Situação de Aprendizagem
Profa Luzimar Frazzon Bandeira
Profa Stefânia Ribas Silva
Tema:
Biotecnologia: Tecnologias de manipulação do DNA
Justificativa: Trabalhar com os alunos algumas das aplicações tecnológicas desenvolvidas a partir do conhecimento acumulado sobre os mecanismos de herança, como a extração do DNA; a identificação por perfil do DNA; e a produção de organismos transgênicos.
Tempo previsto: 16 aulas
Competências e habilidades:
Competências: Apresentar, de forma organizada, o conhecimento biológico aprendido, através de textos, desenhos, esquemas, gráficos, tabelas, maquetes modelos, etc.
Formar questões, diagnósticos e propor soluções para problemas apresentados, utilizando elementos da biologia
Identificar as relações entre o conhecimento cientifico e o desenvolvimento tecnológico, considerando a preservação da vida, as condições de vida e as concepções de desenvolvimento sustentável.
Habilidades:
Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos de biotecnologia, considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em produtos biotecnológicos.
Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos, analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, ou produtos industriais relacionados com a biotecnologia usando a manipulação do DNA.
Construir e compreender modelos, trabalhando com moldes de DNA, transcrição etc.
Recursos: Caderno do aluno, livros didáticos, material para realização de extração de DNA. Kits de modelos fornecidos pela USP São Carlos para montagem de DNA, Internet, Textos e artigos de jornais e revistas.
Sequência didática:
Titulo: DNA: Mocinho ou vilão da vida.
Publico alvo: 2ª serie do Ensino Médio - 4° bimestre
Escola: EE Profa Jenny Toledo Piza Schoreder
Ribeirão Preto – SP
Problematização:
- Como o DNA interfere em nossas vidas nos dias atuais.
- O mundo não será mais o mesmo depois da descoberta da molécula de DNA. O que vocês pensam disto?
- As técnicas de manipulação do DNA são controvérsias e motivos de debates entre pessoas de vários segmentos sociais. E vocês o que pensam sobre isso?
Objetivos gerais:
Fazer com que os alunos entendam a formação da molécula de DNA e a importância de seu uso no cotidiano e as tecnologias relacionadas com a manipulação de DNA.
Trabalhar com modelos representativos, para que seus conhecimentos não sejam meramente vago e sim concreto.
Formular conceitos e opinião sobre a manipulação do DNA sobre os seres geneticamente modificados.
Objetivos específicos:
Compreender a composição da molécula de DNA, sua transcrição e duplicação.
Executar experimentos relacionados com a extração de DNA.
Entender com é manipulado os seres transgênicos e sua importância no cotidiano.
Conteúdo:
Molécula de DNA
Duplicação do DNA
Transcrição do DNA
DNA recombinante
Extração de DNA- Aula prática
Teste de DNA
Síntese de RNA
Síntese proteica
Os transgênicos
Discussões sobre a importância dos transgênicos
Os transgênicos em vários segmentos sociais.
Atividade 1-
Objetivo- Fazer com que os nossos alunos entendam o significado da genética, e seu uso no cotidiano.
Problematização: O que vocês entendem por genética? Onde está a genética? Onde se usa genética? Que cientistas colaboraram para o avanço da genética ate os dias de hoje? Vocês conhecem alguns?
Agora apresentarei um pequeno texto para interpretação e discussão:
Genética: o que se deve esperar nos próximos anos
Nos últimos anos, a genética tem sido a vedete das noticias. O Projeto Genoma Humano promete revolucionar a medicina, curar muitas doenças, proporcionar uma vida longa, bebês mais bonitos e inteligentes. Entretanto, tudo isso parece muito distante de nos. Como isso deve ocorrer na pratica?
Os novos conhecimentos vão nos ajudar a entender como nossos genes interagem entre si e com o ambiente, o que vai ser fundamental para o desenvolvimento de terapias. Recentemente, descobriu-se que células sanguíneas ainda imaturas, presentes, por exemplo, na medula óssea ou no cordão umbilical de um recém-nascido, podem manter a capacidade de diferenciação em outros tecidos, como o muscular e o nervoso. Abre-se assim a possibilidade de tratar doenças degenerativas, pois se poderá usar células normais de um doador, ou células modificadas do próprio paciente, para substituir tecidos doentes. [...].
