ABECEDÁRIO GENÉTICO 1

Transcrição

1 ABECEDÁRIO GENÉTICO 1 Isabel Cristina BOLELI 2 Edlaine Faria de Moura VILLELA, Paula Ericson GUILHERME 3 Vanessa de Souza MORENO 4 Resumo: Este trabalho apresenta um kit simples para abordagem lúdica dos processos de duplicação, transcrição e tradução do DNA, contribuindo para a visualização mais concreta dos processos e solidificação de conceitos, bem como para a interatividade dos alunos. Palavras-chave: kit didático-pedagógico; duplicação; transcrição e tradução. INTRODUÇÃO O DNA é a base da vida. O entendimento de seus processos de duplicação, transcrição e tradução é condição essencial para entender-se a interação existente entre material genético e biodiversidade, meio ambiente e alterações genéticas, alterações genéticas e saúde pública, Estes conteúdos estão inseridos em vários temas estruturadores do Ensino de Biologia (PCNEM, 2002). Muitos alunos têm dificuldades para entendê-los, o que dificulta o estabelecimento e a visualização de relações entre diferentes temas biológicos. Por outro lado, a relação professor-aluno, na qual o primeiro atua como transmissor e o segundo apenas como receptor, não desperta interesse, não proporciona ao aluno construir seu conhecimento, o que pode ser obtido com o uso de abordagens lúdicas, utilizando-se jogos ou maquetes, por exemplo. Assim, a proposta do presente trabalho foi elaborar material didático pedagógico por meio do qual o professor possa, com uma abordagem lúdica, despertar o interesse do aluno e possibilitar a aprendizagem mais concreta do tema. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O DNA é constituído por 2 cadeias formadas pela ligação de nucleotídeos, cada um dos quais é formado por um grupo fosfato, uma pentose (desoxirribose) e uma base nitrogenada (adenina, timina, citosina ou guanina). As duas cadeias de DNA estão interligadas por pontes de hidrogênio, estabelecidas entre as bases nitrogenadas dos nucleotídeos de ambas as cadeias pelo pareamento entre adenina-timina (A T ) ou guanina-citosina (G C). O pareamento entre A T é 1 Projeto Ciências da natureza e suas tecnologias: a interdisciplinaridade para o trabalho em grupo. (Núcleo de Ensino da Unesp Campus de Jaboticabal). Auxílio Financeiro: Pró-Reitoria de Graduação/Fundunesp Processo DCP-1105/04. 2 Docente do Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal e Coordenadora do Núcleo de Ensino da FCAV/UNESP/Jaboticabal. 3 Acadêmicas do curso de Ciências Biológicas, da FCAV, e estagiárias bolsistas do Núcleo de Ensino de Jaboticabal. 4 Acadêmica do curso de Ciências Biológicas, da FCAV, e estagiária do Núcleo de Ensino de Jaboticabal. 568

2 menos estável do que entre C G devido à formação de três pontes de hidrogênio entre as últimas e apenas duas entre as primeiras. Os genes consistem em seqüências de bases de DNA, que codificam (que determina) a seqüência de aminoácidos de uma proteína. Na cadeia de DNA, os genes não estão organizados de forma contígua, um ligado ao outro, mas sim separados por seqüências de bases denominadas de segmentos espaçadores. Nos Eucariotos, os genes são constituídos por éxons e íntrons. Os éxons são seqüências de bases transcritas e traduzidas, enquanto os íntrons são seqüências transcritas e não traduzidas (ver esquema a seguir). Assim, nesses organismos, as partes traduzidas do gene é que correspondem à informação genética que realmente codifica a seqüência de aminoácidos da proteína. O RNA resultante da transcrição do gene é denominado RNA precursor (RNAp). Após a transcrição, o RNAp perde os íntrons, num processo denominado de splicing, os éxons se unem, formando o RNA mensageiro (RNAm). Este deixa o núcleo e, no citoplasma, acopla-se ao RNA ribossômico (RNAr). O complexo RNAr-RNAm dirigi-se ao retículo endoplasmático rugoso (RER), ao qual se acopla e onde vai ocorrer o processo de tradução do RNAm, que resulta na formação da cadeia de aminoácidos que constitui a estrutura primária da proteina. Cada trinca de base do RNAm, chamada códon, corresponde a um determinado aminoácido. Cada códon possui um anticódon situado sobre um determinado RNA transportador (RNAt), responsável pelo transporte do respectivo aminoácido até o RER. Nas cisternas do RER ocorrem dobramentos da cadeia de aminoácidos que respondem pelas estruturas secundária, terciária e quaternária da proteína. Nos Procariotos os genes não possuem íntrons. Dessa forma, o gene como um todo é transcrito e traduzido (ver esquema a seguir). Existem genes que codificam as seqüências de aminoácidos das proteínas e os que codificam a seqüência de bases do rrna ou do trna. De modo que, nem todo gene expressa a seqüência de aminoácidos de uma proteína, ou seja, o produto final da expressão gênica pode ser a seqüência de bases de um trna ou rrna Alterações na seqüência de bases do DNA causadas por mutações gênicas (inversão, substituição, deleção e adição de bases) podem resultar em mudanças na seqüência de bases dos rrna e trna, bem como na seqüência de aminoácidos das proteínas, as quais podem deixar de executar a(s) função(ões) a elas cabíveis. 569

