Unidad II. El agua

UNIDAD 2.-EL AGUA

El objetivo de la materia es que conozcas las principales moléculas que sustentan la vida, su metabolismo y función. Indudablemente, una de las moléculas más importantes para el desarrollo de cualquier forma de vida es el agua, molécula que si bien no es de carácter orgánico, sí es indispensable como medio en el cuál se llevan a cabo todas las reacciones químicas que conforman nuestro metabolismo, ya que un porcentaje importante de cualquier célula es precisamente agua.

Por otra parte, el contenido de esta unidad te ayudará a comprender como las propiedades fisicoquímicas le confieren a las células características fundamentales para la vida, como es el caso de la regulación de la temperatura.

Objetivos de la unidad temática.

El objetivo de esta unidad es que conozcas  las principales características químicas de la molécula de agua, de manera que puedas comprender las propiedades fisicoquímicas de la misma.

Contenido de la unidad.

Unidad 2.- El agua.

            1.- Introducción

                        1.1.- Importancia del agua para la vida

                        1.2.- Presencia del agua en diferentes compartimentos del cuerpo

            2.- Estructura y características

                        2.1.- Dipolo

                        2.2.- Puentes de hidrógeno

            3.- Propiedades Fisicoquímicas

                        3.1.- Acción disolvente

                                    3.1.1.- Moléculas hidrofílicas

                                    3.1.2.- Moléculas hidrofóbicas

                                    3.1.3.- Moléculas anfipáticas

                        3.2.- Elevada fuerza de cohesión

                        3.3.- Alto calor específico

                        3.4.- Tensión superficial

Fuentes de información

Bibliografía básica

-Voet, D., Voet, J. G. (2006) Bioquímica. Tercera edición. Editorial Panamericana. Buenos Aires. Pag 41 a 46.

-Bioquímica y biología molecular en línea. Facultad de Medicina. UNAM. http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/agua.html En esta página podrás encontrar información breve y concisa respecto a las características fisicoquímicas del agua

-Bioquímica y biología molecular en línea. Facultad de Medicina. UNAM. http://laguna.fmedic.unam.mx/%7E3dmolvis/agua/index.html En esta página encontrarás una guía interactiva para el estudio del agua.

Bibliografía complementaria

-Bioquímica y biología molecular en línea. Facultad de Medicina. UNAM. http://laguna.fmedic.unam.mx/~leonor/ En esta página podrás encontrar diferentes herramientas en línea para el aprendizaje de la biología molecular, tales como visualización de estructura tridimensional de diferentes moléculas, o prácticas de laboratorio virtuales.

-Bioquímica y biología molecular en línea. Facultad de Medicina. UNAM. http://laguna.fmedic.unam.mx/lenpres/ Página donde encontrarás presentaciones de Power Point basadas en el libro de Bioquímica de Lehninger

Videos interesantes

Ene estos videos se ilustran las principales características de la molécula del agua, así como su importancia para la vida

En este otro video se puede observar cómo el agua interactúa con moléculas hidrofóbicas, lo que resulta fundamental para la formación y función de la membrana plasmática. 

Espero que los videos les sean de utilidad. Si encuentran algún video que consideren útil, compártanlo con sus compañeros a través del wikimuro!

Actividades de la Unidad II

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

Actividad 2.1.- Elabora una tabla con 3 columnas donde abordes el tema:  Propiedades fisicoquímicas del agua y su importancia para sustentar la vida.

La tabla tendrà 3 columnas (Q, C y A). Llena las primeras dos columnas del cuadro Q C A. La columna Q indica lo que quisieras saber del las propiedades fisicoquímicas del agua y su importancia para sustentar la vida, la columna C indica lo que actualmente conoces del tema. La columna A la llenarás al final de la unidad temática y reflejará lo que aprendiste y lo que consideras que te faltó aprender en la misma.

