Aplicación de la enzima peroxidasa de rábano picante y la enzima oxidasa de tomate verde (tomatillo) en la determinación cualitativa de colesterol y glucosa. Tesis que como Requisito para obtener el grado de Maestría en Educación Científica presenta: Carmen Rosa Luévano Aguirre Dr. Armando Zaragoza Contreras M.C Amaro Aguilar Martínez Chihuahua, Chihuahua. Febrero 2010 Dedico este trabajo a aquellas personas que con su ayuda, paciencia, compañerismo y aprecio invaluables, me acompañaron en el trayecto de mi camino profesional, en especial a mi hija Luisa Fernanda por el tiempo que me prestó para alcanzar una meta más en mi vida. Agradezco a: Gobierno del Estado de Chihuahua Secretaría de Educación y Cultura por las facilidades otorgadas al programa de Maestría en Educación Científica. Comisión Estatal para la Planeación y Programación de la Educación Media Superior por las facilidades otorgadas a los programas: Mundo de materiales y Maestría en Educación Científica. Centro Chihuahuense de Estudios de Posgrado por las facilidades otorgadas al programa de Maestría en Educación Científica. Centro de Investigación de Materiales Avanzados por las facilidades otorgadas al programa de Maestría en Educación Científica. Colegio de Bachilleres del Estado de Chihuahua por el apoyo que recibí en este programa. Mis apreciados maestros ya que sin sus conocimientos compartidos no hubiera sido posible llegar al final del camino. Mis asesores: Dr. Armando Zaragoza por su confianza, paciencia y sabiduría que me confirió. M.C Amaro Aguilar Martínez por su experiencia, confianza y conocimientos compartidos. Ing. Claudia Alejandra Hernández Escobar, encargada del Laboratorio de Polímeros por su tiempo y enseñanzas que me compartió. Mis compañeras y amigas: Cruz, Idel, Lupita (MEC I), Margarita y Zenhia por el extraordinario equipo que formamos en clase y amistad fuera del aula. RESUMEN Para los jóvenes el aprender ciencias representa un obstáculo, una expectación que no es fácil asimilar, en este aspecto es importante hacerle ver al alumno que las ciencias tienen mucha relación con el diario con el fin de que ellos puedan observar que no es imposible aprenderlas. En esta propuesta se tiene como meta que los estudiantes logren un aprendizaje significativo realizando experimentos en el laboratorio donde ellos mismos refuercen sus conocimientos previos. El módulo de biosensores como tal es muy interesante por su colorido, donde el alumno se encuentra con enzimas en polvo (extraídas en un laboratorio) y en este trabajo que se presenta se colocará al alumno frente a las mismas enzimas pero desde su materia prima. La fundamentación de este proyecto se basa en la experiencia de trabajo con educandos de la Enseñanza Media Superior. Con el desempeño del alumno en este proyecto se pretende que alcance los siguientes objetivos: • Buscar fuentes sustitutas en vegetales de uso común las enzimas peroxidasa y oxidasa, para su aplicación en biosensores en la determinación cualitativa de colesterol y glucosa. • Conocer, aprender y comprender el funcionamiento de las enzimas, así como las fuentes de donde se pueden extraer. • En este aspecto la propuesta planteada presenta una opción de desarrollar el módulo de biosensores a un costo menor: • Al sustituirlas por su fuente natural, el costo se reduce aproximadamente en un 42% ABSTRACT The learning sciences represent an obstacle for the youngsters, a sense of expectancy that is not easy to assimilate, in this aspect it is important to make the student comprehend that sciences are much related to the daily life in order that they can observe that it is not impossible for them to learn them. The goal in his proposal is that the students obtain significant learning realizing experiments in the laboratory, where they themselves reinforce their previous knowledge. The module of biosensors itself is very interesting by its many colors, where the student works with dehydrated enzymes (extracted in a laboratory) and in this present work will place the student in front of the same enzymes but from their raw material. The founding of this project is based on the experience of work with Education Average Superior teachers. With the performance of the student in this project, it is pretended that he reaches