O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOSDA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE

Produção Didático-Pedagógica 2007

Versão Online ISBN 978-85-8015-038-4Cadernos PDE

VOLU

ME I

I

Portal Educacional do Estado do Paraná

Proposta N°6978

Situação do OAC: 9

Autor: PATRICIA BERTICELLI CARBONI

Estabelecimento: ROCHA POMBO, C E - E FUND MEDIO NORMAL

Ensino: ENSINO MEDIO

Disciplina: BIOLOGIA

Conteúdo: MANIPULAÇÃO GENÉTICA

Cor do conteúdo:

Problematização do Conteúdo

Chamada para a Problematização: "A Genética Molecular abriu novas perspectivas para a humanidade, mas trouxe também inúmeros desafios sociais, éticos e culturais." Texto:

A Genética Molecular é a área da biologia que estuda a natureza e a função dos genes a nível molecular. É uma área relativamente nova, surgiu somente após o avanço dos estudos sobre a molécula de DNA. Seu marco inicial foi em 1972, quando o norte americano Paul Berg obteve as primeiras moléculas de DNA recombinante, unindo DNA de diferentes espécies e inserindo esse DNA híbrido em uma célula hospedeira.

Segundo GRIFFITHS, 2002, foi a partir do DNA recombinante que a genética molecular evoluiu, de modo que, hoje essa tecnologia nos permite manipular o material genético e obter uma visão de como os genes funcionam, como são regulados e como os defeitos genéticos podem ser detectados, modificados ou corrigidos.

O crescente avanço tecnológico permitiu que em 1985 Kary Mullis desenvolve-se uma técnica para colher amostras de DNA e amplificá-las, através do uso da enzima DNA polimerase, a reação em cadeia da polimerase ou PCR. Nesta técnica, pequenos fragmentos conhecidos de DNA são clonados, in vitro, e então utilizados, por exemplo, para o diagnóstico de doenças genéticas e na medicina forence (p. ex. em investigação de crimes).

A partir dos avanços da genética molecular observou-se inúmeras possibilidades de benefícios na área médica, a Terapia Gênica é um exemplo. A Terapia Gênica consiste no tratamento de doenças, baseando-se no material genético, como por exemplo, a inserção de genes funcionais em células com genes defeituosos, sendo possível, portanto, corrigir doenças, a produção de produtos terapêuticos como a insulina, o hormônio do crescimento, o fator IX para o tratamento da hemofilia, a interleucina-2 para o tratamento de carcinomas renais. A aplicação da terapia gênica e outras relacionadas ao DNA recombinante no tratamento de doenças como o diabetes, a aterosclerose, a hipertensão e o câncer, já constituem-se numa área bastante promissora, pois diversas pesquisas estão sendo desenvolvidas com o objetivo de tratá-las e até mesmo curá-las.

O desenvolvimento da Genética Molecular também trouxe inúmeros benefícios para a Agricultura. Desde o milho híbrido, até espécies resistentes de trigo e tomate

foram desenvolvidas nos últimos tempos. Quanto a produção animal, a Genética Molecular tem contribuído para selecionar animais com crescimento mais rápido, com maior produção de carne, mais resistente a doenças e mais adaptados a ambientes regionais, como acontece, por exemplo, com os programas de melhoramento de frango, gado e ovelha.

Tecnologias relacionadas ao DNA consistem hoje num avanço nos processos naturais de seleção e melhoramento de plantas e animais, já realizado, intuitivamente pelo homem a milhares de anos. A maneira básica de mudar a constituição genética de uma determinada espécie, promovendo o melhoramento genético, é a seleção dos indivíduos que serão os pais da próxima geração, através de seu fenótipo ou de características que os tornem, por exemplo, mais produtivos.

Porém, este sistema está sujeito a erros de interpretação e de combinação, e trazem como consequência a perda na eficácia do melhoramento.

O avanço da Genética Molecular tornou possível buscar no DNA das espécies, as informações de interesse para seleção e melhoramento. Essa nova tecnologia denomina-se Seleção Assistida por Marcadores (SAM ou MAS). Os marcadores moleculares são características de DNA que diferenciam dois ou mais indivíduos e são herdadas geneticamente. Muitas destas marcas estão associadas a características de produção e podem ser utilizadas, com maior eficácia que a tradicional, quando se quer selecionar ou melhorar uma determinada espécie.

Outro avanço obtido a partir da Genética Molecular, consiste nos Organismos Geneticamente Modificados (OGMs) ou Transgênicos. Neste caso, através da tecnologia do DNA recombinante, é possível alterar a operação de um gene já existente na espécie ou incorporar nela um gene exógeno que corresponda a uma característica que se deseja desenvolver.

Apesar dos diversos benefícios das conquistas da genética molecular, surgem muitas dúvidas e problemas éticos relacionados ao seu uso, como por exemplo:

. Por trás de tantos benefícios, quais as consequências da manipulação genética ao meio ambiente?

. As espécies modificadas geneticamente (OGMs) podem ocasionar o aparecimento de doenças em quem as consome?

. O ser humano tem o direito de manipular geneticamente espécies animais e vegetais?

. A genética molecular não estará atendendo primeiramente interesses comerciais, como de laboratórios e indústrias farmacêuticas?

. A aplicação de técnicas relacionadas a genética molecular em enfermidades humanas são realmente seguras?

. A utilização de marcadores moleculares irá levar a ganhos genéticos realmente superiores à seleção feita com base no fenótipo?

Tendo em vista os inúmeros questionamentos, faz-se necessário abordar os problemas relacionados ao uso da genética molecular com transparência, para que estas e muitas outras questões sejam amplamente discutidas e analisadas, tanto pela comunidade científica quanto pela sociedade.

Entende-se que é de vital importância o papel da escola na divulgação dos avanços científicos e tecnológicos e sua relação com o desenvolvimento da sociedade, propiciando assim, condições para uma discussão crítica e consciente, determinando atitudes que possam esclarecer ou resolver problemas.

Referências Bibliográficas:

SNUSTAD, Peter. Fundamentos de Genética. Ed. Guanabara Koogam, 2001.