3 Eucariotos: Éxon Íntron Éxon Íntron Éxon DNA 5` AATTCCCGA T CCGTTAA T A T C CCGGG3` 3 TTAAGGGCT A GGCAATT A T A G GGCCC5` RNAp AAUUCCCGA UCCGUUAA U A UCCCGGG RNAm A A U U C A U C C G U U A C C G G G RNAt UUA Asn AGU Ser AGG Ser CAA Val UGG Thr CCC Gly Proteína Asn + Ser + Ser + Val + Thr + Gly Procariotos: DNA 5 C G C A TTAGGCCTACGATTTTC 3 3 G C G T AATCCGGATGCTAAAAG 5 RNAm C G C A UUA GGCCUACGAUUUUC RNAt GCG Ala UAA Ile UCC Arg GGA Pro UGC Thr UAA Ile AAG Phe Proteína Ala + Ile + Arg + Pro + Thr + Ile + Phe 570

4 DESCRIÇÃO GERAL O Kit Abecedário Genético é constituído por, pelo menos: 100 blocos de madeira de 1,5cmx1,5cmx1,0cm contendo, individualmente, a letra representativa de uma das 4 bases nitrogenadas (A, T, C, G, U) que constituem o DNA e RNA, 25 blocos de 4,5cmx3,5cmx1,0cm contendo, individualmente, as letras de um dos códons e das abreviaturas representativas dos aminoácidos correspondentes (trna) e 25 blocos de 4,5cmx1,5cmx1,0cm contendo, individualmente, as letras das abreviaturas de um dos aminoácidos. OBJETIVOS Proporcionar ao aluno a compreensão dos processos de duplicação e transcrição do DNA e tradução do RNA mensageiro, utilizando uma estratégia de ensino que dê aos mesmos uma visualização mais concreta do processo. Simular situações de duplicação, transcrição e tradução, permitindo ao aluno o melhor entendimento de tais processos e suas diferenças entre procariotos e eucariotos, no que tange a presença de introns e exons. Desenvolver nos alunos os conceitos de mutação gênica e suas conseqüências para a seqüência de aminoácidos de uma proteina. Fornecer ao professor uma forma mais dinâmica de trabalhar os conteúdos referentes a expressão gênica. Propiciar o trabalho e discussões interativas em grupo. Material Utilizado Folhas de papel sulfite; Computador e impressora; Folhas de papel duplex; Carimbos das letras correspondentes às bases nitrogenadas, códons e aminoácidos; Almofada para carimbo (azul e preta); Cubos de madeira (5mm de espessura) ou de folha emborrachada (1,5cmx1,5cm e 3cmx4,5cm); Cola quente. 571

5 Procedimento 1. Cortar as folhas de papel duplex em fichas de 1,5x1,5cm, 4,5x3,5cm e 4,5x1,5cm; 2. Carimbar, conforme esquemas abaixo, as letras das bases nitrogenadas nas fichas pequenas, dos códons e abreviaturas dos aminoácidos nas fichas maiores (representativas dos trna) e as abreviaturas dos aminoácidos nas fichas de tamanho intermediário. Utilizar, para as bases e códons, tinta de carimbo de cor diferente da utilizada para as abreviaturas dos aminoácidos. A 1,5x1,5x1,0cm GCG ALA 4,5x3,5x1,0cm ALA 4,5x1,5x1,0cm 3. Colar as fichas sobre os blocos de madeira ou de folha emborrachada, usando cola quente. Deixar secar; 4. Colocar os blocos de madeira em caixinhas de papelão contendo 3 separações, de acordo com o tamanho dos mesmos. Utilização O professor deve utilizar o Kit Abecedário Genético depois de ter explicado aos alunos a constituição do DNA. Recomenda-se que um Kit seja utilizado por grupos de no máximo 4 alunos. Os Kits devem ser usados, inicialmente, para o entendimento das explicações dadas pelo professor sobre cada um dos processos de duplicação, transcrição e tradução. Para isso, os alunos deverão utilizar o Kit executando os exemplos dados abaixo passo à passo e concomitantemente à explicação de cada um dos processos. Em seguida, para solidificação e interação dos conceitos, os alunos (grupos de alunos) devem executar os exercícios propostos. 572

