3259549 Apostila de Biologia Modulo 01

7/31/2019 3259549 Apostila de Biologia Modulo 01

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Nome ___________________________________________________________________________

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dulo 1

Biologia


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GOVERNODO ESTADODE SO PAULOGovernador: Geraldo Alckmin

SECRETARIADE ESTADODAEDUCAODE SO PAULOSecretrio: Gabriel Benedito Issac Chalita

COORDENADORIADE ESTUDOSE NORMAS PEDAGGICAS CENPCoordenadora: Arlete Scotto

UNIVERSIDADEDE SO PAULO

Reitor: Adolpho Jos MelfiPr-reitora de Graduao: Sonia Teresinha de Sousa Penin

Pr-reitor de Cultura e Extenso Universitria: Adilson Avansi Abreu

FUNDAODE APOIOFACULDADEDE EDUCAO FAFE

Presidente do Conselho Curador: Selma Garrido PimentaDiretora Administrativa: Anna Maria Pessoa de Carvalho

Diretora Financeira: Maria do Rosrio Silveira PortoCoordenadora do Programa Construindo Sempre: Myriam Krasilchick

Vice-coordenadora do Programa Construindo Sempre: Marieta Lcia Machado Nicolau

Coordenadores de reaBiologia: Silvia Luzia Frateschi Trivelato

Fsica: Luiz Carlos GomesGeografia: Sonia Maria Vanzella Castellar

Histria: Katia Maria AbudMatemtica: Cristina Cerri

Portugus: Maria Lcia Victrio de Oliveira AndradeQumica: Maria Eunice Ribeiro Marcondes

FUNDAO CARLOS ALBERTO VANZOLINI

Diretor Presidente: Marcelo Schneck de Paula PessoaDiretor Vice-presidente: Gregrio Bouer

Gesto da OperaoCoordenador Geral: Guilherme Ary Plonski

Coordenadora Executiva: Beatriz Leonel ScavazzaCoordenadora Executiva Adjunta: ngela Sprenger

Gerente do Projeto: Lus Mrcio BarbosaGerente de Logstica: Amaury Moreno / PRODESP


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O Programa Construindo Sempre Aperfeioamento de Professores PEB II uma ini-ciativa que combina a prtica estabelecida na Secretaria de Estado da Educao deformao em servio de seus professores com o apoio das melhores universidades pau-

listas e a experincia inovadora de utilizao, nesse tipo de capacitao, de diferentesmdias interativas.

Neste Programa, a USP prope o atendimento de cerca de 2400 professores, quelecionam as disciplinas Lngua Portuguesa, Matemtica, Geografia, Histria e Cincias(Biologia, Qumica e Fsica), utilizando-se da infra-estrutura que a Secretaria j estabele-ceu para outro Programa, o de Formao de Professores de 1 a 4 sries do EnsinoFundamental em nvel universitrio, em fase final de realizao e positivamente avalia-

do a partir de diferentes perspectivas.

Acompanhado e avaliado, este Programa poder constituir-se numa sistemtica decapacitao contnua dos professores do sistema pblico estadual, compartilhada entre aUSP e a SEE, na busca do aprimoramento crescente do ensino oferecido aos alunos daescola bsica, aspirao comum a essas duas instituies educacionais.

Para todos, parabns pela disposio ao estudo e bom proveito!

Arlete Scotto

Coordenadora da CENP/SEE-SP Coordenadoria de Estudos eNormas Pedaggicas Secretaria de Estado da Educao de So Paulo


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Caro professor,

A Universidade de So Paulo sente-se honrada em t-lo como participante de um

trabalho conjunto, envolvendo o PEC - Programa de Educao Continuada, da Secreta-ria de Estado da Educao, e o Programa Conhecimento e Ao Social, da Universidadede So Paulo. O projeto resultante da confluncia desses dois programas recebeu o nomede Construindo Sempre Aperfeioamento de Professores PEB II.

A participao da USP no projeto a mostra de seu compromisso com a formaocontnua dos diferentes profissionais, em particular, dos professores da educao bsica.Partindo do entendimento de que a docncia no se realiza num quadro abstrato de

relaes individualizadas de ensino e aprendizagem, mas dentro de um complexo con-texto social e institucional (Projeto de Formao de Professores na USP 2001), oprojeto enfocar o ensino de contedos escolares especficos e o seu papel nos objetivosde formao dos educandos.

O propsito retomar os conhecimentos que voc adquiriu em sua formao eimprimir uma reflexo relativa s maneiras mais produtivas para enfrentar os desafiospresentes na escola bsica pblica, especialmente os decorrentes da complexidade dasociedade brasileira contempornea.

Certamente, um desses desafios refere-se ao fato de que no Estado de So Paulo oexpressivo aumento de alunos no segundo ciclo do Ensino Fundamental e no EnsinoMdio dado histrico da maior importncia trouxe para dentro da escola toda a gamade diferenciao existente na sociedade. Tal diferenciao, necessria ela mesma ser bementendida, indica o valor da rediscusso do projeto pedaggico de sua escola e da progra-mao curricular definida, especialmente a priorizao dos tpicos de ensino e das meto-dologias mais adequadas para serem abordados e compreendidos pelo alunado.

Com a convico de que o atual projeto ser proveitoso tanto para voc, professorda rede de Ensino Bsico estadual, quanto para os professores da USP, nosso desejo quea experincia que se inicia fortalea os vnculos entre as duas instituies.

Sonia Teresinha de Sousa PeninPr-reitora de Graduao da Universidade de So Paulo

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Este material de apoio do Programa Construindo Sempre Aper-

feioamento de Professores PEB IIabrange o Mdulo 1, que ser desen-

volvido durante trs semanas.

Nele, voc encontrar a Apresentao da rea curricular e a Apre-

sentao do Mdulo com os temas que sero estudados por meio de

atividades presenciais e virtuais.

Em cada semana haver uma Videoconferncia. O material trazuma sntese do tema e uma relao de tpicos a serem tratados pelo

professor videoconferencista.

A seguir, so apresentados os textos bsicos e uma srie de ativi-

dades que constituem o seu Trabalho Monitorado em sala de aula, no

qual voc receber assistncia do professor tutor.

Na seo Trabalhando em Sala de Aula, os autores indicam pro-postas para voc desenvolver com seus alunos.

No final, voc encontrar Referncias Adicionais com indicaes,

comentadas ou no, de sites, livros, teses e filmes relacionados com os

temas tratados no Mdulo.


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Antes de compor o programa de Biologia, procuramos identificar os assuntos nosquais os alunos sentiam maior dificuldade. Nessa busca, nos baseamos nas questes que se

mostraram mais difceis em exames de avaliao e vestibulares, valendo-nos tambm de resul-tados de trabalhos de pesquisa em ensino de Biologia.

Nosso propsito abordar alguns assuntos, adotando enfoques conceituais e metodol-gicos que permitam, de um lado, o aprofundamento e a reflexo sobre aspectos pouco enfati-zados nos livros didticos e, de outro, o encaminhamento pedaggico do assunto junto aosalunos do Ensino Fundamental e do Ensino Mdio. Os tpicos sero apresentados aos partici-pantes no sentido de vincular as experincias vividas e os conhecimentos adquiridos na escolapelos alunos aos problemas e s decises que enfrentam no cotidiano.

Compartilhar o patrimnio cientfico de seu tempo e de sua cultura dar aos alunos aces-so cidadania.

O primeiro Mdulo trata de temas relacionados Gentica. Percebemos que h muitadificuldade em relacionar os mecanismos de herana e a segregao de alelos aos processoscelulares que resultam na separao de cromossomos. Esse problema enfrentado a partir deum ngulo histrico, recuperando os trabalhos de Mendel e, paralelamente, ajustando-os aosconhecimentos atuais. So desenvolvidas atividades apoiadas em modelos concretos para sub-sidiar a aprendizagem dos conceitos envolvidos.

No segundo Mdulo, abordamos processos celulares envolvidos na transformao e naobteno de energia pelos seres vivos. A fotossntese e a respirao so estudadas priorizandoo significado biolgico e a compreenso dos processos bioqumicos. No ciclo de materiais,estudam-se as relaes entre os seres vivos que realizam esses processos e o ambiente, buscan-do a compreenso da complexidade que une os eventos celulares e as questes ambientais.Vrias atividades prticas so sugeridas como possveis encaminhamentos metodolgicos parao ensino desses temas.

O ltimo Mdulo dedicado ao conhecimento de diferentes biomas, e nele so explora-das sua caracterizao e as relaes entre os seres vivos e o ambiente. O papel da experincia

humana e de cada indivduo enfatizado tanto na possibilidade de degradao do ambiente,como em sua responsabilidade e potencial para a manuteno do equilbrio da biosfera e dadiversidade.

Apresen

taodarea


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Os conhecimentos relacionados Gentica e aos mecanismos de herana so es-senciais para que os alunos compreendam que cada ser vivo produto da interao de seus

genes com o ambiente.

Os conceitos vinculados a esse tema constituem fundamentos para a compreenso doprocesso evolutivo, especialmente no que se refere aos mecanismos geradores de variabilida-de. No mundo todo, as pesquisas educacionais tm demonstrado que h muita dificuldade ematribuir significado biolgico aos algoritmos que resolvem os clssicos problemas de Genti-ca; alm disso, confirmam que parte dessa dificuldade reside no enfoque desvinculado dosprocessos de diviso celular e da segregao de alelos.

Neste Mdulo, procuramos valorizar alguns aspectos que, em nossa opinio, podem con-

tribuir para minimizar os problemas de aprendizagem relacionados Gentica. De um lado,buscamos um tratamento histrico que permita ao aluno perceber o contexto conceitual noqual foram produzidos os trabalhos de Mendel. De outro, explicitamos relaes entre os fato-res mendelianos e a Biologia Molecular, atualizando o enfoque inicial. Outro aspecto relevan-te a estreita relao que procuramos estabelecer entre os processos celulares, cromossmicose genticos, na tentativa de recuperar o significado de fenmeno biolgico das frmulas deresoluo de problemas.

Para que os alunos possam analisar problemas pessoais, sociais e polticas pblicas relati-vas a temas como clonagem, terapia gnica, organismos geneticamente modificados, tcnicas

biomdicas e tantos outros, fundamental que se apropriem de conhecimentos da rea, comoparte do processo de alfabetizao cientfica.

ApresentaodoMd

ulo


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RelendootrabalhodeMen

del


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Mendel e o procedimento cientfico

O ano de 1900 marca o incio da Gentica Moderna. A rea de cruzamento animal evegetal tinha passado por um perodo longo e pouco interessante de cincia normal, mas

uma notvel mudana de paradigma estava prestes a acontecer e a fazer com que a Gentica setornasse uma cincia com ampla capacidade de explicar fatos e de fazer previses. O novoparadigma surgiu com a descoberta de um trabalho sobre hibridao de plantas, baseado emconferncias que Gregor Mendel proferiu na Sociedade de Histria Natural de Brno, em1866.

