Secuencia para el estudio de las proteínas en el que se relacionan aspectos químicos y biológicos.

La mioglobina, proteína que se encuentra en los músculos de las ballenas, les permite retener oxígeno para mantenerse sumergidas varios minutos.
(Foto cedida por la Secretaría de Turismo de la Nación de la República Argentina.)

¿Por qué elegimos este tema?

Las proteínas son una clase de sustancias estudiadas ampliamente desde el punto de vista químico y nutricional. Dado que se trata de sustancias significativas para la vida, un estudio de su estructura y de sus propiedades químicas aporta luz sobre su papel fisiológico, pero también permite analizar algunas ideas centrales de la Química, como la relación entre estructura y propiedades, el tipo de cambios químicos típicos en los que participa una sustancia y la relación entre un polímero y los monómeros que lo constituyen. Además las proteínas son moléculas cuya síntesis requiere de información, por lo que un trabajo con ellas permite acercarse a la comprensión del papel biológico del ADN.

Entre las ideas que los alumnos podrán construir alrededor de este tema se encuentran:

• la estructura de las proteínas está relacionada con sus propiedades químicas; ello define el tipo de función que pueden desempeñar en los organismos;
• las proteínas son polímeros y su comportamiento químico depende del orden y de la distribución tridimensional en que están encadenados los aminoácidos que las componen;
• la construcción de las moléculas de proteína requiere información;
• la degradación de las moléculas de proteína durante la digestión es un proceso controlado por enzimas cuya actividad depende de la estructura de la proteína a degradar.

El abordaje sugerido para el tema permitirá el afianzamiento de ciertos saberes procedimentales como la modelización, el diseño de investigaciones experimentales y el tratamiento de información.

Secuencia didáctica

Sus alumnos han estudiado, en EGB, nociones básicas acerca de los nutrientes y las biomoléculas más características. Sin embargo, es posible que junto con el conocimiento adquirido en la escuela coexistan aún muchas preconcepciones acerca de la alimentación y el valor nutricional de los alimentos, que provienen de la cultura familiar o social o que se han formado en contacto con los medios de comunicación. Un primer paso que usted puede encarar es el rastreo de estas ideas acerca de las proteínas a través de preguntas del tipo: ¿qué son las proteínas? ¿En qué partes del cuerpo tenemos proteínas? ¿Qué les pasa a las proteínas durante la digestión? ¿Cuánta proteína debemos consumir para mantenernos sanos?

• Puede pedirles, a continuación, que recurran a fuentes escritas (diarios, revistas, anuarios, folletos, etc.) donde aparezcan referencias a las proteínas. La disponibilidad de fuentes en la biblioteca escolar determinará si la actividad puede hacerse en la escuela o si deberá extenderse a bibliotecas externas. Sería deseable que el número de fuentes sea diverso y que la clase en su conjunto pueda armar una base de datos acerca de los artículos, a partir de ciertos criterios que hayan acordado previamente, por ejemplo: procedencia de las proteínas, consumo anual, usos principales, alimentos que las contienen, funciones en el organismo, tipos, métodos de producción en gran escala. Como estrategia de organización puede proponerles que tomen decisiones respecto de la asignación de trabajos y la división de la tarea entre los diversos grupos, ayudándolos a sistematizar sus hallazgos y suministrándoles información científica adecuada.
• Una primera aproximación a la modelización de la estructura de las proteínas puede partir de la información de los textos y simular las estructuras allí descriptas con fichas encastrables, mostrando cómo éstas pueden dar lugar a estructuras diversas en función del orden en que estén unidas. A partir del modelo, los alumnos pueden discutir el significado de la idea de digestión producida por enzimas específicas, que cortan las proteínas cuando se dan determinadas configuraciones de sus aminoácidos. Aquí puede animarlos a proponer sus hipótesis acerca de cuál es el papel fisiológico de la digestión, con lo que podrá disparar procesos de experimentación acerca de la diferente solubilidad de las proteínas y los aminoácidos y sus capacidades diferenciales para atravesar membranas, aprendizaje que podrán luego representar con el modelo concreto.