GRUIFFITHS, Anthony e colaboradores. Introdução à Genética. Ed. Guanabara Koogam, 2002.

Curso de Bio-Atualidades - Engenharia Genética e Tecnologia do DNA recombinante. Disponível em:

http://www.libertaria.pro.br/tdna_recombinante_intro.htm

Tecnologia de marcadores moleculares. Disponível em:

http://www.ufv.br/dbg/trab2002/GMOL/GMOL003.htm

http://www.excegen.com.br/artigos/artigo_4.php

Transgênicos. Disponível em:

http://www.comciencia.br/reportagens/transgenicos/trans14.htm

Genética Molecular: avanços e problemas. Disponível em:

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttex&pid=S0102-311X996000100022

Investigação Disciplinar

Título: PCR - método de identificação e diagnóstico

Texto:

Como método de diagnóstico

Suponha que um indivíduo suspeita estar infectado com algum microrganismo, ou vírus, mas através de exames convencionais não consegue detectá-lo. Se alguma sequência do DNA do microrganismo é conhecida, é possível sintetiza-se primers específicos (complementares) para a região conhecida do DNA do microrganismo e assim amplificar somente este DNA, mesmo na presença de DNA genômico do indivíduo, o que equivaleria a um diagnóstico positivo. A PCR já é usada para detectar Herpes simplex, Varicella zoster, vírus Epstein-Barr, cytomegalovírus e vírus associado ao sarcoma de Kaposi.

O método da PCR também é muito útil no diagnóstico de doenças causadas por mutações, como por exemplo na doença neurodegenerativa de Huntington, vários tipos de cânceres e talassemias.

Como método para identificar indivíduos

Se numa cena de um crime encontra-se manchas de sangue ou outro material biológico (sêmen, fragmentos de pele, fios de cabelo com bulbo, etc), pode-se amplificar o DNA das células nucleadas com primers que reconhecem as regiões polimórficas e usar o padrão obtido para compará-lo com o DNA extraído de amostras de suspeitos. O mesmo procedimento é usado em grandes catástrofes, onde os corpos ou restos mortais, mesmo queimados, mutilados ou em estágio avançado de putrefação, precisam ser identificados.

Estudos antropológicos podem ser realizados com a PCR, desde que o material biológico tenha sido preservado, isto é, que regiões do DNA tenham mantido-se intactas.

Assim, é possível analisar-se o DNA de corpos mumificados e estabelecer, por exemplo, o sexo do indivíduo. Sequências do DNA de múmias com mais de 5000 anos já foram obtidas.

( RUNJANEK, Francklin D.,Introdução a Biologia Molecular, 2001, p.86.)

Título: PCR - Reação em Cadeia da Polimerase

Texto:

A PCR é uma técnica realizada in vitro que possibilita a reprodução de milhares de cópias de um fragmento de DNA.

Empregando essa técnica, uma determinada sequência de nucleotídeos pode ser seletiva e rapidamente replicada em grandes quantidades a partir de qualquer DNA.

Para a realização da técnica deve-se primeiramente extrair o material genético da célula sem danificá-lo, depois, a este, é adicionada uma mistura, o pré-mix, que contém as bases nitrogenadas ligadas com um 3 fosfato (desoxirribonucleotídeos trifosfatos), os primers ou iniciadores e a enzima DNA polimerase em uma solução tampão.

Toda mistura é então colocada na máquina de PCR (Termociclador), que faz ciclos de temperatura pré-estabelecidos). A temperatura é elevada de 94 a 96°C para que haja a separação da dupla cadeia de DNA, então reduzida entre 50 e 60°C para que os primers se pareiem com o DNA (anelamento). Então a temperatura é elevada a 72°C para que a enzima sintetize a nova molécula.

A polimerase é então guiada pelos oligonucleotídeos iniciadores (primers), que são hibridizados ao DNA-molde no início e no final da sequência de DNA desejada. Os primers promovem o início da replicação de cada uma das fitas do DNA de dupla hélice original.

O resultado é analisado através de uma eletroforese em gel de agarose ou poliacrilamida.

O sítio http://educacao.genesisdbm.com.br/educacao_pcr.stml

apresenta informações com imagens em movimento e de fácil compreensão, permitindo um aprofundamento sobre a técnica do PCR.

Título: A Técnica do DNA Recombinante

Texto:

O DNA recombinante é uma molécula híbrida, obtida pela união de DNAs de fontes biologicamente diferentes. Esses segmentos de DNA de organismos diferentes são cortados por enzimas de restrição e unidos por uma enzima DNA ligase, produzindo uma molécula híbrida, que é o DNA recombinante.

Com a tecnologia do DNA recombinante os cientistas conseguem identificar, isolar e multiplicar genes de quaisquer organismos. Como exemplo temos a extração e o enxerto de gene humano para a produção de insulina em bactérias da espécie Escherichia coli. Quando cultivadas em laboratório, essas bactérias se multiplicam, em grande escala, produzindo a insulina.

Nas diversas técnicas empregadas, é necessária a utilização de vetores de clonagem, que é o local onde o gene ou a sequência de DNA de interesse é inserido. Geralmente são utilizadas bactérias, em particular a Escherichia coli, devido ao seu ciclo de vida rápido, cultivo de grande número de indivíduos em um espaço curto de tempo,

número menor de genes e divisão celular binária.

Os vírus também podem ser usados como vetores de clonagem, principalmente o bacteriófago, e são de grande utilidade na tecnologia do DNA recombinante.

Para se conseguir DNA recombinante é preciso "cortar" as moléculas de DNA que se quer recombinar, para isso os pesquisadores usam as enzimas de restrição, que são obtidas de bactérias, que as produzem naturalmente para se defenderem da invasão de alguns vírus. Isso se deve ao fato de que essas enzimas conseguem picotar o DNA de dupla hélice invasor em certos pontos específicos. Portanto, cada enzima de restrição corta uma região específica de DNA.

Se um fragmento de DNA estranho é cortado por uma enzima de restrição, assim como o DNA plasmidial, as extremidades do plasmídeo (molécula de DNA circular da bactéria) e do fragmento ficam livres e são complementares (coersivas) e ambos os DNAs se ligarão com a ajuda de enzimas chamadas ligases.

