MODELOS DIDÁTICOS DE DNA, RNA, RIBOSSOMOS E PROCESSOS MOLECULARES PARA O ENSINO DE GENÉTICA DO ENSINO MÉDIO

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1 MODELOS DIDÁTICOS DE DNA, RNA, RIBOSSOMOS E PROCESSOS MOLECULARES PARA O ENSINO DE GENÉTICA DO ENSINO MÉDIO Álvaro Julio Pereira, Giselly da Silva Patricio, Francisco Germano Sousa Alves, Juliana Jessica Sousa Gonçalves, Juliana Rodrigues Matoso. FACEDI-UECE - Faculdade de Educação de Itapipoca (Itapipoca Ceará) Resumo Este trabalho apresenta um recurso didático para o ensino de ligações e processos moleculares de transcrição e de tradução envolvendo o DNA, RNA e ribossomos para o ensino médio. O recurso foi construído com uso de materiais simples e de baixo custo através de uma perspectiva prática, não se limitando apenas, a uma prática de transmissão oral deste conhecimento. Assim, o significado do material didático e sua produção objetivou proporcionar uma relação entre o aprendizado e a construção de práticas que permitam melhor visualização de moléculas biológicas de DNA, RNA, ribossomos de difícil visualização, assim como ligações e processos moleculares envolvidos. Palavras-chave: Recurso didático; DNA; RNA; Ribossomo; Ensino Médio. Introdução O processo de ensino e aprendizagem nas escolas de ensino médio tem sido predominantemente teórico, com aulas expositivas, poucas atividades práticas e uso de recursos didáticos. A genética inserida na biologia no ensino médio é considerada complexa e de difícil entendimento pelos alunos, pois dentre outros conteúdos, compreende moléculas microscópicas tais como o DNA e RNA, Embora temas genéticos estejam presentes cotidianamente, na vida das pessoas, ocorre uma grande dificuldade de compreensão por parte dos alunos [...] (CAMPOS et al. 2003; TEMP 2011) consideradas por eles assuntos e mecanismos complexos e de difícil compreensão, por conter conteúdos sobre estruturas de moléculas químicas do DNA, RNA, ribossomos e proteínas, dentre outros. Krasilchick (2011) ressalta que (...) estudantes memorizam fatos, informações, geralmente de forma desconexa apenas (...) numa visão atomística do problema. Rosa (2000) acrescenta que oferecer qualidade à educação não está relacionado com o 564

2 domínio de um grande número de conteúdos pelos professores e alunos, através da memorização, mas sim com algo muito mais complexo, sendo necessária uma mudança. Desta forma, os alunos não conseguem realizar conexões entre os conteúdos e contextualizar aquilo que aprendem. Por outro lado, a maioria dos professores resiste a diversificarem as formas como trabalham os conteúdos. Zabala e Arnau (2010) salientam que o agrupamento tradicional dos conteúdos em torno das disciplinas convencionais não pode responder ao desenvolvimento de competências para a vida se não for revisada e reformulada. Atividades diferenciadas como aulas práticas ou de laboratório, entre outras, podem permitir aos alunos do ensino médio o desenvolvimento de competências e habilidades necessárias para a aprendizagem. Desta forma, é necessário que o professor utilize metodologias de ensino que viabilizem a compreensão e assimilação deste conteúdo. Na busca de alternativas, vários trabalhos foram realizados com a produção de modelos didáticos utilizando poucos recursos, onde os próprios alunos participam da construção do material didático (Carvalho e Maffei, 2008), assim como recursos didáticos produzidos pelos próprios professores de biologia (DELLA JUSTINA et al., 2008). Diante disto, surgiu a necessidade de se construir modelos didáticos tridimensionais do Ácido Desoxirribonucléico, DNA, Ácidos Ribonucléicos RNAs, Ribossomos, ligações químicas e processos moleculares os envolvendo, por licenciandos do curso de biologia da FACEDI e UECE com uso de materiais de baixo custo a fim de serem aplicados nas aulas de genética do ensino médio. OBJETIVOS Simular com uso de modelos tridimensionais de moléculas de DNA, RNA, ribossomos, assim como as ligações químicas, os processos moleculares da transcrição, tradução e síntese de proteínas que ocorrem nas células eucarióticas. Possibilitar a compreensão dos conceitos básicos de processos moleculares relacionados às moléculas de DNA e RNAs para alunos do ensino médio. FUNÇÃO PEDAGÓGICA Esta atividade permite que o aluno visualize as moléculas tridimensionais de DNA, RNA e ribossomos, assim como as ligações químicas nos processos de transcrição e 565

