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¿Nuestra dieta es saludable? Documento de trabajo para el alumnado (recomendado para 3er de ESO y bachillerato) DESARROLLADO POR: Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 1 - ¿Nuestra dieta es saludable? ¿Vuestra dieta es completa, variada y equilibrada? ¿Por qué han aumentado tanto los casos de sobrepeso y obesidad en los países desarrollados? ¿Cómo está contribuyendo la ciencia al estudio de estas enfermedades? Informaos, opinad, investigad y comunicadlo. La obesidad cada día afecta a más gente en el mundo. Preocupados por la amenaza que supone a largo plazo para la salud, médicos y científicos intentan comprender por qué la gente desarrolla obesidad, con el fin de diseñar estrategias de prevención y tratamientos. En esta guía de actividades os invitamos a informaros sobre esta enfermedad. Os proponemos que investiguéis si vuestra dieta es saludable y también en qué medida lo son las dietas de las familias de vuestro instituto. Para poder llevar a cabo esta investigación, que requerirá una comunicación directa con las familias, primero necesitáis información sobre aspectos tanto científicos como éticos. Por eso os proponemos una serie de actividades para trabajar la dieta saludable, la obesidad y las enfermedades asociadas, la prevención, los tratamientos existentes y la digestión de los alimentos. Además, si sois alumnos de bachillerato profundizaréis en varios aspectos del metabolismo, la genética y la inmunología para seguir los pasos de los investigadores que investigan la obesidad, comprender los mecanismos para poder diseñar tratamientos o, aún mejor, para poder prevenir la enfermedad. Una vez finalicéis vuestra investigación, os invitamos a difundir los resultados informando a las familias y a la comunidad de Xplore Health a través del blog. ¡Bienvenidos al mundo de la investigación en obesidad! Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 2 - A. ¿Creéis que la alimentación es el único factor que condiciona la aparición de la obesidad? (versión para ESO) 1. Organizaos en grupos de cuatro (grupos de trabajo inicial). 2. Individualmente anotad en una hoja los factores que creéis que condicionan la aparición de la obesidad. Poned en común los conocimientos con vuestro grupo, después con toda la clase y, finalmente, elaborad una lista que incluya todos los factores que se hayan mencionado. 3. Visualizad el vídeo La obesidad, un problema de salud. Individualmente, anotad las ideas más importantes y aquellas que no acabáis de entender en una tabla. Nota: os recomendamos que visualicéis el vídeo tres veces. Ideas más importantes No acabo de entender... 4. En los grupos de trabajo inicial comparad las ideas importantes que habéis apuntado sobre el vídeo e intentad agrupar todo lo que no acabáis de entender. Elegid un vocal de cada grupo y apuntad en la pizarra todas las ideas que se vayan diciendo. Aclarad todo lo que no se entienda con la ayuda de los demás compañeros y del profesorado. 5. De manera individual completad, si es necesario, la lista de factores de riesgo que habéis iniciado en la actividad 2 de este apartado. Anotad también, utilizando la tabla que tenéis a continuación, otras enfermedades relacionadas con la obesidad, así como datos de la cantidad de gente afectada por esta enfermedad en diferentes zonas del planeta. Enfermedades relacionadas con la obesidad Cantidad de gente afectada por obesidad 6. Nuevamente en grupos, compartid la información y acabad de completar vuestras listas de factores y vuestras tablas. Finalmente, poned en común y consensuad con el resto de los grupos las ideas anotadas. Procurad resolver dudas de las ideas que no se han entendido y completad ya definitivamente la tabla. 7. Al inicio del vídeo La obesidad, un problema de salud os han planteado algunos dilemas: ¿hamburguesa o ensalada?, ¿refresco o vaso de agua?, ¿manzana o galleta? ¿Debemos, necesariamente, elegir entre uno u otro? Debatidlo en los grupos de trabajo inicial. 