Actividad 2.2.- Lee con cuidado los contenidos de la unidad temática en el libro de Voet, 2006. Para mayor detalle revisa las 3 referencias electrónicas mencionadas también en la bibliografía básica. Para profundizar en cualquiera de los temas puedes apoyarte en la bibliografía complementaria. En particular, la segunda página contiene presentaciones de power point basadas en el libro de bioquímica de Lenhinger, y te permitirán tener una comprensión más profunda de los temas.

Actividad 2.3.Mapa conceptual.- Esta actividad te permitirá vincular los contenidos de los puntos 2 y 3 del contenido temático de la unidad. Los temas comprendidos en la unidad temática referida abarcan desde la estructura de la molécula de agua hasta la relevancia que tienen sus propiedades fisicoquímicas para la vida, y es muy importante que, más que memorizar un listado de propiedades fisicoquímicas del agua, cómo se generan y qué utilidad tienen para sustentar la vida. Con este propósito en mente, elabora un mapa conceptual que deberá tener como punto de partida la estructura de la molécula de agua, y deberá contemplar las características fisicoquímicas que se derivan de ella, así como la relevancia que tienen para la vida. Los puntos mínimos que deberán estar incluidos en este mapa conceptual son:

-Dipolo eléctrico del agua

-Puentes de hidrógeno

-Elevada fuerza de cohesión

-Alto calor específico

-Alto calor de vaporización

-Solvente universal

-Función de transporte

-Función termorreguladora

-Función estructural

Por ejemplo, de la presencia de puentes de hidrógeno se deriva el alto calor específico del agua, lo que le confiere a la célula la capacidad de regular su temperatura. Recuerda poner énfasis en la vinculación entre el aspecto bioquímico y funcional de cada propiedad fisicoquímica que menciones, puedes darle a revisar tu mapa a algún amigo no familiarizado con el tema, esto te dará un buen indicador de qué tan comprensible es tu secuencia de ideas. Las fuentes de información que utilices deberán estar enlistadas en la bibliografía. Envíale esta actividad a tu asesor por correo electrónico.

Aspectos a evaluar en esta actividad:

-          
         -Veracidad y vastedad de la información vertida en el mapa -------------------50%

-  -Establecimiento de todas las conexiones posibles entre los puntos mencionados en el mapa conceptual-----------------------------------------------------------------------------50%

Actividad 2.4 (Experimento 1). Análisis cognitivo de tareas (actividad en equipo).- Esta actividad te permitirá integrar todo el contenido temático de la unidad acercándolo a nuestra vida diaria. Reúnete con tu equipo y realicen en casa un sencillo experimento:

A) Intenten disolver una cucharada de sal de mesa en un vaso de agua. Observen lo que sucede.

B) Intenten disolver una cucharada de aceite de cocina en un vaso de agua. Observen y describan lo que sucede.

C) Agreguen a la solución media cucharadita de detergente líquido para trastes. Observen lo que sucede.

Elaboren un reporte donde describas los resultados obtenidos. En el reporte deberás incluir las respuestas a las siguientes preguntas:

-¿Porqué el aceite no se disuelve en el agua?

-¿Qué sucede cuando agregas el detergente y porqué?

-¿Qué características debe tener la molécula activa del detergente para producir el efecto observado?

El reporte deberá estar acompañado de fotografías del experimento y deberán enviárselo a su asesor vía correo electrónico.

Aspectos a evaluar en esta actividad:

-          Ejecución del experimento-------------------------------------------------------50%

-          Interpretación de los datos obtenidos-------------------------------------------50%

Actividad 2.5 (Experimento 2). Análisis cognitivo de tareas.- Ahora tu conocimiento de las características de la molécula de agua, así como de las propiedades fisicoquímicas que se derivan de ella ha mejorado notablemente, por lo que esta actividad tiene el objetivo de que ahora seas tú quien proponga una forma de integrar el conocimiento que adquiriste en esta unidad a través de un experimento. Como mencionamos en la introducción, algo muy importante al aprender biología molecular es recordar que no es algo que solo se describa en los libros o que ocurra en los laboratorios de las universidades, sino que es algo que ocurre todos los días en el laboratorio de la vida. Esta última actividad del módulo está diseñada para que estimular tu participación en la generación de este vínculo entre la teoría y la vida cotidiana.