A combinação de DNA de espécies diferentes só é possível porque praticamente todos os seres vivos utilizam os mesmo códons de DNA, para especificar os mesmos aminoácidos - é a universalidade do código genético.

Grande parte do que se sabe sobre a estrutura dos genes foi obtida por análises moleculares através da aplicação das tecnologias do DNA recombinante. A técnica permite aos cientístas carcterizar virtualmente qualquer gene e assim clonar genes ou sequências de seu interesse. Estes genes além de clonados podem também serem modificados in vitro e reintroduzidos na mesma espécie ou em espécies diferentes para posteriores estudos.

Um dos maiores desafios da tecnologia do DNA recombinante é construir moléculas de DNA com sinais capazes de controlar otimamente a expressão do gene no novo hospediro e utilizá-la, por exemplo, na produção de medicamentos, na produção de proteínas de importância econômica e médica, na produção de vacinas e na cura de determinadas doenças.

Referências Bibliográficas:

1 BRUCE, Alberts. Fundamentos da Biologia Celular: uma introdução à biologia molecular da célula. Porto Alegre: Artmed, 1999.

2 DANI, Sergio U. (2000). Terapia Gênica. Revista Biotecnologia - Ciência e Desenvolvimento. 12: 28-33.

2 SNUSTAD, D. Peter e SIMMONS, Michael J..Fundamentos de Genética. 2.ed.Editora Guanabara Koogan, 2001

Perspectiva Interdisciplinar

Título: Eletroforese,Química e Física

Texto:

A eletroforese em gel é uma técnica de separação de moléculas que envolve a migração de partículas em um determinado gel durante a aplicação de uma diferença de potencial. As moléculas são separadas de acordo com seu tamanho, pois as de menor massa irão migrar mais rapidamente que as de maior massa. Em alguns casos, o formato das moléculas também influi pois algumas terão maior facilidade para migrar

pelo gel.

A eletroforese normalmente é utilizada para separar proteínas e moléculas de DNA e RNA.

A explicação sobre a técnica de eletroforese pode ser utilizada nas aulas de química e física, pois envolve conceitos de peso molecular e diferença de potencial elétrico.

Informações adicionais mostrando os princípios da técnica de eletroforese podem ser encontradas no sítio http://w3.ufsm.br/piquini/biomol09/eletroforese.ppt .

Referência Bibliográfica:

BRANCALHÃO,Rose M.C. & SOARES Maria A.M. Microtécnicas em Biologia Celular. – Cascavel : EDUNIOESTE, 2004

Título: Questões a Serem Consideradas no Ensino da Genética Molecular

Texto:

Algumas questões devem ser discutidas no âmbito social e escolar, sobre as exigências éticas atuais da genética molecular.

As informações sobre o genoma humano estão se acumulando rapidamente, logo os cientistas poderão fazer previsões importantes sobre a saúde futura das pessoas. Por exemplo, a probabilidade de uma pessoa desenvolver câncer, doença mental ou outro distúrbio genético.

Para os cientistas, não há dúvida de que os testes genéticos serão uma ferramenta cada vez mais importante no diagnóstico e prevenção de doenças. Porém, à medida que aumenta o conhecimento sobre as mutações humanas, aumenta também as dúvidas sobre como lidar com essas informações.

Eis alguns questionamentos:

O que faria uma seguradora, ou um plano de saúde, ao saber que uma pessoa tem grande probabilidade de desenvolver determinadas doenças?

E as empresas, poderão rejeitar um possível empregado tendo como base futuras doenças?

Como a sociedade protegerá a privacidade das pessoas diante à disponibilidade destas informações?

Em que ponto o conhecimento genético deixa de ser benéfico e passa a ser um risco psicológico para o paciente?

Se não há cura para determinada doença, vale saber que se tem predisposição para ela?

Em alguns países, como a França, por exemplo, já existem projetos, onde a impressão genética (DNA fringerprint) de um indivíduo poderá ser utilizada para apoio às autoridades de imigração, para detectar "possíveis" alterações individuais de

personalidade ou mesmo fatores de risco para doenças hereditárias.

A sociedade e a escola precisam discutir constantemente os limites dos avanços científicos e tecnológicos com responsabilidade e postura ética, pois todas essas questões envolvem vida, saúde e ambiente.

Estes questionamentos, e muitos outros que possam surgir, não devem ficar somente no âmbito da disciplina de biologia. Podem ser discutidos, por exemplo, em textos que podem ser trabalhados pelas disciplinas de Português, Sociologia, Filosofia e História. Dados estatísticos e problemas podem ser trabalhados pela disciplina de matemática.

Efetivamente são inúmeras as possibilidades da escola propiciar questionamentos interessantes sobre temas atuais e relevantes para a vida do homem e do planeta.

Contextualização

Título: Genética Molecular e Sociedade

Texto:

Graças aos progressos da Engenharia Genética, com a decifração do código genético, as descobertas científicas abriram possibilidades nunca antes imaginadas pelo homem. Cientistas do mundo inteiro realizam pesquisas, novos processos e novas tecnologias são desenvolvidas a todo momento.

Vivenciamos um momento especial na sociedade onde os conhecimentos da engenharia genética evoluíram, modificando drasticamente conceitos sociais, éticos e morais.

Diariamente, nos meio de comunicação, ouve-se falar de temas polêmicos, como clonagem de órgãos e organismos, emprego de células tronco na terapia gênica, melhoramento genético, produção e utilização de organismos transgênicos, etc,. Portanto a sociedade precisa compreender estes assuntos, para então refletir e decidir sobre a utilização destes conhecimentos.

É papel da escola abordar temas polêmicos, como as consequências legais e morais, por exemplo, de diagnósticos genéticos, da manipulação genética de diferentes seres vivos, dos riscos e benefícios da terapia gênica, do consumo de transgênicos e de muitos outros assuntos pertinentes a engenharia genética, com uma visão crítica e reflexiva, que posteriormente, gerem ações responsáveis, colaborando, então, para a melhoria da qualidade de vida da sociedade como um todo.