Quem foi Mendel: um cientista amador ou um competente pesquisador frente de seu tempo?

O que Mendel precisou saber sobre Biologia para realizar seu clebre trabalho com ervilhas?

Por que a comunidade cientfica passou 35 anos sem conhecer o trabalho de Mendel?Estaria ele fora do paradigma vigente na poca?

Por que o mendelismo considerado uma das maiores inspiraes na histria da cincia?

Afinal, o que h de cientfico no trabalho de Mendel?

ideoconferncia 1V


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rabalho monitoradoT

O trabalho de Mendel: desvendandoo procedimento cientfico

Cristina Yumi MiyakiJos Mariano Amabis

Lyria MoriRodrigo Venturoso Mendes da Silveira

A Gentica teve incio no ano de 1900, quando um trabalho publicado em1866, pelo monge agostiniano Gregor Mendel, tornou-se conhecido pela comu-nidade cientfica. Nesse trabalho, Mendel propunha explicaes para a heranade algumas caractersticas da ervilha Pisum sativum, explicaes essas que ficaramconhecidas, mais tarde, como leis de Mendel.

Aps completar seus estudos no mosteiro de Brno (atual Repblica Tcheca),Mendel foi para Viena, onde freqentou cursos de Fsica e se submeteu a examesnecessrios obteno do ttulo de professor. Acredita-se que, ali, Mendel tenhase inteirado das discusses sobre evoluo biolgica, tema que, no incio da dca-da de 1850, j despertava a ateno dos bilogos e que atingiria seu ponto alto em1859, com a publicao do livroA origem das espcies, do ingls Charles Darwin.O monge cientista entusiasmou-se com a questo da evoluo e percebeu que,para compreender esse fenmeno, seria necessrio conhecer os fundamentos daherana biolgica.

De volta a Brno, Mendel passou a se dedicar problemtica da hereditarie-dade: leu os principais trabalhos sobre o assunto e decidiu utilizar a ervilha comomaterial experimental, como haviam feito alguns de seus antecessores. A ervilhaera favorvel aos experimentos de hibridao por diversas razes:

era uma planta de fcil cultivo; tinha ciclo de vida relativamente curto; apresentava variedades com caratersticas contrastantes;

Jos Mariano Amabis professor doutor do Instituto

de Biocincias da USP, ondeleciona Gentica e Biologia

Molecular, coordenador de

atividades educacionais do

Centro de Estudos do

Genoma Humano (CEPID

FAPESP/USP) e pesquisador

na rea de Ensino em

Gentica e Biologia

Molecular. Escreveu vrios

livros didticos para o Ensino

Mdio.

Cristina Yumi Miyaki

professora doutora do

Instituto de Biocincias da

USP, onde leciona Biologia

Molecular, e pesquisadora na

rea de Gentica e Evoluo

de Aves.

Lyria Mori professora doInstituto de Biocincias da

USP, no qual pesquisadora

na rea de Gentica e

Evoluo de Drosfilas.

Rodrigo Venturoso Mendes

da Silveira bilogo e ps-

graduando do Instituto de

Biocincias da USP e

pesquisador na rea de

Ensino de Gentica e Biologia

Molecular.


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os descendentes de cruzamentos entre as variedades eram frteis; reproduzia-se normalmente por autofecundao; a estrutura de sua flor facilitava a realizao de fertilizao cruzada.

Gregor Mendel

As caractersticas estudadas por Mendel

Mendel reuniu 34 variedades de ervilhas que diferiam entre si quanto a diversas caracte-

rsticas: havia variedades altas, baixas, produtoras de sementes lisas, produtoras de sementesrugosas, produtoras de sementes amarelas, produtoras de sementes verdes etc. Ele cultivouexemplares de cada uma dessas variedades, verificando que muitas mantinham suas caracters-ticas particulares invariveis de uma gerao para outra, ou seja, essas caractersticas eramhereditrias. Plantas com sementes lisas, por exemplo, sempre originavam descendentes pro-dutores de sementes lisas, e plantas com sementes rugosas sempre originavam descendentesprodutores de sementes rugosas.

Flor de ervilha, com destaque para a coleta de plen e polinizao cruzada.

Figura 1

Mendel chamou essas plantas, cujas caractersticas no variavam ao longodas geraes, de puras (atualmente elas so chamadas de homozigticas).

O cientista realizou, ainda, cruzamentos entre plantas puras com estados con-trastantes de uma mesma caracterstica: cruzou plantas puras de sementes lisas complantas puras de sementes rugosas. Mendel desejava verificar como eram herdadosos dois estados contrastantes da descendncia pelas plantas que ele chamava dehbridas (hoje denominadas heterozigticas).

Em seu trabalho, Mendel utilizou sete variedades, cada qual com dois estadoscontrastantes.

ADAPTADODEAMABISEMARTHO,1

994,P.1

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Tabela 1. Variedades de ervilhas utilizadas por Mendel em seus experimentos

Textura da semente: por que algumas sementes so lisas e outras, rugosas?

O conhecimento acumulado ao longo do sculo XX permitiu-nos compreender por que as sementes

de ervilhas podem ser lisas ou rugosas. As sementes de ervilhas so lisas quando parte substancial da

glicose contida nos cotildones transformada em molculas de amido grandes e ramificadas. As

sementes rugosas no conseguem produzir esse tipo de amido e, em lugar dele, acumulam sacarose.

Assim, as clulas dos cotildones dessas sementes tm presso osmtica maior e, conseqentemen-

te, acumulam grande quantidade de gua ao longo do desenvolvimento da semente. Com o amadu-

recimento, os cotildones das sementes rugosas perdem o excesso de gua e encolhem, o que provoca

o enrugamento da casca. As sementes lisas tm presso osmtica menor, pois o amido, diferentemen-

te da sacarose, insolvel; por isso elas no acumulam tanta gua quanto as rugosas. Quando as

sementes lisas amadurecem, seus cotildones mantm-se praticamente inalterados em tamanho e,

por isso, a casca no enruga.

*Atualmente, denominamos os estados das caractersticas de fentipos.

Caractersticas

Estados*

TEXTURA CORDASEMENTE REVESTIMENTO TEXTURADAVAGEM CORDAVAGEM POSIODAFLOR COMPRIMENTODASEMENTE DASEMENTE DOCAULE

Rugosa Verde

Lisa Amarela

Branco

Colorido

Enrugada

Inflada

Amarela

Verde

Apical

Axilar

Curto

Longo

Comprimento do caule: por que algumas plantas so altas e outras, baixas?

Em 1997, dois grupos de pesquisadores relacionaram a altura das plantas de ervilhas a um gene deno-minado Le. A verso normal (alelo selvagem) desse gene responsvel pela produo de uma protena

enzimtica (ver a atividade Teatralizando a sntese de protenas, p. 46), que participa da sntese da

giberelina, o hormnio vegetal responsvel pelo crescimento das plantas. Existe uma verso alterada

(alelo mutante) desse gene que codifica uma protena defeituosa, incapaz de produzir o hormnio. As

plantas altas possuem pelo menos um alelo normal do gene Le e, por isso, produzem giberelina, tendo

crescimento normal. As plantas baixas possuem apenas verses mutantes do gene Le e so incapazes

de fabricar giberelina, ficando, por isso, ans.

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994,p.1

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Mendel cruzou plantas puras produtoras de sementes lisas com plantas puras produto-ras de sementes rugosas, plantas puras altas com plantas puras baixas, e assim por diante,chamando essas plantas de gerao parental (P). Esses cruzamentos foram denominadoscruzamentos monobridos, pelo fato de cada um deles envolver apenas uma caracterstica

com estados contrastantes.

As plantas hbridas (heterozigticas) resultantes desses cruzamentos monobridos eramsempre idnticas a um dos tipos parentais; o estado da caracterstica do outro genitordesaparecia completamente nas plantas dessa primeira gerao de hbridos, que hoje cha-mamos de gerao F1 (abreviatura parafirst filial generation). Por exemplo, todas as plantasF1 resultantes do cruzamento entre plantas altas e plantas baixas eram to altas quanto umdos genitores.

A autofecundao das plantas F1 produziu a segunda gerao de hbridos, que atual-

mente chamamos de F2. Nessa gerao, o estado da caracterstica que havia desaparecido nagerao F1 reapareceu. Assim, parte das plantas F2 possua a caracterstica de uma das plantasparentais e parte, a caracterstica da outra planta parental. Mendel descreveu essa situaonos seguintes termos:

Neste trabalho, daqui por diante, aqueles estados de uma caracterstica que so transmitidosintactos [...] na hibridao e que constituem, portanto, as caractersticas dos hbridos sero cha-mados de dominantes, e aqueles que no processo permanecem latentes no hbrido sero deno-minados recessivos. A expresso recessivo foi escolhida porque os estados assim designados re-traem-se ou desaparecem completamente no hbrido, mas reaparecem sem mudanas na suadescendncia [...].

A proporo 3:1

Ao analisar a gerao F2, Mendel fez uma coisa simples e extraordinria: contou o nme-ro de indivduos com cada estado da caracterstica e expressou os resultados na forma de umaproporo. Verificou, ento, que a relao entre as quantidades de plantas F2 com fentipo

TIPOSDECRUZAMENTOS GERAOF1 AUTOFECUNDAO GERAOF2 RAZOENTREENTREPLANTASPURAS DEF1 OSTIPOSF2

Tabela 2. Alguns dos resultados obtidos por Mendel em cruzamentos entre variedades de ervilhas

1. Textura dassementes:lisas x rugosas

2. Comprimentodos caules:longos x curtos

Sementes lisas

Caules longos

Lisas x lisas

Longos x longos

5474 lisas

1850 rugosas

7324 (total)

787 longos

277 curtos

1064 (total)

2,96:1

2,84:1


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dominante e com fentipo recessivo era sempre a mesma, independentemente da caractersti-ca considerada: 3/4, ou 75%, das plantas F2 apresentavam fentipo dominante, e 1/4, ou 25%,fentipo recessivo. Em outras palavras, em F2 a proporo entre plantas com fentipo domi-nante e com fentipo recessivo era sempre 3:1.

A regularidade das propores que independia das caractersticas analisadas levouMendel a pensar que devia existir uma regra bsica, ou lei geral, para a hereditariedade. Elepassou, ento, a pensar numa explicao, a imaginar um processo que pudesse ser responsvelpela proporo 3:1 obtida nos cruzamentos.