Trecho de artigo da Profa Dra. Mayana Zatz. Do Centro de Estudo do Genoma Humano da USP-SP, para a revista Galileu, n.115.
Após o conhecimento do vocabulário e discussão do texto vamos ao livro didático para entender os conceitos sobre a molécula de DNA, Síntese protéica, transcrição, tradução do DNA.
Atividade 2- Extração da molécula de DNA
Objetivo: Realizar o procedimento de extração de DNA de cebola, utilizando materiais de fácil aquisição. Essa prática permite a visualização, de forma didática, dos ácidos nucléicos extraídos da cebola e ser facilmente aplicada aos alunos do ensino médio.
Propor algumas questões para os alunos:
Onde fica o DNA? Será possível extrair DNA? Como os cientistas conseguiram fazer isso...
Procedimento:
A classe sera dividida em grupos de 5 alunos
Material:
- Uma cebola grande
- um ralador, uma faca e/ ou um multiprocessador
- uma tabua para cortar a cebola
-sal de cozinha
- Detergente para louça
- Água quente (de 60° a 80° )
- filtro de café e suporte para filtro
- caixa de isopor com gelo
-álcool gelado (colocado no freezer na noite anterior)
-dois frascos de vidro de boca larga (com capacidade de + ou – 200 ml)
-Um bastão (pode ser um bastão de vidro ou mesmo um arame)
-Estante com tubos de ensaio
-Seringa para medir volumes
Protocolo de extração de DNA de cebola
1-Rale ou pique a cebola e coloque-a em um dos frascos de vidro
2-Prepare uma solução com 80 ml de água quente, 20 ml de detergente e uma colher (de sopa) de sal. Adicione a solução cebola ralada ou picada. Observação: Misture bem esta solução com a cebola ralada.
3-Espere 10 minutos e então coloque o frasco com a cebola em um banho de gelo ( caixa de isopor com um pouco de água e várias pedras de gelo ). À medida que a cebola esfria, é possível observar que o liquido parece estar talhando.
4-Quando a mistura estiver fria filtre. O liquido filtrado é aparado em um frasco limpo. Transfira um pouco do filtrado para o tubo de ensaio.
5- Incline o tubo de ensaio com o liquido filtrado (em ângulo de 30° a 40°) e derrame vagarosamente, pela parede, o álcool gelado. Você verá que o álcool não se mistura prontamente com a solução filtrada, formando duas fases (na superior fica o álcool). Entre as duas fases é possível observar a formação de um precipitado com aspecto de fiapos esbranquiçados, que são os ácidos nucleicos (DNA e RNA).
6-Com a ajuda do bastão, principalmente se existir um gancho na ponta, é possível enrolar os ácidos nucleicos que estão precipitando, ou seja, você pode pescar o DNA e o RNA da cebola.
7-Uma vez enrolados no bastão, os ácidos nucléicos devem secar por alguns minutos ao ar (deixar evaporar o álcool). Depois, o material pode ser transferido da extremidade do bastão para um tubo com 0,5 ml de água ( de preferência destilada ). Assim, a amostra de ácidos nucleicos irá hidratar rapidamente e poderá ser analisadas por eletroforese em um gel de agarose.
Depois de realizar o experimento faça os questionamentos (comentários)
1- O objetivo de ralar ou picar a cebola é romper a parede celular e as membranas das células vegetais
2- O detergente ajuda na degradação das membranas celular e nuclear, permitindo a liberação dos ácidos nucleicos (DNA e RNA). O detergente forma complexos circundando os fosfolipídios e proteínas das membranas causando a precipitação destes.
3- A temperatura da água deve ser acima de 60° para desnaturar parcialmente as DNases ( enzimas que degradam o DNA) presentes nas células. A temperatura também não pode ser muito alta, para não desnaturar o DNA.
4- Os íons Na+ do sal de cozinha (NaCl) mascaram os grupamentos fosfato da molécula de DNA, carregados negativamente, promovendo a agregação das moléculas de DNA.
5-A mistura e colocada no gelo para diminuir a quebra do DNA que iria ocorrer se a temperatura fosse mantida alta.
