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Curso de capacitación organizado por la Asociación Española Para la Enseñanza de las Ciencias de la Tierra y la Unidad de Gestión Educativa Local Yauli-La Oroya

El mundo de las cosas invisibles

Carlos de la Fuente

Julio-Agosto 2014


ÍNDICE

1. Introducción y justificación .............................................................................. 3

2. Destinatarios .................................................................................................. 3

3. Objetivos ........................................................................................................ 3

4. Contenidos ..................................................................................................... 4

5. La microbiología en la Educación Primaria y Secundaria .............................. 4

6. Metodología .................................................................................................... 5

7. Desarrollo de las sesiones ............................................................................. 5

Figura 1. Esquema general de las actividades que se desarrollarán durante el curso. .............................................................................................................. 6

Sesión 1 .......................................................................................................... 6

Sesión 2 ........................................................................................................ 16

Sesión 3 ........................................................................................................ 20

Sesión 4 ........................................................................................................ 26

Sesión 5 ........................................................................................................ 34

8. Bibliografía ................................................................................................... 39

La enseñanza de la microbiología sin microscopio

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1. Introducción y justificación

Bacterias, virus, hongos, parásitos… en total suman muchos más individuos de los de cualquier otro grupo de seres vivos que habitan nuestro planeta. Además, sabemos por los libros que los microorganismos nos rodean en nuestro día a día, e incluso que viven con nosotros, unas veces para bien y otras para mal. Pero si son tantos y están tan cerca, ¿por qué se siguen desconociendo tantas cosas de ellos?. Quizá no sean seres vivos grandes y bonitos como los delfines o los leones, pero su papel en el medio ambiente, los alimentos, la industria y la salud es decisivo. Sin embargo, detrás de la microbiología hay mucho más que el estudio teórico de las formas de los hongos o los ciclos de las bacterias: hay vida. Pero el problema que nos encontramos es que es una vida con una peculiaridad, es demasiado pequeña para verla directamente. ¿Cómo podemos entonces conocer más de cerca a estos seres vivos si no disponemos de un microscopio?, pues sencillo, observemos los resultados de sus actividades.

La importancia de la microbiología en la vida queda reflejada en la legislación educativa peruana tanto en la Educación Primaria como en la Educación Secundaria, ya que de una manera u otra sus conocimientos son aplicables en los distintos ciclos. Además, en la fundamentación del Área de Ciencia y Ambiente de Educación Primaria se indica que “lo que se propone actualmente en materia de formación científica de calidad va más allá de proporcionar sólo información científica…”. Es por ello que el objetivo general de este curso es completar los conocimientos teóricos sobre microbiología con aspectos prácticos para que nuestros alumnos no tengan que imaginar sino que puedan descubrir.

2. Destinatarios

Este curso se plantea para profesores que imparten clase en los últimos cursos de Educación Primaria y toda la Educación Secundaria. En cualquier caso los contenidos se presentarán de manera amplia con el fin de poder adecuarlo a cualquier nivel educativo.

3. Objetivos

Los objetivos se plantean de manera abierta, concretando en cada caso los talleres a los diferentes niveles de los profesores asistentes.

- Introducir a los alumnos al mundo de la microbiología diferenciando entre los diferentes grupos microbianos.


- Relacionar los procesos microbianos con aspectos humanos como la industria, la alimentación o la salud.

- Descubrir estrategias y herramientas prácticas con las que hacer llegar a los alumnos la microbiología de una forma atractiva y sorprendente.

4. Contenidos

Este curso se basa en contenidos de tipo teórico y práctico, con los que se pretende dar una base científica a las observaciones que haremos durante el trabajo de los contenidos prácticos. Los contenidos propuestos son los siguientes:

- La microbiología y la salud: prevención de enfermedades, efectos de medicamentos en los microorganismos…

- La microbiología y la alimentación: microorganismos productores de alimentos, la conservación de los alimentos y su relación con los microbios…

- La microbiología y su relación con el medio ambiente y la industria: obtención de productos de interés económico en los que son importantes los microorganismos, los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos…

5. La microbiología en la Educación Primaria y Secundaria

En el programa curricular de Educación Primaria encontramos el Área de Ciencia y Ambiente en la que se hace referencia a la importancia de la indagación científica en la escuela. Este punto es uno de los motores del presente curso, ya que son muchos los procesos que ocurren alrededor de nuestros alumnos en los que los microorganismos tienen un papel muy importante tales como ¿por qué sube la masa cuando hacemos pan?, ¿qué es eso verde que le sale a una naranja y que hace que se ponga blanda?, ¿por qué me he puesto malo al estar cerca de mi compañero que tosía?... Todas esas situaciones nos van a dar el punto de partida para empezar a investigar con nuestros alumnos para posteriormente introducir la parte teórica que nos permitirá dar respuestas a los procesos ocurridos.

La ventaja que tiene el tratamiento de la microbiología en la Educación Primaria es que se puede incluir en cualquiera de los tres organizadores: cuerpo humano y conservación de la salud (prevención de enfermedades, medidas de higiene…), seres vivientes y conservación del medio ambiente (diversidad de organismos microscópicos, el papel de los microorganismos en los ecosistemas…) y mundo físico y conservación del ambiente (los


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microorganismos que habitan en el agua, en el suelo, los microorganismos en el tratamiento de los residuos…).

En el caso de la Educación Secundaria, el Programa Curricular establece el Área de Ciencia, Tecnología y Ambiente, dentro de la que encontramos tres organizadores (mundo físico, tecnología y ambiente; mundo viviente, tecnología y ambiente; salud integral, tecnología y sociedad) en los que tanto en el VI como en el VII ciclo se hace referencia de una manera u otra a la microbiología. De manera más explícita en el segundo grado hay un apartado de microorganismos en la salud e industria y en el tercer grado se hace referencia a los microorganismos y los ciclos biogeoquímicos.

En resumen, la microbiología ocupa un lugar relevante dentro del sistema educativo peruano, y constituye a día de hoy un elemento clave para el presente y futuro del ser humano. Por ello trataremos de presentar los contenidos de este curso, de manera que un mismo recurso pueda ser utilizado no solo para diferentes niveles educativos, sino también para explicar distintos procesos naturales.

6. Metodología

Como ya se ha comentado antes, cada vez es más importante que los alumnos adquieran competencias en las que la comprensión, el análisis y la investigación son los motores del proceso educativo. Estos tres elementos serán la base de la metodología de trabajo de la actuación educativa que se plantea. El curso tiene como lema “aprende descubriendo, pero sin olvidar el por qué”. Es importante que los recursos prácticos no se queden exclusivamente en la anécdota de lo bonito, de lo entretenido o de lo llamativo, sino que todo eso tenga una explicación con una base teórica. Cada unidad comenzará con una primera parte de trabajo cooperativo en equipo con el fin de enfrentarnos a nuestras dudas (¿qué se de este tema?, ¿me va a servir en mi tarea de profesor?, ¿cómo trabajo yo esto ahora en clase?) que volverá a ser repasado al final de la unidad. Posteriormente se realizará una breve introducción teórica que partirá de los conocimientos que tienen los destinatarios sobre el tema que vayamos a investigar. Se trata de un pequeño resumen de la misma. A continuación se desarrollan los contenidos mínimos necesarios para que el alumno/a pueda llevar a cabo las actividades, que están pensadas para ser adaptables a los distintos niveles educativos.

7. Desarrollo de las sesiones

Siguiendo el esquema general del curso las actividades que se desarrollarán serán las que se detallan en el esquema de la figura 1.


Figura 1. Esquema general de las actividades que se desarrollarán durante el curso.

Sesión 1

Esta sesión comenzará con la presentación del curso y bienvenida. Se llevará cabo la presentación y selección de los talleres en base a las motivaciones y conocimientos de los asistentes a fin de establecer el nivel del curso. Para ello empezaremos haciendo una dinámica de grupo por equipos pequeños del tipo trivial sobre los distintos grupos microbianos y una actividad de motivación que será la lectura de pasajes del libro “Cuentos de Microbios” de Arthur Kornberg (2011, 74 páginas. ISBN: 978-84-291-1847-6).

Como veremos en los relatos de Arthur Kornberg la diversidad del mundo microbiano es muy grande, siendo complicado incluso una clasificación común. En la figura 2 que mostramos a continuación presentamos una de las clasificaciones más sencillas que se pueden utilizar con los alumnos para abordar el estudio de los microorganismos.


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Figura 2. Esquema general de los grupos microbianos y características generales de cada grupo.

Actividad 1: Investigar no es jugar

Introducción

El trabajo en el laboratorio de microbiología requiere en primer lugar de una serie de medidas de seguridad enfocadas a dos aspectos: evitar cualquier contaminación de las muestras y la propia seguridad de los alumnos y profesores que están llevando a cabo la actividad.

Asimismo el trabajo con microorganismos requiere de una serie de conocimientos previos que nos permitirá optimizar el desarrollo de las prácticas que hagamos con nuestros alumnos y que nos permita obtener unos datos fiables.