Hiptese para cruzamento monobrido

GenesOs fatores de hereditariedade de Mendel, denominados genes, so segmentos

das molculas de DNA que constituem os cromossomos. Os fatores

determinantes dos estados contrastantes de uma mesma caracterstica, cha-

mados de alelos, so verses de um mesmo gene, ou seja, pequenas variaes

de um mesmo segmento de DNA.

Por exemplo, o alelo A que condiciona a forma lisa da semente de ervilha

um segmento de DNA, com 3,3 mil pares de nucleotdeos, responsvel pela

sntese de uma protena enzimtica chamada SBE-I (do ingls Starch-

Branching Enzyme, ou enzima ramificadora do amido), indispensvel snte-

se do amido ramificado nos cotildones. Esse segmento de DNA est presen-te nas ervilhas rugosas, em uma forma alterada pela insero de um seg-

mento de DNA com 800 pares de bases (a).

Esse alelo, ou seja, essa verso alterada do gene, com 4,1 mil pares de

nucleotdeos, no produz a enzima e, por isso, no caso de a planta s pos-

suir esse tipo de alelo, ela se torna rugosa, como explicado anteriormente.

Fazendo uma analogia, poderamos imaginar o gene SBE-I como um livro

de receitas: o alelo normal (A) seria a receita correta, enquanto o alelo

mutante (a) teria algumas pginas a mais, provenientes de um outro livro;

no seria possvel fabricar o produto final desejado com base nessa receita

alterada.

riamente, possuir dois tipos de fatores, um para cada estado da caracterstica, e serAa, deacordo com sua nomenclatura. Essa era a nica explicao plausvel para o fato de essasplantas produzirem dois tipos de descendentes.

Outra concluso importante foi a de que os fatores para os dois estados de uma carac-terstica no se misturavam no hbrido, pois a descendncia de tais plantas era de um ou de

Para Mendel, as plantaspossuam entidades (chamadaspor ele de fatores e atualmenteconhecidas como genes), queeram transmitidas de uma gera-o a outra por meio dos game-tas e determinavam suas carac-tersticas hereditrias. Eleimaginou que uma planta seriaalta ou baixa se recebesse fato-res de uma ou outra caracters-tica. Mendel representou seushipotticos fatores por letras,usando a forma maiscula parao fator determinante do fenti-po dominante e a minscula parao fator determinante do fenti-po recessivo.

Um passo decisivo na cons-truo do modelo de Mendel foisua concluso de que as plantashbridas precisariam, necessa-


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outro tipo, nunca de tipos in-termedirios.

Finalmente, para explicar a

proporo 3:1 na gerao F2,Mendel postulou que os dois ti-pos de fatores existentes emuma planta hbrida deveriam seseparar (segregar) na formaodos gametas, de modo que cadagameta portasse apenas um ououtro fator.

Podemos representar a hi-

ptese de Mendel para o cruza-mento monobrido conforme aFigura 2.

Dominante e recessivo

Retomando os conceitos de dominncia e recessi-

vidade propostos por Mendel, podemos dizer que

basta haver uma cpia funcional do aleloA para ter-

mos sementes lisas, caracterstica dominante obser-

vada em F1. Em outras palavras, sementesAA eAa so

fenotipicamente idnticas (lisas), enquanto sementes

aa so rugosas.

Figura 2

A pureza dos gametas

Conforme descrito por Mendel, uma planta pura de semente lisa s apresentaria um tipode fator (A) e produziria apenas gametas com esse fator. Da mesma forma, uma planta pura de

semente rugosa s teria um tipo de fator (a), produzindo apenas gametas com esse fator. As-sim, do cruzamento dessas duas plantas resultaria apenas um tipo de descendncia, portadorade ambos os fatores (Aa). Essas plantas hbridas, no entanto, formariam dois tipos de gametas:50% portando o fatorA e 50%, o fator a. Presumindo-se que, na autofecundao dessas plan-tas, vulos e gros de plen se combinassem ao acaso, seriam produzidos trs tipos de descen-dentes: 25% ou 1/4 AA, 50% ou 1/2 Aa e 25% ou 1/4 aa, ou seja, uma proporo de1AA:2Aa:1aa. Uma vez que as plantas AA eAa so indistinguveis entre si (ambas possuemfentipo liso), a proporo fenotpica esperada pelo modelo de 3 lisas para 1 rugosa, confor-me obtido nos experimentos.

O modelo vlido para todos oscruzamentos que envolvem apenas umpar de estados contrastantes de uma ca-racterstica, desde que satisfeitas as se-guintes condies:

1. Em cada par de unidades contras-tantes, um membro do par domi-nante e o outro, recessivo.

ADAPTADODEAM

ABISEMARTHO,1

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2. As unidades hereditrias dominantes e recessivas, unidas, no modificam uma outra.

5. As combinaes entre os gros de plen e os vulos so totalmente casuais, e a proporoda descendncia resultante depender da proporo das diferentes classes de gametas.

O teste da hiptese

Deve-se enfatizar que a concordncia entre os dados e o modelo de Mendel no casual.Apesar de os itens 1 e 2 serem fatos, o 3 e o 4 so totalmente hipotticos, isto , foram propos-tos para explicar os dados. Esse um procedimento cientfico perfeitamente aceitvel e bas-tante utilizado nos dias atuais. Este modelo pode ser considerado uma tentativa de explicao,uma hiptese, que ser confirmada ou no por meio de testes das dedues feitas a partir dela.

Era fcil realizar um teste decisivo. A gerao F2 do cruzamento representado na Figura 2era composta por trs plantas com a caracterstica dominante (lisa) para cada planta recessiva(rugosa). No entanto, se a hiptese fosse verdadeira, as sementes lisas deveriam ser de doistipos e em propores previsveis. Assim, para cada semente pura (AA) haveria duas hbridas(Aa). No era possvel distinguir visualmente as sementesAA eAa, mas, se elas fossem planta-das e ocorresse a autofertilizao de suas flores, a descendncia daria a resposta.

Nesse caso, as plantas com gentipoAA produziriam apenas sementes lisas, enquanto asplantas com gentipoAa dariam origem a sementes lisas e rugosas, na proporo de 3:1. Men-del deixou que as plantas F2 se autofecundassem, obtendo o resultado esperado de acordo com

a hiptese: 1/3 das plantas autofecundadas produziu apenas sementes lisas, confirmando serpuras, enquanto 2/3 produziram sementes lisas e rugosas, confirmando ser hbridas.

at ividade

a m e i o s e e a h i p t e s e d e m e n d e l

O objetivo da atividade facilitar a compreenso de que a segregao dos alelos resulta da sepa-rao meitica dos cromossomos, processo desconhecido por Mendel.

Gametas

Esse mecanismo, hoje conhecido, denominadomeiose. Resumidamente, a meiose consiste de duas

divises celulares de uma clula diplide, aps uma

nica duplicao dos cromossomos, de modo que se

formam quatro gametas, clulas haplides com meta-

de do nmero de cromossomos da clula original (ver

a atividadeA meiose e a hiptese de Mendel, abaixo).

3. Em razo de algum mecanismo des-conhecido por Mendel, os dois tipos de

fatores se segregam; assim, cada game-ta contm apenas um dos tipos (A ou a).

4. Devido, tambm, a um mecanismodesconhecido, os gametas que contmA e os que contm a so produzidos emnmeros iguais.


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Uma sugesto que a atividade seja realizada em grupos de trs ou quatro pessoas,para tornar mais fcil detectar problemas conceituais, que poderiam passar des-percebidos em uma aula expositiva.

Na atividade, os participantes representaro, com massa de modelar ou fios de l,um par de cromossomos homlogos, nos quais se localiza um par de alelos nacondio heterozigtica (Aa). Sero simuladas a duplicao dos cromossomos esua separao na meiose.

MATERIAL NECESSRIO

massa de modelar de quatro cores diferentes (duas para esta atividade e duaspara a atividade Simulando o comportamento de genes e cromossomos durante a

meiose, p. 30)

folha de papel grande ou de cartolina

crculos de cartolina com 0,5 cm de dimetro

gros de lentilha ou de feijo

PROCEDIMENTOS GERAIS

Desenhem um crculo grande na cartolina, a fim de representar os limites daclula que sofrer diviso. Em seguida, faam dois rolinhos de massa (de coresdiferentes), com 10 cm de comprimento e 0,5 cm de dimetro, para representaro cromossomo materno e o cromossomo paterno do par de homlogos. Um

Walter Stanborough Sutton

(1877-1916), geneticista

e mdico-cirurgio

americano, colaborou

para o desenvolvimentoda teoria cromossmica

da herana, a qual

considera os cromossomos

a base fsica da

hereditariedade.

Quando Mendel fez

seu trabalho, no se

conhecia a meiose. Foi

Sutton que, estudando a

formao de

espermatozides em

gafanhotos, em 1902,

observou ao microscpio

o que acontecia com os

cromossomos durante a

meiose. Suas observaes

o levaram a relacionar os

cromossomos com os

fatores de Mendel e o

processo da meiose com a

segregao de tais fatoresna formao dos gametas,

como o cientista havia

suposto.

gro de lentilha (ou de feijo), inseri-do na regio mediana de cada um dosrolinhos, representar o centrmerodesse par de cromossomos. Em segui-da, representem os alelos de umgene. Para isso, recortem dois crcu-

los de cartolina e neles escrevam asletrasA e a, aplicando esses crculosnos bastes de massa.

Ateno: representando alelos de ummesmo gene, os crculos de cartolinadevem ocupar a mesma posio relati-va nos dois bastes de massa que repre-sentam os cromossomos homlogos.


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SIMULAO DA MEIOSE COM UM PAR DE CROMOSSOMOS

De posse dos modelos do par decromossomos homlogos, (I) re-

presentem a duplicao cromos-smica. Para isso, confeccionemdois novos rolinhos de massaidnticos aos anteriores, unindo-os, pela regio do centrmero, aum dos rolinhos preparados an-teriormente. O tipo de alelo donovo rolinho de massa deve seridntico ao do basto ao qual eleestiver unido, pois as duascromtides de cada cromossomoresultam da duplicao docromossomo original. Assim, umcromossomo ser constitudo por duas cromtides portadoras do aleloA e o outro, por duascromtides portadoras do alelo a.

Em seguida, (II) simulem o emparelhamento dos homlogos, colocando os cromossomos lado alado, de modo que os centrmeros e os locos gnicos fiquem emparelhados.

Depois, (III) simulem a separao dos cromossomos homlogos, que ocorre na primeira divisoda meiose; cada homlogo, com suas duas cromtides unidas, deve ficar em um dos plos da

clula. Lembrem-se de que, ao final da primeira diviso da meiose, ocorre a formao de duasclulas-filhas, que ingressam imediatamente na segunda diviso.