6- O filtrado contém ácidos nucleicos (DNA e RNA) e proteínas
7-O DNA é solúvel em água, mas é insolúvel em álcool gelado. A adição deste último promove a precipitação do DNA de cebola, enquanto outros compostos se dissolvem na mistura. A precipitação do DNA permite a sua visualização.
8-Quando o DNA genômico, que é bastante longo, foi muito quebrado durante o procedimento, forma floquinhos pequenos e esbranquiçados.
9- Se o procedimento foi menos drástico, o DNA formará fiapos mais longos, que podem ser enrolados em um bastão de vidro.
10-Pode-se fazer uma comparação do DNA obtido com a cebola ralada em ralo fino, em ralo grosso e a cebola picada, quando á integridade das fibras longas do DNA.
Atividade 3- A composição química da molécula de DNA
Problematização: Qual será a composição de uma molécula de DNA?
Quais estruturas compõem estas moléculas?
Será possível construir uma molécula de DNA na sala de aula?
Roteiro da aula prática
Utilizando o Kit – Construindo as moléculas da vida: DNA e RNA
-Formar grupos de até 5 alunos
- Apresentar as peças aos alunos, dizendo o que cada uma representa
- Montar vários nucleotídeos que é a menor subunidade de DNA, composta por fosfato, açúcar e a base nitrogenada.
- Montar uma cadeia de nucleotídeos
- Por ser constituído por duas cadeias de nucleotídeos, o DNA tem que ganhar os nucleotídeos complementares, onde as bases nitrogenadas A-T e C-G se unem por pontes de hidrogênio.
-Encolha a molécula, gire no sentido anti-horário e teremos uma molécula de DNA.
Através do Kit podemos trabalhar também a duplicação do DNA, a síntese do RNA e Enzimas de restrição: tesouras de DNA.
Atividade 4-Utilização do caderno do aluno
Vamos usar o caderno do aluno 2ª serie do E M para realizar atividades complementares sobre teste de DNA, das pag. 3 a 15. Que serão avaliados.
Atividade 5- Transgênicos: o troca-troca genético
Objetivo desta atividade: Conhecer a importância ou não dos transgênicos em nosso dia a dia, com a intenção de causar polemica e obter alunos formadores de opinião sobre o tema.
Problematização: Vocês já viram um organismo trasgenico? Já pensaram nos alimentos industrializados e de bom gosto aos olhos e ao paladar? Eos medicamentos que tomamos? Podem ser transgênicos?
Após a discussão com a classe apresentarei um texto:
A polêmica sobre os alimentos transgênicos
Que tal lembrar o passado?
Em 1778, um cientista inglês chamado Edward Jenner foi duramente criticado pela sociedade e pela comunidade cientifica de sua época por cauda de sua nova descoberta. Passaram-se sessenta anos ate que a vacina contra varíola tivesse maior aceitação popular. Hoje a varíola não é mais uma ameaça porque foi banida da face da Terra graças a vacina de Jenner. O brasileiro Osvaldo Cruz passou por situação semelhante quando iniciou a campanha contra a febre amarela no inicio do século, encontrando grande resistência contra a vacinação, uma tecnologia desconhecida dos brasileiros de então. Houve até um movimento popular para impedir a vacinação, que ficou conhecido como a Revolta da Vacina. Mas a historia foi esquecida e, paradoxalmente, com o ressurgimento da febre amarela, em sua versão silvestre, o movimento nos postos de saúde tem aumentado bastante por causa de pessoas que querem vacinar.
A exemplo do que aconteceu anteriormente, a introdução dos alimentos transgênicos no mercado brasileiro tem provocado acalorado debate na sociedade. A tecnologia dos transgênicos, possível graças aos avanços da Engenharia Genética a partir da década de 70, provoca medo e insegurança porque traz para a nossa vida cotidiana um novo paradigma cientifico – a manipulação do DNA. É na molécula de DNA que está contida a base primaria da vida, ou seja, as instruções que comandam todas as funções das células.
Bactérias transgênicas
As técnicas de clonagem molecular já vêm sendo usadas comercialmente há vários anos. A primeira aplicação comercial ocorreu com a produção de insulina humana para o tratamento do diabetes. Antigamente, os diabéticos utilizavam insulina de origem suína, o que podia provocar reações de rejeição pelo organismo, porque a insulina humana e a suína não são exatamente iguais. Atualmente, a insulina para diabéticos é produzida por bactérias. O gene que produz a insulina foi clonado, ou seja, isolado e transferido para uma bactéria. As bactérias crescem e se multiplicam em tanques de fermentação, produzindo insulina humana em grandes quantidades.