"Ao propor o paradigma da manipulação genética não significa que seja proposto a manipulação do material genético nos laboratórios escolares. Pretende-se somente propiciar a análise sobre as implicações dos avanços biológicos para o desenvolvimento da sociedade."(Diretrizes Curriculares do Estado do Paraná, 2006).

Referências Bibliográficas:

1 GARCIA, Eloi S. e CHAMAS, Claudia I.. Genética Molecular: avanços e Problemas. Scielo. http:www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttex&pid=s0102-311X1996000100022. Acedido em: 20 de junho de 2007.

2 KRASILCHIK, Myriam. Prática de Ensino de Biologia. 4.ed. São Paulo: Editorada Universidade de São Paulo, 2004.

3 PARANÁ. Secretaria de Estado da Educação. Diretrizes Curriculares para a

Educação Básica - Ciências. Curitiba: SEED, 2006.

Título: A Molécula de DNA

Texto:

O estudo dos ácidos nucléicos (DNA e RNA) começou por volta de 1868, quando Friedrich Miescher, ao tratar com ácido clorídrico diluído, gazes de curativos com pus, isolou um composto fosforado ao qual deu o nome de nucleína. A partir disso muitos estudos foram direcionados a estas moléculas, porém a chave do código do DNA custou a ser descoberta.

Foi somente no início do século XX que os biólogos reconheceram que os genes, formados por DNA associado a proteínas, estavam localizados nos cromossomos. No início o DNA foi entendido como uma molécula muito simples, se comparado a uma proteína, então assumiu-se, na época, que os genes eram compostos por proteínas.

A primeira evidência de que os genes são feitos de DNA veio em 1944 quando Oswald Avery e seus colaboradores, após 12 anos de intensa pesquisa chegaram à conclusão de que a substância capaz de transformar bactérias sem cápsula em bactérias capsuladas era o DNA. Porém foram cautelosos em interpretar os resultados e não afirmaram que o DNA era o material hereditário das bactérias.

Em 1952, os pesquisadores Herschey e Chase, através de um experimento relativamente simples, forneceram dados de que DNA seria o material genético. Eles utilizaram o vírus bacteriófago (T2), supondo que a infecção deste na bactéria se daria através da introdução de informações que permitiriam sua posterior reprodução. Então introduziram bacteriófagos em bactérias anteriormente cultivadas em meio de cultura contendo átomos do isótopo radioativo do fósforo (32P). Os fagos gerados nesta bactéria tiveram a radioatividade incorporada no seu DNA. Outros bacteriófagos foram introduzidos em bactérias cultivadas em meio de cultura contendo átomos do isótopo radioativo do enxofre (35S). Estes fagos tiveram a radioatividade incorporada em sua cápsula protéica.

O próximo procedimento foi infectar células bacterianas com culturas dos dois tipos de fagos. Imediatamente após a infecção as bactérias foram agitadas em um liquidificador para desfazer as ligações dos capsídeos virais aderidos às paredes bacterianas. Em seguida as culturas foram centrifugadas para separar as bactérias dos capsídeos virais.

Verificou-se que o fósforo radioativo incorporado no DNA do fago era transferido para as bactérias infectadas e também aparecia na progênie do fago quando a bactéria era destruída. Já a radioatividade do enxofre , incorporada pela cápsula protéica do fago, não penetrava na célula bacteriana infectada e nem aparecia na progênie viral.

Esses resultados permitiram concluir que apenas o DNA do fago penetrava a bactéria e que a partir dele era produzida toda uma geração de fagos com DNA e proteínas típicas da espécie de fago infectante, sendo o DNA, portanto, a fonte de informações hereditárias que orienta tanto a formação do DNA quanto das proteínas virais.

Em 1953, dois jovens pesquisadores James Watson e Francis Crick determinaram a estrutura do DNA. Compararam diversas pesquisas feitas anteriormente e trataram de construir um modelo tridimensional de DNA baseando-se em estudos de imagens de difração de raios X. O modelo proposto por eles é aceito até os dias atuais pela comunidade científica.

Estrutura do DNA

A molécula de DNA é formada por uma longa sequência linear de nucleotídeos, que por sua vez é formada por três tipos diferentes de moléculas: um açúcar (pentose), um grupo fosfato e uma base nitrogenada.

A base pode variar de um nucleotídeo para o outro, pois quatro bases se revezam no DNA. Duas são chamadas pirimidinas, e têm um único anel de átomos na molécula, são a citosina (C) e a timina (T); as outras são chamadas purinas, têm dois anéis, são a adenina (A) e a guanina (G).

O DNA consiste de duas cadeias helicoidais, enroladas ao longo do mesmo eixo, formando uma dúpla hélice no sentido rotacional à direita, cujas fitas estão em direções opostas (antiparalelas) devido ao fato de que uma das fitas tem a direção exata da sua síntese ( 5'---3' ) enquanto que a outra está invertida ( 3'---5' ). A dupla hélice é mantida por pontes de hidrogênio formadas pelas bases complementares e por interações hidrofóbicas, que forçam as bases a se "esconderem" dentro da dupla hélice.

A ligação entre o grupo fosfato e a pentose é feita através de uma ligação fosfodiéster com a hidroxila ligada ao carbono 5 da pentose, formando as chamadas "pontes de fosfato", que são ligações fortes. A ligação entre a base nitrogenada e a pentose é feita covalentemente através de uma ligação N-glicosídica com a hidroxila ligada ao carbono 1 da pentose.

Quando em solução com pH = 7,0 e a temperatura ambiente o DNA apresenta-se altamente viscoso, porém em temperaturas ou pHs extremos o DNA sofre desnaturação ( quebra das pontes de hidrogênio entre as bases) e diminui esta viscosidade. As ligações covalentes não são desfeitas durante a desnaturação, portanto quando a temperatura e pH voltam ao normal as duas fitas voltam a se enrolar, formando novamente a dupla fita.

Informações mais detelhadas podem ser encontradas no sítio: http://www.universitario.com.br/celo/topicos/topicos.html .

ESCREVER MAIS SOBRE O DNA...