Ento, (IV) representem, na cartolina, os novos contornos das duas clulas formadas.

Na segunda diviso meitica, (V) em cada clula, ocorrer a separao das cromtides-irms decada cromossomo. A etapa final do processo meitico leva formao de quatro clulas, duasportadoras do aleloA e duas portadoras do alelo a.

1

. Para registrar o que foi feito na atividade, desenhem os eventos representados nos passos I a V.

2. Numerem os eventos a seguir de acordo com a ordem de sua ocorrncia.

( ) separao dos cromossomos homlogos

( ) duplicao dos cromossomos

( ) separao das cromtides-irms

( ) emparelhamento dos cromossomos homlogos


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rabalhando em sala de aulaTObservando traos humanos hereditrios*

Diversas caractersticas humanas so herdadas segundo um padro de herana monognica. Porexemplo, a capacidade de enrolar a lngua na forma de uma letra U condicionada por umalelo dominante, e pessoas homozigticas recessivas so incapazes de tal proeza. Outra carac-terstica condicionada por um alelo dominante o lobo solto das orelhas; a pessoa homozig-tica recessiva tem sempre lobos presos. Outros exemplos de caractersticas hereditrias so omodo de cruzar os braos (com o brao direito por cima e o esquerdo por baixo, ou vice-versa) eo modo de cruzar as mos: algumas pessoas cruzam as mos com o polegar direito por cima, eoutras fazem o contrrio.

Uma atividade interessante propor aos estudantes que observem algumas dessas ca-ractersticas em seus familiares e em famlias conhecidas e que construam heredogra-mas para cada uma das caractersticas observadas, procurando determinar seu padrode herana.

Deve-se tomar cuidado especial com exemplos de herana gentica na espcie humana. Ape-sar de muitos traos de nossa espcie seguirem o padro de herana monognica, no raroaparecerem casos no explicveis a partir do fentipo dos pais. Por exemplo, ter cabelos lisos uma caracterstica recessiva em nossa espcie, mas ocorrem casos de um casal com cabeloslisos ter um filho com cabelos crespos. Uma das explicaes para esses casos o fenmeno

da penetrncia incompleta dos genes, ou seja, o indivduo portador de um determinadoalelo, mas no expressa a caracterstica condicionada por ele. Por exemplo, certas pessoasportadoras de um alelo dominante que condiciona a presena de dedos extras nas mos enos ps (polidactilia) no apresentam a caracterstica (dedos extras), apesar de transmitiremo alelo aos filhos, que podem manifest-lo. Esse alelo, alm disso, apresenta expressividadevariada, ou seja, apenas determinada parte do corpo do indivduo apresenta a caracterstica

3. Indiquem, na Figura 2 (p. 18), em que passagens ocorre a meiose.

4. Qual relao podemos estabelecer entre a meiose de uma clula heterozigtica (Aa) e a pro-poro 3:1, obtida por Mendel na gerao seguinte?

* In: AMABIS, Jos Mariano & MARTHO, Gilberto Rodrigues. Conceitos de Biologia: gentica, evoluo e ecologia. Livro do professor (Guia de apoiodidtico). SP: Moderna, 2001.


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condicionada pelo gene. H pessoas portadoras do alelo para polidactilia que possuem de-dos extras apenas em uma mo ou em um p. A explicao para a penetrncia incompleta epara a expressividade variada que a expresso de um alelo pode ser influenciada pelo restodo gentipo da pessoa e pelo ambiente.

Para uma pergunta sobre a possibilidade de um casal com olhos azuis ter um filho comolhos castanhos, a melhor resposta que se trata de um caso rarssimo, mas no imposs-vel. O mesmo se aplica a perguntas sobre a herana de tipos sangneos. Outro fator quepode complicar a anlise gentica a caracterstica ser determinada por mais de um gene.


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ideoconferncia 2V

Uma releitura dos trabalhos de Mendel

Com o conhecimento hoje disponvel, podemos fazer uma nova leitura dos trabalhos deMendel. A descrio da meiose, o comportamento dos cromossomos, a constituio dos genese a compreenso da mutao explicam e confirmam os modelos propostos pelo cientista. Mascomo, tendo as idias lanadas por Mendel como ponto de partida, conseguimos explicar

outros padres de herana?

As plantas hbridas possuem os dois alelos (A e a), que Mendel chamou de fatores

Os estudos que descreveram o processo de meiose esclareceram como os alelos se separamna formao dos gametas. Mendel incluiu esse processo em seu modelo, embora no o co-nhecesse

Durante a meiose os cromossomos homlogos se separam. Os cromossomos so constitu-dos por DNA e protenas. O DNA formado por uma cadeia dupla de nucleotdeos

A partir do DNA, sintetizada uma molcula de RNA-mensageiro, que codifica uma pro-tena. O aleloA codifica uma protena funcional

O alelo a se forma a partir da insero de um segmento de DNA. A protena que ele codificano funcional

Da meiose resultam clulas que carregam apenas um dos alelos de cada par. Por autofecun-dao, formam-se zigotos dos tipos:

homozigotos aa com fentipo rugosoAA com fentipo liso

heterozigotos Aa com fentipo liso


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O trabalho de Mendel: ampliando olhares

Dando continuidade aos experimentos com ervilhas, Mendel verificou a herana simult-nea de duas ou mais caractersticas, cada uma delas com dois estados contrastantes. Em um dos

experimentos, ele cruzou plantas puras (duplo-homozigticas) que produziam sementes lisas eamarelas com plantas puras (duplo-homozigticas) que produziam sementes rugosas e verdes.

Considerando o que j havia observado a respeito das caractersticas dominantes e reces-sivas, como seriam as sementes produzidas pelas plantas resultantes desses cruzamentos?

A proporo 9:3:3:1

Em confirmao s expectativas de Mendel, as sementes dibridas (F1) resultantes desses

cruzamentos apresentavam os estados dominantes de ambas as caractersticas, ou seja, eramlisas e amarelas. Mendel deixou que as plantas F1 se autofecundassem e obteve a segundagerao de sementes dibridas (F2). Mendel contou o nmero dos diversos tipos de sementesda gerao F2 e expressou os resultados na forma de proporo (Tabela 3).

rabalho monitoradoT

Ao observar as sementes produzidas pela gerao F2, Mendel concluiu que a herana dacaracterstica cor da semente no influenciava a herana da caracterstica textura dasemen-te, isto , essas caractersticas eram herdadas como se fossem eventos independentes. Se anali-

CRUZAMENTO CARACTERSTICAS AUTOFECUNDAO CARACTERSTICAS RAZOENTREENTREPLANTASPURAS DEF1 DEF1 DEF2 OSTIPOSF2

Tabela 3. Resultados obtidos por Mendel nos cruzamentos dibridos

Lisas e amarelasx

Rugosas e verdesLisas e amarelas

Lisas e amarelasx

Lisas e amarelas

315 lisas e amarelas

108 lisas e verdes101 rugosas e amarelas

32 rugosas e verdes

556 (total)

9,84

3,373,15

1


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sadas separadamente, as caractersticas textura e corestavam presentes em F2 (Tabela 3) nasmesmas propores j constatadas, conforme indicado na Tabela 4.

Se as caractersticas fossem herdadas de forma independente, seria possvelestimar asfreqncias dos diferentes tipos de indivduos F2 de um cruzamento dibrido pela multiplica-o das freqncias obtidas para cada caracterstica tomada individualmente (Tabela 5).

CARACTERSTICASDASSEMENTES COMBINAO PROPOROESPERADA

Tabela 5. Resultados das combinaes de caractersticas e suas propores

CARACTERSTICAS PLANTASF2 RAZOENTREOSTIPOSF2

Tabela 4. Resultados da anlise independente de cada caracterstica em F2

de cruzamentos dibridos

2,97 amarelas : 1 verde

(3:1 ou 3/4 : 1/4)

315 + 108 = 423 lisas

101 + 32 = 133 rugosas

556 (total)

3,18 lisas : 1 rugosa

(3:1 ou 3/4 : 1/4)Textura da semente

Cor da semente315 + 101 = 416 amarelas

108 + 32 = 140 verdes

556 (total)

Lisas e amarelas 3/4 lisas x 3/4 amarelas 9/16

Lisas e verdes 3/4 lisas x 1/4 verdes 3/16

Rugosas e amarelas 1/4 rugosas x 3/4 amarelas 3/16

Rugosas e verdes 1/4 rugosas x 1/4 verdes 1/16

A proporo obtida experimentalmente 9,84:3,37:3,15:1 diferia pouco do que haviasido calculado.Mendel considerou essa proporo um desvio aleatrio do terico esperado de9:3:3:1. Esses resultados levaram Mendel a imaginar a existncia de um princpio fundamentalresponsvel por esse comportamento padro.

Hiptese para o cruzamento dibrido

A hiptese aventada por Mendel (e que se mostrou vlida) foi que os fatores para duascaractersticas segregavam-se independentemente na formao dos gametas das plantas hbri-das. Assim, cada gameta devia receber apenas um fator para cada caracterstica:A ou a, para acor da semente, e B ou b, para sua textura.

Essa hiptese admitia, ainda, que os fatores para duas caractersticas se combinavam aoacaso na formao dos gametas. Em uma planta dibrida, por exemplo, um gameta que tivesserecebido o fator dominante para uma das caractersticas (A) poderia receber tanto o fator


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dominante (B) quanto o recessivo (b) da outra; da mesma forma, um gameta que tivesse rece-bido o fator recessivo para a primeira caracterstica (a) poderia receber tanto o fator dominan-te (B) quanto o recessivo (b) da segunda. Uma planta dibrida formaria, portanto, quatro tiposde gametas:AB,Ab, aB e ab. O modelo tambm admitia que essas classes deveriam aparecer

em igual freqncia, ou seja, 25% (ou 1/4) cada uma.

No processo de fecundao, cada tipo de plen se uniria com igual probabilidade a qual-quer tipo de vulo. Hoje, representamos a hiptese de Mendel para o cruzamento dibridoconforme a Figura 3.

ADAPTADODE

AMABISEMARTHO,1

994,P.5

1.

Representao atual do modelo de cruzamento dibrido proposto por Mendel.

Figura 3


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Esse modelo explica a proporo obtida em F2 de 9/16 sementes lisas amarelas (gentipoA_B_) para 3/16 lisas verdes (gentipo A_bb) para 3/16 rugosas amarelas (gentipo aaB_)para 1/16 rugosas verdes (gentipoaabb).

