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Volume 9 • N o 1 • 2014 Na sala de aula Materiais Didáticos Conceitos em Genética Resenhas Um Gene ISSN 1980-3540

Genética na Escola - Vol 9 - Nº 01

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  • Volume 9 No 1 2014

    Na sala de aula

    Materiais Didticos

    Conceitos em Gentica

    Resenhas

    Um Gene

    ISSN 1980-3540

  • ndiceNa sala de aula

    Canudinhos: uma simulao para aprender gentica de populaes e seleo natural ............................................................... 2

    Cdigo Gentico: uma anlise das concepes dos alunos do Ensino Mdio ............................................................................12

    Materiais DidticosMorfologia cromossmica e alteraes estruturais: um modelo didtico ...................................................................................20

    Domin gnico: interagindo para compreender a interao gnica .............................................................................................30

    Um modelo didtico tridimensional da dupla hlice do DNA....................................................................................................38

    O Jogo da Resposta ao Dano no DNA ..........................................................................................................................................46

    Professor Nquel Nusea: uso de histria em quadrinhos no ensino da teoria evolutiva...........................................................56

    Conceitos em GenticaA teoria evolutiva de Lamarck .........................................................................................................................................................64

    ResenhasEntendendo a Evoluo ....................................................................................................................................................................72

    Um GeneO gene yellow das drosfilas .............................................................................................................................................................74

    Gentica na Escola | Vol. 9 | N 1 | 2014 Sociedade Brasileira de Gentica

    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • Fernando Rossi Trigo1, Andr Perticarrari2, Iara Maria Mora3, Ricardo Marques Couto4, Marisa Ramos Barbieri1

    1 Casa da Cincia do Hemocentro de Ribeiro Preto, SP 2 Instituto Federal de So Paulo, Campus So Paulo/CCT-Biologia3 Universidade Federal de Uberlndia, Uberlndia, MG 4 Superviso Estratgica, Servio Social da Indstria, Batatais, SP

    Autor para correspondncia: [email protected]

    NA SALA DE AULA

    O presente trabalho o resultado de um processo iniciado em 2001, com o curso de especializao As clulas, o genoma e voc, professor, em que, juntos, professores do Ensino Bsico, pesquisadores e equipe da Casa da Cincia/Hemocentro - Ribeiro Preto (SP), desenvolveram materiais de apoio pedaggico para as escolas. Um desses materiais, intitulado Canudinhos, foi desenvolvido para simular geraes sucessivas de uma populao, permitindo abordar alguns conceitos como alelo, gentipo, fentipo, frequncia (fenotpica e genotpica) e seleo natural.

    SIMULAR PARA ENTENDER

    Entender como acontece a herana de ca-ractersticas ao longo das geraes um obstculo grande para os alunos e um desafio para os professores, pois um processo que acontece ao longo do tempo com um conjun-to de indivduos. Modelos, jogos, simulaes

    e outras atividades que possibilitem analo-gias mais concretas com esse processo so extremamente bem-vindos, pois eles podem criar uma via efetiva para o aprendizado. A simulao pode gerar discusses interessan-tes, como foi o caso da situao transcrita a seguir:

    Aluno palestrante: O que anemia falciforme? Aluno palestrante (responde ansioso): um problema gentico (...) que acarreta srios problemas. Quando a gente possui dois alelos que so representados por S, que so os alelos (...) da anemia falciforme (...), as hemcias ficam com o formato de foice. Quando a gente possui dois alelos A, que o alelo da hemoglobina normal, ela comum. Quando a gente possui um alelo A e um alelo S, a gente tem uma tendncia a ter a doena e nossa hemcia meio torta.Professor: Antes de continuarem, gostaria de fazer uma pergunta: O que alelo? Por que dois? E no trs ou quatro?Aluno ouvinte: So formas diferentes de um gene.Professor: Alelos e genes so as mesmas coisas?Aluno ouvinte: Tem genes alelos...Professor: Genes alelos... um completa o outro?Aluno ouvinte: tipo... um para... vamos supor lbulo preso da orelha... o outro tambm para lbulo solto da orelha... os dois so para isso...Professor: Todo mundo concorda com esta definio? Que tem a ver com uma caracterstica?Aluno palestrante: E por que dois alelos?Aluno ouvinte: Por que um vem do pai e outro da me.Aluno palestrante: isso mesmo. No momento em que recebemos uma clula da me, vm 23 cromossomos, uma parte dos alelos; com a clula do pai recebemos mais 23 cromossomos.Aluno palestrante: No encontro de hoje, a gente vai simular o acaso da natureza para saber quem vai ter os alelos A e A, quem vai ter os alelos A e S, quem vai ter os alelos S e S, ou seja, quem ter a anemia falciforme, um aspecto da doena, ou quem ser saudvel.