El objetivo de esta sesión es dar a conocer los principales elementos con los que se trabaja en el laboratorio de microbiología planteando sus posibles sustitutos con materiales caseros así como los medios y métodos de cultivo de

Par

ásito

s


microorganismos más habituales.

Desarrollo

a. Materiales de laboratorio y su tratamiento para microbiología

En el laboratorio de microbiología se utilizan en general los mismos materiales que en cualquier laboratorio físico químico (probetas, balanzas, matraces, pipetas…). Si bien aquí hay un elemento característico que son las las asas de siembra o de Kolle y las Placas Petri (Figura 3). Las asas de siembra suelen ser de plástico o platino (estas últimas se pueden esterilizar a la llama) y permiten realizar la siembra de los microorganismos en los medios sólidos como veremos en el apartado b. Estas asas de siembra pueden ser sustituidas por bastoncillos de higiene teniendo la precaución de abrir la caja únicamente por un lado y siempre el menor tiempo posible.

Las Placas Petri suelen ser de plástico (9 cm de diámetro) y cuentan con dos partes que encajan, siendo la superior (Figura 3.b) ligeramente más grande y actuando como tapa para evitar contaminaciones del medio de cultivo que se deposita en la parte más pequeña (Figura 3.c).

Figura 3. Placa Petri en la que se ve la parte en la que se coloca la muestra (C), la tapa (B) y el asa de siembra o de Kolle.

Estas placas pueden ser sustituidas por materiales que se encuentran más frecuentemente en los centros escolares como placas de vidrio o en su caso por tapas de botes. No obstante, estos materiales no son estériles, lo cual puede contaminar nuestras muestras. Para limitar esta situación es necesario utilizar tapas previamente estériles, para lo cual se deben sumergir en una solución diluida de hipoclorito de sodio para, posteriormente, introducirlas en un baño de agua caliente (100ºC) durante 30 minutos. Esta técnica no esteriliza el material por completo, pero mata y daña una importantísima población de formas microbianas viables.

En caso de querer asegurarnos de una correcta esterilización del medio de cultivo y ante la ausencia casi segura de un autoclave en el centro educativo se propone la técnica de la tindalización. Esta metodología consiste en llevar a ebullición, durante 15 segundos, la botella con el caldo nutritivo y el gelificante (agar o gelatina), dejando parcialmente enroscado el tapón, y transcurriendo 24 horas de espera entre una segunda y tercera ebullición.


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b. Medios de cultivo y técnicas de siembra más habituales en el centro educativo

Los microorganismos con los que se trabajan generalmente en el laboratorio van a ser heterótrofos, de manera que vamos a tener que añadirles todos los elementos necesarios para su correcto desarrollo. Por este motivo vamos a tener que añadir:

- Macronutrientes (C, O, H, N, P, S, K, Mg, Na, Ca, Fe): es fundamental utilizar la fuente de carbono adecuada a cada microorganismo. En general la glucosa o en su caso la sacarosa (azúcar de caña) va a servir para la mayoría de los grupos microbianos que estudiaremos. Sin embargo hay grupos específicos como las bacterias lácticas (ej. las bacteria del yogur) o los coliformes (bacterias que habitan en el intestino grueso) que necesitan lactosa como fuente de carbono.

- Micronutrientes (Cr, Co, Cu, Mo, Ni, Zn...): aunque las cantidades que se necesitan son muy pequeñas estos elementos cumplen funciones específicas muy importantes, especialmente al formar parte de numerosas enzimas. Por lo general al utilizar sustancias complejas como el caldo de patata, extractos de carne, pastillas de caldo... no necesitaremos suplementar nuestros medios con micronutrientes.

- Factores de crecimiento (vitaminas, aminoácidos…): son compuestos orgánicos. En nuestro caso, al igual que con los micronutrientes, no va a ser necesario añadirlos ya que contaremos con sustancias complejas que ya los contienen.

En cuanto a su composición, los medios de cultivo los podemos dividir en:

- Complejos: cuando la composición exacta del medio no es determinante. Se fabrican a partir de hidrolizados de productos como la leche, la carne, soja… Estos son los que vamos a utilizar en este curso ya que hay productos en el mercado que nos aportan micronutrientes y factores de crecimiento a bajo coste. Los más cómodos de utilizar son las pastillas de caldo de ave, ya que al estar en forma sólida se puede pesar y manipular fácilmente.

- Definidos: hechos a partir de sustancias químicas puras. Son útiles en caso de que sea fundamental la concentración de cada uno de los nutrientes.

En lo que se refiere a sus condicionantes, los medios de cultivo se dividen en:


- Generales: no limita el crecimiento de ningún grupo microbiano (ej. agar sangre). Son los que utilizaremos generalmente en el laboratorio del centro educativo.

- Selectivos: contiene determinadas sustancias que limita el crecimiento de ciertos microorganismos y permitiendo el que nos interesa estudiar (ej. agar manitol salado para Staphylococcus aureus).

- Diferenciales: contiene sustancias que permiten reconocer el grupo de microorganismos de interés frente a otros grupos que crezcan en la placa (ej. el medio Macconkey que es diferencial para coliformes).

- De enriquecimiento: contiene factores de desarrollo para un grupo determinado de microorganismos (ej. el medio selenito para Salmonella). Este tipo de medios son muy útiles para muestras con una carga de microbios pequeña

Los medios de cultivo que utilizaremos son de dos tipos: sólidos y líquidos. En los medios sólidos utilizaremos la técnica de siembra en estría (Figura 4). En el caso de los medios líquidos se utilizará la inoculación directa de la muestra. Un aspecto relevante para mantener la esterilidad de nuestras placas es que durante la siembra es recomendable estar a una distancia de unos 30 – 40 cm de una llama.

Figura 4. La siembra en estría permite aislar las colonias microbianas (a) y consiste en repartir la muestra a lo largo de toda la placa (b).

c. Medidas de seguridad en el laboratorio de microbiología Las normas generales del trabajo en el laboratorio de microbiología no son muy diferentes de las que se deben tener en cuenta en un laboratorio tradicional ya que los microorganismos utilizados en general no son patógenas. Los elementos clave a comentar con los alumnos son las siguientes:

- Uso de protección individual: gafas, bata, calzado adecuado (nunca abierto) y guantes son elementos fundamentales para evitar cualquier posible infección.

- Trabajo con fuego: un aspecto característico del trabajo con microorganismos es el fuego, ya que se utiliza en la preparación de


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los medios de cultivo, esterilización de material de laboratorio e incluso en la siembra de microorganismos. Por este motivo es fundamental el orden en el aula y tener en cuenta aspectos muy importantes como: evitar el pelo largo suelo, evitar el uso de tejidos sintéticos fácilmente inflamables y alejar papeles y otros materiales inflamables de las zonas de trabajo.

- Trabajo con muestras biológicas: como se ha dicho, los microorganismos que se van a cultivar no son patógenos si bien hay que tener en cuenta varias recomendaciones: lavado de manos con jabón siempre después de las prácticas, prohibido el uso de lentillas y no abrir las placas durante su visionado (especialmente en el caso de que sean hongos por la producción de esporas). Los residuos generados durante estas prácticas pueden ser tiradas generalmente a la basura o por las cañerías siendo recomendable haber dejado las placas durante una noche en una disolución de hipoclorito sódico (lejía).

Actividad 2: Detectives de microbios

Introducción Con esta experiencia no se quiere contribuir a profundizar en nuevos conocimientos sobre microbiología clínica y ecología microbiana, sino animar a la comunidad educativa, a llevar a un grupo de estudiantes al laboratorio y enseñar un mundo desconocido, promoviendo de este modo una actitud positiva hacia la investigación. Los microorganismos que vamos a aislar en esta práctica son heterótrofos, es decir, que se alimentan de materia orgánica que ha fabricado otro ser vivo. Los microorganismos que vamos a encontrar va a ser muy variable. Por ejemplo, en las manos destacan como especies bacterianas más sobresalientes: Micrococcus luteus (colonias de coloración amarilla), Bacillus spp. (colonias de coloración blanca, mucosas y con capacidad de deslizamiento por la superficie del medio de cultivo solidificado) y Arthrobacter spp. (colonias de coloración crema). Las especies del género Arthrobacter son comunes en el suelo y bastantes resistentes a la desecación, de ahí que no sea de extrañar su presencia en la piel de animales y seres humanos. También es preciso resaltar la presencia de géneros de hongos imperfectos, similares a los que crecen sobre quesos o el pan. Ejemplos típicos son los conidióforos de coloración oscura, típicos de especies cosmopolitas pertenecientes al género Aspergillus; los de coloración verdosa, perteneciente al género Penicillium; o los de coloración gris claro, típicos del género fúngico Mucor o Rhizopus. El objetivo de esta actividad es concienciar a los alumnos de la existencia de una gran cantidad de vida microscópica que habita a su alrededor.