Cabe salientar que a hiptese originalmente proposta por Mendel seria vlida desde quefossem satisfeitas as condies impostas no modelo:

os dois tipos de fatores para cada caracterstica devem apresentar uma relao de domi-nncia e recessividade entre si;

os fatores dominantes e recessivos de uma caracterstica, unidos, no devem modificarum ao outro, nem queles responsveis pela outra caracterstica;

os pares de fatores responsveis por uma caracterstica devem se comportar de modo

independente.

at ividade 1

o t e s t e d a h i p t e s e d e m e n d e l pa r a om o d e l o d e c r u z a m e n t o s d i b r i d o s

O modelo proposto para cruzamentos dibridos permitiu a Mendel fazer previses e test-las.

1. Se sua hiptese fosse correta, como deveriam ser, quanto aos fatores (gentipos), as plantas deF2

cujas sementes apresentassem as duas caractersticas dominantes?

2.Se cada uma dessas plantas fosse autofecundada, que tipos de sementes (quanto textura e cor) apareceriam em sua descendncia?

3.Ao fazer o teste, Mendel analisou o resultado da autofecundao de 301 plantas F2, tendo obti-

do os resultados mostrados a seguir:

Esses resultados esto de acordo com a previso de Mendel?

NMERODEPLANTAS TIPOSDESEMENTESPRODUZIDASAUTOFECUNDADAS

38 apenas sementes lisas e amarelas

65 sementes amarelas e verdes, todas lisas

60 sementes lisas e rugosas, todas amarelas

138 quatro tipos de sementes: lisas e amarelas; lisas e verdes; rugosas e amarelas; rugosas e verdes


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As concluses gerais de Mendel

Mendel concluiu que, em ervilhas, a herana seguia regras definidas e props um modeloexplicativo para essas regras, concebendo-o como geral e aplicvel a outras espcies. Os fun-

damentos do modelo so:

A hereditariedade condicionada por fatores transmitidos, por meio dos gametas, degerao a gerao. Para cada caracterstica, pode haver fatores diversos, responsveis por de-terminar seus diferentes estados.

Os fatores condicionantes dos estados contrastantes de uma mesma caracterstica po-dem apresentar uma relao de dominncia/recessividade entre si, e apenas um deles (domi-nante) se manifesta nos hbridos.

Quando duas variedades de plantas so cruzadas entre si, no h mistura dos fatores dahereditariedade (atualmente chamados de alelos) que determinam os estados contrastantes desuas caractersticas.

O hbrido (F1) resultante desses cruzamentos idntico, em aparncia, ao parentalpuro dominante.

3:1

O princpio criado por Mendel hoje conhecido como

Primeira Lei de Mendel, Lei da Segregao Indepen-

dente ou Lei da Pureza dos Gametas. Ele postula que

os alelos de um gene segregam-se na formao dos

gametas.

9:3:3:1

A segregao independente dos fatores de uma carac-

terstica em relao a outra ficou conhecida como Se-

gunda Lei de Mendel ou Lei da Segregao Indepen-

dente, que diz: os alelos de genes localizados em dife-

rentes pares de cromossomos homlogos separam-se

independentemente na formao dos gametas.

Os dois tipos de fatores hereditrios presentesno hbrido (A e a) separam-se na formao dos game-tas e combinam-se aleatoriamente na fertilizao, re-

sultando em uma proporo fenotpica de 3:1. Essaproporo s pode ocorrer se cada gameta receber ape-nas um tipo de fator de hereditariedade,A ou a.

Cada par de fatores em uma planta dibrida, comoAaBb, se comporta de maneira diferente em relao aooutro par. Assim, os membros do parAa segregam-seindependentemente dos membros do par Bb, produzin-do quatro tipos de gametas em freqncias iguais:AB,Ab, aB ou ab. Os gametas assim formados combinam-sealeatoriamente na fertilizao, resultando em quatro ti-pos de descendentes na proporo de 9:3:3:1.

As hipteses mendelianas e suas formulaes emum modelo eram to especficas que as dedues po-diam ser feitas e testadas por meio de observao eexperimentos. Alm disso, o modelo tinha um grandepoder de previso um objetivo de todas as hipteses

Leis de Mendel

Os experimentos de Mendel com cruzamentos de va-

riedades de ervilhas e sua notvel anlise dos resul-

tados levaram a importantes concluses, inicialmen-

te vlidas somente para ervilhas e posteriormente de-

monstradas como princpios universais da Gentica.


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e teorias em cincia. Nenhum campo da Biologia Experimental havia atingido equivalentenvel de desenvolvimento em 1865.

A expanso do mendelismo

Nos primeiros anos do sculo XX, logo aps a divulgao dos trabalhos de Mendel, fo-ram descobertos casos de hereditariedade que aparentemente no seguiam os seus princpios.

Alelos letais

Em 1904, Lucien Cuenot (1866-1951), bilogo belga, observou que o cruzamento entrecamundongos de pelagem cinza produzia 100% de descendentes cinza. No entanto, quando ca-

mundongos de pelagem amarela eram cruzados entre si, a descendncia era sempre constituda por2/3 de camundongos amarelos e 1/3 de camundongos cinza. Cuenot sups, ento, que a proporode 2 amarelos para 1 cinza obtida nesses cruzamentos fosse uma variao da proporo 3:1, em queuma das classes homozigticas no se desenvolvia. Ele imaginou que o alelo condicionante depelagem amarela fosse letal em homozigose. Com isso, teramos a proporo de 2 heterozigticosamarelos para 1 homozigtico recessivo cinza. Mas como essa hiptese poderia ser testada?

Segundo a hiptese da letalidade, todo camundongo amarelo seria obrigatoriamente hetero-zigtico e, nesse caso, seu cruzamento com camundongos cinza resultaria em 50% de descenden-tes amarelos e 50% cinza. O resultado esperado foi obtido, o que deu credibilidade hiptese.

Hoje so conhecidos, em diferentes espcies, vrios exemplos de alelos letais, ou seja, alelos quematam seus portadores quando esto em homozigose. Existem diversos exemplos de casos especi-ais de herana biolgica: h genes nos cromossomos sexuais; casos nos quais o heterozigoto possuium fentipo distinto dos fentipos dos homozigotos; genes que no seguem a segregao indepen-dente por estarem ligados; genes que influenciam um nico fentipo etc. Entretanto, todos soexplicados por meio das bases da Gentica, estabelecidas no trabalho de Gregor Mendel.

at ividade 2

s i m u l a n d o o c o m po r ta m e n t o d e g e n e s ec r o m o s s o m o s d u r a n t e a m e i o s e

Repita os procedimentos gerais indicados para a atividadeA meiose e a hiptese de Mendel, p. 19.Antes de iniciar esta atividade, confeccione, com massa de modelar, um par de cromossomosmetacntricos (com centrmero na regio mediana) e um par de cromossomos acrocntricos(com centrmero prximo da extremidade). No par de cromossomos metacntricos, apliquecrculos de cartolina com as letras A e a; nos cromossomos acrocntricos, aplique crculos decartolina com as letras B e b, a fim de representar os alelos de outro gene.


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Simule a duplicao cromossmica e, em seguida, distribua os cromossomos homlogos duplica-dos e emparelhados sobre a folha de papel, representando, ento, a metfase da meiose. Faa aseparao dos homlogos na primeira diviso da meiose. Em seguida, faa a representao dasegunda diviso, em que as cromtides de cada cromossomo se separam. Nesse processo, se-

ro obtidas quatro clulas-filhas, cada uma com um cromossomo metacntrico e um cromos-somo acrocntrico.

1. Quantos e quais foram os tipos de gametas formados?

2. Na classe, foram formados outros tipos de gametas?

3. Se foram formados outros tipos de gametas, em qual etapa do processo houve tal diferenciao?

As clulas sero iguais duas a duas, e sua constituio gentica depender de como foram orienta-

dos os pares de cromossomos homlogos na primeira diviso meitica. Em um dos casos, o resul-tado ser duas clulasAB e duas ab; no outro, o resultado ser duas clulasAb e duas aB. Observeque mais comum que se direcionem, talvez por uma questo de simetria, os cromossomos comdois alelos dominantes voltados para um dos plos, e os dois recessivos para o outro; observe queos dois posicionamentos so igualmente possveis e com a mesma chance de ocorrer, e exata-mente por isso que se formam quatro tipos de gametas em mesma proporo.

A atividade mostra claramente que o processo de segregao de dois pares de alelos Aa e Bb emuma clula leva formao de apenas dois tipos de gametas, mas, como vimos na atividadeanterior, apenas tendo as combinaes com os quatro tipos de gametas que obtemos a pro-

poro9:3:3:1

. Entretanto, no conjunto de gametas formados, devido s duas possibilidades deorientao dos pares de cromossomos homlogos, formam-se quatro tipos de gametas, naspropores de 1/4AB : 1/4Ab : 1/4 aB : 1/4ab.

rabalhando em sala de aulaT

Probabilidade na formao dos gametas e na fecundaoMATERIAL NECESSRIO

2 moedas douradas (por dupla)

2 moedas prateadas (por dupla)

caneta para retroprojetor


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Novamente, o professor dever organizar os dados em uma tabela desenhada na lousa, so-mando os fentipos obtidos pela classe e calculando a proporo entre eles.

Os resultados obtidos permitiram representar os resultados de Mendel sobre probabilidade du-rante a fecundao? Justifiquem.

SEMENTELISA SEMENTELISA SEMENTERUGOSA SEMENTERUGOSAGENTIPO

EAMARELA EVERDE EAMARELA EVERDE

AABB

AABb

AaBB

AaBb

AAbb

Aabb

aaBB

aaBb

aabb

Total

FENTIPO

Resultados da dupla

SEMENTELISA SEMENTELISA SEMENTERUGOSA SEMENTERUGOSAGENTIPO

EAMARELA EVERDE EAMARELA EVERDE

AABB

AABb

AaBB

AaBb

AAbb

Aabb

aaBB

aaBb

aabb

Total

FENTIPO

Resultados da classe


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ideoconferncia 3V

A Gentica em termos moleculares

O conhecimento cientfico a principal caracterstica da sociedade contempornea, coma qual a cincia e a tecnologia se associaram e se amplificaram, tornando-se cada vez mais

presentes no cotidiano.

Os efeitos dessa associao foram marcantes particularmente na rea da Gentica: desco-brimos a natureza do material hereditrio h apenas 50 anos; passamos, ento, a conhecer anatureza dos genes e sua relao com caractersticas fenotpicas particulares. Finalmente, apren-demos a manipular os genes em laboratrio e a transferir genes de uma espcie para outra,criando, assim, a Engenharia Gentica.

O desenvolvimento da Gentica foi coroado com o anncio do trmino do seqencia-mento do genoma humano em fevereiro de 2001. O conhecimento gerado com o Projeto

Genoma Humano lana novas questes ticas; mas o que o Projeto Genoma Humano?