    Canudinhos: uma simulao para aprender gentica de populaes e seleo natural

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    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • NA SALA DE AULA

    A transcrio foi retirada de um dilogo en-tre alunos do ensino mdio que ensinavam anemia falciforme para seus colegas. Nela possvel identificar a discusso sobre o con-ceito de alelos, disparada pela simulao Ca-nudinhos, conduzida pela Casa da Cincia do Hemocentro de Ribeiro Preto - SP, e des-crita neste trabalho.

    CONTEXTO DE DESENVOLVIMENTOA proposta de alunos ensinarem alunos sur-giu de uma palestra no Adote um cientista, programa de educao iniciado em 2005 pela Casa da Cincia do Hemocentro de Ribeiro PretoSP, em que alunos dos ensi-nos fundamental e mdio so orientados em projetos de iniciao/alfabetizao cientfica por pesquisadores do Hemocentro e da Uni-versidade de So Paulo. Na palestra citada, o pesquisador apresentou a anemia falciforme em um contexto no qual a malria end-mica, discutindo como diferentes presses seletivas podem atuar sobre uma populao. Muitos alunos, principalmente os de ensino fundamental, desconheciam alguns concei-tos bsicos de gentica, o que estimulou dez jovens a maioria de 1 e 2 anos do ensino mdio a aprenderem mais sobre o assunto e o apresentarem para os mais novos. Procu-raram a equipe da Casa da Cincia, que suge-riu um encontro para discutir alguns concei-tos bsicos de gentica. Na ocasio, a equipe decidiu resgatar uma proposta elaborada por um grupo de professores participantes do curso de especializao As clulas, o genoma e voc, professor, ocorrido em 2001, na Casa da Cincia. A partir do desafio de criar um novo formato para ensinar conceitos bsicos de gentica de populaes como genti-po, fentipo, genes alelos, mutao, seleo natural, probabilidade e acaso o grupo de professores encontrou na proposta conheci-da por BSCS, um caminho que atendia parte das suas expectativas. Adaptaram a proposta e apresentaram a simulao Canudinhos.

    Com estrutura inicial simples, essa simula-o foi apresentada vrias vezes a grupos di-ferentes de alunos e, com base nas avaliaes da equipe da Casa da Cincia, foi progressi-vamente melhorada, resultando no formato aqui apresentado.

    Biological Sciences Curriculum Study (BSCS):adaptado pela equipe de professores do Instituto Brasileiro de Educao, Cincia e Cultura (Ibecc) e da Fundao Brasileira para o Desenvolvimento do Ensino de Cincias (Funbecc), traduo e adaptao Norma Maria Cleffi. Ed. rev. - Braslia: Editora Universidade de Braslia, 1967, Parte I; Parte II.

    A PROPOSTAA atividade Canudinhos busca simular a forma com que a anemia falciforme her-dada pelo indivduo e o efeito disso na populao, pressupondo o isolamento em relao a outras populaes e o acasala-mento aleatrio.

    A ao bsica consiste em simular, a partir de uma populao parental (gerao P), as cinco prximas geraes filiais (F1, F2, F3, F4 e F5) e avaliar a variao na frequncia dos alelos envolvidos (A e S), observando o efeito de diferentes presses seletivas (anemia falciforme e malria).