En esta actividad deberás diseñar un experimento sencillo y realizable con materiales fácilmente asequibles en un hogar promedio, como en el caso de los otros dos experimentos mencionados en esta unidad. El experimento en cuestión deberá primero demostrar un fenómeno habitual que ocurre con el agua, y su realización deberá representar un marco en el cual puedas explicar qué propiedad fisicoquímica es determinante para ese fenómeno, y en qué característica de la molécula de agua se basa. Deberás diseñar un pequeño protocolo y llevarlo a cabo tú mismo. El protocolo deberá incluir una breve introducción acerca de las bases teóricas que fundamentan el experimento, la lista de materiales, los pasos a llevar a cabo, un cuestionario (con respuestas) y una breve explicación acerca del porqué se obtiene el resultado observado. El agua está en casi cualquier parte de tu día, observa con cuidado seguro encontrarás muchos fenómenos interesantes por estudiar.

Envíale esta actividad a tu asesor por correo electrónico.

Aspectos a evaluar en esta actividad:

-        
            Relevancia y congruencia en el diseño del experimento--------------------------40%

-          Ejecución del experimento------------------------------------------------------------30%

-          Interpretación de los resultados-------------------------------------------------------30%

Actividad 2.6.-Análisis y ensayo.- Observa esta presentaión dinámica y elabora un ensayo de no más de una cuartilla al respecto. Envíasela a tu asesor por correo electrónico

Actividad 2.7.-Evaluación oral.- Esta actividad se llevará a cabo vía videoconferencia, ya sea vía un equipo profesional de videoconferencia o vía “Skype”. La evaluación consistirá de sólo 4 preguntas que serán elegidas al azar el día de la prueba.

Aspectos a evaluar en esta actividad:

-          Pregunta 1-----------------------------------------------25%

-          Pregunta 2-----------------------------------------------25%

-          Pregunta 3-----------------------------------------------25%

-          Pregunta 4-----------------------------------------------25%

En caso de que tu respuesta no sea completa, quedará a juicio del asesor si justifica un valor del 50% del valor original de la respuesta.

NOTA: Las preguntas no se incluirán en el programa a entregar a los alumnos, sin embargo presento aquí un listado de preguntas cuyo nivel de dificultad es similar:

Autoevaluación

Llena la última columna del cuadro Q C A que elaboraste al inicio de la sesión y envíaselo a tu asesor por correo electrónico.

Retroalimentación

Contesta el cuestionario rápido correspondiente a esta unidad en el documento compartido en GoogleDocs.

Si tienes algún comentario respecto a esta unidad, o hay algún tema que consideras puede mejorar compártelo con nosotros a través de un comentario en el Blog, o a través del wikimuro

Programa de la materia

UNIVERSIDAD DE QUINTANA ROO

DIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA SALUD

Materia:  Estructura y Función I: Nivel Molecular

Carrera: Licenciatura en Medicina

Semestre: Primer semestre

Área: Ciencias Básicas

Seriación: Previa a Estructura y Función II: Nivel Tisular

Carácter: Obligatoria

Créditos: 12

Clave de la materia: AD-DCS-1

Profesor: Dr. Luis Núñez Jaramillo (lnunez@uqroo.mx)

INTRODUCCIÓN

Esta materia te proporcionará un acercamiento a la estructura y función de las moléculas que sustentan la vida. La materia es de gran utilidad para cualquier profesionista o técnico de laboratorio que trabaje en el área de la salud, tales como médicos, enfermeros o técnicos de laboratorio, así como para cualquier persona interesada en comprender mejor las bases bioquímicas de la fisiología. Este curso está enfocado de manera que puedas relacionar las moléculas con las funciones que realizan en tus células, sacándolas del contexto del libro de texto.