Materiales

1. Azúcar blanca (0,5 gramos = la punta de una cuchara) 2. Pastillas de caldo de pollo (1/4 de pastilla) 3. Gelatina (5 gramos = una cucharada no muy llena) 4. Agua (200 ml = un vaso lleno) 5. Tapas de botes (cuanto más grandes mejor) 6. Film transparente de cocina 7. Bastoncillos 8. Camping gas 9. Mechero 10. Matraz Erlenmeyer o cazuela

Métodos

1. Prepararemos el medio de cultivo poniendo a calentar el agua en el matraz o en la cazuela.

2. Añadimos el azúcar, la gelatina y el trozo de pastilla de caldo de pollo y dejamos que hierva.

3. Mantendremos hirviendo durante 1 minuto y retiramos del fuego. 4. Vertemos el medio de cultivo en las tapas de los botes y tapamos con un

poco de film transparente. 5. Dejaremos que se solidifique (tarda una media hora). 6. Añadimos las muestras y sembramos. Las muestras que utilizaremos

son: a. Suspensión de suelo (1 g de suelo en 10 ml de agua y ahí

mojaremos el bastoncillo para sembrar). b. Cera de los oídos que tomaremos con un bastoncillo c. Pantallas de móviles, teclados… que igualmente tomaremos

con bastoncillo. d. Aire que tomaremos dejando la tapa de la placa abierta

durante un tiempo de 30 segundos. e. Agua contaminada (mojaremos el bastoncillo en la muestra y

la sembraremos por estría).

Actividad 3. Manos sucias = peligro

Introducción

Una actividad que llama mucho la atención a los alumnos es la presencia de microorganismos en superficies de su cuerpo y cómo estos


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microorganismos desaparecen con una buena higiene. En este caso, la actividad práctica permitirá mostrar a los alumnos in vitro todo el mundo microbiano alojado en la piel y su repercusión en la salud mediante la higiene y la prevención de enfermedades. Si bien el interés de los estudiantes ante la presencia de microbiota viable sobre sus propias manos es más que justificado, el profesor deberá hacer mayor hincapié en preguntas de discusión de los resultados y su repercusión en la salud y la Sanidad Pública. La discusión más relevante con los alumnos es la comprobación de que nuestro propio cuerpo es un verdadero cultivo de vida microbiana, compuesto por un gran número de bacterias que nos ayudan y de otras que -incluso– nos resultan perjudiciales. Conviene resaltar, en sintonía con el objeto de estudio de esta experiencia, que el simple lavado de las manos con agua clorada reduce las poblaciones de microorganismos. No obstante, en algunos casos pueden aparecer en las placas de cultivo (en aquellas sembradas tras el lavado de las manos) de algunas colonias de microorganismos que estuvieron presentes en la propia agua de lavado y que aun quedaron en las manos, resistentes al cloro, perturbando los recuentos y ofreciendo un resultado negativo en esta experiencia. A pesar de esto, el hecho llamativo de toda esta práctica es la reducción de colonias pigmentadas, sobre todo y a modo de ejemplo, las que pertenecen a la especie Micrococcus luteus, y la desaparición de otras pertenecientes al género Bacillus. En el caso de las muestras de placa dental vamos a encontrar bacterias propias de la flora normal de la boca, si bien estas mismas son las responsables del desarrollo de la caries y en muchos casos del mal aliento. En este caso lo que vamos a apreciar es un cambio en la población microbiana de la boca antes y después del cepillado y enjuague, así como una menor cantidad de colonias, especialmente si usamos un colutorio antiséptico. Materiales

1. Azúcar blanca (0,5 gramos = la punta de una cuchara) 2. Pastillas de caldo de pollo (1/4 de pastilla) 3. Gelatina (5 gramos = una cucharada no muy llena) 4. Agua (200 ml = un vaso lleno) 5. Tapas de botes (cuanto más grandes mejor) 6. Film transparente de cocina 7. Bastoncillos 8. Camping gas 9. Mechero 10. Matraz Erlenmeyer o cazuela

Métodos

Tras preparar los medios de cultivo tal y como hicimos en la actividad número 2 tomaremos muestras de las manos antes y después del lavado y


también de la placa dental antes y después del cepillado y enjuague con colutorio bucal. La toma de muestras de las manos la haremos por contacto directo con la placa haciendo una siembra en césped (ocupando toda la superficie de la placa) y la de la placa dental con un bastoncillo y sembrando luego en estría.

Actividad 4. Matando bichos

Introducción El antibiograma que se va a realizar en esta práctica, así como el que se lleva a cabo en los laboratorios de microbiología de investigación y centros hospitalarios, sigue la técnica basada en las experiencias clásicas de Kirby-Bauer. Según estos autores, el microorganismo deberá inocularse en la superficie de una placa de agar, sobre la cual se colocarán discos impregnados con una concentración conocida de antibiótico. Las placas se incubarán durante 15 horas a 35 ºC. Durante la incubación, el antibiótico difundirá radialmente desde el disco a través del agar de cultivo, por lo que su concentración irá disminuyendo a medida que se aleja del disco. La experiencia comienza varios días antes con el aislamiento y posterior siembra en superficie de los microorganismos de las placas de recuentos efectuados sobre las manos de los alumnos. Es preferible, para el tipo de antibiótico que se va a utilizar, aislar microorganismos gran positivos seleccionándose las colonias de coloración amarilla (Micrococcus luteus) o blanca (Bacillus sp). Es oportuno llamar la atención al alumno en este punto sobre la precaución ante el uso de cultivos microbianos, donde bajo ninguna circunstancia deben tocarse con las manos. La incubación se llevará a cabo a temperatura ambiente durante 48 horas. En el transcurso del tiempo y durante los recreos, los alumnos tomarán nota de lo acontecido en las placas de cultivo. La sorpresa es mayúscula, transcurrido el período de incubación establecido, donde se pondrá de manifiesto la presencia de halos de inhibición del crecimiento microbiano. A lo largo de la experiencia, el profesor responsable de la actividad deberá recordar conceptos básicos de microbiología, como es el caso de: ➢ Antibiótico: substancia química de origen microbiano, que a bajas concentraciones matan o inhiben el crecimiento de otros microorganismos. ➢ Concentración mínima inhibitoria (CMI): concentración más baja de un compuesto con capacidad antimicrobiana para matar o inhibir el crecimiento de un cultivo microbiano tras su incubación. ➢ Papel ecológico de los compuestos antimicrobianos: las bacterias productoras de antibióticos podrían alejar o inhibir el crecimiento de otros organismos presentes en el entorno inmediato de la cepa productora. ➢ Resistencia bacteriana a los antibióticos. Uno de los grandes problemas sanitarios en la actualidad es el incremento de la resistencia a los antibióticos más comunes por parte de multitud de cepas bacterianas. La presión selectiva que se ha llevado a cabo a una determinada población microbiana por el uso abusivo de antimicrobianos, conduce a una selección natural específica para ese grupo de microorganismos. Esta resistencia frente a


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los antibióticos puede ser consecuencia de propiedades inherentes a la propia población bacteriana, como es el caso de mutaciones espontáneas sobre el material genético, o adquiridas mediante transferencia horizontal de genes (intercambio de plásmidos de resistencia). Este hecho tan importante ha determinado que la Organización Mundial de la Salud (OMS-WHO) haya dedicado muchas de sus actividades al objetivo de detener la propagación de la resistencia a los antimicrobianos, mediante la adopción por parte de los países de un paquete de medidas para luchar contra dicha resistencia

Materiales

1. Placas de cultivo preparadas anteriormente 2. Ajo 3. Papel de WC o de cocina 4. Distintos medicamentos y sustancias que los alumnos tengan interés en

estudiar.

Métodos

En el experimento anterior haremos algunas placas extra que aprovecharemos en esta actividad. En las placas sembraremos los microorganismos de las manos por contacto directo de nuestros dedos sobre el medio de cultivo. Una vez que las tengamos sembradas pasaremos a poner las diferentes sustancias. En general lo mejor es obtener una sustancia líquida que luego mojaremos en un trozo de papel y pondremos sobre la placa. Para ello disolveremos los medicamentos en agua o coceremos los alimentos. No obstante también se puede probar directamente con el material sólido tal y como se ve con el ajo en la figura 3. Si la sustancia en cuestión es antibiótica se observará una zona libre de crecimiento bacteriano como se observa con el ajo y con la cáscara de naranja (figura 5). A esto es a lo que se conoce con el nombre de antibiograma, de modo que nos indica si una sustancia es antibiótica o no lo es así como su capacidad (cuanto mayor sea el halo de inhibición mayor es su poder antibiótico).

a b


Figura 5. Antibiogramas en los que se observa la inhibición del desarrollo microbiano prácticamente total del ajo (a) y de la cáscara de naranja

Sesión 2 Actividad 1. ¿Quién vive en un yogur?