Sobre quais marcos da Gentica se construiu o Projeto Genoma Humano?

Como o DNA seqenciado?

O que podemos fazer com as informaes obtidas pela Gentica Molecular?

Quais so os dilemas ticos decorrentes da aplicao do conhecimento cientfico?


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rabalho monitoradoT

Gentica e Biotecnologia na atualidade

Hugo de Vries (1848-1935),

botnico holands,

desenvolveu estudos sobre

a evoluo das espcies

lanando novos

fundamentos para a

pesquisa gentica. CarlFranz Joseph Erich Correns

(1864-1933), botnico alemo,

e Erich von TschermakSeysenegge (1871-1962),

botnico austraco,

chegaram s mesmas

concluses de de Vries sobreo cruzamento de espcies ou

hibridizao. Quando

estavam prestes a publicar

os estudos, descobriram um

trabalho de Gregor Mendel

cujos resultados

confirmavam suas pesquisas.

Thomas Hunt Morgan (1866-

1945), zologo e geneticista

americano, estudou como as

caractersticas das moscas

das frutas so passadas aos

seus descendentes,

estabelecendo as bases da

Teoria Cromossmica da

Herana. Em 1933, recebeu o

Premio Nobel da Medicina.

O trabalho de Mendel, publicado em 1866, ficou praticamente desconhe-cido do mundo cientfico at 1900, quando foi redescoberto por Hugo de Vries,

na Holanda, Carl Correns, na Alemanha, e Erich vonTschermak, na ustria.A partir da, a Gentica se consolidou como o mais vigoroso ramo de pesquisadentro da Biologia, e os genes passaram a ser relacionados aos cromossomos.Por volta de 1920, graas aos estudos deThomas Hunt Morgane seus cola-boradores sobre a mosca drosfila, realizados nos Estados Unidos, as pessoasaceitaram o fato de que os genes se distribuam linearmente ao longo dos cro-mossomos.

Em meados da dcada de 1940, chegou-se concluso de que o DNA era ummaterial hereditrio e de que os genes controlavam a sntese das protenas. Em

1953, foi proposto o modelo que explica a estrutura do DNA e que facilitou adecifrao do cdigo gentico, no incio da dcada de 1960. Nos anos seguintes,inmeros segredos sobre a organizao bsica dos genes e seu funcionamentoforam desvendados. Em meados de 1970, descobriu-se uma maneira de cortarDNA em pontos especficos e de unir seus pedaos para criar novas molculas deDNA, capazes de se multiplicar e de funcionar em clulas bacterianas.

O conhecimento adquirido na manipulao gentica de bactrias foi aplica-do s plantas e aos animais, e, com isso, descobriu-se que era possvel transferirgenes entre organismos de espcies diferentes: surgiam os chamados organis-mos transgnicos. Porcos e ovelhas passaram a ser capazes de secretar no leiteprotenas autenticamente humanas e de interesse mdico, como a insulina, a par-tir da insero de genes humanos.

Com o objetivo de obter rebanhos homogneos de animais transgnicos,alguns laboratrios se dedicaram s pesquisas de clonagem de animais adultos.Em 1996 surgiu a grande estrela da clonagem: a ovelha Dolly, obtida a partir dafuso de uma clula somtica de uma ovelha adulta com um vulo cujo ncleo


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celular havia sido removido. J possvelproduzir transgnicos de plantas, com pers-pectivas de aumentar significativamente aproduo de alimentos.

O desenvolvimento da Gentica foi co-roado com o anncio do trmino do seqen-ciamento do genoma humano em fevereirode 2001.

Cem anos aps a redescoberta das leisfundamentais da hereditariedade, os fatores(genes) criados por Mendel para explicar o

Penta, o primeiro clone bovino brasileiro, foi produzido pela Unespem 2002.

FOTO:ED

SONSILVA/FOLHAIMAGEM

padro de herana em ervilhas, ento abstratos, tornaram-se entidades hipotticas passveis deter suas propriedades submetidas a provas experimentais. Esses testes empricos conduziram auma definio bastante clara do que um gene, tanto em termos estruturais quanto funcionais,e a uma compreenso bastante razovel de como os genes interagem para produzir as caracters-ticas de um ser vivo.

Hoje, um gene pode ser definido como um trecho de molcula de DNA (cido desoxirri-bonuclico) que serve de modelo para a fabricao de um RNA (cido ribonuclico), o qualpode conter informao para uma protena. Por exemplo, o gene que condiciona a textura dasemente da ervilha, uma das caractersticas estudadas por Mendel, um segmento de DNAresponsvel pela fabricao de um RNA-mensageiro, traduzido na protena enzimtica quecatalisa a sntese de amido ramificado a partir da sacarose.

Os limites de um gene

Diversos genes se distribuem ao longo das molculas de DNA que constituem os cromos-somos de um organismo. Cada cromossomo , por sua vez, formado por uma nica molcula deDNA, associada a protenas. A molcula de DNA , em geral, bastante longa, podendo, emcertos casos como nos maiores cromossomos humanos , atingir 10 cm de comprimento.Entretanto, graas sua associao com as protenas cromossmicas, a molcula de DNA ficabastante compactada, mesmo no perodo de interfase, quando a clula no est em diviso.

Surpreendentemente, os genes correspondem a uma quantidade relativamente pequenado DNA de um cromossomo; alm disso, a maior parte desse DNA nunca transcrita emRNA e no contm informao para a fabricao de protenas. Na espcie humana, por exem-plo, calcula-se que apenas 3% do DNA seja gene. Os 97% restantes so seqncias de nucle-otdeos que no produzem RNA e cuja funo ainda no conhecida, constituindo, por isso, oDNA no-codificante ou DNA lixo. Tal denominao inadequada, pois d a impresso de


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que as seqncias so inteis, o que no verdade: descobriu-se que muitos tipos de DNAno-codificante desempenham funes importantssimas na estrutura, no funcionamento e naevoluo do genoma. O centrmero dos cromossomos, por exemplo, formado por um tipode DNA no-codificante, fundamental na distribuio correta dos cromossomos pelas clulas-

filhas durante as divises celulares.

Como, entretanto, a clula sabe em que regio de seus cromossomos os genes estolocalizados? Como descobre quais seqncias de nucleotdeos devem ser transcritas emmolculas de RNA?

Hoje sabemos que existem marcas que definem o incio de cada gene ponto a partir doqual uma molcula de RNA deve comear a ser produzida e marcas que definem seu fim -ponto onde deve terminar a sntese do RNA. Essas marcas so seqncias especiais de pares debases nitrogenadas: as que marcam o incio dos genes so denominadas regies promotoras;

as que marcam o fim dos genes, seqncias de trmino de transcrio (Figura 4).

A regio promotora uma seqncia especfica de pares de nucleotdeos que determina olocal do DNA em que deve se encaixar a polimerase do RNA, protena responsvel pela trans-crio gnica, ou seja, pela sntese de uma molcula de RNA, tendo como modelo uma dascadeias de DNA. A polimerase do RNA, por sua vez, encaixa-se na regio promotora e deslo-ca-se sobre o DNA, separando a dupla-hlice e orientando a formao do RNA,tambm adotando como modelo uma dascadeias de DNA. A polimerase do RNAprogride at encontrar a seqncia de ba-ses que marca o fim do processo, a se-qncia de trmino de transcrio.

A maioria dos genes de um organis-mo transcreve molculas de um RNA-mensageiro (RNAm), em cuja seqnciade bases nitrogenadas esto localizadasas informaes para a ordenao dosaminocidos nas cadeias polipeptdicasque constituem as protenas. Existem,ainda, os genes para RNA ribossmico,um tipo especial de RNA que se associaa certas protenas para formar os ribos-somos. Trata-se de estruturas citoplasm-ticas que conduzem a sntese das prote-nas. Os genes para RNA ribossmicoficam concentrados nas regies dos cro-

Representao esquemtica de um gene

AMABIS

EMARTHO,2

001,P.8

0.

Figura 4


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mossomos nas quais se formam os nuclolos. Um terceiro tipo de RNA, denominado RNA-transportador, produzido por genes que se concentram em regies especficas dos cromosso-mos. Esses tipos de RNA tm a funo de captar aminocidos livres na clula e de conduzi-losat os ribossomos, onde sero incorporados nas protenas que estiverem sendo sintetizadas. A

clula capaz de produzir muitos outros tipos de RNA, mas a funo da maioria deles ainda desconhecida.

em protenas permitem que as informaes contidas na seqncia de bases do DNA determinem

o funcionamento das clulas e, conseqentemente, as caractersticas dos indivduos. O conjuntode regras que regem a relao entre a seqncia de nucleotdeos no DNA e a ordem dos amino-cidos nas protenas chamado de cdigo gentico. Nessa relao reside a essncia da expres-so gnica.

Cdigo, de acordo com o dicionrio Aurlio, um sistema de smbolos (letras, nmerosou palavras) usado para representar um certo significado preestabelecido, s vezes secreto. Ocdigo Morse internacional constitudo por pontos, barras e espaos. Para quem no o co-nhece, esses sinais no tm o menor significado; porm, quando se conhecem as regras, pode-se facilmente convert-los em frases. O mesmo ocorre com o cdigo gentico: por meio dele,

a clula converte seqncias de bases do DNA em cadeias polipeptdicas.

No final da dcada de 1950, os cientistas demonstraram a natureza trplice do cdigogentico cada aminocido de uma protena especificado por uma seqncia de trspares de nucleotdeos no DNA. Logo em seguida, decifrou-se o cdigo gentico e de-monstrou-se a correspondncia entre as trincas de bases nitrogenadas do RNAm (cdons)e os aminocidos nas protenas. Veja, a seguir, algumas caractersticas fundamentais docdigo gentico:

Responda s seguintes questes:

1. De que constitudo o DNA?

2. Todo DNA constitui genes? O DNA que forma o centrmero umgene?

3. Como so chamadas as seqncias que marcam o incio e o fim de cadagene?

4. Quantos tipos de RNA existem? Qual a funo de cada um?

O cdigo gentico

A transcrio do RNA-mensageiro a partir dos genes e sua traduo


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O cdigo inequvoco, ou seja, no ambguo: cada cdon corresponde a um nicoaminocido.

O cdigo degenerado. Quase todos os aminocidos tm mais de um cdon:

a) trs deles tm 6 cdons possveis;b) cinco tm 4 cdons;c) um tem 3 cdons;d) e nove tm 2 cdons alternativos;e) somente dois aminocidos tm apenas 1 cdon: a metionina e o triptofano.

No cdigo h 3 cdons para os quais no foram encontrados aminocidos: UAA, UAGe UGA. Eles foram chamados de cdons sem sentido (nonsense codons); so cdons de pontu-ao, que determinam a regio da molcula de RNAm, na qual se encerra a informao para opolipeptdio nela codificado.