8. El índice de masa corporal (IMC) es un índice del peso corporal en relación con la altura. Es un indicador que sirve para evaluar el riesgo asociado al exceso de peso o al infrapeso. Calculad el índice de masa corporal de una persona que mide 1,72 m Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 3 - de altura y pesa 85 kg utilizando el siguiente enlace. ¿El peso de esta persona está dentro de la normalidad? ¿Por qué? ¿Qué le recomendaríais? A. ¿Creéis que la alimentación es el único factor que condiciona la aparición de la obesidad? (versión para bachillerato) A1. Hablemos de metabolismo. 1. En este juego tenéis que ayudar a una persona que sufre diabetes tipo II a introducir glucosa en sus células. Pero antes de jugar tendrá que hacer una presentación con los 6 factores que intervienen en el juego. Organizaos en grupos de 3 o 6 personas, buscad la información necesaria y presentad vuestro “personaje” (uno de los 6 factores) al resto del grupo. A continuación os presentamos algunas ideas que os pueden ayudar a presentaros de forma apropiada: Glucosa: hay que explicar sus posibles orígenes (a partir de la digestión del alimento o a partir de la gluconeogénesis) y su papel en el catabolismo celular. ¡No olvidéis de la relación que tenéis con el hígado! Insulina: hay que explicar el origen, su relación con la glucosa y con sus células favoritas: las musculares, las del corazón y las del tejido adiposo. Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 4 - Adipocito: hay que explicar la gestión de las reservas de grasas a partir del tejido adiposo blanco. Hay que aclarar las diferencias entre el tejido adiposo blanco y el tejido adiposo marrón. Receptor: hay que aclarar su naturaleza bioquímica y función dual. Transportador: hay que explicar su relación con la insulina, con las células del tejido muscular, cardíaco y adiposo. ¡Reivindica su exclusividad! Célula de músculo esquelético: hay que resaltar su carácter dual; metabolismo aeróbico o anaeróbico, dependiendo de las circunstancias. 2. Cuando tengáis claro el papel de todos los personajes, elaborad el guión e interpretad una escena que llamaremos La resistencia a la insulina. 3. Ahora ya podéis jugar al juego y seguro que conseguiréis ayudar al enfermo. Si os animáis, podéis hacer otra escena basada en el propio juego. A2. Genética de la obesidad. Mecanismos epigenéticos. En el vídeo Los orígenes precoces de la obesidad se habla de la interacción entre genes y entorno, en el caso de las manifestaciones de la obesidad y la diabetes tipo II. 4. Organizad en forma de tabla la información que podéis obtener del vídeo sobre el proyecto GIFTS: Objetivo Población estudiada Fases del estudio Diferentes expresiones de un mismo gen Relación entre la vida saludable y la expresión de estos genes 5. En el año 1953 Conrad Hal Waddington definió el término epigenoma para describir el conjunto de procesos evolutivos que transforman el genotipo en fenotipo. La epigenética es la ciencia que se encarga de estudiarlo. El ADN se convierte así en un guión a partir del que se pueden hacer muchas películas diferentes. Precisamente la vida de una famosa actriz de la segunda mitad del siglo pasado, Audrey Hepburn, tiene relación con la descripción de uno de los primeros estudios epigenéticos: los episodios de hambre en Holanda en el año 1944 (Hunger winter). Buscad información sobre este Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 5 - episodio y el desarrollo de enfermedades en los niños que sufrieron malnutrición aquel invierno (incluida la actriz). 