Transgênicos na mesa
A polêmica sobre os transgênicos intensificou-se depois de a indústria agrícola começou a utilizar técnicas de biologia molecular, introduzindo ou eliminando genes, para produzir plantas mais resistentes ás pragas e aos insetos. Essas plantas fazem parte de nossa dieta alimentar (como soja, o milho, a cana- de- açúcar). Em outras palavras, o problema chegou até o nosso prato de comida e isso levanta uma série de questões éticas e relativas a possibilidades de riscos à saúde do consumidor e ao meio ambiente, já que esses alimentos são construtores do corpo humano e não ocorrem de forma espontânea na natureza.
Se, por outro lado, não há muitas evidencias dos malefícios que os transgênicos podem trazer á saúde e ao ambiente, por potro, considera-se que essas questões não foram exaustivamente estudadas até agora. Pode ser que os alimentos transgênicos sejam completamente inócuos, mas será preciso testá-los. Pode ser que daqui a alguns anos, nós nos lembraremos dos transgênicos da mesma maneira como nos lembramos hoje das vacinas de Jenner e de Osvaldo Cruz. Mas, apesar de pouco provável, nada nos garante que a história não seja outra, talvez parecida com aquela da talidomida ou da energia nuclear, que, pelos danos que causaram, tornaram-se inesquecíveis.
Uma questão econômica ou política?
Mais do que uma questão de saúde ambiental, a polêmica dos transgênicos envolve aspectos econômicos que não podem ser menosprezados. Deixar de investir nos transgênicos pode causar atraso tecnológico para o pais, mas, ao mesmo tempo, pode ser uma estratégia econômica para atingir mercados específicos que os rejeitam(a maioria dos países da Europa). No cenário nacional, o Rio Grande do Sul proibiu o plantio de transgênicos vislumbrando, entre outras coisas, o comercio com a Europa, mas vem sofrendo vários problemas com o comércio ilegal de sementes transgênicas provenientes da Argentina.
Textos extraídos da Internet para a formação da apostila de biotecnologia – Teia do saber- USP- RP- 2003
Outros textos de apoio estão do Caderno do aluno, volume 4 da 2ª serie do EM que também serão discutidos e interpretados:
Pag. 17- Troca-troca genético
Pág. 19- Para que trocar genes
Pag. 22- Troca entre iguais
Pág.31- Caros cidadãos de Ecoli
Resolver as questões propostas no caderno do aluno sobre os textos citados que serão avaliados.
Após a leitura e discussão sobre os textos, os alunos deverão realizar a atividade proposta individualmente:
Imagine que você conhecedor (a) dos argumentos apresentados acima e na qualidade de chefe da Nação brasileira, teve de assinar uma lei que regulamentava a produção de alimentos transgênicos no Brasil. O conteúdo desta lei era supostamente bom para o país, mas contrariava suas convicções. Diante dessa situação, ao final do dia, você resolve escrever em seu diário uma justificativa para a decisão tomada. Redija, então, o trecho que você escreveria em seu diário, explicando a sua posição acerca do tema, levando em consideração aspectos ecológicos, éticos, tecnológicos, econômicos e políticos da questão.
Os relatos serão avaliados.
Atividade 6- Debate sobre transgênicos
A sala será disposta em grupos que organizarão um tribunal com alunos fazendo a defesa, outros condenando, o júri e o juiz, onde serão discutidos e debatidos sobre transgênicos, vantagens e desvantagens, e códigos de ética sobre experimentos genéticos em seres vivos.
Avaliação fimal
Após debate, cada grupo apresentara suas conclusões finais que serão sistematizadas na sala, onde cada grupo fará um relato conclusivo.
Obs. Esta situação de aprendizagem ainda não foi aplicada aos alunos, por isso não temos os resultados finais.
Nesta Situação de Aprendizagem foi usado o caderno do aluno como argumento principal, onde foram adequadas às atividades praticas como o uso dos kits fornecidos pela USP- São Carlos, e a Extração da molécula de DNA, realizada no curso de Biotecnologia.
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