Todo polipeptdio se inicia com um cdon AUG (embora, nas bactrias, possa se iniciartambm com GUG ou UUG) localizado prximo extremidade inicial do RNA-mensageiro.

A sntese de um polipeptdio (Figura 5) tem incio com a associao de um ribossomo, umRNA-mensageiro e um RNA-transportador especial, que carrega o aminocido metionina. EsseRNA-transportador, cujo anticdon UAC, emparelha-se com um cdon AUG (ou GUG ouUUG em alguns RNAm de bactrias) localizado prximo extremidade inicial da molcula doRNA-mensageiro. Essa trinca de bases, conhecida como cdon de incio de traduo, deter-mina o local da molcula de RNAm no qual tem incio a informao para a cadeia polipeptdica.

A partir do cdon de incio de traduo, o ribossomo desloca-se continuamente sobre a mo-lcula de RNAm, adicionando um aminocido a cada cdon subseqente. O processo continua atque o ribossomo chegue a um dos trscdons de trmino (UAA, UAG ouUGA), para os quais no existe amino-cido correspondente. Ento, o ribosso-mo desprende-se do RNAm, determi-nando o fim da sntese do polipeptdio.

medida que um ribossomo se des-loca sobre um RNAm, traduzindo suamensagem em uma cadeia polipeptdi-ca, outro ribossomo pode iniciar a tra-duo do mesmo RNAm. Assim, vriosribossomos podem se encaixar, sucessi-vamente, no incio de um RNA, percor-rendo-o e saindo pela extremidade opos-

AMABISEMARTHO,P.171

Esquema do processo de sntese de protenasFigura 5


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ta, cada qual sintetizando o mesmo tipo de cadeia polipeptdica. comum encontrar cerca de deza vinte ribossomos traduzindo um mesmo RNA-mensageiro. Cada ribossomo tem uma cadeiapolipeptdica em formao, cujo tamanho depende do quanto ele j percorreu o RNAm.


5. Como tem incio a sntese de uma cadeia polipeptdica?

6. O que ocorre medida que o ribossomo se desloca sobre o RNA-mensageiro?

7. Quantas cadeias polipeptdicas esto associadas a um ribossomo? Quantas podem estarassociadas a um RNA-mensageiro?

A continuidade da informao gentica

As informaes genticas escritas em cdigo na seqncia de nucleotdeos das molculasde DNA so mantidas ao longo das geraes, graas ao seu modo peculiar de duplicao. Cadauma das cadeias da molcula serve de modelo para a fabricao de uma cadeia complementar.Dessa forma, a partir de uma molcula de DNA, obtm-se duas molculas idnticas a ela, queso distribudas pelas clulas-filhas por ocasio da diviso celular.

Assim, as informaes contidas nos genes so passadas, praticamente inalteradas, de gera-o em gerao. As alteraes podem ocorrer na seqncia de bases de um gene, resultandoem molculas ligeiramente diferentes das originais. Essas modificaes espordicas no DNA,que se perpetuam nas molculas-filhas, so denominadas mutaes gnicas.

A mutao gnica produz uma verso ligeiramente diferente do gene original, ou seja, umnovo alelo. Muitos genes apresentam-se sob diferentes verses, denominadas alelos, que dife-rem quanto sua seqncia de nucleotdeos.

Em geral, a diferena entre os alelos de um gene pequena; em muitos casos, dois alelosdiferem em um nico par de bases nitrogenadas, entre as centenas ou os milhares que consti-tuem um gene de tamanho mdio. Dependendo do tipo de mutao e de sua localizao nogene, a protena codificada pelo alelo mutante ser diferente da original, podendo determinarum fentipo diferente para seu portador.

Anemia falciforme (siclemia) como exemplo de mutao gnica

Para exemplificar as diferenas entre os alelos, analisaremos o gene de uma doenahereditria chamada anemia falciforme, ou siclemia. A pessoa que apresenta esse tipo de


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anemia produz uma forma alterada de hemoglobina, protena responsvel pelo transportede gs oxignio em nosso corpo, constituda por quatro cadeias polipeptdicas, sendo duas

cadeias alfa e duas cadeias beta. A hemoglobina alterada, ou siclmica, difere da hemoglobi-na normal em apenas um aminocido, entre as centenas que formam a cadeia polipeptdicabeta da hemoglobina.

Ao comparar o DNA que codifica a cadeia beta de pessoas normais com o DNA para acadeia beta de pessoas siclmicas, os cientistas verificaram que a diferena resume-se a umnico par de nucleotdeos, entre os 438 pares que codificam essa cadeia polipeptdica. Naregio do DNA que codifica o sexto aminocido, a trinca de bases CTC no alelo normal eCAC no alelo siclmico. A trinca CTC transcreve o cdon GAG para o RNA-mensageiro,que traduzido por cido glutmico na cadeia polipeptdica normal. J a trinca CAC no DNA

siclmico transcreve o cdon GUG para o RNA-mensageiro, que traduzido por valina nacadeia polipeptdica siclmica (Figura 6).

A presena de valina, em lugar de cido glutmico, nas cadeias beta da hemoglobina fazcom que as hemcias da pessoa se deformem, adquirindo um aspecto de foice, da o nomeanemia falciforme (do latimfalcis, foice); siclemia vem do inglssickle, que tambm signi-fica foice. As hemcias deformadas no se deslocam com facilidade nos finos capilares sang-neos, o que causa danos a diversos tecidos e rgos, principalmente aos ossos e aos rins. Almdisso, as hemcias siclmicas so frgeis, rompendo-se com facilidade.

Origem molecular da siclemiaFigura 6

ADAPTADODEAM

ABISEMARTHO,1

994,P.8

8.


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Os alelos do gene para a texturadas sementes de ervilhas

Outro exemplo, j conhecido por ns, o

da textura das sementes de ervilhas. Como vi-mos, o alelo que condiciona a forma lisa da se-mente um segmento de DNA com 3,3 mil pa-res de nucleotdeos. Uma mutao nesse alelo,decorrente de uma insero de 800 pares de ba-ses, responsvel pela ausncia da protena en-zimtica SBE-I. Quando as clulas da sementeapresentam duas cpias desse alelo mutante, ofentipo da semente rugoso.

Por meio de uma anlise molecular dessesalelos, podemos saber se uma planta de ervilha heterozigtica ou homozigtica (recessiva ou do-minante) quanto a esse gene. A principal ferra-menta empregada na anlise desse DNA umconjunto de enzimas extradas de bactrias, as cha-madas enzimas de restrio. Elas tm capacida-de de cortar a dupla-hlice de DNA em pontosespecficos, sendo, por isso, comparadas a tesou-ras moleculares. A enzima de restrio associa-se a uma curta seqncia de bases especfica noDNA em geral, quatro ou seis pares de nucleo-tdeos , cortando a molcula exatamente nesseponto. Atualmente, j se conhecem centenas detipos de enzimas de restrio, todas capazes decortar o DNA em pontos especficos.

Molculas de DNA diferentes, cortadaspor uma mesma enzima de restrio, originam conjuntos de fragmentos de tamanhos dife-rentes, caractersticos de cada DNA (Figura 7). Da mesma forma, dois DNAs idnticos,cortados por uma mesma enzima de restrio, produzem conjuntos de fragmentos de ta-manhos idnticos. Assim, a anlise dos tipos de fragmentos de DNA produzidos por umaenzima de restrio permite comparar molculas de DNA. Nesse caso, como podemosobservar na Figura 8, os indivduos homozigticos recessivos (aa) apresentam fragmentosde apenas um tamanho (4,1 Kb), quando utilizada a enzima de restrioEcoRI. J os ho-mozigotos dominantes (AA) tambm apresentam fragmentos de um nico tamanho, masdiferentes dos homozigotos recessivos (3,3 Kb). Os heterozigotos (Aa), conforme o espe-rado, apresentam os dois tamanhos de fragmentos.

Representao esquemtica da atuao de uma enzima de restrio e da eletrofore-se de duas amostras de DNA.

AMABISEMARTHO,2001,P.91.

Figura 7


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Essa anlise feita por meio da eletroforese (do grego phresis, migrao), uma tcnicalaboratorial que permite separar molculas de DNA, de RNA ou de protenas com base emsua velocidade de migrao, em um suporte denso e poroso (em geral, gar), submetido a umcampo eltrico (Figura 7).


8. Explique o significado do termo alelo.

9. O que causa o surgimento de alelos?

10. Com base nos exemplos sobre a anemia falciforme e a textura da semente, expliquecomo uma alterao gentica pode resultar em condies fenotpicas diferentes.

Identificando pessoas pelos fragmentos de seu DNA

Cortar DNA com enzimas de restrio um procedimento corriqueiro em laboratrios

de Gentica Molecular. Por exemplo, uma amostra de DNA purificado, extrada de glbulosbrancos do sangue de uma pessoa, pode ser tratada com determinada enzima de restrio, e osfragmentos obtidos, separados por meio da eletroforese, fornecendo um padro de faixas tpi-co do indivduo. A anlise do padro de fragmentos de DNA um mtodo seguro para iden-tificar pessoas, e j largamente utilizada em investigaes policiais. Com exceo dos gmeosunivitelinos, isto , formados a partir do mesmo zigoto, no h duas pessoas cujos DNAssejam totalmente idnticos; assim, quando o DNA de pessoas diferentes cortado por umaenzima de restrio, so produzidos fragmentos de diferentes tamanhos, os quais so revela-dos pela eletroforese.

Figura 8

ADAPTADODEBHATTACHARYYAECOLABORADORES,1990.


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Por esse motivo, o exame de DNA bastante usadonos testes de paternidade. O padro de fragmentos do DNAde uma pessoa pode ser comparado com os padres de suame (normalmente, no h dvidas quanto maternidade)

e do homem suspeito de ser o pai. Como uma pessoa sem-pre recebe metade de suas molculas de DNA de sua me emetade de seu pai, todos os seus fragmentos de DNA de-vem estar presentes em seus genitores. Assim, comparan-do-se a eletroforese do DNA dessa pessoa com a eletrofo-rese do DNA de sua me, pode-se determinar quaisfragmentos de DNA no vieram dela e que, conseqente-mente, s podem ter vindo do pai.


11. Como possvel usar as enzimas de restrio paracomparar DNA?

Eletroforese de fragmentos de DNA, obtidos com amostras de san-gue de uma criana (C), de sua me (M) e de dois homens que dis-putam a sua paternidade(P1 e P2).