El curso consta de 9 unidades temáticas abarcando los temas de origen de la vida, características y funciones de las moléculas de agua y cóomo esto determina el equilibrio ácido-base. Posteriormente, una vez sentadas estas bases, revisaremos las características de las moléculas orgánicas más importantes: carbohidratos, lípidos, y proteínas, así como la estructura y función de la membrana plasmática, misma que incorpora elementos vistos en los 3 temas anteriores. En la última parte del programa revisaremos la estructura y función de los ácidos nucléicos, moléculas encargadas de almacenar y extraer el contenido de la gran base de datos que constituye nuestro genoma. Vinculándose con este tema, al final del curso revisaremos las bases de la genética.

Las estrategias que emplearemos durante el curso abarcan desde evaluaciones teóricas en línea, hasta la presentación de seminarios y la preparación de un proyecto de investigación de fin de cursos, en el que podrás vincular varias de las moléculas vistas en el curso con una problemática real, ya sea una enfermedad, una técnica de estudio, o la comprensión de las bases de algún proceso fisiológico complejo como la respuesta inmunitaria ante el ataque de un patógeno, o la importancia de una nutrición adecuada para el correcto desarrollo del sistema nervioso central.

PROPÓSITO

En este curso aprenderás cuales son las principales moléculas que sustentan la vida y comprenderás como de su estructura se deriva su función. Al finalizar el curso tendrás una perspectiva general de la importancia de las moléculas vistas en clase para el desarrollo de procesos que llevamos a cabo día con día, que involucran desde la importancia de beber agua, de mantener una dieta balanceada y de la forma en la que obtenemos energía de los alimentos, hasta temas más aplicados como la comprensión de los procesos bioquímicos que subyacen a las enfermedades que diagnosticas, así como las bases bioquímicas de los análisis de muestras que llevas a cabo en el laboratorio. 

OBJETIVO DE APRENDIZAJE

Al finalizar el curso habrás desarrollado tu capacidad de análisis e integración de información científica con el objetivo de desarrollar un determinado tema de investigación que vincule las moléculas vistas durante el curso con alguna problemática de salud.

CONTENIDOS

Unidad 1. Origen de la vida:

•           Presentación de teorías acerca de la aparición de la vida

•           Experimento de Stanley Miller

•           Teoría de la evolución

Unidad 2.  El agua

•           Introducción

•           Estructura y características

•           Propiedades fisicoquímicas

•           El agua como solvente

•           El agua en el cuerpo humano: porcentajes, compartimentos, etc.

Unidad 3. Equilibrio Ácido-base

•           Determinación de la constante de ionización del agua

•           Relación entre el estado de ionización del agua y el concepto de pH

•           Importancia de la regulación del pH para el mantenimiento de la homeostasis

Unidad 4.  Los carbohidratos

•           Introducción

•           Estructura - función - clasificación

•           Digestión y absorción

•           Glucólisis

•           Producción de energía a partir de carbohidratos

Unidad 5.  Los lípidos

•           Introducción

•           Estructura - función - clasificación

•           Metabolismo de los lípidos

Unidad 6.  Las proteínas

•           Principales aminoácidos

•           Enlace peptídico

•           Niveles de organización estructural (primaria, secundaria, terciaria, y cuaternaria)

•           Clasificación (basada en su función)

•           Relación entre estructura y función (desnaturalización)

•           Métodos de separación y análisis de las proteínas. Técnica de Western Blot

Unidad 7.  La membrana Celular- integración de diferentes moléculas en una estructura funcional

•           Estructura de la bicapa lipídica

•           Proteínas de membrana, estructura y funciones principales (receptores y canales)

•           Regulación de permeabilidad al ion Na+ en neuronas, canales en funcionamiento

