetic modification, cloning, and so forth) increasingly impact upon biology teaching in school; teachers find themselves engaged in discussions with pupils on value-laden issues deriving from the social and ethical implications of the 'new science'. The research described in this paper focused upon the thinking of a sample of 41 biology teachers as they endeavoured to implement the first year of the new Scottish Advanced Higher Biology course and to face the challenges associated with these controversies. Following questionnaire returns, the investigation employed semistructured, in-depth interviews with 10 teachers and, separately, with their 61 pupils (17-18 years of age) and was part of a medium-term to long-term evaluation of a university summer school that had endeavoured to update these teachers on recent biotechnological advances. While teachers were found to be fairly positively disposed to handling discussion of such contentious matters, they were none-too-clear as to its precise merits and functions; many lack confidence in handling discussion. The research indicates that much needs to be tackled by way of professional development for science teachers now engaged in dimensions new to science teaching.
Article
While learning and teaching difficulties in genetics have been abundantly explored and described, there has been less focus on the development and field-testing of strategies to address them. To inform the design of such a strategy a review study, focus group interviews with teachers, a case study of a traditional series of genetics lessons, student interviews, and content analysis of school genetics teaching were carried out. Specific difficulties reported in the literature were comparable to those perceived by Dutch teachers and found in the case study and the student interviews.The problems associated with the abstract and complex nature of genetics were studied in more detail. The separation of inheritance, reproduction and meiosis in the curriculum accounts for the abstract nature of genetics, while the different levels of biological organisation contribute to its complex nature. Finally, four design criteria are defined for a learning and teaching strategy to address these problems: linking the levels of organism, cell and molecule; explicitly connecting meiosis and inheritance; distinguishing the somatic and germ cell line in the context of the life cycle; and an active exploration of the relations between the levels of organisation by the students.
Article
Lipoprotein lipase (LPL; E.C. 3.1.1.34) is a key enzyme in the metabolism of lipids. Many diseases, including obesity, coronary heart disease, chylomicronemia (pancreatitis), and atherosclerosis, appear to be directly or indirectly related to abnormalities in LPL function. Human LPL is a member of a superfamily of lipases that includes hepatic lipase and pancreatic lipase. These lipases are characterized by extensive homology, both at the level of the gene and the mature protein, suggesting that they have a common evolutionary origin. A large number of natural mutations have been discovered in the human LPL gene, which are located at different sites in the gene and affect different functions of the mature protein. There is a high prevalence of two of these mutations (207 and 188) in the Province of Québec, and one of them (207) is almost exclusive to the French-Canadian population. A study of these and other naturally occurring mutant LPL molecules, as well as those created in vitro by site-directed mutagenesis, indicate that the sequence of LPL is organized into multiple structural and functional units that act in concert in the normal enzyme. In this review, we discuss the interrelationships of LPL structure and its function, the molecular etiology of abnormal LPL in humans, and the clinical and therapeutic aspects of LPL deficiency.
Article
Medical genetics has moved from the study of rare conditions to the illumination of disorders that impact the entire spectrum of medical practice. While there have been a number of predictions and concerns about this impact, this article examines three areas where medical genetics is clearly an important tool in medical practice. First, a family history aids in risk assessment, even in common disorders that are multifactorial. Second, by elucidating molecular pathways, gene identification may lead to the development of more efficacious medications that have fewer side effects. Third, an awareness of population-based risk and the availability of genetic screening in these populations will help physicians assess an individual patient's risk. To fully benefit from genetically based medical approaches, physicians will need to master a new set of principles and clinical skills. However, genetics has traditionally been taught as a basic science, sometimes under the purview of cell biology or biochemistry. Often, then, genetics has little or no place in clinical teaching. This article describes an effort at Harvard Medical School to integrate genetics into both the preclinical and the clinical curricula. The author looks at the underlying pedagogy, how basic science teaching in genetics is provided, and an approach currently being used to include genetics in clinical teaching.