Referências Bibliográficas:

1 ALBERTS, Bruce. Fundamentos da biologia celular: uma introdução à biologia molecular da célula. Porto Alegre: Artmed, 1999.

2 SNUSTAD, D.Peter e SIMMNONS, Michael J.. Fundamentos de Genética. 2.ed. Guanabara Koogan, 2001.

Sítio

Título do Sítio: Biotecnologia na Escola

Disponível em (endereço web): http://biotecnologia-na-escola.up.pt

Acessado em (mês.ano): Agosto/2007

Comentários: O sítio apresenta inúmeras possibilidades, como textos, notícias e imagens interessantes. Nos recursos de informações - páginas relacionadas com o Ensino de Biotecnologia, pode-se encontar, por exemplo, uma galeria de moléculas em que estas são apresentadas em três dimensões, com possibilidade de interação (movimento, ligações químicas, forma, etc,).Também um filme muito interessante que mostra a estrutura do DNA, o RNA mensageiro, os ribossomos e o processo de síntese de proteínas, com duração de aproximadamente 3 minutos. O sítio é muito interessante, vale conferir.

Título do Sítio: Vídeos - Biologia

Disponível em (endereço web): http://www.weshow.com/br

Acessado em (mês.ano): Novembro/2007

Comentários: Neste sítio temos oportunidade de ver vários vídeos relacionados aos conteúdos de biologia, com diversas opções que poderão ser utilizadas em sala de aula. Alguns estão relacionados ao conteúdo de Genética Molecular, como células-tronco, transgênicos e a estrutura do DNA. Localize o campo 'busca' e digite uma palavra-chave, clicando no ícone da lupa ou aperte a tecla 'Enter', que o sítio mostrará os resultados de vídeos com essa palavra-chave.

Título do Sítio: Libertária - Curso de Bio atualidades

Disponível em (endereço web): http://www.libertaria.pro.br/tdna_recombinante_intro.htm

Acessado em (mês.ano): Setembro/2007

Comentários: O sítio é bem interessante, explica de maneira acessível os conceitos e técnicas da Engenharia Genética, como a tecnologia do DNA recombinante, os vetores de clonagem e Terapia Gênica na produção de alimentos. Também apresenta esquemas coloridos e práticos sobre os assuntos.

Sons e Vídeos

Categoria: Áudio-CD/MP3

Título da Música: Ácidos Nucléicos

Intérprete: Desconhecido

Título do CD:

Número da Faixa:

Número do CD:

Nome da Gravadora:

Ano:

Disponível em (endereço web): http://biomania.com.br/bio/musicas.asp?id=1

Local:

Comentário:

O sítio apresenta várias músicas para vestibular. Esta fala sobre a forma dos ácidos nucléicos, suas ligações químicas, bases púricas e pirimídicas e também como ocorre a produção de proteínas. Além desta, outras músicas podem ser baixadas e gravadas em CD ou MP3, todas com conteúdos referentes a biologia.

Categoria: Vídeo

Título: A Ilha

Direção: Michael Bay

Produtora:

Duração (hh:mm): 02:26

Local da Publicação: EUA

Ano: 2005

Disponível em (endereço web): http://www.ailhaofilme.com.br

Comentário:

A história acontece no ano de 2019, quando cientistas americanos, burlando leis e questões éticas, constroem clones humanos a partir de "patrocinadores" vivos. Os patrocinadores são pessoas importantes e ricas que financiam seus clones visando órgãos para transplantes.

Os cientistas criam também clones com o objetivo de vender os seus órgãos para pessoas que precisam de transplante. Alguns clones do sexo feminino são inseminados para que produzam bebês. Estes são vendidos para casais e os clones (mães) são mortos.

Os clones vivem num ambiente subterrâneo e rigorosamente controlado e sonham em ir para "a ilha" - dita o único lugar descontaminado do planeta. Seus criadores "acreditam" que eles não apresentem qualquer espécie de sentimento. Porém, Lincoln, começa a apresentar sentimento e memória do seu "original", e logo descobre que na verdade todos ali são clones, cujo único objetivo de sua existência é fornecer "partes sobressalentes" para seus humanos originais. Então Lincoln faz uma fuga ousada, junto com sua colega jordan.

Apesar de apresentar cenas de ficção científica, o filme é ótimo para trabalhar as questões éticas atuais sobre clonagem humana.

Proposta de Atividades

Título: Transcrição de Proteínas

Texto:

O sítio http://learn.genetics.utah.edu/es/ apresenta atividades interativas onde os alunos podem, por exemplo, "construir" proteínas conforme a sequência de aminoácidos escolhida ou montar uma molécula de DNA unindo as bases nitrogenadas.

Os textos e atividades são apresentadas na língua espanhola, porém são de fácil compreensão.

Na atividade sugerida, transcrição de proteínas, o aluno escolhe as trincas de bases nitrogenadas e observa a formação da proteína específica para aquela trinca. A seguir aparece a estrutura molecular dos aminoácidos formados e sua respectiva junção para a formação da proteína.

Para iniciar a atividade, após entrar na página central, é necessário clicar no link "Transcribe y traduce un Gen", à direita da página, onde abrirá com uma explicação da transcrição de um gene e, ao final, aparecerá um retângulo em azul, para clicar e iniciar a simulação.

Título: Simulando uma Clonagem Molecular

Texto:

A clonagem molecular, técnica que permite a inserção de genes de uma espécie para outra com a utilização de enzimas de restrição, está simulada de maneira simplificada numa atividade encontrada no sítio http://www.cefeteq.br/dna/atividades/clonmol.htm.

Na atividade o DNA plasmidial e o DNA celular são representados por tiras com sequências de bases nitrogenadas. As enzimas de restrição são representadas por pequenas sequências de bases.

A atividade consiste em escolher uma enzima para cortar o DNA o mais perto possível da sequência do gene da insulina (sequência sombreada) sem fazer cortes dentro desta e também uma enzima para cortar o plasmídeo que gere terminais coesivos e compatíveis com os terminais obtidos do DNA e que não inclua a origem de replicação (sombreada). Depois de cortar as regiões escolhidas segundo a maneira indicada pela linha preta no cartão das enzimas, deve-se unir os terminais coesivos do plasmídeo e do gene da insulina para criar o DNA recombinante.