•           Subdominios de membrana (rafts), zonas de ultraespecialización

Unidad 8.  Ácidos nucléicos

•           Introducción

•           Estructura y tipos de ácidos nucléicos

•           Estructura de ADN y ARN

•           Expresión de la información genética (replicación y transcripción)

•           Regulación de la expresión genética

•           Mecanismos de reparación del ADN

Unidad 9.  Genética

•           Genética mendeliana

•           Genética no mendeliana

•           Los eventos genéticos

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE

A lo largo de esta materia emplearemos un enfoque constructivista, para propiciar que seas tú mismo el actor principal del proceso de aprendizaje. Como podrás observar más adelante, las actividades propuestas para cada una de las unidades temáticas buscan que seas tú quien se apropie del conocimiento a través de sencillos experimentos, investigaciones bibliográficas y otras actividades que te permitirán acercar las moléculas vistas en clase con el mundo cotidiano.

La modalidad de este curso es mixta por lo que constará, dependiendo de las necesidades de cada unidad temática, de sesiones por videoconferencia, sesiones presenciales de laboratorio, y sesiones en línea. En la descripción del contenido y actividades de cada unidad temática podrás ver con más detalle cuales actividades se llevarán a cabo en cada unidad, así como la forma en que estas deberán ser entregadas, ya sea subiéndolas a la plataforma del curso o enviándolas por correo electrónico a tu asesor.

Para cada una de las unidades temáticas del programa te brindaremos tanto la bibliografía básica como la complementaria, sin embargo te invitamos a buscar más fuentes de información, ya que esto te permitirá incrementar tu dominio de los temas que revisaremos a lo largo del curso.

PERFIL DEL ALUMNO

El curso está dirigido a alumnos con estudios de bachillerato concluidos, ya que se requieren conocimientos previos de biología y química de este nivel de estudios. 

Por otra parte, será necesario que los alumnos tengan acceso a una computadora con conexión a internet y cámara web, así como tener una cuenta de correo electrónico. Asmismo, es necesario que cuenten con los conocimientos suficientes de coputación para que puedan navegar por la web en busca de información, y tengan acceso a aplicaciones web tales como Skype para mantenernos comunicados.

COMUNICACIÓN ENTRE ALUMNOS Y ASESORES

Con el objetivo de que la comunicación entre los alumnos y asesores sea adecuada, emplearemos diferentes estrategias.

-Comunicaciòn asincrónica.- Los asesores estarán al pendiente de sus correos electrónicos para contestar oportunamente sus preguntas o comentarios.

-Comunicación sincrónica.- La comunicación sincrónica se llevará a cabo en las sesiones de videoconferencia programadas a lo largo del curso´. En caso de que el grupo lo desee podemos programar una sesión de videoconferencia (puede ser vía Skype) para resolver dudas o inquietudes.

RETROALIMENTACIÓN
 

Encuesta rápida.- Tu opinión es muy importante para que podamos establecer estrategias que conduzcan a la construcción de aprendizajes significativos. Por este motivo hemos creado una encuesta rápida de 5 preguntas. La encuesta está disponible en el documento de GoogleDocs que hemos compartido contigo.

Muro de dudas y comentarios.- Este muro se encuentra también en google docs. Habrá un recuadro del muro para que cada uno de ustedes ponga cualquier duda o comentario que quieran compartir con sus compañeros. Los asesores revisarán constantemente este muro para ir solucionando sus dudas.

Wikimuro.- Si deseas dejar algún comentario acerca del curso puedes hacerlo aquí.

ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN

Para acreditar la materia se considerarán los siguientes elementos de evaluación:

-Actividades de la unidad temática 1-----------------------------------5%

-Actividades de la unidad temática 2----------------------------------10%

-Actividades de la unidad temática 3-----------------------------------5%

-Actividades de la unidad temática 4----------------------------------10%

-Actividades de la unidad temática 5----------------------------------10%

-Actividades de la unidad temática 6----------------------------------10%

-Actividades de la unidad temática 7----------------------------------10%

-Actividades de la unidad temática 8----------------------------------10%

-Actividades de la unidad temática 9----------------------------------10%

-Proyecto final de investigación (en equipo): trabajo escrito---------------------10%

-Proyecto final de investigación (en equipo): presentación oral------------------10%

Actividades de cada unidad temática.- Las actividades de cada unidad temática serán evaluadas por tu asesor quien te proporcionará la retroalimentación correspondiente y, de ser necesario, te solicitará hagas correcciones a tus actividades. De no entregarse las correcciones se dará por no aprobada la actividad. Al sumar 3 actividades no aprobadas a lo largo de la materia, ésta se considerará como no aprobada. Los retrasos en la entrega de las actividades generarán una amonestación en el sistema de 10% de la calificación por cada día de retraso. De sumarse 3 amonestaciones la actividad se considerará no aprobada.

Proyecto de investigación.- El programa de la materia “Estructura y Función I: nivel molecular” contemplará  la elaboración de un proyecto final en equipo. En este proyecto final los alumnos deberán hacer una investigación acerca de un tema que permita vincular las moléculas vistas en clase con algún tema de fisiología o patología, o en algún tema de interés general. En este proyecto los alumnos deberán desarrollar el tema a partir solamente de su idea. Los equipos serán formados en al primera sesión del curso, y los temas serán elegidos el mismo día, con la finalidad de que tengan la longitud del curso para poder desarrollar su trabajo de investigación. Queda en sus manos definir el enfoque que van a darle al tema de investigación, y posteriormente desarrollarlo de manera coherente y completa. Con esta finalidad, habrá 3 revisiones parciales en las que se evaluarán diferentes parámetros:

1ra evaluación.- Se llevará a cabo en el transcurso de la unidad temática 3, y para esta evaluación  el enfoque que se le dará al tema, así como los subtemas a tocar deberán estar definidos, es decir, el “esqueleto” del proyecto deberá estar listo.

2da evaluación.- Se llevará a cabo en el transcurso de la unidad temática 5, y para esta evaluación  la introducción al tema, así como la propuesta general deberán estar concluidas

3ra evaluación.- Se llevará a cabo en el transcurso de la unidad temática 7, y para esta evaluación  el trabajo deberá tener un avance de dos terceras partes, la idea de esta revisión es verificar que los alumnos están desarrollando el tema adecuadamente

Evaluación final.- Esta evaluación se llevará a cabo tras concluir la unidad 9 y tendrá dos aspectos: el escrito y la exposición oral. En el escrito se calificará principalmente la coherencia del trabajo (20%), la forma en que fue desarrollado (20%), la secuencia de ideas (debe ser comprensible, 20%), la cantidad y calidad de las fuentes de información citadas (20%), y la pertinencia de las conclusiones (20%). En la presentación oral se calificará la estructura del trabajo (30%), el dominio que el alumno tiene del tema que desarrolló a lo largo de todo el curso (30%), las conclusiones que desarrolló (30%) y la calidad del apoyo audiovisual que haya preparado para la presentación (10%).

La presentación oral del trabajo final podrá ser, dependiendo de las circunstancias del curso, de manera presencial o vía videoconferencia.

Los temas a elegir serán propuestos por el profesor al inicio del curso. Si algún alumno desea desarrollar un tema diferente deberá consultarlo con el profesor, si el tema es pertinente y tiene el nivel de profundidad adecuado podrá desarrollarlo.

Es muy importante que recuerden que la calificación del proyecto final es por equipo, por lo que es de suma importancia que se organicen adecuadamente y todos colaboren en la construcción del proyecto. De esta manera, el proyecto final representa una extraordinaria oportunidad para que compartan ideas y construyan una propuesta que incorpore las aportaciones de todos los miembros del equipo.