Introducción

Se define el yogur como un alimento derivado de la fermentación bacteriana de la leche. Al yogur se le han atribuido multitud de propiedades beneficiosas para la salud. La tradición cuenta que al mismísimo Francisco I de Francia, tras sufrir fuertes convulsiones, fiebres y diarrea intestinal, la alimentación con yogur provocó una rápida mejoría. No obstante, los estudios más serios que se llevaron a cabo con este producto, llegaron de la mano del premio Nobel E. Metchnikoff (finales del siglo XIX), al proponer que una dieta rica en yogur y otros fermentos lácteos provocaban un aumento marcado de la longevidad en los habitantes de regiones próximas a los montes Cáucaso, entre los mares Negro y Caspio.

Los yogures y otros fermentos lácteos entran dentro de la terminología “probióticos”. Con ésta se define a todo un conjunto de alimentos que portan en su interior microorganismos vivos que, ingeridos, ejercen un efecto beneficioso para la salud de aquel que lo consume. Desde hace algunos años, han sido importantes y continuas las campañas de publicidad e información, por parte de grandes multinacionales, para el consumo de este tipo de alimentos. Para ellas, la ingesta de yogur, por ejemplo, podía obrar algo más que milagros: curar resfriados, aliviar procesos relacionados con malas digestiones y estreñimiento severo, así como potenciar la inmunidad y defensas del organismo. Pero, ¿verdaderamente esto es así?. A día de hoy solamente se ha podido demostrar que los cultivos vivos del yogur o de la leche fermentada mejoran la digestión de la lactosa del producto en las personas con problemas para digerir la lactosa.

Basta este comentario para dar cuenta de que la ciencia –de momento- no ha podido demostrar la multitud de propiedades beneficiosas que se le han atribuido a este alimento. No obstante, desde el punto de vista científico sí que se pueden aportar posibles explicaciones ante situaciones muy concretas. Por ejemplo, y por lo que respecta a la resistencia tras la ingesta de probióticos frente a las enfermedades, cabe pensar que los microorganismos vivos del yogur, así como los propios presentes en el tracto digestivo del ser humano, pueden competir por el espacio y los nutrientes con cualquier patógeno oportunista que pudiera llegar a las inmediaciones del intestino grueso, dejando a este último en estado latente, depauperado o provocarle la muerte por inanición.

La producción de yogur se debe a la presencia de un grupo microbiano denominado “Bacterias del Ácido Láctico”. Este conjunto de microorganismos se caracterizan por mostrar carácter positivo frente a la tinción de Gram,


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inmovilidad y no producción de formas de resistencia (endosporas), así como producir ácido láctico como producto final de su metabolismo fermentativo. Todas las bacterias lácticas crecen de manera anaeróbica, si bien no son sensibles al oxígeno, pudiendo crecer bajo su presencia. Por este hecho son denominados anaerobios aerotolerantes. Entre los principales géneros de bacterias del ácido láctico destacan: Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus y Lactobacillus. Estos dos últimos géneros desempeñan papeles muy importantes en la producción de derivados lácteos fermentados, objeto de estudio de la presente comunicación.

El objetivo principal de esta práctica es acercar al profesorado y alumnos al laboratorio aproximándoles a un nuevo mundo de trabajo, la microbiología. En particular, la observación de los productos del metabolismo microbiano y su explicación mediante sencillas secuencias bioquímicas, así como la repercusión que estos metabolitos pueden tener en la vida cotidiana del ser humano; en este caso, la fermentación de la leche y elaboración de yogur.

Materiales

1. Leche (200 ml) 2. Vinagre (50 ml) 3. Camping gas 4. Col lombarda (se deberá cocer y nos quedaremos con el extracto) 5. Sosa (unos 5 g) 6. ¼ de pastilla de caldo de pollo 7. Gelatina (5 g) 8. Agua 9. Tapas de botes 10. Papel transparente 11. Yogur natural

Métodos La clase se dividirá en grupos de 3-4 alumnos cada uno (dependiendo de los recursos disponibles en el laboratorio). La elaboración de medios de cultivo para el estudio de los géneros microbianos implicados en esta experiencia es compleja, ya que la mayor parte de éstos tienen una capacidad biosintética limitada, requiriendo de numerosos y complejos nutrientes: aminoácidos, vitaminas, bases púricas y pirimidínicas… Para ello, nuestro medio base de cultivo consistirá en suero de leche desproteinizado parcialmente y suplementado con una fuente de extracto de carne. En un vaso de 500 ml se verterán 200 ml de leche y 10 ml de vinagre. Con este medio ácido se persigue la precipitación de un porcentaje importante de proteínas solubles (seroalbúmina, lactoalbúmina…), cuya presencia puede enturbiar la detección de metabolitos de interés. Para ello se dejará la reacción 5 minutos, y posteriormente se llevará el vaso hasta ebullición. Mediante la ayuda de una pipeta, se tomarán 100 ml de suero desproteinizado y se


verterán en un vaso. A continuación, se adicionarán al matraz ¼ de pastilla de caldo de carne, 1.5 gramos de gelatina y 2 ml de extracto de col lombarda, neutralizando la muestra hasta alcanzar un pH neutro con hidróxido de sodio. Tras llevar a ebullición, se verterán en las tapas dejando enfriar. Mediante la ayuda de un hisopo de limpieza de oídos, se tomará una pequeña cantidad de yogur y se extenderá por toda la placa. Tras la incubación a temperatura ambiente de 25-30ºC (o mediante la ayuda de una estufa), se observarán cambios importantísimos en las placas de cultivo (Figura 6). Figura 6. (A) Aspecto de la placa de cultivo sin inocular. (B) Placa de cultivo tras incubación durante 4 días a temperatura de 25ºC de un inóculo de yogur. (C) Aspecto de las colonias de microorganismos sobre la placa de Petri. Como complemento a esta práctica, se puede llevar a cabo con el alumnado la producción de yogur casero. Para ello, en un vaso de precipitado de 150 ml se verterán 50 ml de leche (mantenida a temperatura de 37ºC) y una cucharadita de yogur comercial natural. El vaso se introducirá en una bolsa térmica, de las que se emplean en supermercado para conservar los congelados, disponiéndola cercana al radiador del laboratorio. Transcurridas 3 horas, el alumnado comprobará como la leche se va espesando, consecuencia de la precipitación y desnaturalización de las proteínas mediante la acción de los metabolitos ácidos (ácido láctico) liberados por la microbiota viva presente en el yogur natural. Actividad 2. ¿El combustible del futuro hecho por microbios?

Introducción La sociedad creada tras la Revolución Industrial decimonónica demanda, día tras día, enormes cantidades de energía. Petróleo, derivados y carbón son las principales fuentes energéticas que proporcionan el avance social tan esperado desde hacia décadas pero, en cambio, provocan un importante impacto ambiental en nuestro planeta, contaminando la atmosfera con gases de efecto invernadero (CO2, CH4...), tras su combustión. El hidrógeno, gas más abundante en el universo, se empieza a considerar como una fuente renovable de energía, tanto o más eficiente que el


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petróleo en cuanto a poder calorífico e incapaz de causar fuertes impactos ambientales, ya que no emite dióxido de carbono a la atmósfera. Si buscamos en el mundo microbiano, un grupo de bacterias entéricas, los coliformes, son capaces de producir enormes cantidades de este “gas milagroso” como resultado final de su metabolismo fermentativo. La fermentación de azúcares por el grupo de las bacterias entéricas tiene lugar mediante la ruta de la glucólisis, que concluye en la producción de ácido pirúvico que tras diferentes reacciones (Figura 7) acaba produciendo hidrógeno. Las bacterias pertenecientes a los géneros Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Yersinia, Vibrio y Photobacterium son las bacterias que pueden producir esta reacción.

Figura 7. Ruta bioquímica de formación de los ácidos (negrita) y otros productos finales de una fermentación acido mixta a partir de acido pirúvico.

Materiales 1. ¼ de pastilla de caldo de carne 2. Leche (200 ml) 3. Vinagre (50 ml) 4. Filtros para el café o papel de filtro 5. Sosa 6. Detergente líquido 7. 10 gotas extracto de lombarda y ajustar a pH 7 8. Tubos de ensayo 9. Agua 10. Tubo de vidrio para preparar campana de vidrio donde recoger el

hidrógeno 11. Camping gas


12. Excremento de perro o aguas residuales 13. Papel de aluminio

Métodos

Preparamos el medio de cultivo líquido para el que en primer lugar precipitamos las proteínas de la leche y nos quedamos con el suero que es rico en lactosa (necesitaremos el equivalente a 0,5 g de lactosa para 100 ml de medio de cultivo). El lauril sulfato de sodio es un detergente aniónico que ejerce la función de agente selectivo en nuestra experiencia. Los coliformes (bacterias gramnegativas1) serán capaces de resistir la acción desnaturalizante del detergente sobre las membranas lipídicas celulares. Una vez preparada la muestra pondremos 9 ml y 1 ml de la muestra rica en coliformes (agua residual o excremento de perro disuelto en agua). Dentro del tubo ponemos la campana y a los pocos días se observa la producción de hidrógeno que queda recogido en la campana y cambio de color en el medio por acción de los microorganismos (Figura 8).