Faz-se necessário o conhecimento prévio da técnica do DNA recombinante, pois a atividade assim o exige, além de apresentar um certo grau de dificuldade. Veja mais informações e moldes no sítio indicado acima.

Título: A Genética Molecular numa História em Quadrinhos

Texto:

A história em quadrinhos é um recurso interessante, pois estimula a criatividade e a imaginação do aluno, e, quando trabalhada em associação com Genética Molecular, contribui para popularização dos conceitos referentes a este conteúdo.

A confecção de uma história em quadrinhos requer recursos simples, como folhas de papel sulfite ou outras, lápis, lápis de cor, régua, tesoura, recortes de revistas, etc,.

Primeiramente o professor deverá explicar o conteúdo que deseja ser popularizado e compreendido. Então os alunos poderão trabalhar individualmente ou em duplas e inventar uma história em quadrinhos utilizando de maneira correta os conteúdos apresentados.

A avaliação deverá levar em consideração, a criatividade e o uso correto dos conceitos de Genética Molecular nos diálogos da história e poderá ser considerada como um trabalho complementar ao final do conteúdo trabalhado.

O tempo necessário para a confecção da história em quadrinhos, depois do conteúdo já explicado, é de aproximadamente duas aulas, ou seja, uma hora e quarenta minutos.

Título: Extração de DNA a partir de Espinafre

Texto:

A extração e o isolamento do material genético é um técnica bastante utilizada em laboratórios, consta de protocolos variados e tem como objetivo a análise do material para diversos fins.

Didaticamente podemos fazer protocolos de extração simplificados com o objetivo de apenas visualizar o DNA. É importante que os alunos já tenham desenvolvido os conceitos básicos de núcleo e membranas celulares, do comportamento enzimático e da estrutura do DNA.

Material:

Espinafre (1/4 de xícara de folhas), sal (ponta de uma colhar de café), água fria (200 mL), detergente (uma colher de sopa), amaciante de carne (1 pitada), álcool comercial 95% (200 mL), liquidificador, funil, papel filtro ou algodão, tubos de ensaio ou copos transparentes, palito de espetinho ou de picolé.

Procedimento:

Bater o espinafre e a água no liquidificador por aproximadamente 5 segundos. Coar a mistura em papel filtro ou algodão e deixar repousar por 5 ou 10 minutos. Ditribuir a solução filtrada em tubos de ensaio e acrescentar, em cada tubo, uma pitada de amaciante de carne e o álcool gelado (na mesma proporção da solução filtrada). Usar um palito para "pescar" o DNA que "sobe" para o etanol, no qual não é solúvel.

Resultado Esperado:

Verifica-se um agrupamento de grande quantidade de moléculas de DNA (fios esbranquiçados), macroscopicamente visíveis.

Avaliação:O professor deverá questionar os alunos quanto ao propósito do protocolo utilizado. Por exemplo:

. Por que o espinafre deve ser triturado?

. Qual a função do detergente e do amaciante de carne?

. Qual a função da adição do álcool?

. Por que não podemos visualizar a dupla hélice do DNA?

O sal proporciona um ambiente favorável para o processo de extração pois contribui com íons positivos (Na+) que neutralizam a carga negativa do DNA. O liquidificaor quebra mecanicamente as membranas celulares. O detergente auxilia a romper as membranas para expor o DNA e o amaciante de carne possue enzimas que desestruturam as moléculas de lipídeos presentes nas membranas celulares. A dupla hélice só pode ser visualizada de modo indireto e através de aparelhos sofisticados. O que vemos são milhares de fitas de DNA juntas.

Obs: o espinafre pode ser substituído por ervilhas, bife de fígado, moranguinho, cebola..., porém a atividade deve ser previamente realizada pelo professor de modo que alguns parâmetros sejam otimizados, como por exemplo a quantidade de cada ingrediente.

O protocolo de extração foi retirado do sítio http://learn.genetics.utah.edu/es/ que apresenta informações detalhadas e divertidas.

Tempo de execução: uma aula (50 minutos)

Título: Molécula de DNA em E.V.A.

Texto:

O sítio Casa da Ciência - grupo biomoléculas propõe como sugestão de atividade um modelo da molécula de DNA, construído com E.V.A.

O material utilizado, previamente confeccionado, consta de um jogo de dezoito peças cada. Feito em cores distintas, representa os nucleotídeos constituintes da molécula de DNA, contém seis desoxirriboses, seis fosfatos e seis bases nitrogenadas. Cada peça apresenta um símbolo que marca o local de encaixe na molécula.

Caso o material seja confeccionado pelos alunos, faz-se necessário pelo menos uma aula para tal atividade; o professor deve trazer os moldes prontos para que os grupos de alunos possam recortar.

Os alunos recebem um jogo (18 peças) e devem montar um pedaço da molécula de DNA. O professor deve verificar se os encaixes foram feitos de maneira correta .

Depois do exercício o professor poderá sugerir que os grupos unam-se e montem uma "molécula gigante", que poderá ser construída no chão ou afixada na parede da sala, ou mesmo ligada por arames ou fios de cobre, de modo que fique tridimensional.

Ao avaliar o professor deverá levar em consideração alguns critérios, como por exemplo, se os encaixes foram feitos de maneira correta e se a molécula foi construída em "modelo de escada", com seus "corrimãos" antiparalelos.

O tempo necessário para toda a atividade é de aproximadamente duas aulas (1 hora e 40 minutos), sem levar em consideração o tempo de confecção dos jogos.

Os moldes, imagens e informações estão no sítio:

http://ctc.fmrp.usp.br/casadaciencia/bibliotecas/imagens/grupos/biomoleculas/moleldna.html

Imagens

Comentários e outras sugestões de Imagens:

A imagem 1 mostra um gel de eletroforese em poliacrilamida com marcadores do tipo RFLP , de isolados do vírus da tristeza do citrus (CTV).

A imagem 2 representa uma experiência laboratorial, onde um cientista utiliza uma micropipeta.