6. A continuación os proponemos la lectura de los resúmenes (abstracts) de tres artículos científicos publicados en la revista Nature. Primero anotad los datos en el cuadro y después discutid, en grupos, los diferentes mecanismos epigenéticos que se describen en los artículos. http://www.nature.com/news/fearful-memories-haunt-mouse-descendants1.14272 http://www.nature.com/news/new-contender-for-fat-gene-found-1.14863 Genes implicados Modificaciones del fenotipo Modificaciones estructurales en la cromatina Modificaciones Modificaciones en el ARNm en el (splicing) polipéptido resultante 7. La transmisión de los patrones de metilación en la regulación de la expresión génica es uno de los mecanismos de la epigenética que se ha relacionado con el desarrollo de células tumorales. Observad la figura y responded: Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 6 - Fuente: Esteller, M. Cancer epigenomics: DNA methylomes and histone-modification maps. Nature Reviews Genetics 8, 286-298 (2007) ¿Qué representan los cilindros grises? ¿Qué moléculas presentan acetilación y metilación? Encontraréis más información sobre las consecuencias de estas modificaciones en este vídeo: http://youtu.be/PcKj64oK8oQ. En las células normales, las zonas donde se encuentran los genes “supresores de los tumores” se transcriben de forma normal. ¿Qué pasa en las células cancerosas? En las células normales las regiones que presentan heterocromatina, en el extremo de los cromosomas no presentan acetilación. ¿Se transcribirán? ¿Por qué? ¿Se transcribirán las regiones con heterocromatina en el extremo de los cromosomas en las células tumorales? ¿Por qué? Resumid el proceso de regulación descrito en la figura. A3. ¿Y el sistema inmunitario? 8. Leed la introducción al protocolo de esta práctica de Xplore Health y describid el papel de las células del sistema inmunitario en el desarrollo de la arteriosclerosis. 9. En los siguientes artículos se describen las relaciones entre la obesidad y los procesos inflamatorios: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11744348 http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S071775182010000400011&script=sci_arttext http://www.iibb.csic.es/index.php?pg=lineainvestigacion&lin=8#lin1_name a) ¿Qué células intervienen en los procesos descritos? b) ¿Cuáles son las sustancias implicadas en estos procesos de inflamación? c) ¿Qué relación tiene el conocimiento de estos mecanismos con la prevención de estas enfermedades? A4. Conclusión: 10. Elaborad un informe donde se describa la importancia del metabolismo, la genética y el sistema inmunitario en el desarrollo de la obesidad. El objetivo es informar a toda la comunidad escolar, a través del sitio web de la escuela. Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 7 - B. Prevención de la obesidad Como habéis visto, cada vez hay más gente afectada por sobrepeso y obesidad. ¿Cómo creéis que se podría prevenir la obesidad? ¿Cómo creéis que los científicos encuentran la respuesta a estas preguntas? 1. En grupos, describid el proyecto de investigación HELENA que se presenta en el vídeo de Xplore Health Un estilo de vida saludable. Utilizad el siguiente guión para realizar una descripción detallada de esta investigación: a. Introducción (párrafo breve que explicite el objetivo del experimento). b. Hipótesis de trabajo (formuladla en clave de “si... entonces...”). c. Procedimiento (explicad qué hacen los científicos en cada uno de los pasos y por qué). d. Análisis de los resultados obtenidos en este experimento. e. Conclusiones (relacionadas con el objetivo inicial). 2. A partir de las conclusiones del estudio HELENA actualmente, en la Universidad de Zaragoza están desarrollando el proyecto TOYBOX. ¿Qué objetivo persigue? ¿Por qué motivo el estudio TOYBOX se realiza en edades tan precoces (4-6 años)? 3. Ahora os invitamos a hacer de investigadores. Os proponemos que diseñéis un estudio de la incidencia del sobrepeso y la obesidad en los alumnos de vuestro instituto. Para llevar a cabo esta investigación es conveniente que sigáis estos pasos: a. Diseñad un modelo de encuesta para recoger los datos que consideréis adecuados para el estudio. Compartid vuestra encuesta con el resto de grupos y elaborad un único modelo de cuestionario a partir de las aportaciones de toda la clase. Es conveniente que consideréis la confidencialidad de los datos que recojáis como un aspecto importante que tener en cuenta. b. Consensuad la cantidad de alumnos del instituto a los que encuestaréis. ¿Hay que pasar el cuestionario a todos los alumnos del instituto o solo a una pequeña parte? ¿Por qué? c. Acordad cómo analizaréis los resultados para cada una de las preguntas de la encuesta: porcentajes, tipos de gráficos... 