Figura 8. Aspecto del tubo de fermentación al inicio de la práctica, previa a la incubación con la muestra de agua residual (A) y posterior a la incubación durante 48 horas, a temperatura de 37 ºC (B). Puede comprobarse una variación en la coloración del indicador de pH (verde, pH 6.8 → amarillo, pH 3.2) y la producción de gas en los tubos de fermentación.

Sesión 3

Actividad 1. La información de las levaduras

Introducción ADN es la abreviatura del ácido desoxirribonucléico (en inglés DNA). Constituye el material genético de los organismos y es el componente primario de los cromosomas y el material del que están formados los genes. El ADN fue identificado inicialmente en 1868 por Friedrich Miesche, un biólogo suizo, en los núcleos de las células del pus obtenidas de los vendajes quirúrgicos y en el esperma del salmón. Él llamó a esta sustancia nucleína,


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aunque no fue reconocida hasta 1943 gracias al experimento realizado por Oswald Avery. La estructura del ADN es una doble hélice de largas cadenas de nucleótidos. Esta estructura fue descubierta por James Watson y Francis Crick. Sólo tenemos un 30% más de genes que un diminuto gusano, el cual solo tiene un milímetro de longitud y posee 959 células, en tanto que nosotros tenemos en torno a 100 billones. Con la presenta práctica de laboratorio se pretende que seáis capaces de utilizar unas sencillas técnicas para poder extraer el ADN y observar su estructura fibrilar. Materiales

1. Levadura de panadería 2. Harina 3. Agua 4. Sal 5. Jugo de medio limón 6. Embudo de vidrio 7. Papel de filtro 8. Tela fina 9. Cuchara de metal 10. Alcohol 11. Detergente 12. Zumo de piña 13. Hielo

Métodos

a. Coloquen 80 g de levadura de panadería en un vaso y agregar 150 ml de agua fría. Mezclen con la ayuda de una varilla de vidrio o cucharita hasta disolver la levadura.

b. Agreguen a la mezcla 1/3 de cucharadita de sal y 3 chorros de jugo de limón

c. Filtren el preparado utilizando un embudo de vidrio cubierto de un papel de filtro y una tela delgada.

d. Recojan los restos presentes en la tela con la ayuda de una cuchara de metal y colóquenlos en un vaso de precipitados. Desechen el filtrado.

e. Agreguen al vaso de precipitados 150 ml de agua fría, 1/3 cucharadita


de sal, 3 cucharaditas de alcohol y 2 gotas de detergente. Mezclen bien durante 20 minutos.

f. Agreguen a la mezcla 3 cucharaditas de sal y mezclen bien durante 10 minutos más.

g. Dejen reposar la mezcla 24 hs: se observará un precipitado de levaduras. Deséchenlo y guarden el líquido añadiendo un par de cucharadas de zumo de piña con el fin de proteger el ADN. Diluyan el líquido con 3 veces su volumen en alcohol. Se observará un precipitado donde encontrarán una maraña de fibras de ADN (Figura 9).

Figura 9. Precipitado de mucopolisacárido extraído de muestras de levaduras en el que se puede observar la formación de estructuras fibrosas características del ADN.

Esta práctica se puede ampliar con la fabricación de masa de pan a fin de que los alumnos observen el efecto de las levaduras produciendo CO2 como resultado de la fermentación de los azúcares contenidos en la harina.

Actividad 2. ¿A qué huelen los microbios? Introducción Las bacterias producen diferentes sustancias como resultado de sus rutas bioquímicas. Algunas de esas sustancias tienen un olor característico fácilmente reconocible pero que en muchos casos no somos conscientes que se debe a la actividad microbiana. Por ejemplo, fruto de la acción microbiana da las bacterias coliformes de nuestro intestino grueso se producen dos sustancias: el indol y el escatol, que producen el característico olor de las heces. Otro ejemplo lo constituyen la putrescina y la cadaverina que producen el olor característico de la carne en descomposición o los aminoácidos ricos en azufre (cisteína y metionina) que se descomponen por acción de los microbios y producen metilmercaptano que da lugar al olor del aliento. Por todo ello el objetivo de la presente actividad es la de conocer diferentes compuestos microbianos que producen olores característicos de nuestro entorno.


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Materiales

1. Cajas de cartón 2. Tijeras 3. Malla (unos trozos de 5 x 5 cm2) 4. Pegamento 5. Ventilador de mano 6. Calcetín sudado 7. Queso azul 8. Libro viejo 9. Suelo húmedo 10. Ropa húmeda (por ejemplo una bayeta)

Métodos En cada caja de cartón vamos realizar un agujero en la parte lateral y otro en la tapa que cubriremos con una malla. Dentro de la caja colocaremos los diferentes materiales a oler. Los alumnos irán pasando por las diferentes cajas oliendo por el agujero de la tapa, para lo cual tendrán que accionar el ventilador de mano que se aplicará por el agujero de la zona lateral (Figura 10).

Figura 10. Montaje de las cajas de la práctica. Se irán rellenando las siguientes fichas con el objeto de al final de la práctica ir uniendo cada caja con su olor y el origen del mismo. Caja número:

Tiene dentro…

Huele a…


Se produce este olor por…

El grupo microbiano al que se debe este olor es…

Para poder rellenar esta ficha es necesario dar a los alumnos la información que a continuación se detalla.

1. Cuando llueve es habitual que se pueda percibir un olor característico debido a la presencia de una sustancia llamada geosmina. Esta sustancia es producida por la bacteria Streptomyces coelicolor. Algunos hongos filamentosos como Penicillium expansum también producen geosmina.

2. Determinados grupos de hongos del género Penicillium producen un color azul característico de algunos quesos. El fuerte olor de estos quesos se deben a sustancias volátiles producidos por estos hongos como por ejemplo ácidos grasos libres.

3. Los microorganismos que viven en la superficie de nuestra piel se alimentan de los restos de suciedad y sudor. Especialmente en zonas poco aireadas como axilas y pies se producen sustancias como el ácido propiónico, metil-mercaptano y ácido butírico que da lugar al característico olor a pies.

4. Muchos mohos (un grupo de hongos) necesitan zonas de elevada humedad para vivir. Uno de los sitios preferidos para estos microorganismos es la ropa húmeda. Estos hongos viven alimentándose de las fibras de las prendas de vestir y especialmente en aquellas que están en zonas húmedas como toallas y bayetas.

5. Cuando los componentes de los libros (cola, papel, tinta…) empiezan a descomponerse por acción de los microbios produciendo compuestos aromáticos con olor similar a la vainilla. Estos compuestos proceden de la descomposición fundamentalmente de la lignina, de cuya degradación también viene el característico color amarillento de los libros viejos.

Esta práctica se puede ampliar fácilmente con multitud de productos y sustancias como el pan, basura, yogur… existiendo mucha información en internet sobre los compuestos y grupos microbianos que tienen un papel fundamental. Actividad 3. Construyamos un microscopio

Introducción Aunque durante mucho tiempo se sospechó la existencia de criaturas demasiado pequeñas para ser percibidas a simple vista, su descubrimiento estuvo relacionado con la invención del microscopio. En 1664 Robert Hooke


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describió cuerpos fructíferos de hongos, pero la primera persona que vio microorganismos con detalle fue el holandés Antonie van Leeuwenhoek,. Sus observaciones fueron confirmadas por otros investigadores, pero los avances en comprensión de la naturaleza de estos seres fueron muy lentos. No fue hasta el siglo XIX cuando el microscopio se empezó a generalizar y la naturaleza de las formas microbianas comenzó a tener una importancia real. Desde entonces la microscopia ha avanzado mucho, especialmente debido al desarrollo del microscopio electrónico que permite observar la materia hasta el nivel de átomos. Una de las principales trabas en el desarrollo de prácticas de microbiología en los centros educativos puede ser la carencia de microscopios, si bien con un poco de ingenio y aprovechando ciertos elementos vamos a poder construir “microscopios” con resolución de hasta 10000 aumentos. El objetivo de esta práctica es dotar de herramientas para visualizar muestras microscópicas fácilmente desarrollables en el entorno educativo.

Materiales

Primer tipo

Una caja de cerillas grande Una canica transparente Cinta adhesiva Un espejo (3 x 3 cm) Un trozo pequeño de cebolla Tijeras Betadine o cualquier tintura de yodo Lámpara

Segundo tipo Láser Jeringa Gota de agua sucia Soporte

Métodos

Primer tipo

Se sacan las cerillas de la caja, con ayuda de unas tijeras se hace una ranura en la parte superior en la que se va a colocar el espejo en la ranura con una inclinación de 45°. Haremos un pequeño agujero en la parte de delante de la caja donde colocaremos la canica (Figura 11).