Sugestão de Leitura

Categoria: Livro

Sobrenome: Griffiths, J.F.

Nome: Anthony

Sobrenome Autor: Suzuki

Nome Autor: DavidT.

Título do Livro: Introdução à Genética

Edição: 7

Local da Publicação: Rio de Janeiro

Editora: Guanabara Koogan

Disponível em (endereço WEB):

Ano da Publicação: 2002

Comentários:

O livro apresenta uma leitura agradável e de fácil compreensão e aborada fenômenos importantes. No capítulo 1 fala da paixão pela experimentação e traz um breve histórico da genética clássica e da genética molecular, suas aplicações no campo da medicina e da agricultura, da genética na sociedade e também mostra uma visão geral dos fundamentos da genética.

Categoria: Revista Científica

Sobrenome: Kanan Márquez

Nome: Edmundo

Título do artigo: Bioética

Título da revista: Revista Biotecnologia - Ciência & Desenvolvimento

Local da Publicação

Volume ou tomo: 2

Fascículo: 4

Página inicial: 40 Página final: 40

Disponível em (endereço WEB): http://www.biotecnologia.com.br/edicoes/ed04.asp

Data de Publicação (mês.ano):

Janeiro/1998

Comentários:

Este artigo traz um breve histórico da genética, desde a mendeliana até a decifração do código genético, as aplicações da biotecnologia e a necessidade da bioética nesse novos tempos, onde a biotecnologia tem papel de destaque na sociedade. A leitura é de fácil compreensão e mostra a opinião do autor sobre o assunto

Categoria: Revista Científica

Sobrenome: Dani

Nome: Sergio U.

Título do artigo: Terapia Gênica

Título da revista: Revista Biotecnologia - Ciência & Desenvolvimento

Local da Publicação

Volume ou tomo: 2

Fascículo: 12

Página inicial: 28 Página final: 33

Disponível em (endereço WEB): http://www.biotecnologia.com.br/edicoes/ed12.asp

Data de Publicação (mês.ano):

Fevereiro/2000

Comentários:

O artigo explica de forma simples o tratamento baseado no material genético - a terapia gênica - seus protocolos, aplicações e métodos.

Notícias

Categoria: Revista on-line

Sobrenome: Presse

Nome: France

*Título da Notícia/Artigo: Cientistas conseguem plantas resistentes à seca

*Nome da revista: Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento

Disponível em (endereço WEB):

http://www.biotecnologia.com.br/bionoticias/noticia.asp?id=3703

*Acessado em (mês.ano): Dezembro/2007

Comentários:

Um estudo divulgado no dia 26 de novembro de 2007, nos Estados Unidos, mostrou a descoberta de cientistas americanos e japoneses que obtiveram plantas geneticamente modificadas capazes de resistir à seca, pois necessitam de pequenas quantidades de água.

Os pesquisadores acrescentaram o gene IPT (isopentenyl transferase), produtor de uma enzima que fabrica o hormônio do crescimento citoquinina. Esse hormônio estimula as folhas a se manterem verdes inclusive nos períodos de seca.

A descoberta busca reduzir as perdas agrícolas atribuídas à seca e permitir a produção de alimentos nas regiões áridas.

Categoria: Revista on-line

Sobrenome:

Nome:

*Título da Notícia/Artigo: Nova tecnologia auxilia na produção de insulina humana

*Nome da revista: Ciência, Tecnologia & Meio Ambiente

Disponível em (endereço WEB): http://www.radiobras.gov.br/ct/1997/materia_180797_4.htm

*Acessado em (mês.ano): Setembro/2007

Comentários:

O uso da tecnologia do DNA recombinante que permitiu a substituição de um

fragmento de DNA de levedura de cerveja (Sccharomyces cerevisiae), numa sequência recortada de DNA do prâncreas humano, fez com que se codificasse a produção de insulina.

As informações sobre o assunto fazem parte da dissertação de mestrado de Adriana Beretta Longo do Departamento de Biotecnologia do Institutode Ciências da Universidade de São Paulo (USP).

Os resultados alcançados foram entregues à Biobrás Bioquímica do Brasil S.A., indústria produtora de enzima e insulina, que financiou o projeto para posterior adaptação ao cultivo em escalas industriais, com o propósito de exportar a insulina humana produzida desta forma.

Categoria: Jornal on-line

Sobrenome:

Nome:

*Título da Notícia/Artigo:Biólogos descodificam o código genético do parasita que causa a elefantíase

*Nome do jornal: Ciência Hoje

Disponível em (endereço WEB): http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=23597&op=all

*Acessado em (mês.ano): Setembro/2007

Comentários:

Biólogos norte-americanos descodificaram o código genético de um dos parasitas que causa doenças como a elefantíase, o que poderá contribuir para a descoberta de novos medicamentos contra esta infecção que desfigura milhões de pessoas no mundo.

Elodie Ghedin e colegas biólogos do National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), sequenciaram a maioria do genoma do Malayi brugia, um parasita nematóide que causa a filariose ou elefantíase.

Segundo o diretor do NIAID, Anthony S. "as doenças causadas pelos vermes filários são tratáveis, mas os tratamentos correntes foram descobertos há décadas", salientando ser urgente a necessidade de novas descobertas devido às limitações das atuais drogas, que incluem toxidade elevada, altém de desenvolvimento de resistência.

Destaques

Título: Biotecnologia Animal e Produção de Medicamentos

Fonte: http://www.libertaria.pro.br/tdna_recombinante_intro.htm

Texto:

Quando se pensa nos animais como fábricas de proteínas interessantes para o Homem, o exemplo da insulina é o mais conhecido. No entanto, cientistas canadenses conseguiram transformar vesículas seminais de ratinhos em "biorreatores" ( fábricas biológicas de substâncias de interesse). Para testar a viabilidade da técnica foi escolhida a proteína hGH (Hormônio de crescimento humano).

Metodologia

. Para montar o "gene artificial", além da sequência de bases contendo as instruções para produzir o hGH, foi utilizado também um promotor (sequência especial de DNA

que indica que tipo de tecido ou órgão o gene deve agir).