    Para facilitar o uso da atividade e a dis-cusso dos conceitos envolvidos, sugere-se desenvolver a simulao em duas etapas. A inteno da primeira etapa familiari-zar os alunos com a simulao, apresentar a herana da anemia falciforme e permitir a visualizao do efeito da seleo natural sobre os homozigotos SS. Essa uma eta-pa introdutria que pode ser usada para que os alunos apliquem conceitos que j tenham sido trabalhados pelo professor em uma situao mais concreta, ou pode servir como problematizao para iniciar a apresentao dos contedos, cabendo ao professor a deciso.

    Na segunda etapa da simulao, aumenta--se a complexidade do problema, com a in-corporao da malria como novo agente seletivo da populao, uma vez que atua sobre os homozigotos AA. Os alunos dis-cutiro a interao entre presses seletivas distintas e seu impacto na mortalidade, bem como nas frequncias allicas e geno-tpicas da populao.

    PRIMEIRA ETAPA HERANA DA ANEMIA FALCIFORMENo incio da atividade, conceitos relacio-nados ao indivduo como gentipo e fentipo foram priorizados; posterior-mente ampliou-se a discusso para con-ceitos relacionados populao como amostra, gerao parental e filial, frequn-cias genotpicas e allicas. Toda a discus-so dos conceitos foi feita dentro do con-texto da simulao (Tabela 1).

    Tabela 1.Definio de alguns conceitos e sua aplicao na simulao Canudinhos.

    Conceitos bsicos Aplicao na simulao

    GeneA unidade fundamental fsica e funcional da hereditariedade, que leva informao de uma gerao para a seguinte; um segmento de DNA composto de uma regio que transcrita e uma sequncia reguladora que controla a transcrio

    AleloUma das formas diferentes de um gene que pode existir em um nico lcus

    Apresentao dos genes alelos A (normal) e S (falciforme)

    GentipoA composio allica de uma clula, seja de toda a clula ou, mais comumente, de certo gene ou conjunto de genes

    Apresentao das constituies genotpicas dos indivduos da populao: Indivduo homozigoto (AA) Indivduo homozigoto (SS) Indivduo heterozigoto (AS)

    FentipoA forma de alguma caracterstica (ou grupo de caractersticas) em um indivduo; as manifestaes externas detectveis de um gentipo especfico

    Sntese somente da hemoglobina normal (HbA), que ocorre nos indivduos com o alelo A

    Sntese somente da hemoglobina falciforme (HbS), que ocorre nos indivduos com o alelo S

    Sntese dos dois tipos de hemoglobinas (HbA e HbS), que ocorre nos indivduos heterozigotos (AS)

    Gerao parentalAs duas linhagens ou organismos individuais que constituem o comeo de um experimento de cruzamento gentico; sua prole constitui a gerao F1

    Gerao P (na proposta, composta por 50% de alelos A e 50%, de alelos S)

    Geraes filiaisGeraes sucessivas de prole em uma srie de cruzamentos controlados, comeando com dois genitores especficos (a gerao P) que, por autofecundao ou fecundao cruzada, origina a prole de cada nova gerao (F1, F2, ...)

    Geraes F1; F2; F3; F4 e F5

    Observao: por se tratar de uma simulao da espcie humana, considera-se apenas a fecundao cruzada entre os indivduos

    Seleo naturalProcesso em que as diferenas nas caractersticas dos indivduos de uma populao (sejam elas anatmicas, fisiolgicas ou comportamentais) causam diferenas nas taxas de reproduo de cada um deles

    A anemia falciforme seleciona negativamente os indivduos SS, enquanto a malria seleciona os indivduos AA.

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    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • NA SALA DE AULA

    Figura 1. Como conduzir a primeira etapa da simulao Canudinhos.

    De posse das orientaes gerais sobre como realizar a atividade, os alunos iniciaram a simulao da primeira gerao filial (F1) a partir de uma gerao parental (P), composta por 50% de alelos A e 50%, de S (Figura 1).

    medida que foram realizados os sorteios, os resultados foram transcritos para uma planilha eletrnica (veja sugesto de planilha no link - Figura 2), permitindo a visualizao dos grficos durante o processo de simulao.