Figura 11. Montaje y visualización de la “lupa – microscopio”

La preparación será un trozo de epitelio de cebolla que previamente se habrá tintado con yodo y que se habrá colocado entre dos tiras de cinta adhesiva. Para usarlo hay que poner la cebolla en la canica (por detrás, hacia el espejo), y apunta con la lámpara al espejo, ahora cierra un ojo y mira a través de la canica. La luz rebota del espejo hacia la canica, de tal manera se ilumina la muestra y se distingue mejor. Su aumento no se sabe con exactitud porque depende del aumento y tamaño de la canica. Segundo tipo Colocar en una jeringa agua sucia (de una charca por ejemplo). El montaje se consigue colocando la jeringa en un soporte elaborado con un envase de botella de un refresco desechable, con lo que conseguiremos que no se desenfoque la muestra. A continuación se debe colocar el montaje frente a una pared limpia y de color claro. Apagamos las luces e intentamos que no entre luz del exterior. Apuntamos con el láser a una gota de agua sucia que sale de la punta de la jeringa y observaremos los microorganismos moviéndose en la imagen proyectada en la pared. Con este tipo de microscopio se pueden conseguir 10000 aumentos de la imagen original.

Sesión 4

Actividad 1. Los peluchemicrobios

Las colecciones de microorganismos constituyen uno de los elementos didácticos más reconocidos en la didáctica de la microbiología. Sin embargo el mantenimiento de ciertos grupos microbianos no es sencillo en el laboratorio de los centros educativos. Este aspecto es especialmente relevante con los microorganismos patógenos, los cuales no deben ser conservados bajo ningún concepto en centros no especializados. La morfología microbiana de estos grupos es difícilmente asimilable por los alumnos, especialmente de aquellos de menor edad. Por este motivo, una de las posibilidades que se plantea es la realización de modelos de los microorganismos causantes de algunas de las enfermedades más comunes. Esta actividad permite a los alumnos conocer diferentes aspectos de la morfología bacteriana tales como:

- Forma: se diferencian en cocos (forma esférica), bacilos (forma de bastón), vibrios (forma de coma ortográfica) y espirilos (forma de hélice)

- Agrupación de las células: en forma de cadena (estreptococos), en racimo (estafilococos) o agrupamientos en tres dimensiones (sarcinas).

- Presencia de flagelos

El objetivo de la presente actividad es dar a conocer la morfología de los grupos microbianos patógenos más habituales en el entorno de los alumnos.


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Materiales

1. Fieltro 2. Tijeras 3. Cartón 4. Material de dibujo (lápices, rotuladores…) 5. Lanas e hilos de colores 6. Aguja y dedal 7. Algo para rellenar las figuras (restos de tela, de lana, relleno de

cojines…). 8. Fotografías de las bacterias, virus u hongos a reproducir.

Métodos

Dibujar la silueta en cartón del microorganismo. Luego el fieltro con la misma forma, recortar y coser las piezas y las decoraciones. Rellenar y cerrar (Figura 12).

Figura 12. Ejemplo de peluche realizado de la bacteria del género Salmonella, causante de la salmonelosis.

Esta actividad se completará con la realización de una ficha similar a la que se adjunta que sirve de ejemplo para acompañar al peluche de la Figura 10.


Salmonella thyphimurium FOTO/DIBUJO

¿Qué enfermedad produce? Salmonelosis

¿Qué síntomas tiene? Gastroenteritis con fiebres, vómitos y diarrea

¿Cómo se transmite? Tomando alimentos en mal estado que no hayan sido bien cocinados

¿Cómo se trata esa enfermedad? Para casos leves no se suele tratar. En casos severos: antibióticos, antidiarréicos y suero para evitar deshidratación.

Actividad 2. Jugando a Dr. House Introducción

Estamos acostumbrados a que cuando nos hacen unos análisis nos dan un papel con un montón de números difíciles de comprender. Nuestro cuerpo tiene unos valores “normales” de distintos parámetros como la temperatura o el número de células sanguíneas. Cualquier cambio de esos aspectos puede estar indicando la presencia de una enfermedad. El diagnóstico es precisamente eso, buscar aspectos anormales que les den pistas a los médicos acerca de las enfermedades. El objetivo de esta actividad es diagnosticar diferentes casos clínicos según una serie de datos de los enfermos. Considerando que los valores normales de un análisis de sangre son los siguientes:

• LEUCOCITOS: 6.000 a 9.000 por mm3

• ERITROCITOS: Mujer: 4.000.000 a 4.500.000 por mm3 Hombre: 4.500.000 a 5.000.000 por mm3

• FÓRMULA LEUCOCITARIA: Segmentados: 45-62% Cayados: 3-5% Eosinófilos: 1-3% Basófilos: 0-1% Monocitos: 3-8% Linfocitos 25-35%


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• TEMPERATURA CORPORAL: 36,5 – 37 ºC

a) Caso clínico número 1: Un chico de 13 años nota al levantarse de la cama un fuerte dolor en el vientre y un poco de náuseas. Su madre, que lo atribuye a una indigestión, sólo le da una limonada en el desayuno. Ya en el colegio nota que el dolor va incrementándose, bajando hacia la parte derecha del vientre. Las náuseas le producen vómitos, y un compañero le toma el pulso registrando 100 pulsaciones por minuto. Al llegar a casa se pone el termómetro que le marca 38’7ºC. Su madre le manda acostarse y llama al médico, que tras reconocerle indica que debe hacerse con urgencia un análisis de sangre. El resultado que da el análisis es el siguiente: Leucocitos: 13.000 por mm3 Eritrocitos: 4.600.000 por mm3

Indica tu diagnóstico razonándolo.

b) Caso clínico número 2:

Una chica de 18 años se aqueja de dolores de cabeza y presenta manchas en la piel. Su pulso es acelerado, presentando el siguiente gráfico de temperaturas a lo largo de una semana de enfermedad. Se ha hecho un análisis de sangre cuyo resultado es: Leucocitos: 8.500 por mm3

Eritrocitos: 4.200.000 por mm3

Indica tu diagnóstico razonándolo.

c) Caso clínico número 3:

Observa el gráfico de temperatura y deduce la enfermedad que puede producirlo. Razona tu respuesta.

d) Caso clínico número 4:

José Luís es un carpintero de 43


años que últimamente ha perdido peso, presenta una tos profunda, debilidad y sueño. Después de un vómito de sangre ha visitado al médico, que le ha prescrito un análisis de sangre y unas radiografías torácicas. El hemograma ha dado el siguiente resultado: Eritrocitos…..3.500.000 por mm3 Leucocitos…..10.000 por mm3 Indica tu diagnóstico razonándolo.

e) Caso clínico 5:

Utilizando la tabla de abajo invéntate un caso con datos clínicos que cuadre con la enfermedad que elijas. Debes exponerlo a la clase para que den su diagnóstico.

Enfermedad Causas Síntomas

Temperatura Pulso Análisis sangre Otros síntomas

Apendicitis Inflamación del apéndice vermiforme por infección bacteriana.

Fiebre ligera:

37’2-38’9ºC

Rápido Leucocit: 10000 a 16000

Eritrocit: normal

Dolor en derecha de abdomen. Náuseas y vómitos.

Cólera Infección bacteriana del aparato digestivo.

Variable Variable Leucocit: >104

Eritrocit: > 5.106

Náuseas, vómitos y diarrea.

Gripe Infección por virus del aparato respiratorio.

38’5-40ºC

durante 4 días

Rápido Leucocit: < 7.103

Eritrocit: normal

Dolor de cabeza y muscular. Debilidad

Fiebre de malta

Infección bacteriana por ingestión de leche contaminada.

Aumenta de noche y disminuye por la mañana. La temperatura nocturna va aumentando diariamente.

Acelerado Normal Debilidad. Gran sudoración. Dolor de cabeza.

Malaria Infección por protozoos por picadura de mosquito.

Aumento rápido de la temperatura que cesa a las 8 horas. Después de 48 horas hay otro aumento más elevado que desciende gradualmente.

Acelerado en los momentos de fiebre.

Eritrocitos infectados por los protozoos.

Dolor de cabeza y malestar cuando desciende la fiebre. Color amarillo de la piel.

Rabia Infección de virus por mordedura de perro contaminado.

Fiebre. Acelerado Normal Gran agitación. Abundante producción de saliva.

Tétanos Infección bacteriana en las heridas.

Fiebre moderada, 38-39ºC Acelerado Leucocit: > 104 Rigidez de músculos de cara y cuello.

Tuberculosis Infección bacteriana del aparato respiratorio.

Fiebre moderada o no presente.

Normal Leucocit: alto

Eritrocit: bajo

Vómito de sangre. Tos. Pérdida de peso.

Tifus Infección bacteriana del aparato digestivo.

Elevación rápida de temperatura (40’5ºC).

Acelerado Normal Dolor de cabeza y piernas. Aparición de manchas en la piel.


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Viruela Infección de virus 3 primeros días con fiebre alta (40-41ºC), 3 siguientes con fiebre moderada (37’5-38ºC).

Rápido Leucocit: < 104 los primeros días, después > 104

Dolores de cabeza y musculares. Manchas rojas en la parte superior del cuerpo que supuran y dejan cicatriz.