the following objectives: • To look for sources substituted by vegetables of common use: the enzymes peroxides and oxides, for its application in biosensors in the qualitative determination of cholesterol and glucose. • To know, to learn, and to understand the operation of the enzymes, as well as the sources of where their extraction is possible. • In this aspect, the raised proposal presents an option to develop the module of biosensors to a smaller cost. • When replacing them by their natural source, the cost is reduced approximately in a 42%. INDICE Página Resumen Presentación 1 Presentación del trabajo Introducción 4 Presentación del trabajo Capítulo I 7 Antecedentes de la Educación Capítulo II 25 Fundamento Pedagógico Capítulo III 44 Desarrollo, resultados y conclusiones del proyecto Capítulo IV 98 Recapitulaciones Capítulo V 107 Conclusiones finales Bibliografía 119 PRESENTACION Los jóvenes hoy en día, tienen una serie de obstáculos que contribuyen a perder el interés por la escuela y sus programas educativos, ellos deben luchar con una sociedad que les presenta desintegración familiar, una economía pobre donde los padres deben tener hasta dos o tres trabajos con el fin de dar a los hijos una vida digna, aunado a esto encontramos todo un universo para el joven en el campo de la tecnología, mismo que evitan la lectura abierta de libros, documentos y desde luego el aprendizaje de las áreas relacionadas con las ciencias, no obstante, si se hace buen uso de la tecnología llega a convertirse en una gran herramienta. Por otro lado, el estudiante se enfrenta a convivir con los medios de comunicación los cuales actualmente son un bombardeo de problemáticas sociales muy graves tales como sexo, juegos electrónicos, drogas y alcohol que a veces terminan en deserción escolar. En el contenido de este trabajo se tratan algunos aspectos sobre la importancia que merece la Educación Media Superior (EMS), tales como la deserción, reprobación, la problemática que se presenta en los jóvenes para aceptar las materias relacionadas con la ciencia así como las bondades de programas implementados al currículo desarrollados en los cinco capítulos que a continuación se comentan: CAPITULO I En este capítulo se abordan el interés de los gobiernos mundiales por los jóvenes que cursan la Educación Media Superior, la educación en México y la necesidad de reestructurar el currículo básico nacional en el afán de subsanar los problemas que actualmente se observan en los jóvenes, los tipos de programa de Educación Media Superior (EMS): el bachillerato general, cuyo propósito principal es preparar a los alumnos para ingresar a instituciones de educación superior, el profesional técnico, que proporciona una formación para el trabajo. La nueva estructura curricular, propone un modelo centrado en el aprendizaje, sustentado en el constructivismo que 1 incluye tres componentes básicos: Formación Básica, Formación Propedéutica y Formación Profesional. CAPITULO II En los últimos años se está difundiendo un nuevo tipo de enseñanza de las ciencias centrado en el aprendizaje. El capítulo II muestra las bondades de una enseñanza con enfoque constructivista ya que se considera el razonamiento análogo como la llave que permite el acceso a los procesos de aprendizaje, todo conocimiento incluirá una búsqueda de aspectos similares entre los que ya se conoce y lo nuevo, facilitando la comprensión y visualización de conceptos abstractos, despertando el interés por el tema nuevo, el profesor tomará en cuenta el conocimiento previo de los alumnos. Bajo este sustento teórico-pedagógico se realizaron predicciones, desarrollo las actividades 2, 3, 4 y diseño de proyecto del manual de biosensores del programa Mundo de Materiales (WMW), sustituyendo la enzima peroxidasa del kit inicial por la peroxidasa de rábano picante así como la enzima oxidasa presente en el tomate verde (tomatillo), desde luego haciendo ajustes en cantidades y reconociendo tiempos de reacción así como resultados (fluorescencia y colorimetría). CAPITULO III En este proyecto se plantea en primera instancia una actividad preliminar, donde se pretende conocer algunos procesos cotidianos en los cuales intervienen las enzimas, además, se buscó la manera de sustituir la enzimas peroxidasa y oxidasa