    Figura 2. Os gentipos sorteados podem ser inseridos na planilha (disponvel neste link), permitindo aos alunos visualizarem os resultados graficamente.

    Simulada a primeira gerao filial (F1), os alunos a consideraram como parental para a prxima gerao (F2); em outras palavras, repetiram o procedimento, at obter quatro geraes (F2, F3, F4 e F5), preenchendo as planilhas com os gentipos sorteados. Vale lembrar que foram retirados do saco de sor-teio os canudos correspondentes aos indiv-duos SS; essa retirada representa a seleo negativa do ambiente sobre os indivduos com anemia falciforme, ideia que deve ser

    sempre ressaltada pelo professor. Caso o pro-fessor disponha de pouco tempo, como so necessrios de 10 a 15 minutos para simular cada gerao, possvel simular apenas as trs primeiras (F1, F2 e F3), o que geralmente ga-rante que os alunos percebam as principais mudanas nas frequncias allicas e genot-picas. Nas geraes F4 e F5, poucas altera-es so observadas, mas importante que os alunos percebam que as populaes podem chegar a essa estabilidade.

    1. Cada alelo do gene em questo representado por uma cor de canudo cortado com aproximadamen-te 2,5 cm. O alelo normal (A) representado pela cor vermelha e o falciforme (S), pelo azul. Em um saco de papel pardo so adicionadas 100 cpias de cada alelo, totalizando 200 canudos (gerao P).

    2. Ao acaso, so retirados dois canudos simultane-amente, que representaro o gentipo de cada indivduo. Aps o sorteio, os canudos devem re-tornar para o saco pardo.

    3. Os resultados so registrados em uma tabela (dis-ponvel para download no link) a partir da qual os clculos das frequncias dos gentipos e dos alelos sero realizados.

    4. e 5. Nessa primeira etapa, os indivduos que car-regam os gentipos AA e AS devem ser man-tidos no saco de sorteio, enquanto que os SS devem ser removidos na prxima gerao. Assim, aps as 100 retiradas, deve-se contar o nmero de indivduos SS produzidos nos sorteios e remover o nmero correspondente de alelos do saco. Essa uma analogia com o processo de seleo natural, que excluiria os indivduos SS da populao.

    6. Aps a retirada dos canudinhos correspondentes aos indivduos SS, faz-se novo sorteio, que cor-responde a uma nova gerao. Deve-se repetir o processo at obter cinco geraes filiais.

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    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • Figura 4.Como conduzir a segunda etapa da simulao Canudinhos.

    NA SALA DE AULA

    Figura 3.Grficos gerados a partir dos resultados da simulao de cinco geraes, de acordo com a primeira etapa proposta para Canudinhos, em que somente a anemia falciforme atua como agente seletivo.

    SEGUNDA ETAPA MALRIA: NOVA PRESSO SELETIVAFinalizada a primeira etapa, outra situao foi proposta: a malria como novo agente seletivo. Essa doena, causada pelo proto-zorio do gnero Plasmodium, diminui a sobrevivncia de indivduos normais (AA), enquanto os indivduos heterozigotos (AS) apresentam maior sobrevida. Dessa forma, indivduos AA tambm so negativamente selecionados, o que traz consequncias para a constituio gentica da populao ao lon-go das geraes.

