Biologia: didattica multi-task

Biologia: didattica multi-task

Nel vastissimo programma di biologia possiamo individuare argomenti che soddisfano contemporaneamente le esigenze didattiche dell’intero curricolo, argomenti che possono essere svolti in diversi anni scolastici e che permettono al docente di svolgere una lezione alternativa alla classica lezione frontale.

Ne propongo uno che trae spunto da una prova fondamentale per il mondo biomedico: il test per l’accertamento dell’assenza di batteri gram-negativi nei farmaci, nelle protesi e nei presidi medici che hanno contatto o sostituiscono organi interni nell’uomo. Da qui si possono derivare approfondimenti di contenuti presenti nelle diverse annualità:

  • La parete cellulare dei batteri gram-negativi e le endotossine (classe 2^)
  • Gli effetti delle endotossine sul corpo umano (classe 4^)
  • La tecnica di esecuzione del test nei suoi aspetti storici e tecnici (classe 4^ e 5^)
  • Il contributo involontario e doloroso di un chelicerato (classe 2^)
  • Le proteine trasportatrici di ossigeno negli organismi animali (classe 2^ e classe 4^)
  • Il problema dell’estinzione delle specie (classe 3^)
  • Le tecniche biotecnologiche in soccorso alla biodiversità (classe 5^)

Struttura dell’attività

  • Proposta di due argomenti che all’apparenza possono apparire slegati tra di loro, da parte dell’insegnante
  • Debate con gli studenti per approfondire quali aspetti conoscono dei due argomenti
  • Intervento del docente per collegare i due argomenti all’apparenza scollegati
  • proposta da parte del docente di una attività

Proposta del docente e debate: Conviene essere di sangue blu?

Sottoponiamo agli studenti due aspetti apparentemente indipendenti:

  • I batteri gram-negativi sono responsabili della messa in circolo di endotossine presenti sulla membrana esterna della loro parete cellulare. Sono sostanze idrosolubili formate da lipidi e polisaccaridi (LPS) che possono suscitare risposte infiammatorie e immunitarie anche mortali per l’uomo allorché entrano in circolo a causa della lisi di batteri gram-negativi.
    Il codice farmaceutico, la farmacopea, deve garantire l’assenza di LPS nei prodotti iniettabili (farmaci, vaccini), ma anche nei dispositivi medici (protesi, reni artificiali….) spesso attraverso l’applicazione del LAL test.
  • Non tutti gli organismi animali utilizzano l’emoglobina per trasportare l’ossigeno. Se consideriamo granchi e polpi scopriamo che utilizzano “emocianina”, una proteina-pigmento che contiene rame e che in forma ossidata si presenta di colore blu.
    L’artropode chelicerato Limulus polyphemus, definito a ferro di cavallodella costa nord orientale dell’America settentrionale, presenta nel proprio sistema circolatorio aperto degli amebociti con funzione di difesa. Queste cellule sanno riconoscere i lipopolisaccaridi presenti sulla parete dei batteri gram-negativi ed eliminarli racchiudendoli in un coagulo. Attualmente i limuli sono sottoposti a una forte pressione selettiva indotta dai cambiamenti climatici.
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Sveliamo il collegamento: intervento del docente

L’acronimo LAL deriva da (Limulus amebocyte lysate) il limulus test, messo a punto dal ricercatore americano Fred Bang dopo numerose osservazioni e autorizzato nel 1977 dalla Food and Drug Administration  (FDA) per rilevare l’eventuale presenza di endotossine.

La sostanza aggregante presente negli amebociti di Limulus purtroppo non può essere sintetizzata in laboratorio e questo è causa di un destino avverso per i limuli: essi sono infatti sottoposti a continui e copiosi prelievi di sangue blu. Ai limuli catturati viene prelevato circa il 30% della loro emolinfa e poi sono riportati in mare. Questa pratica purtroppo indebolisce l’organismo degli artropodi: ne periscono circa 15 individui su 100 a causa di un insufficiente apporto di ossigeno o di mancanza di difese naturali alle infezioni.

Un vero dramma per i poveri limuli! In questo modo rischiano l’estinzione!

C’è da chiedersi se sono proprio insostituibili.

Le tecniche biotecnologiche sembrano aver accolto la loro richiesta di aiuto attraverso l’individuazione, a partire dal 2003 di un fattore C, prodotto da ogm, in grado si sostituire l’azione aggregante del lisato degli amebociti, (rFc recombinant Factor C). In Europa è considerato un metodo compendiale, che può affiancare il LAL test tradizionale, ma non sostituirlo, almeno per i prossimi anni. La convalida di un nuovo test richiede infette la comprovata certezza della specificità della nuova prova.

Sì, ma chi lo spiega ai poveri limuli?

Attività per classi 2^, 4^ e 5^

Classe 2^ Ricerca informazioni sui seguenti organismi, sanguisughe e brachiopodi, riguardo la loro classificazione e la funzionalità del loro sistema circolatorio.
Classe 4^ Il trasporto di ossigeno negli organismi è associato al cambiamento del numero di ossidazione di due elementi in particolare: il ferro ed il rame. Descrivi gli effetti di tali variazioni e i relativi effetti cromatici sui rispettivi pigmenti.
Classe 5^ dopo una ricerca in rete (https://www.microbiologiaitalia.it/test-microbiologici/lal-test/), descrivi in modo dettagliato l’esecuzione di una prova a scelta di LAL (Limulus Amebocyte Lysate) test: cromogenico, turbidimetrico o gel-clot.

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