extraídas en laboratorio (se surten en el kit original de biosensores ), por la enzima peroxidasa contenida en el rábano picante y la enzima oxidasa encontrada en el tomate verde (tomatillo) ambas enzimas las encontramos tanto en el extracto como en la piel por lo que se procedió a realizar las actividades del Módulo de Biosensores del Programa Mundo de Materiales, presentando una buena alternativa para que el alumno pueda observar de manera rápida y clara la presencia de peróxido de hidrógeno al reaccionar con la enzima peroxidasa impregnada en la piel del rábano 2 picante, que aprenda el método de separación por cromatografía en papel al reaccionar peróxido de hidrógeno con la peroxidasa del extracto de rábano picante además de la determinación de diferentes concentraciones de colesterol y glucosa utilizando la peroxidasa y oxidasa del tomate verde (tomatillo), las cuales el joven puede manipular con éxito gracias a la estabilidad de estas enzimas. CAPITULO IV La función del maestro debe ser como un asesor mostrando los posibles caminos a la solución, es decir guiar al joven a que descubra el conocimiento, nunca hacer el trabajo por él, dejarlo que se equivoque ayudarlo a encontrar la solución. Esta situación se observa básicamente en las predicciones y al concluir las actividades, a veces durante el proceso por lo que hay que tener cuidado, solo seguir el procedimiento como se marca anteriormente nunca en predicciones y resultados. CAPITULO V Sería excelente que se pudieran implementar este tipo de talleres para todo el alumnado de la escuela como materia académica, me parece que volveríamos a ser niños aprendiendo del ensayo y error, dicho proceso parece adecuado para iniciar el aprendizaje significativo, sin embargo la ciencia moderna trata de evitarlo llamándolo: experimentación, sin embargo, cada persona de acuerdo a sus habilidades desarrolladas sería experto en cada una de ellas, logrando una persona capaz de resolver las situaciones que puedan presentársele en un trabajo. 3 INTRODUCCION De la Educación Media Superior egresan individuos en edad de adquirir una serie de actitudes y valores que tengan un impacto positivo en su comunidad, siendo un requisito para que los educandos logren tener un empleo con posibilidades de un buen desarrollo laboral. La calidad es fundamental para que el país pueda dar respuesta a los desafíos que presenta la economía, de forma individual, social y económica. Este nivel requiere una mayor valoración al reconocer el papel que desempeñan los jóvenes en el país al concluir el bachillerato. Para los jóvenes el aprender ciencias representa un obstáculo, resulta un problema al que tienen una aversión, el sólo hecho de mencionar las materias relacionadas con la ciencia como matemáticas, física, química produce en ellos una expectación que no es fácil asimilar, en este aspecto es importante hacerle ver al alumno que las ciencias tienen mucha relación con el diario, y que no es imposible aprenderlas. Los talleres de aprendizaje como los impartidos por el programa: ―El Mundo de los Materiales‖, han resultado buenas estrategias de apoyo a los estudiantes para prevenir la deserción y la reprobación. En estos talleres se brinda atención a los jóvenes con el propósito de reforzar las estrategias pedagógicas, que permitan al alumno despertar su interés por el campo de las ciencias experimentales. En el trabajo: ― Aplicación de la enzima peroxidasa de rábano picante y la enzima oxidasa de tomate verde (tomatillo) en la determinación cualitativa de colesterol y glucosa‖ se buscó la manera de sustituir la enzimas peroxidasa contenida en el rábano picante y la enzima oxidasa encontrada en el tomate verde (tomatillo) ambas enzimas se encuentran tanto en el extracto como en la piel, por lo que se procedió a realizar las actividades del Módulo de Biosensores del Programa Mundo de Materiales, presentando una buena alternativa para que el alumno pueda observar de manera rápida y clara la presencia de peróxido de hidrógeno al reaccionar con la enzima peroxidasa impregnada en la piel del rábano picante, que aprenda el método de separación por cromatografía en papel al reaccionar peróxido de hidrógeno con la peroxidasa del extracto de rábano picante además de la determinación de diferentes 4