    Para essa nova situao, outro saco ser utilizado para um segundo sorteio, que in-cluir todos os indivduos AA sorteados no primeiro saco. Considerando que 30% dos indivduos normais (AA) morrem devido doena (sero chamados de AAm daqui em diante), o segundo saco continha 3 papis escritos morte (representando a chance de 30% de ser eliminado pela malria) e 7 es-critos sobrevivncia (representando a pro-babilidade de 70% de sobreviver). Caso fosse retirado um papel morte, o indivduo AA seria considerado morto e seus genes no constituiriam a prxima gerao, retirando-

    Espera-se, ao final das simulaes, obter cin-co tabelas que correspondam aos gentipos de cinco geraes sucessivas, cujos resulta-dos sero agrupados na planilha Anlise das geraes (6 planilha do arquivo disponvel para download). Na figura 3, um exemplo simulado (disponvel para download neste link), que demonstra o aumento dos alelos A (em F5 alcana 89,5%) e a reduo dos S (em F5 reduzido para 10,5%) devido ao seletiva da anemia falciforme. Perguntas

    como Quais indivduos so responsveis pela transmisso dos alelos S para a prxima gera-o? e O alelo S pode desaparecer da popula-o? podem ser apresentadas pelo professor para direcionar as observaes dos alunos e estimular discusses nos grupos. No exem-plo, vale ressaltar o decrscimo na taxa de mortalidade ao longo das geraes (alcana apenas 1% em F5), j que isso no ocorreu em outras condies, como a proposta para a segunda etapa.

    -se dois canudos vermelhos do saco de sor-teio para a simulao seguinte (Figura 4). A planilha sugerida para conduzir a segunda

    etapa da atividade um pouco diferente da utilizada na primeira etapa e tambm est disponvel para download (neste link).

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  • NA SALA DE AULA

    Figura 5. Grfico gerado a partir da simulao de quatro geraes, considerando a anemia falciforme e a malria como agentes seletivos. A quinta gerao no pde ser simulada, pois a taxa de mortalidade foi muito elevada, resultando em quantidade insuficiente de canudos no saco pardo (disponvel para download neste link).

    O esgotamento dos canudos uma analogia com a possibilidade de extino de uma po-pulao. Ao tratar dos motivos que levaram a isso, o professor pode discutir o impacto da seleo natural em populaes pequenas, em que a alta presso seletiva aumenta a taxa de mortalidade, e, consequentemente, o nmero de geraes que podem ser si-muladas: na 1 etapa, 44 indivduos foram mortos pela anemia falciforme ao longo de cinco geraes; na 2 etapa, 133 mortos (70 por anemia falciforme e 63 por malria) em apenas quatro geraes (Figura 5). O pro-fessor pode propor outras simulaes para

    estudar melhor a situao, como o aumen-to da populao parental e a quantidade de cruzamentos (por exemplo, poderia iniciar com 200 canudos vermelhos e 200 azuis, com 200 retiradas em cada gerao filial) ou propor a reduo da presso seletiva da ma-lria (reduzir para 10% ou 20%, por exem-plo). Nesta linha de discusso, questionar os alunos sobre O que aconteceria se as pres-ses seletivas continuassem atuando com esta intensidade sobre a populao?, poderia levar s questes de extino de populaes ou importncia da variabilidade gentica para a sobrevivncia.

    Na primeira etapa, a presena de um alelo associado anemia falciforme (S) uma ca-racterstica negativa para o indivduo e para a populao. No entanto, na segunda etapa, a situao diferente: a seleo natural atua nos dois homozigotos (AA e SS), mas no no heterozigoto (AS), o que lhe confere van-tagem na sobrevivncia. Assim, estabelecer relaes entre os resultados obtidos na pri-meira e segunda etapas importante para

    discutir questes mais profundas sobre sele-o natural. Explorar questes como Quem exerce maior presso seletiva na populao: a anemia falciforme ou a malria? ou Qual in-terpretao deve ser dada quando a quantidade de canudos presente no saco pardo no for sufi-ciente para simular a prxima gerao? (situ-ao apresentada na Figura 5, com simulao at F4) tornam este momento da aula bas-tante propcio para discusses.

    AGRADECIMENTOS

    Canudinhos contou com a colaborao de alu-nos, professores, pesquisadores e equipe da Casa da Cincia, participantes de programas educacionais no Hemocentro de Ribeiro Pre-to, cujos resultados esto disponveis no acervo Ponto de Informao, Pesquisa e Organizao em Cincias (Pipoc), que documenta e registra as atividades educativas que acontecem na Casa da Cincia e possibilita reavaliar e investigar a relao entre os programas desenvolvidos.