. O DNA construído (transgenes) foi microinjetado em vários embriões de camundongos. Obteve-se então, animais transgênicos produzindo hGH no seu sêmen.

. O próximo passo é conseguir produzir o hormônio do crescimento (hGH) no fluído seminal do porco, dado que esse animail ejacula o maior volume de líquido seminal entre todos os animais domésticos.

Título: Principais Aplicações da Tecnologia do DNA recombinante

Fonte: Mueller e Young, 1998, modificada in Borges-Osório e Robinson,Genética Humana, p.36l.

Texto:

Geral:

. Conhecimento da estrutura, localização e função gênica (Ex.:genes da hemoglobina humana;

. Detecção da base mutacional de muitas doenças monogênicas humanas (Exs.: anemia falciforme, deficiência de alfa 1-antitripsina, doença de Tay-Sachs);

. Sequenciamento do genoma humano (Exs.: diagnóstico pré-natal de doenças monogênicas que resultam de mutações intragênicas múltiplas, como hemofilia e hipercolesterolemia familiar);

. Estudo de polimorfismos de DNA.

Genética de populações:

. Relação da estrutura populacional com a doença.

Genética Clínica:

. Diagnóstico pré-natal;

. Diagnóstico pré-sintomático;

. Detecção de heterozigostos;

. Diagnóstico e patogênese da doença.

Biossíntese de substâncias orgânicas:

. insulina, hormônio do crescimento, fator VIII da coagulação, interferons, interleucinas e outras proteínas de importância médica e econômica.

Tratamento de doenças genéticas:

. Terapia Gênica.

Agricultura:

. Fixação de nitrogênio, etc.

Genética Forense:

. Investigação de paternidade;

. Criminalística.

Paraná

Título: Instituto de Biologia Molecular do Paraná - IBMP

Texto:

O IBMP é uma instituição criada a partir da associação entre a Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) e a Secretaria de Estado da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior para desenvolver projetos na área de biologia molecular voltada à saúde humana e animal. É um dos centros de referência na pesquisa e desenvolvimento de modernas técnicas de clonagem e expressão de genes com metodologias de DNA recombinante.

O Instituto de Biologia Molecular do Paraná, localizado no campus do Tecpar em Curitiba, foi criado a partir de uma associação entre a Fundação Oswaldo Cruz e do Governo do Paraná através de Secretarias de Estado de Saúde (SESA) e da Ciência e Tecnologia (SETI), tendo como principal parceiro o Instituto de Teconologia do Paraná - Tecpar. A finalidade do IBMP é desenvolver pesquisa e prestar assessoria na área de Biologia Molecular voltada para o estudo da saúde humana e animal.

O corpo científico do IBMP é formado por pesquisadores da Fiocruz qualificados no domínio da Biologia Molecular e por um corpo variável de pesquisadores visitantes. Através da atividade de pesquisa o IBMP almeja um crescimento programado do corpo científico e o fomento de atividade de treinamento de pessoal qualificado através de convênios com programas de pós-graduação da própria Fiocruz e das Universidades (Federal e Estaduais) do Estado do Paraná. São também realizados cursos avançados com membros do corpo de pesquisadores e convidados de outras instituições de pesquisa nacionais e internacionais (workshops) propiciando oportunidade de treinamento e intercâmbio. Através de convênios, o IBMP desenvolve atividades de assessoria a entidades do setor produtivo estatal e privado interessadas em desenvolver projetos voltados para problemas de saúde e, quando de interesse mútuo, promover a associação das partes interessadas no desenvolvimento de projetos de pesquisa conjuntos.

Principais projetos desenvolvidos:

• Base molecular de diferenciação do Trypanosoma cruzi;• Enzimas-alvo para a quimioterapia da doença de Chagas e da dengue;• Desenvolvimento de antígenos recombinantes como reagentes para

diagnóstico; • Desenvolvimento e padronização do uso de anticorpos recombinantes como

insumos em testes diagnóstico;• Estudo de genomas funcionais;• Ferramental de bioinformática para análise de microarranjos de DNA (chips

de DNA);• Desenvolvimento e aprimoramento de vacinas.

(http://www.tecpar.br/pagina.php?id=38)

Título: Programa Genoma do Estado do Paraná - GENOPAR

Texto:

O GENOPAR consiste numa rede de laboratórios com competência em Biologia Molecular e Genômica, financiada pelo Fundo Paraná de Ciência e Tecnologia da SETI e pelo CNPq/PADCT/MCT.

Durante o desenvolvimento do GENOPAR cerca de 150 pessoas foram treinadas em Biologia Molecular e Genômica nos diversos grupos. A infra-estrutura montada pelo Programa permitiu a inserção das principais Universidades Paranaenses no cenário de pesquisa de ponta em Biologia Molecular, Genômica e Proteômica.

São entidades participantes do projeto:

- Universidade Federal do Paraná - UFPR

- Universidade Estadual de Londrina - UEL

- Universidade Estadual de Maringá - UEM

- Universidade Estadual de Ponta-Grossa - UEPG

- Universidade Paranaense - UNIPAR

- Pontifícia Universidade Católica do Paraná - PUC-PR

- Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE

- Instituto Agronômico do Paraná - IAPAR

- Embrapa-Soja

- Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC

O programa trabalha com o sequenciamento do genoma de bactéria fixadora de nitrogênio Herbaspirullum seropedicae estirpe z78, promotora do crescimento vegetal. A bactéria é capaz de produzir amônia a partir do nitrogênio da atmosfera e também fito-hormônios que são secretados para o meio externo estimulando o desenvolvimento da planta.

Estudos têm mostrado que a bactéria é capaz de promover aumentos na taxa de crescimento vegetal e na produtividade de grãos em até 30%. Por isto, esta bactéria tem grande potencial como biofertilizante nitrogenado, além disso, tem a capacidade de sintetizar plásticos biodegradáveis.

O estudos do programa visam também a determinação do proteoma de referência e diferencial do H. seropedicae e a construção de estirpes mais eficientes para uso na agricultura.

(http://acessibilidade.mct.gov.br/index.php/content/view/6158.html)

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