Actividad 3. Protégete contra el SIDA

Introducción El estudio de las enfermedades de transmisión sexual en la educación lleva consigo la aproximación a la enfermedad conocida como Síndrome de Imnuno Deficiencia Adquirida (SIDA). Esta patología está causada por el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH), perteneciente a la familia de los retrovirus, con capacidad de atacar al complejo celular implicado en la defensa del organismo. A través de los estudios llevados a cabo durante los últimos, las estadísticas reflejan una mortalidad altísima causada por este virus en nuestra sociedad, sobre todo en países y escalas sociales con bajo poder económico, con escasos sistemas para acceder a una sanidad de calidad. En un resumen elaborado por la Organización Mundial de la Salud para el año, el número total de personas que conviven con el VIH en el mundo es de 34 millones, un 7.4% más que en 2010. En este mismo informe se destaca la cifra de 1.7 millones, como las muertes causadas por este virus, de los que 230.000 comprenden a niños menores de 15 años. El informe también ofrece datos referidos a Europa Centro y Occidente, en cuando al número de personas que conviven con la infección (900.000), número de adultos y niños que han contraído el virus (30.000) y casos de muerte causada por SIDA en adultos y niños (7.000). Si bien los datos sobre la evolución de la enfermedad del SIDA no son tranquilizadores para la sociedad, hay un gran esfuerzo llevado a cabo por parte de la medicina, con el objetivo de encontrar alguna vacuna con capacidad preventiva, así como el desarrollo de tratamientos para frenar su expansión. No obstante, en todo momento los especialistas señalan a la prevención como la mejor arma para luchar contra esta enfermedad que lastra a tantas familias a nivel mundial. Por lo que respecta a la transmisión de la enfermedad, se ha llevado a cabo de un modo gradual entre la población mediante contacto sexual y, de igual modo, por el intercambio accidental de sangre y transfusiones llevadas a cabo en centros de salud y hospitales. Si bien el virus puede estar en cualquier fluido corporal, los estudios han descrito que sólo está presente en cantidades importantes en la sangre, las secreciones vaginales y el semen, así como en la leche materna En cuanto a la complejidad de su estudio, la descripción de la enfermedad en la escuela se puede trabajar de manera progresiva desde los diferentes niveles educativos: el concepto básico y los mecanismos de lucha y transmisión de la enfermedad, dentro un marco generalista de enfermedades de transmisión sexual. El uso de modelos es un elemento clave en la actividad científica. Los modelos están producidos por la capacidad que tiene el ser humano de


representar mentalmente la realidad, sirviendo para la construcción de explicaciones y la elaboración de predicciones. A través de su utilización se espera que los discentes comprendan los contenidos, ya sean fenómenos, hechos, conceptos anatómicos…, con el objetivo de poder predecir y actuar en el futuro. A continuación, se presenta una actividad en la que se muestra cómo una conducta sexual promiscua en el ser humano, desde el diseño de un modelo básico de reacción química, puede ser responsable de la rápida expansión de la infección y la consiguiente lacra social derivada, si éste no es capaz de tomar las medidas adecuadas para la prevención efectiva (métodos de anticoncepción de barrera: preservativo masculino o femenino).

Materiales

Cartulinas de dos colores

Método

Cada alumno tiene dos cartulinas del mismo color que determina si está sano o enfermo (las cartulinas de un color indican salud y la otra infección por parte del virus VIH). El objetivo de la dinámica es ver como pudiendo confiar muchísimo en una persona es muy fácil que una enfermedad “silenciosa” como el SIDA se pueda transmitir. El desarrollo de la actividad en el aula tiene las siguientes fases:

1. Presentación del SIDA como enfermedad vírica de transmisión sexual facultativa. Es fundamental en este aspecto comentar cuáles son las vías de transmisión del virus del SIDA y los métodos para evitar el contagio.

2. Se entregarán a cada alumno una tarjeta. El profesor decidirá sin comentar con los alumnos qué color representará el estado de enfermedad y cuál de salud.

3. Se explicará a los alumnos que las cartulinas que se han entregado representan algo muy íntimo de cada uno, que solamente se entregaría a una persona en la que haya una confianza máxima.

4. Cada alumno elige a 3 compañeros y a cada uno de ellos les da un trozo de su cartulina, recibiendo a su vez un trozo de la cartulina del compañero elegido.

5. Finalmente los alumnos que tengan al menos un trozo del color de la cartulina “enferma” estarán contagiados

6. Se comentan los resultados haciendo especial hincapié en la importancia de mantener relaciones sexuales con seguridad.

Hay una alternativa más espectacular con el mismo fundamento


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Materiales

1. Col lombarda (nos quedaremos con el líquido de su cocción) 2. Tubos de ensayo 3. Vinagre/Lejía 4. Agua

Métodos Cada alumno tiene un tubo de ensayo con un poco de líquido. Unos tendrán agua (sanos) y otros agua con un poco de vinagre o lejía (infectados) de modo que la idea es similar a la anterior. Los alumnos se intercambian el líquido de su tubo con los compañeros de modo que al final añadimos unas gotas de extracto de col lombarda “revelando” a los enfermos por el distinto color que toma su líquido.

Actividad 4. Oxígeno puro

Introducción

La catalasa es una enzima perteneciente a la categoría de las oxidorreductasas que cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) en agua y oxígeno.

H2O2 -------------- H2O + ½ O2

El peróxido de hidrógeno es un residuo del metabolismo celular de muchos organismos vivos y tiene entre otras una función protectora contra microorganismos patógenos, principalmente anaerobios, pero dada su toxicidad debe transformarse rápidamente en compuestos menos peligrosos.

El objetivo de este trabajo es evaluar la producción de oxígeno gracias a la acción de las levaduras y comparar dicha producción con la de otros materiales naturales.

Materiales

1. Levadura de panadería 2. Agua oxigenada 3. Vaso 4. Cerillas 5. Papel 6. Probeta de 100 ml 7. Manzana, patata e hígado


8. Cronómetro Métodos Esta práctica se divide en dos etapas. En la primera queremos detectar la producción de O2 por acción de levaduras. Para ello introducimos en una probeta unos 5 gramos de levadura y añadimos 30 ml de agua oxigenada. Se producirá una espuma cuya composición es mayoritariamente O2, el cual se puede detectar acercando una cerilla o un papel recién apagado ya que se volverá a encender gracias a que este gas es combustible. En la segunda parte utilizaremos una probeta y probaremos la acción catalasa de los materiales seleccionados, comparando con la actividad catalasa de la levadura. Para este apartado ponemos un poco del material y 30 ml de agua oxigenada en la probeta de manera que iremos tomando cada 5 segundos la altura a la que llega la espuma y completaremos la siguiente tabla para luego representarla en papel y así comparar los diferentes materiales.

Material: Altura alcanzada (cm)

5 segundos

10 segundos

15 segundos

20 segundos

25 segundos

30 segundos

35 segundos

Sesión 5

Actividad 1. ¿Cómo de pequeños son los microbios?

A pesar de ser muy pequeñas (un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco millones de células), el tamaño de las células es extremadamente variable. Existen bacterias con 1 y 2 micras de longitud. El tamaño de las células humanas es muy variable: desde los glóbulos rojos de 7 micras, hasta los óvulos de 150 micras. En las células vegetales, los granos de polen pueden llegar a medir de 200 a 300 micras.

Para enseñar este concepto a los alumnos es muy útil trabajar con el concepto de cambio de escala, haciendo objetos de su entorno mucho más grandes para que se hagan una idea del tamaño al que nos referimos. Para ello necesitaremos:

1. Papel 2. Regla


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3. Cinta adhesiva 4. Material de dibujo 5. Monedas de 5 céntimos de Sol (diámetro 18 mm)

Dibujaremos la moneda de 5 céntimos utilizando un papel de manera que la hagamos 100 veces más grande. Para ello necesitaremos juntar varios papeles porque tenemos que pintar una moneda de 180 cm. Ese papel representa una realidad ampliada 100 veces, de manera que sobre esa moneda podemos ir pintando cosas que vemos a nuestro alrededor para hacernos una idea de lo pequeñas que son en realidad. Para ello solo tenemos que tener en cuenta que:

6. 1 cm de la realidad = 1 m en el papel 7. 1 mm de la realidad = 1 dm en el papel 8. 1 micra de la realidad = 0,1 mm en el papel

Sabiendo eso dibuja los siguientes aspectos microscópicos: 9. Thiomargarita namibiensis con 750 μm 10. El mimivirus mide unos 0,6 μm 11. Entre los virus más pequeños, se puede citar al virus de la poliomielitis

de unos 0.025 μm 12. Staphylococcus aureus tiene forma esférica con un diámetro de 1 μm 13. La levadura puede ser desde esférica a miden de 1-10 μm ancho por 2-3

um de longitud. 14. Paramecium es un protozoo con un tamaño de 300 μm de largo 15. Se puede comparar con la forma y tamaño de algunas células humanas:

glóbujo rojo 7 μm, óvulo 150 μm

Con esto se persigue que los alumnos se hagan una idea del tamaño real de los microorganismos y de su aspecto ya que se darán fotografías de los distintos microbios.