    Agradecimentos especiais so dados pro-fessora e Angela Maria Toniollo Sarni; aos pesquisadores Kiyoko Abe Sandes, damo Davi Digenes Siena e Carolina Arruda de Faria; ao mdico e pesquisador Ivan de Luce-na Angulo; jornalista Gisele de Souza Oli-veira, pela elaborao dos infogrficos e edi-o das imagens e, principalmente, a todos os alunos que contriburam para a avaliao e para o aperfeioamento desta proposta.

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  • Cdigo G

    entico:

    uma anli

    se

    das conce

    pes

    dos aluno

    s do

    Ensino M

    dio

    Rodrigo Venturoso Mendes da Silveira

    Colgio Mbile, So Paulo, SP

    Autor para correspondncia [email protected]

    NA SALA DE AULA

    O relato apresenta uma questo utilizada em uma aula de Biologia do Ensino Mdio que permite reconhecer as concepes dos alunos sobre cdigo gentico. As respostas dos estudantes sugerem que existe uma confuso desse conceito com o de genoma e com o de material gentico.

    A IMPORTNCIA DE CONHECER AS CONCEPES DOS ALUNOS

    Um procedimento importante na ati-vidade do docente fazer um levan-tamento do que seus alunos j sabem sobre o assunto que ser estudado, pois a partir dessas concepes prvias que o conheci-mento ser construdo. O planejamento de uma sequncia didtica deveria, de alguma forma, considerar essas concepes prvias, de modo a provocar uma negociao entre as ideias que os alunos possuem com a concep-o cientfica do fenmeno.

    O objetivo deste trabalho foi investigar, usan-do uma questo especificamente desenhada para isso, as concepes dos estudantes sobre cdigo gentico, aps uma sequncia didti-ca sobre Biologia Molecular. A investigao dessas concepes pode contribuir para que professores de Biologia do Ensino Mdio possam planejar intervenes didticas que sejam mais efetivas em aproximar as ideias dos alunos dos conhecimentos cientficos.

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  • CONTEXTOO levantamento foi realizado a partir das res-postas dos alunos para uma questo presente em uma avaliao da disciplina de Biologia

    NA SALA DE AULA

    do 1 ano do Ensino Mdio de uma escola particular da cidade de So Paulo, SP. Vale ressaltar que os contedos avaliados de Bio-logia Molecular j haviam sido tratados com os alunos ao longo das aulas.

    a. A partir da anlise do padro de bandas dos 5 casais (M - macho e F - fmea) e do filhote, qual seria a famlia dele?

    Casal 1M F

    Casal 2M F

    Casal 3M F

    Casal 4M F

    Casal 5M F

    Filhote

    AS CONCEPES DOS ALUNOSA maior parte dos alunos acertou o primeiro item dessa questo ao afirmar que o filhote do casal 4. No entanto, o segundo item apresentou um elevado nmero de respostas equivocadas que, no entanto, revelam alguns aspectos importantes sobre o que os alunos concebem como cdigo gentico.

    cdigo gentico com os demais indivduos da espcie e, inclusive, com o de outras esp-cies de animais, plantas, fungos e bactrias.

    Algumas respostas corretas apresentaram a universalidade do cdigo gentico como jus-tificativa da questo:

    O cdigo gentico universal para todos os seres vivos e, por isso, a afirmao est errada. (aluno 1)

    No podemos afirmar que o filhote apre-senta um cdigo gentico diferente, pois o cdigo gentico universal para todos os indivduos. (aluno 2)

    Apesar de pequenas variaes no cdigo ge-ntico j terem sido identificadas no DNA mitocondrial e em algumas espcies de bac-trias, fungos e algas, a universalidade do cdigo gentico algo bastante mencionado no currculo do Ensino Mdio, pois permite desenvolver alguns conceitos estruturantes da Biologia.