4. Pasad la encuesta y analizad los resultados. Elaborad un póster con las principales conclusiones a las que hayáis llegado con el estudio. Difundid estos pósteres utilizando el sitio web del instituto, las carteleras, etc. Vuestra finalidad debe ser Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 8 - concienciar a la comunidad educativa de la incidencia de la obesidad en vuestro centro. C. ¿Cómo podemos investigar si nuestra dieta es saludable? 1. ¿Qué características debe cumplir una dieta saludable? ¿Por qué se dice que una dieta saludable debe ser equilibrada, variada y completa? Discutidlo con todos los compañeros de la clase. 2. Buscad en Internet una pirámide de alimentos y describid a continuación las proporciones de los diferentes alimentos que debe haber en una dieta saludable. 3. En los grupos de trabajo inicial, poned en común ideas sobre cómo se puede investigar si nuestra dieta es saludable. Anotad a continuación unas primeras ideas de cómo se podría llevar a cabo este estudio. 4. ¿Qué variables hay que fijar para que todos investiguemos con los mismos criterios y después podamos comparar los datos y llegar a conclusiones de todo el grupo? Acordadlo con el resto de compañeros de la clase. 5. Anotad individualmente los alimentos y las cantidades que coméis en cada comida diaria. Para calcular las cantidades podéis utilizar una guía de medidas aproximadas que os facilitamos en el anexo 1. Determinad el valor nutritivo de vuestra dieta diaria. Podéis utilizar tablas de composición nutritiva de los alimentos que encontraréis en Internet, como la que os ofrece la Base de Datos Española de Composición de los Alimentos, la Sociedad Española de Hipertensión o una base de datos americana, la National Nutrient Database. 6. Anotad las cantidades de calorías, proteínas, glúcidos, lípidos, vitaminas, fibra y agua utilizando una tabla como la que os mostramos a continuación: Alimento Cantidad Calorías Glúcidos Lípidos Vitaminas Fibra Agua 7. Comparad vuestros datos con los de la media de la clase; a continuación, comentadlos con vuestro grupo de trabajo. ¿Se cumplen las proporciones saludables para cada miembro del grupo? ¿Y en el conjunto del grupo? 8. ¿Cómo creéis que podríais mejorar vuestras dietas? En los grupos de trabajo, poned un ejemplo de dieta equilibrada para un día. 9. ¿Os gusta ir a los restaurantes de comida rápida? Después de consultar la información sobre el contenido de grasas de sus menús en este enlace y de ver este vídeo, organizad una pequeña discusión sobre el tema. Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 9 - D. Tratamiento de la obesidad (versión para ESO) En esta herramienta multimedia encontraréis un juego para reducir la grasa abdominal. Antes del juego, hay una introducción donde se explica cómo se forman y cómo digerimos los hidratos de carbono. Visualizadla entera y, en los grupos de trabajo, solucionad estas preguntas: 1. ¿Qué semejanzas y qué diferencias hay entre los hidratos de carbono y las grasas? 2. ¿Qué alimentos contienen glucosa? 3. ¿En qué órganos se descompone la glucosa? ¿En qué órganos se produce la absorción? 4. En esta herramienta multimedia no se hace referencia a la parte de la digestión que tiene lugar dentro de la boca. ¿Qué rol juega esta parte de nuestro cuerpo en la digestión de la glucosa? 5. ¿Creéis que toda la glucosa que necesita nuestro cuerpo proviene de la digestión de los hidratos de carbono? Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 10 - 6. Describid con vuestras palabras el papel de la insulina. ¿Dónde se produce? ¿Cómo actúa? 7. ¿Qué relación hay entre los adipocitos y la grasa corporal? 8. ¿En qué consiste la diabetes tipo II? ¿Por qué la obesidad y la grasa abdominal favorecen la aparición de esta enfermedad? 9. Jugad al juego y ayudad al paciente a reducir la grasa abdominal. Haced una captura de pantalla con el resultado obtenido. ¿Habéis conseguido ayudar al enfermo? ¿Por qué? 10. A continuación, jugad al juego “Trata la obesidad con cirugía” y descubrid otras maneras de reducir la obesidad. 