6 Exercícios Propostos 1. Utilizando o Kit Alfabeto Genético, construa a seqüência de bases representativa da fita de DNA complementar às seqüências dadas abaixo. Em seguida, a partir da fita complementar construída, construa a seqüência de bases do RNAp (precursor). Considerando que as bases contidas no (s) retângulo(s) correspondem a introns, faça a seqüência de bases do RMAm (mensageiro). Depois de construir o RNAm, faça o pareamento dos códons do RNAm com seus respectivos anticodons (RNAr) e, por último, a seqüência de aminoácidos correspondente à proteína codificada pela seqüência de DNA (gene) dada inicialmente. Copia as seqüências nos respectivos lugares, abaixo: seqüência 1 ATG TG A CATTTG AG seqüência 2 AT AACGTTGGACATGGC seqüência 3 A TAATTCTTATCTAC TG ATG 573

7 2. Utilizando um kit Alfabeto Genético, construa, a partir das seqüências de aminoácidos (proteína) dadas abaixo, as seqüências correspondentes ao RNAt, RNAm, RNAp e DNA fita dupla. Na seqüência 1, o íntron é constituído por 4 bases (AACT), que correspondem às bases de número 5, 6, 7 e 8 da fita de DNA transcrita. Na seqüência 2, o íntron é constituído por 4 bases (ATCA), que correspondem às bases número 8, 9, 10, 11 da fita de DNA transcrita. Na seqüência 3 não há intron. seqüência 1 seqüência 2 asparagina + prolina + glutamina + arginina serina + treonina + serina + serina seqüência 3 valina + triptofano + tirosina + lisina 3. O exercício anterior (exercício 2) representa o processo de transcrição e tradução de genes com e sem introns. Em que tipo de organismos ocorrem genes com e sem introns? 4. Simulando a ocorrência das mutações abaixo na seqüência gênica 1 do exercício 1, faça a duplicação, transcrição do DNA e a tradução do mrna. Qual a diferença que cada uma das mutações promoveu na seqüência de aminoácidos das proteínas. a. a adição de uma adenina entre a 5 a. e 6 a. bases; b. a perda da 7 a. base; c. a inversão da última guanina por timina. 574

8 5. É correto dizer que a expressão de todo gene corresponde a uma seqüência de aminoácidos, ou seja, à formação de uma proteína? Por quê? Apresentação, Aplicação e Avaliação do Kit O Kit Abecedário Genético foi apresentado aos professores da Diretoria de Ensino de Jaboticabal (65 ao todo) em forma de Oficina Pedagógica. O Kit foi aplicado estando os professores no papel de alunos e divididos em grupos. Os professores manifestaram um grande interesse pelo material didático, foram unânimes quanto à facilidade de visualização, aprendizagem e fixação proporcionadas pelo mesmo, e quanto ao fato da abordagem lúdica permitir a participação ativa e interativa dos alunos no desenvolvimento do tema. CONCLUSÃO Utilizando-se de uma abordagem lúdica, o Kit facilita o processo de ensino e aprendizagem sobre o tema, possibilitando ao aluno um momento ativo e de interatividade. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BROWN, T. A. Genética: um enfoque molecular, 3. ed. Guanabara/Koogan, 1999, 336 p. GRIFFITH, A. J. F.; MILLER, J. H.; SUSUKI, D. T.; LEWONTIN, R. C.; GELBART, W. M. Introdução à Genética, 6. ed. Guanabara/Koogan, 1998, 856 p. JUNQUEIRA, L. C.; J.CARNEIRO. Biologia Celular e Molecular. Ed. Guanabara/Koogan p. MEC, Secretaria da Educação Média e Tecnológica. PCN + Ensino Médio: orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC, SEMTEC, p. 575