12. Se o objetivo de uma anlise de DNA comprovar a paternidade de um determinadoindivduo, por que se analisa tambm o DNA da me?

atividade

i d e n t i f i c a o d e p e s s o a s p e l o d n a

Nesta atividade voc aplicar os princpios da identificao de pessoas pelo DNA na soluo deduas questes judiciais. Em uma delas, identificar um criminoso entre trs suspeitos e, emoutra, descobrir quem o pai de uma criana. Na pgina ao lado esto representados seg-mentos de DNA de cinco pessoas (P-1 a P-5). Cada pessoa tem dois segmentos, correspondentesa um par de cromossomos homlogos (CA e CB). As seqncias de bases dos homlogos po-dem ser ligeiramente diferentes em funo da diferena entre os genes alelos. O primeiro pas-so para a anlise do DNA cort-lo com uma enzima de restrio hipottica que, neste exem-plo, reconhece a seqncia de dois pares de bases C-G adjacentes (dois C em uma cadeia e doisG na outra). Para facilitar, essas seqncias de corte esto destacadas no DNA. Localize, nosdois segmentos de DNA de cada pessoa, todas as seqncias de corte. Marque-as a lpis comum trao horizontal, de modo a separar um par C-G do par C-G adjacente. O passo seguinte organizar os fragmentos obtidos por ordem de tamanho.

Para isso, conte o nmero de pares de bases de cada fragmento e complete o preenchimento do Qua-dro 2. Cada coluna do grfico simula o padro eletrofortico de uma pessoa, em que os fragmentosde DNA se distribuem em faixas por ordem de tamanho. A ttulo de exemplo, a coluna correspon-dente ao padro da pessoa P-5 j est preenchida.

Figura 9

AMABISEMARTHO,2001,P.92.


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Nmerodebasesdofragmento

A seguir, responda s questes abaixo:

1. Quem o criminoso?Restos de pele encontrados sob as unhas de uma pessoa assassinada foram submetidos ao teste

de DNA, revelando o padro eletrofortico P-5. Trs pessoas, P-1, P-2 e P-3, suspeitas do crime,tambm foram submetidas ao teste de DNA. Qual delas a provvel culpada?

2. Quem o pai da criana?Dois homens, P-1 e P-2, disputam a paternidade de uma criana, P-4, filha da mulher P-3. Com

base no teste de DNA dos quatro implicados, quem o provvel pai da criana?

Quadro 1 Quadro 2

AMABISEMARTHO,2001


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Teatralizando a sntese de protenas

A seguir sugerimos uma atividade ldica de teatralizao na qual os estudantes representaro asntese de protenas. Tal modelo permite visualizar o evento molecular de traduo de um tre-cho de DNA em protenas, lembrando que isso acontece na produo de um fentipo, por exem-plo, a textura das sementes de ervilhas. Esse processo tambm no era do conhecimento deMendel. Simularemos a traduo de um RNAm proveniente do aleloA. Assim, a protena sinte-tizada ser uma representao da SBE-I.

Alm de motivar os alunos e esclarecer pontos importantes desse processo bioqumico, a ativida-de permite integrar diversos tipos de habilidades (incluindo a expresso corporal) ao processo

de aprendizagem.

MATERIAL NECESSRIO

7 retngulos de papel-carto branco (20x30 cm) 5 pedaos de papel-carto de cores diferentes (30x40 cm) 7 metros de fio de nilon grosso, tipo linha de pesca 4 esferas de isopor (10 cm de dimetro) canudinhos de plstico de refrigerante cola plstica ou epxi

fita adesiva e cola para papel palito de sorvete um pedao de arame tinta plstica de diferentes cores

PREPARAO

Construa um modelo de RNAm colando os sete retngulos de papel-carto lado a lado com fitaadesiva. Em seguida, cole dois fios de nilon ao longo das bordas da tira de cartes, deixandocerca de 50 cm de fio livre em cada extremidade. Eventualmente, esses fios podero ser amar-

rados a um pedao de madeira, que facilita a tarefa de manter esticada a tira de cartes (veja afigura da pgina ao lado). Escreva em cada carto um cdon. A seqncia sugerida : AAG-AUG-GCC-ACA-UUC-UGA-CAU. Sublinhe os cdons AUG (de incio) e UGA (de trmino), por setratar de cdons especiais.

Desenhe, em cada pedao de carto colorido, modelos dos RNAt e do fator de liberao. Faadesenhos semelhantes aos propostos na ilustrao. Escreva, nos RNAt, as trincas UAC, CGG,UGU e AAG; elas representam os anticdons.

rabalhando em sala de aulaT


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Perfure as esferas de isopor ao longo do dimetro com um arame aquecido e ajuste no furoum canudo plstico, cortando o que sobrar; se necessrio, use cola plstica para fixar oscanudos. Eles facilitam a passagem do fio de nilon, que servir para manter as esferasunidas. Escreva em cada esfera a abreviatura de um aminocido (Met, Ala, Thr, Phe). Passeum pedao de fio de nilon (80 cm) pelo furo da esfera identificada por Met e amarre umpalito atravessado em uma das pontas do fio, de modo que a esfera no escape por ela.Pinte cada esfera com uma cor semelhante do carto do RNAt correspondente (UAC=Met;CGG=Ala; UGU=Thr; AAG=Phe).

PROCEDIMENTOS

Distribua os modelos dos RNAt para quatro estudantes e solicite que cada um pegue a esferacom o aminocido correspondente. Um quinto estudante ficar com o modelo do fator deliberao. Mais dois estudantes devem segurar o modelo de RNAm feito com os sete retn-gulos pelas pontas dos fios de nilon, mantendo-o esticado e de frente para a classe. Outroestudante simular o ribossomo, colocando-se atrs do RNAm, junto sua extremidadedireita (de quem olha da classe). A partir da ele deve se deslocar para a esquerda at en-contrar o cdon de incio. O estudante que representa o RNAt da metionina deve colocar-seatrs do RNAm, direita do estudante-ribossomo e tendo sua frente o cdon AUG. O

estudante-ribossomo deve ento erguer os braos, indicando que os stios, onde se alojamos RNAt, se tornaram disponveis. O estudante-RNAt da metionina ficar sob o brao direi-to do estudante-ribossomo.

O passo seguinte a colocao do estudante-RNAt da alanina sob o brao esquerdo do estudan-te-ribossomo, tendo sua frente o cdon GCC. O estudante-ribossomo passa o fio de nilonpelo furo da alanina, unindo-a metionina. O estudante-RNAt da metionina solta seu amino-cido e afasta-se, encerrando sua participao.

AM

ABISEMARTHO,2001,

P.92.


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O estudante-ribossomo anda para a esquerda e coloca o brao direito sobre o estudante-RNAt daalanina, ficando com o brao esquerdo livre. O estudante-RNAt da treonina coloca-se sob obrao esquerdo do estudante-ribossomo, tendo sua frente o cdon ACA. O fio de nilon passado pelo furo da esfera que representa a treonina, adicionando-a cadeia polipeptdica.

O processo repete-se at que o estudante-ribossomo chegue ao cdon UGA, onde entra o estu-dante-fator de liberao. O ltimo estudante-RNAt deve soltar o conjunto de esferas que repre-senta a protena. O estudante-ribossomo afasta-se do RNAm, e o processo termina.


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eferncias adicionaisR

Livros

COSTA, Srgio Francisco. Introduo ilustrada Gentica. SP: Harbra, 1995.

Por meio de divertidas ilustraes, o livro trabalha importantes conceitos da Gentica Clssica e da GenticaMolecular.

VEIGA, Lygia Pereira. Clonagem:verdades e mitos. So Paulo: Moderna, 2002.

Neste livro so apresentados e discutidos os aspectos ticos e as bases biolgicas desse polmico tema.

________. Seqenciaram o Genoma... E agora? SP: Moderna, 2001.

De maneira simples, so apresentados conceitos importantes para a compreenso do genoma humano.

Revistas

Cincia Hoje: Sociedade Brasileira para o Progresso da Cincia (SBPC), http://www.uol.com.br/cienciahoje

O peridico de divulgao cientfica apresenta avanos recentes da Gentica (at outubro de 2001). A edio demaro de 2002 da revista Cincia Hoje das Crianas discute tambm clonagem, transgnicos e genoma; a deabril apresenta os trabalhos de Mendel.

Superinteressante: Editora Abril

A revista apresentou, em agosto de 1997, um especial sobre Gentica, mas esse tema recorrente nas publica-es mensais.

Sites

http://genoma.ib.usp.br/grupo/amabis/

Este web site, do Grupo de Pesquisa no Ensino de Gentica e Biologia Molecular, apresenta materiais de apoiopara o professor, linkse agenda, alm de resultados de pesquisas do grupo. Disponibiliza o material pelo Natio-nal Human Genome Research Institute para marcar a publicao do seqenciamento do genoma humano.

http://www.pbs.org/saf/1202/teaching/menu.htm

Osite do Scientific American Frontiers apresenta, em ingls, diferentes atividades e textos. Alm disso, nelepodem ser obtidas animaes sobre tpicos de Biologia Molecular.

Bibliografia

AMABIS, J. M. & MARTHO, G. R. Conceitos de Biologia. Volume 3. Editora Moderna, 2001

_______. Biologia das Populaes. Editora Moderna, 1994.

BHATTACHARYYA, M. K., SMITH, A.M., ELLIS T. H. N., HEDLEYC., MARTIN C. The wrinkled-seed character of peadescribed by Mendel is caused by a transposon-like insertion in a gene encoding starch-branching enzyme. Cell60 (1): 115-122, 1990.


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GRIFFITHS, Anthony J. F.; GELBART, Willian M. e outros. Gentica moderna. RJ: Guanabara Koogan, 2001.

MENDEL, G. Versuche ber Pflanzen-Hybriden. Verhandlungen des Naturforschenden Vereines, Abhandlungen,Brnn 4, p. 3-47 (1866). A verso deste trabalho est disponvel em ingls (Experiments in Plant Hybridisation)nosite http://www.mendelweb.org

MOORE, J. A. Science as a way of knowing Genetics. Amer. Zool. V. 26, p. 583-747, 1986.


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EQUIPEDEPRODUOEDITORIALDEMATERIAISEDUCACIONAISEdio

Maristela Lobo de Moraes Sarmento

Assistncia de EdioElissa Khoury Daher

Ismar LealRobinson Sasaki

Slvia Dotta

Assistncia de ProduoBeatriz Blay

Preparao de TextoElosa da Silva Arago

RevisorPaulo Roberto de Moraes

FotografiaAndr Sarmento

PesquisaAna Panzani

Diogo Ruic de CarvalhoPatrcia Cristina Carceres

Assistncia de ArteRenato Sales

Projeto Grfico, Edio de Arte e Produo GrficaMare Magnum Artes Grficas

2002

Documents

3259549 Apostila de Biologia Modulo 01