    A universalidade do cdigo, por exemplo, fundamental para a compreenso da ances-tralidade comum de todos os seres vivos. Quando aspectos da Evoluo so trabalha-dos, possvel retomar o conceito de cdigo gentico e discutir se essas espcies que pos-suem uma variante do cdigo gentico surgi-ram de modo independente ou derivam do cdigo gentico padro.

    CDIGO GENTICO X GENOMAEm relao s respostas dos alunos 1 e 2, consideradas corretas, no possvel afir-mar, com certeza, se o mesmo conceito de cdigo gentico compartilhado pelos dois estudantes. O aluno 1 explicita que o cdigo gentico no difere entre espcies. J o alu-no 2 no deixa claro se o cdigo gentico comum apenas para os indivduos de uma mesma espcie.

    Esse possvel equvoco contido no segundo item da questo fica evidente nas afirmaes de outros alunos:

    No podemos afirmar isso, pois apesar de seu material gentico ser diferente, o seu c-digo gentico o mesmo dos demais indiv-duos da mesma espcie. (aluno 3)

    A QUESTO UTILIZADAUm pesquisador observou, em uma mesma rvore, 5 ninhos de uma espcie de gara. Um filhote foi despejado de um desses ninhos, pois apresentava uma colorao atpica de penas. O pesquisador ficou interessado em estudar o gene que produzia essa outra colorao nas garas. Para isso, precisaria identificar o casal que produziu esse filhote e, posteriormente, tentar identificar o gene responsvel.

    b. Podemos afirmar que o filhote apresenta um cdigo gentico diferente dos demais indivduos estudados? Justifique.

    A definio desse conceito amplamente en-contrada em livros didticos. Em textos de divulgao cientfica, inclusive, possvel ter acesso ao processo de construo desse con-ceito. Um exemplo disso o texto Vida In-formao presente no blog de Jerry Borges, Por dentro das clulas, no portal Cincia Hoje (veja link aqui).

    No contexto da questo apresentada, pode--se afirmar que o cdigo gentico a relao entre as trincas de nucleotdeos do RNA mensageiro e os aminocidos corresponden-tes na protena sintetizada pelo ribossomo. Dessa forma, o filhote compartilha o mesmo

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  • No, j que todas garas tem o mesmo c-digo gentico. (aluno 4)

    No, pois por pertencerem a mesma esp-cie, eles possuem o mesmo cdigo gentico. (aluno 5)

    No, pois todos os indivduos dessa espcie compartilham um mesmo cdigo gentico, portanto essa afirmao est errada, j que se ele tivesse um cdigo gentico diferente, ele seria de outra espcie. (aluno 6)

    Essas respostas explicitam uma confuso muito frequente entre cdigo gentico e ge-noma. Genoma toda a informao gentica contida na clula gamtica de uma espcie, in-formao que caracterizada pela se quncia de nucleotdeos do material gentico. Assim sendo, todos os indivduos de uma mesma espcie possuem o mesmo genoma.

    CONFUSO TAMBM NA MDIAA confuso apresentada pelos alunos tam-bm muito recorrente nos meios de co-municao, especialmente quando noticiam trabalhos cientficos que envolvem a busca de sequncias completas de DNA:

    At agora, ela [a EMBRAPA] sequenciou o cdigo gentico da teia produzida por uma espcie [de aranha] da mata atlnti-ca. Jornal Folha de S. Paulo de 9 de setembro de 2004.

    Descoberta do cdigo gentico da batata permitir criar novas variedades Jornal O Estado de So Paulo de 11 de julho de 2011.

    Pesquisa consegue mapear cdigo ge-ntico de equino que viveu h 700 mil anos Jornal O Globo de 27 de junho de 2013.

    Nesses exemplos, para se referir ordem dos nucleotdeos do DNA comum a todos os indivduos de determinada espcie, o termo cdigo gentico utilizado de modo equi-vocado. J nos exemplos a seguir, o termo genoma foi empregado de modo adequado pelos meios de comunicao:

    Cientistas apresentam genoma completo de palmeira do dend Jornal Folha de S. Paulo de 25 de julho de 2013.