• Otro aspecto a incorporar es el papel de la información requerida en la construcción de una proteína. Es importante tener en cuenta que los jóvenes tienen dificultades para aprender significativamente la idea de síntesis de moléculas en el organismo porque existe una noción intuitiva fuertemente arraigada que propone que "el cuerpo toma de los alimentos aquello que necesita", sin un paso posterior de reelaboración para sus propias necesidades. Algunas preguntas pueden ayudar a detectar esta noción, por ejemplo: ¿son las proteínas de nuestros músculos iguales a las del bife que comimos ayer? ¿Cómo puede ser que un animal herbívoro tenga músculos formados por proteína animal? ¿Qué sentido tiene el uso de aminoácidos en una dieta diseñada para aumentar la masa muscular?
• El trabajo con el modelo concreto puede invitar a la consideración de diversas estrategias que permitirían armar una estructura predeterminada a partir de las piezas separadas. En todos los casos, se hará notar que el armado de la estructura compleja se apoya sobre información, que puede obtenerse de muchas formas: gráfica, escrita, verbal. A partir de aquí puede plantearse el problema de dónde está esa información en las células y cuáles son los procesos moleculares que llevan a la construcción de una molécula de proteína.

Sugerencias para seguir trabajando

El trabajo con proteínas puede continuarse en diferentes líneas, dentro de un mismo espacio curricular o puede continuarlo un colega en espacios vinculados a la Biología, a la Salud, a la Economía. Algunas de estas líneas incluyen un acercamiento a la información genética y su rol en la síntesis de proteínas, el valor de las proteínas en la dieta y en las enfermedades asociadas con su carencia o exceso, de dónde obtienen las proteínas básicas las diferentes culturas y las relaciones entre el consumo de proteínas y el nivel de desarrollo económico de un país.

Sugerencias didácticas

El tratamiento del tema proteínas en el nivel Polimodal admite una aproximación tanto química (composición química, estructura macromolecular, tipo de enlaces, etc.) como biológica (síntesis proteica, información genética, relación estructura-función). Ambas dimensiones, que por su complejidad pueden ser introducidas recién en este nivel, contribuyen a resignificar aquella otra dimensión del estudio de las proteínas abordada durante la EGB: su presencia en los alimentos y su importancia para la salud.

Si durante la enseñanza se abordan esas tres dimensiones, es importante no perder de vista que cada una de ellas corresponde a escalas y niveles de análisis diferentes. Algunos (la secuencia de aminoácidos) son más descriptivos y otros más explicativos (síntesis de proteínas). También, en algunos casos se hace referencia a aspectos puramente químicos, y en otras ocasiones se trata de procesos químicos en el marco de sistemas más complejos, como puede ser una célula o un órgano de un organismo complejo. Es importante que los alumnos tengan claro cuál es el nivel sobre el que se está trabajando, y que aprendan a moverse entre estos distintos niveles sin confundirse. En este sentido, es muy interesante relacionar las funciones de distintas proteínas con su estructura espacial (primaria, secundaria, etc), y a su vez relacionar esta última con la composición química y el tipo de enlaces que implica. También se sugiere vincular este tema con la propuesta N° 2, "Acción enzimática", ya que son las enzimas las que más claramente permiten entender la manera en que se expresa el código genético (nivel molecular) en las características fenotípicas de los organismos (nivel individuo).

Se sugiere que los alumnos busquen información adicional. En internet por ejemplo pueden hallar, además de información bioquímica, buenos esquemas y modelos tridimensionales que son herramientas inestimables para imaginar las estructuras de las proteínas y relacionar la información textual con imágenes concretas. Otros sitios, relacionados con la síntesis proteica, muestran buenas animaciones de los procesos de transcripción y traducción.

Además del interés que despiertan tanto las imágenes tridimensionales como las animaciones -lo cual favorece un mejor vínculo del alumno con el contenido- estas son valiosas en sí mismas como motivo de análisis, por constituir modelos que utilizan los científicos con el fin de interpretar estructuras y procesos. En este sentido, se recomienda analizar junto con los alumnos distintas formas de representar a las moléculas: diagramas de rayas, de espacio lleno o modelos tridimensionales, y discutir sus alcances y limitaciones, ya que cada uno de ellos permite enfatizar distintos aspectos de la molécula, pero ninguno la representa completamente.

Si se pone en práctica la sugerencia de la propuesta para el aula referida a que los alumnos realicen simulaciones de estructuras a partir de la información de los textos (tanto vinculadas con la secuencia de los aminoácidos como a las distintas estructuras espaciales), la información que brindan las imágenes y animaciones constituirá una excelente herramienta para comparar, analizar y establecer errores y aciertos.

Si se quiere complementar el trabajo de recopilación de información con otro tipo de actividades se sugiere consultar el tema "Las proteínas también son polímeros", de la colección Para seguir aprendiendo.