Actividad 2. Fertilizante made by microbios

Introducción

Un ejemplo típico en el que se puede trabajar para integrar el área académica y la realidad que rodea a los alumnos es la gestión de los residuos. Una de las actividades que se desarrollan en cualquier centro educativo y que producen un volumen importante de residuos son las cafeterías. Estos negocios producen una cantidad apreciable de residuos sólidos orgánicos susceptibles de ser revalorizados mediante su transformación en compost. El compostaje es un proceso por el que la materia orgánica se transforma gracias a la actividad de los microorganismos (bacterias y hongos). Estos


microorganismos necesitan humedad y oxígeno para realizar su actividad, la cual acaba produciendo un sustrato libre de olores y patógenos, rico en materia orgánica estable y nutrientes vegetales. Además, se ha comprobado que la aplicación de este material al suelo mejora su estructura, porosidad y capacidad de retención de agua, por lo que el compost es un material apto para su uso como fertilizante en agricultura.

El compostaje de la fracción orgánica de los residuos de la cafetería presenta una serie de ventajas desde el punto de vista pedagógico, ya que permite abordar distintos contenidos tratados en diferentes niveles y fomenta la participación e integración de todos los miembros de la comunidad educativa. Por otro lado, es importante hacer ver a los alumnos que con este proceso, además de contribuir a tener un centro más sostenible, se está revalorizando económicamente lo que antes era un residuo sin ningún valor.

El objetivo fundamental de este experimento fue concienciar a los alumnos sobre la importancia que tiene el compostaje de la fracción orgánica de los residuos. Con este experimento también se pretende que los alumnos sean capaces de:

- Conocer el problema que supone para el medioambiente la acumulación de residuos.

- Desarrollar una metodología activa en su entorno cotidiano. - Describir los principales procesos que tienen lugar durante el

compostaje.

Materiales

1. Restos de fruta y verdura 2. Posos de café 3. Cáscaras de huevos 4. Agua 5. Garrafa de agua de 5 litros 6. Bandeja 7. Tijeras 8. Papeles viejos 9. Opcional: un poco de suelo o de otro compost maduro

Métodos Es importante evitar añadir añadir restos de patata, ajos, cebollas y cítricos, ya que está demostrado que estos materiales poseen importantes contenidos en sustancias tóxicas para los microorganismos (ej. limoneno). Asimismo para favorecer la descomposición microbiana es fundamental que todos los restos sean troceados a fin de obtener un tamaño de partícula suficientemente pequeño para acelerar los procesos de descomposición, y así evitar la putrefacción.

La aireación es un aspecto fundamental a considerar durante el


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compostaje. Para garantizar dicha aireación en fundamental utilizar un agente estructurante, que le aporte porosidad a la mezcla. Asimismo, introduciremos el material en la garrafa la cual habremos agujereado para facilitar la aireación y la lixiviación de los líquidos por la parte baja y evitar condiciones de ausencia de oxígeno que hace que se detenga el proceso (Figura 13).

Figura 13. Montaje del sistema de compostaje.

También es importante voltear la mezcla con un palo o agitar mecánicamente para que la humedad se reparta por toda la mezcla. A lo largo del proceso de compostaje se observa una tendecia en la temperatura característica de las diferentes poblaciones microbianas. Este seguimiento se puede realizar con los alumnos y así obtener un perfil de temperatura de la mezcla de compostaje. Para ello basta con introducir un termómetro en el interior de la mezcla de manera diaria al principio (primeras dos semanas) y semanalmente hasta el final del proceso. De manera resumida la evolución de la temperatura sigue las siguientes fases:

a. En una primera fase la temperatura del material sube hasta por encima de los 50 – 60ºC según la cantidad y tipo de residuos. Esta fase llamada termófila favorece la higienización de la muestra, ya que los microorganismos patógenos del ser humano no viven a temperaturas tan elevadas.

b. Seguidamente se espera un descenso de la temperatura en lo que se denomina fase mesófila, en la cual se producen los procesos de degradación de las ligninas y celulosa por parte de hongos y bacterias.

c. Posteriormente la temperatura desciende hasta unos 20 ºC. Durante esta etapa, llamada de maduración, se llevan a cabo procesos de polimerización de la materia orgánica, que llevan a obtener un cierto grado de humificación de la misma. Esta fase se mantiene durante dos meses, hasta obtener un material con aspecto más o menos uniforme, con color y textura típicos del compost maduro (Figura 14).


Figura 14. Resultado de un compost obtenido con los residuos de la cafetería de un centro educativo.

Actividad 3. Reconocimiento de los resultados obtenidos de los experimentos y elaboración de un informe de prácticas La presentación de los resultados obtenidos a lo largo de un experimento y la explicación de dichos resultados constituye el fin último de cualquier labor científica. Es fundamental incidir en la calidad de la presentación de los resultados así como en la discusión de los mismos, ya que una mala interpretación puede llevar a conclusiones erróneas. En esta última actividad se desarrollará de manera completa uno de los experimentos diseñados a lo largo del curso con el fin de tener un modelo de trabajo para llevar posteriormente al aula. Los apartados en los que dividiremos el trabajo serán los clásicos en cualquier publicación científica.

a. Título: debe ser concreto, clarificador y motivador para el lector. b. Resumen: en no más de 250 palabras dar una visión general de cada

uno de los apartados en los que se ha dividido el trabajo. c. Palabras clave: 4-5 palabras clave con las que a modo de telegrama se

dé una idea de los aspectos más importantes del trabajo. No deben estar contenidas en el título.

d. Materiales y métodos: en este apartado se debe describir de manera concreta los utensilios, reactivos y metodología desarrollada. Es muy importante que esté claramente definida, ya que el objetivo sería que cualquier lector fuese capaz de desarrollar el mismo experimento únicamente leyendo el informe.

e. Resultados: este es un apartado destinado a incluir los datos obtenidos en los experimentos. Estos resultados pueden ser cualitativos (es decir, describir observaciones no medibles) o cuantitativos (valores numéricos). Es fundamental acompañar este apartado de las gráficas y tablas necesarias y hacer hincapié en la importancia del uso correcto de las unidades.

f. Discusión: se trata de dar un por qué de los resultados obtenidos y que se han descrito en el apartado anterior (en ocasiones se pueden juntar haciendo un apartado de Resultados y Discusión). Se trata de comparar


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los resultados obtenidos con los de otros trabajos de investigación a fin de buscar una explicación lógica a los resultados. En el caso de las prácticas de laboratorio este apartado queda restringido a buscar por parte de los alumnos el proceso o procesos que han tenido lugar durante la práctica.

g. Conclusión: es fundamental dar una visión global del trabajo, ya que no se trata de hacer un resumen de los resultados o de la discusión.

h. Bibliografía y webgrafía: las citas bibliográficas incluidas durante el informe debe seguir un criterio común, siendo el más recomendable el que incluye el autor y año entre paréntesis (ejemplo: Garcia y col., 2010). Los libros y revistas científicas suelen seguir un patrón común que es el siguiente: - Revistas: Autor. Año. Título del artículo. Revista, páginas. Ejemplo:

García, A. 2011. Enseñanza de la Biología en el Laboratorio de Primaria. Educación Latina, 201 – 209.

- Capítulo de libro: Autor. Año. Título del capítulo. En: Título del Libro (Editorial). Lugar de edición, páginas. Ejemplo: Martínez, R. 2013. Las matemáticas en infantil. En: Enseñanza de las Ciencias en la Escuela (Ed. Pampa). Madrid (España), 240 – 252.

- Libro: Autor. Año. Nombre del libro. Lugar de edición. Número de páginas. Ejemplo: Varios autores. 2013. Enseñanza de las Ciencias en la Escuela (Ed. Pampa). Madrid (España). 320 pp.

8. Bibliografía

Boronat, R., López, J.P. 2014. Uso de la ciencia recreativa como recurso de la transmisión del VIH. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencia, en prensa. Chamizo, J.A. 1994. Hacia una revolución de la educación científica. En: Ciencia, Academia de la investigación científica. Madrid (España). de la Fuente, C., Nicolás, M.J. 2012. Compostaje de la fracción orgánica de los residuos de la cafetería del IES Floridablanca (Murcia). En: Actas de las II Jornadas de Intercambio de Experiencias en Ciencia. Murcia (España). García, M.A., Díaz-Granaos. 2000. La unificación del trabajo teórico, el trabajo práctico de laboratorio y la resolución de problemas. En: Actas del II Congreso Iberoamericano de educación de ciencias experimentales. Córdoba (Argentina). Legeler, J.W., Drews, G., Schlegel, H.G. 1999. Biology of the prokaryotes. Blackwell Science. Stuttgart (Alemania). Disponible en: http://books.google.es/books?id=MiwpFtTdmjQC&printsec=frontcover&hl=es&s

http://books.google.es/books?id=MiwpFtTdmjQC&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false


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