11. ¿Qué ventajas y qué inconvenientes presenta la derivación gástrica como estrategia para reducir la obesidad? ¿Por qué crees que este tratamiento solo se utiliza en aquellos casos más graves de obesidad? 12. ¿Qué partes del tubo digestivo intervienen en la cirugía? 13. ¿Dónde queda el duodeno en la primera parte de la intervención? ¿Qué problema puede suponer para el paciente? 14. ¿Qué se consigue con la segunda parte de la intervención? 15. Hasta ahora hemos trabajado la digestión de la glucosa. ¿Qué otros nutrientes energéticos contienen los alimentos? En los grupos de trabajo inicial preparad una presentación con diapositivas sobre el proceso de digestión de uno de estos nutrientes y presentadlo al resto de compañeros. Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 11 - D. Tratamiento de la obesidad (versión para bachillerato) La obesidad incrementa el riesgo de hipertensión, pero también el de desarrollar enfermedades como la arteriosclerosis, que puede llegar a provocar infartos o accidentes vasculares en el cerebro. También puede dar pie a la aparición de diabetes, como habéis visto anteriormente. En grupos de trabajo investigaréis qué es la ingeniería genética y cómo se hace un organismo transgénico en el contexto de una línea de investigación sobre esta enfermedad. Os será de utilidad utilizar un protocolo de experimento que se está llevando a cabo en una línea de investigación para desarrollar un fármaco contra la arteriosclerosis, y que podéis encontrar en el siguiente enlace de Xplore Health. 1. Preparad una presentación que responda a las siguientes preguntas: ¿En qué consiste esta enfermedad? ¿Cuál es el objeto de estudio de la línea de investigación que se menciona en el protocolo? ¿Qué es una diana terapéutica? Para poder estudiar la proteína que se describe en el protocolo, los investigadores necesitan producirla en grandes cantidades en el laboratorio. Para ello, utilizan una técnica de ingeniería genética llamada transformación bacteriana. Con esta técnica transfieren ADN de un organismo a una bacteria para que produzca grandes cantidades de ADN, que posteriormente introducen en otros tipos de células para que produzcan la proteína (que es una posible diana terapéutica). 2. Con la ayuda de esquemas, incluid en vuestra presentación una descripción de qué es la ingeniería genética y de las diferentes etapas de este proceso de transformación bacteriana. 3. Haced una transformación bacteriana para obtener una diana terapéutica en el laboratorio virtual del Xplore Health, en el siguiente enlace. Haced capturas de pantalla de las diferentes etapas de este proceso e incluidlas en vuestra presentación. Describid también qué objetivos tienen los científicos cuando llevan a cabo este proceso. Nota: os recomendamos que llevéis a cabo el proyecto de investigación contra la arteriosclerosis que encontraréis en el siguiente enlace. Al terminar, preparad un informe de prácticas (consultad el anexo 1 del siguiente documento). Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 12 - E. Debatamos aspectos éticos, legales y sociales relacionados con la obesidad. 1. Visualizad el vídeo Obesidad: aspectos éticos del portal Xplore Health. Comentad con el grupo clase las siguientes cuestiones: a. ¿Por qué la obesidad es un problema que va más allá de un simple exceso de peso y de grasa? b. ¿Cómo pueden contribuir las industrias y las instituciones a reducir la incidencia del sobrepeso y la obesidad? 2. Individualmente, para prepararos para el debate, leed la información de las 8 primeras páginas de este documento. 3. Organizad debates en grupos de 6. Presentad los resultados obtenidos en cada grupo y contrastadlos con el resto tratando de llegar a un consenso sobre el orden de las cartas ubicadas entre las "De acuerdo" y las "En desacuerdo". El proceso sería el siguiente: a. 5 min: presentación. b. 25 min: juego de debate en cada grupo. c. 20 min: cada grupo presentará los resultados de su debate al resto de la clase. d. 10 min: debate en clase para intentar llegar a un consenso juntos. Una vez terminado el debate, redactad un artículo con vuestras conclusiones y publicadlo en el blog de Xplore Health. Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 13 - F. ¿Siguen dietas saludables las familias de vuestro instituto? 1. Diseñad en pequeños grupos un posible cuestionario. A continuación, comparadlo entre todos los grupos y consensuad las preguntas que queréis incluir en vuestra encuesta. (Nota: recordad los pasos que habéis seguido para diseñar el cuestionario del apartado B de esta guía de actividades.) 2. Diseñad un cuestionario utilizando herramientas de Internet gratuitas. 3. Preparad una carta para enviar a todas las familias del instituto y hablad con el equipo directivo para que aprueben vuestra iniciativa y consensuad con ellos la campaña de comunicación. Acordaos de dar una fecha límite para completar el cuestionario. 4. Posteriormente, recoged los datos e interpretadlos repartidos en grupos. ¿Qué conclusiones podéis sacar? 5. Una vez acabada vuestra investigación, preparad un nuevo escrito y difundid los resultados entre las familias y en el blog de Xplore Health. Vuestro objetivo debería intentar concienciar a la comunidad educativa de la importancia de tomar medidas preventivas para evitar el sobrepeso y la obesidad y, por lo tanto, todas las enfermedades asociadas. Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 14 - Anexo 1. Guía de medidas aproximadas Raciones de alimentos Equivalencia Una cucharada sopera 20 ml Una cucharada de azúcar o arroz 20 g Una cucharilla de postre 10 ml o 10 g Una taza de leche 250 ml Un vaso 200 ml Una taza de café o un vaso pequeño 70 ml Ración de carne 225 g Corte de lomo 40 g Cuarto de pollo 200 g Ración de pescado 250 g Salchicha 70 g Rebanada de pan 15 g Patata 120 g Manzana y otras piezas de fruta 150 g Huevo 65 g Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 15 - TABLA DE CONTENIDO Nivel Áreas Bloques La salud y las enfermedades 3.º de ESO Biología y geología Ciencias para el mundo contemporáneo La función de nutrición en el hombre La salud y la investigación médica Bachillerato Biología de 1.º y 2.º de bachillerato Biomoléculas Metabolismo Regulación de la expresión genética (epigenética) Ingeniería genética Inmunología Contenidos A. ¿Creéis que la alimentación es el único factor que condiciona aparición de la obesidad? (versión para ESO) B. Prevención de la obesidad C. ¿Cómo podemos investigar si nuestra dieta es saludable? D. Tratamiento de la obesidad E. Debatamos aspectos éticos, legales y sociales relacionados con obesidad F. ¿Siguen dietas saludables las familias de vuestro instituto? A. ¿Creéis que la alimentación es el único factor que condiciona aparición de la obesidad? (versión para ESO) B. Prevención de la obesidad C. ¿Cómo podemos investigar si nuestra dieta es saludable? D. Tratamiento de la obesidad (versión para ESO) E. Debatamos aspectos éticos, legales y sociales relacionados con obesidad F. ¿Siguen dietas saludables las familias de vuestro instituto? A. ¿Creéis que la alimentación es el único factor que condiciona aparición de la obesidad? (versión para bachillerato) B. Prevención de la obesidad C. ¿Cómo podemos investigar si nuestra dieta es saludable? D. Tratamiento de la obesidad (versión para bachillerato) E. Debatamos aspectos éticos, legales y sociales relacionados con obesidad F. ¿Siguen dietas saludables las familias de vuestro instituto? Actividades de aula para las ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 16 - Dedicación la 1h la 3h 2h 2h 1h la 2h 1h la 3h 2h 2h 1h la 2h 3h la 3h 2h 1h 1h 2h Autores: Albert Poveda (INS Apel·les Mestres), Montse Colilles (INS Can Puig de Sant Pere de Ribes), Lluís Pagès (profesor de biología y geología de ESO y bachillerato) y Rosina Malagrida (coordinadora de Xplore Actividades de aula para lasHealth) ciencias de 3.º de ESO y bachillerato - 17 En el marco del proyecto Tàndem, Fundació Catalunya-La Pedrera