3 tradução ocorre nos seres vivos eucarióticos. MATERIAIS Molécula de DNA - moldes de bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina e timina) e da desoxirribose e fosfato; - E.V.A. nas cores verde, amarela, azul, branca, vermelha, cor de rosa; - pedaços de caixas de papelão; lápis; cartolina branca; - tesoura, estilete, cola; - caneta hidrocor preta, marrom; pincel atômico; - palitos de dente; - tintas guache nas cores preta, branca e azul escura, pincel pequeno; - canudinhos de refrigerantes; - massa de modelar vermelha. Molécula do RNA mensageiro (mrna) - moldes de bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina e uracila) da ribose e fosfato; - E.V.A. nas cores verde, amarela, branca, vermelha, cor de rosa; - pedaços de caixas de papelão; lápis; cartolina branca; - tesoura e estilete; cola; - caneta hidrocor preta, marrom; pincel atômico; - palitos de dente; - tinta guache na cor branca, pincel pequeno; - massa de modelar vermelha. Molécula de RNA transportador - arame, por ex: de varal; - cartolina branca; - massa de modelar nas cores amarela, vermelha, branca, verde, preto e azul; - tesoura; - palito de dente; - pistola de cola quente; cola quente; 566

4 - verniz (spray); - canudinhos de refrigerantes preto ou marrom. Molécula do ribossomo - E.V.A (vermelho); - isopor, cola, pistola e cola quente; - caneta hidrocor preta; - papelão, tesoura, estilete; - pincel marcador preto; - palito de churrasco; - cartolina branca; - massa de modelar de 4 cores diferentes. APLICANDO A ATIVIDADE 1. apresentar slides com textos e ilustrações sobre as estruturas e funções do DNA, RNA mensageiro, RNA transportador e RNA ribossômico. 2. distribuir roteiros das atividades contendo os materiais e procedimentos necessários para a construção dos modelos didáticos do DNA, RNA mensageiro, RNA transportador e ribossomos. 3. os alunos deverão receber moldes de papelão das bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina e timina); moldes de papelão da desoxirribose e fosfato, E.V.A e os demais materiais para darem as construção dos modelos. 4. iniciar a construção do DNA; riscar no papelão 01 unidade dos moldes das bases, açúcares e fosfatos e 02 unidades de cada no E.V.A.; colar os cortes do E.V.A. (1 de cada lado) sobre o papelão, fazer os contornos com caneta hidrocor preta e deixar secar; pintar 12 palitos de dentes (04 cor branca e 04 cor azul); fazer 16 bolinhas pequenas com massa de modelar vermelhar e colocar uma em cada extremidade dos 12 palitos de dente; fazer 08 quadrados pequenos em uma cartolina branca, escrever 5 em quatro quadrados e 3 nos outros quatro, colar cada quadrado em palitos de dente, colar na extremidade correspondente na molécula; montar os nucleotídeos (bases, pentose e fosfato) colando-os cada um 567

5 em suas posições corretas; colocar os palitos de dentes pintados de branco e azul para realizar as ligações de Hidrogênio (3 para as ligações entre a Guanina e Citosina e 2 para as ligações entre Adenina e Timina), colocar os palitos com as bolas vermelhas nas ligações fosfodiéster; deixar sobre o suporte, por exemplo, o isopor. 5. na construção do modelo do RNA mensageiro, riscar 01 unidade dos moldes das bases, açúcares e fosfatos no papelão e 02 unidades no E.V.A. (02 unidades). Após os cortes de E.V.A. realizar os devidos contornos em cada um com caneta hidrocor preta; colar estes moldes sobre o papelão cortado anteriormente. Deixar secar; pintar 06 palitos de dente com cor branca; fazer 16 bolinhas pequenas com massa de modelar vermelha e colocar uma em cada extremidade dos palitos; fazer 4 quadrados pequenos em uma cartolina branca. Após escreva em dois deles 5 e nos outros dois 3. Cole cada quadrado em seus respectivos palitos e, após cole na extremidade correspondente; montar os nucleotídeos (bases, pentose e fosfato) colando-os em suas posições corretas; colocar os palitos pintados com as bolas vermelhas nas ligações fosfodiéster; deixar sobre um suporte. 6. para a construção do modelo do RNA transportador, utilizar um alicate para modelar um pedaço de arame de aproximadamente 80 cms com o formato do RNA transportador (encontrado em livros); colocar na alça do RNAt massa de modelar na cor verde, nos grampos na região superior colocar massa de modelar na cor azul, na região lateral esquerda, massa na cor vermelha, na região lateral direita, massa na cor amarela, na região inferior, massa de modelar na cor branca, assim como massa de modelar azul entre o grampo lateral direito e inferior; recortar canudinhos de refrigerantes nos tamanhos adequados para serem colocados nas pontes de Hidrogênio; recortar 4 quadrados pequenos em cartolina branca, escrever 3 em dois quadrados e 5 nos outros dois, colar nas extremidades opostas do RNAt; recortar 06 quadrados em cartolina branca e escrever trinca de bases apropriadas (anticódon), colar cada trinca em um palito de dente e fixar no lugar correto no RNAt. 7. por fim na construção do ribossomo; construir um molde de ribossomo com o uso de uma caneta hidrocor preta em papelão, usando um modelo de ribossomo 568

6 encontrado em livros, porém com um dimensão maior (+- 45 cm altura X 20 cm largura); cortar E.V.A. vermelho com a forma e tamanho do ribossomo modelado no papelão; usar o molde do E.V.A. para fazer um molde de isopor, um pouco menos que o molde do E.V.A., recortar o isopor; colar as partes do E.V.A. com cola de isopor, utilizar partes recortadas de E.V.A. vermelho para recobrir as partes laterais do molde do ribossomo no isopor com uso de cola quente; realizar contornos no molde do ribossomo com uso de caneta hidrocor preta; recortar um pedaço de papelão suficiente para servir de suporte ao ribossomo; fixar o RNAt construído anteriormente com uso dos próprios arames de sua base; preparar 4 bolas médias com massa de modelar de cores diferentes e atravessar estas bolas com um pedaço de arame; colocar o arame com as bolas fixadas na estremidade 3 do RNAt. ENTENDENDO A ATIVIDADE (Baseado em COX, 2012) 1. Descreva quais são os componentes dos nucleotídeos e as principais ligações químicas existentes na molécula do DNA. 2. Como é caracterizada quimicamente a molécula do RNA? 3. Explique como RNA mensageiro (mrna) atua nos processos moleculares da síntese de proteínas. 4. Descreva como se caracteriza a estrutura tridimensional e a principal função do RNA transportador (trna) na síntese de proteínas. 5. Como é a estrutura do ribossomo e, qual seu papel na síntese de proteínas? 6. O que significam a extremidade e, orientação 3 e 5 das fitas duplas de DNA e fita simples do RNA? RESPOSTAS PARA A SEÇÃO ENTENDENDO A ATIVIDADE 1. Um nucleotídeo é uma molécula composta por, uma base nitrogenada, no caso do DNA, as purinas, adenina e guanina e, as pirimidinas, citosina e timina. As bases nitrogenadas na cadeia nucleotídica são planares e tendem a se empilhar. 569

7 Os anéis conjugados formam 3 pontes de hidrogênio entre guanina e citosina e, 2 pontes de hidrogênio entre adenina e timina. Outro componente é o açúcar dexosirribose, uma pentose que forma uma ligação glicosídica com perda de água; e por fim o grupamento fosfato, o qual nos nucleotídeos sucessivos do DNA, eles são ligados covalentemente no qual o grupamento 5 -fosfato de um nucleotídeo é ligado ao grupamento 3 -hidroxila do próximo nucleotídeo formando uma ligação fosfodiéster. 2. Quimicamente o RNA é mais adaptado para a formação de dobramentos tridimensionais estáveis do que o DNA, devido ao grupamento 2 -hidroxila da ribose no esqueleto de RNA. A presença do grupamento 2 hidroxila permite a formação de pontes de hidrogênio adicionais entre segmentos de uma molécula de RNA. 3. O RNA mensageiro funciona como molde para a síntese de proteínas, ele leva informações genéticas do DNA para os ribossomos e ajuda a montar os aminoácidos em sua ordem correta. Cada aminoácido em uma proteína é especificado por um conjunto de três nucleotídeos no mrna, chamado códon. 4. A estrutura tridimensional do RNA transportador forma uma folha de trevo com quatro hélices que se unem em uma junção central. Esta estrutura contêm diversas alças e dobramentos em forma de grampos. A sua principal função é capturar os aminoácidos que se encontram dissolvidos no citoplasma, carregando-os até os ribossomos, onde serão utilizados na síntese de proteínas. 5. A síntese proteica ocorre nos ribossomos formados por proteína e RNA. Nos seres eucariotos os ribossomos são enormes 80S (subunidade grande 60S e menor 40S) com muitas proteínas. A síntese proteica é regulada pela capacidade da subunidade pequena de se associar independentemente ao mrna antes da tradução começar. Quando o ribossomo estiver todo montado, ele se move junto com o mrna, combinando um t-rna para cada códon e catalisando a formação da ligação peptídica da proteína. 6. A polaridade de uma cadeia simples de DNA ou RNA é definida pelos grupamentos químicos, o fosfato 5 livre ou 3 hidroxila, na extremidade da cadeia, e não pelos oxigênios 5 e 3 das ligações fosfodiéster internas. Cada 570

8 7. uma das moléculas lineares de DNA e RNA possui uma única extremidade 5 e uma extremidade 3. REFERÊNCIAS CAMPOS, L. M. L., FELÍCIO, A. K. C.; BORTOLOTO, T. M. A produção de jogos didáticos para o ensino de ciências e biologia: uma proposta para favorecer a aprendizagem. Caderno dos Núcleos de Ensino, 35-48, CARVALHO, L. G. de; MAFFEI, E. M. D. O Ensino da Transcrição e Tradução para Portadores de Necessidades Educativas Especiais visuais e Pessoas de Visão Normal. Revista Genética na Escola Sociedade Brasileira de Genética. Ano I, vol. 1,20-23, COX, M. M. Biologia molecular: princípios e técnicas. Cox, Michel M., Doudna, Jeniifer A., O Donnell, Michel O. Tradução Gaby Renard [et al]. Porto Alegre: Artmed, DELLA JUSTINA, L. A. SOARES, M. A. M.; FERLA, M. R.; SANTOS, N. A. Proposição de Modelo Pedagógico de Molécula de DNA. Arquivos do Museu Dinâmico Interdisciplinar, v. 12, n. 2, p KRASILCHIC, Myriam. Prática de Ensino de Biologia. 4ª ed. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, ROSA, SANNY S. da. Construtivismo e mudança, São Paulo: Cortez Editora, TEMP, Daiana Sonego. Facilitando a aprendizagem de genética: uso de um modelo didático e análise dos recursos presentes em livros de Biologia. Dissertação Mestrado em Educação em Ciências Santa Maria RS, p.13 ZABALA, Antoni; ARNAU, Laia. Como aprender e ensinar competências. Tradução de Carlos Henrique Lucas Lima. Porto Alegre: Artmed, p