    NA SALA DE AULA

    Bilogos fazem vaquinha para decifrar genoma do mexilho dourado Jornal O Estado de So Paulo de 7 de junho de 2013.

    Cientistas revelam genoma de inverte-brado e descobrem que bem parecido com o de humanos Jornal O Globo de 16 de agosto de 2013.

    Goldbach e El-Hani (2008), ao citar a pes-quisa de Weigmann (2004), sugerem que a confuso entre cdigo gentico e genoma, to presente atualmente, surge logo no incio da Biologia Molecular:

    Esta autora [Weigmann] destaca que a origem da ideia de cdigo, em referncia sequncia de DNA, se encontra no famoso livro What is life? (1944), de Schrdin-ger, a partir de sua descrio do material gentico como um cristal aperidico. Em um dos artigos clssicos em que apresentam seu modelo da estrutura do DNA, Watson e Crick (1953, p. 737) utilizam esta mes-ma metfora quando afirmam que na precisa sequncia de bases que se encontra o cdigo que carrega a informao genti-ca. At os nossos dias, quando se pensa em

    bases moleculares da herana, a metfora do cdigo, intimamente relacionada con-cepo informacional do gene, vem logo mente. Esta viso foi complementada pela decifrao ou decodificao do cdigo ge-ntico, na dcada de 1960.

    CDIGO GENTICO X MATERIAL GENTICOUm ltimo grupo de respostas dos estudan-tes evidencia o uso equivocado do termo c-digo gentico para fazer referncia ao mate-rial do indivduo:

    Sim, pois cada indivduo possui o prprio cdigo gentico. (aluno 7)

    Sim, possvel fazer essa afirmao, j que o cdigo gentico diferente para cada indi-vduo. (aluno 8)

    Sim, visto que se a colorao dele diferen-te, o cdigo gentico tambm ser. (aluno 9)

    O filhote apresenta um cdigo gentico di-ferente dos demais indivduos sim, pois ele possui uma colorao diferenciada, provan-do que seu DNA diferente at do DNA dos pais. E como no apresenta a mesma

    colorao de outros casais tambm, seu c-digo gentico sim diferente. (aluno 10)

    Nesses dois ltimos exemplos, podemos ainda perceber que o material gentico s diferenciado se o fentipo diferir tambm. J os exemplos anteriores sugerem que, in-dependente do fentipo dos indivduos, cada um possui um material gentico exclu-sivo. Concepo similar j foi detectada em entrevista de alunos do 3 ano do Ensino Mdio do Paran (PEDRANCINI et al, 2007).

    Como a questo sobre o cdigo gentico foi apresentada no contexto de um teste de identificao pelo DNA, algumas respostas equivocadas explicitam a confuso entre c-digo gentico e material gentico, incluindo em suas respostas o padro de bandas dos indivduos:

    Sim, pois nenhum indivduo apresenta um cdigo gentico igual ao seu, ou seja, mesmo padro de bandas. (aluno 11)

    No, pois todas as bandas desse filhote es-to presentes em pelo menos um macho ou uma fmea. (aluno 12)

    No podemos afirmar que o filhote apre-senta cdigo gentico diferente dos demais indivduos estudados, pois este exame feito a partir de bandas de DNA, mostra que o filhote possui bandas semelhantes a todos os casais. (aluno 13)

    Sim, j que as manchas dos padres de bandas so trechos de DNA cortados com enzimas de restrio. Se as bandas do filhote so diferentes da dos outros casais, isso significa que seus trechos de DNA so diferentes pelo tamanho que apresentam. (aluno 14)

    CONCLUSOEmbora este estudo se baseie na anlise de apenas uma questo, ele evidencia que o ter-mo cdigo gentico pode apresentar, para os alunos, um significado muito diferente daquele compartilhado pelos cientistas.

    Os professores de Biologia podem utilizar questes como a dessa investigao para evi-denciar as concepes dos estudantes sobre cdigo gentico e, a partir da, conhecendo as concepes divergentes dos estudantes

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    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • NA SALA DE AULA

    A seguir, os testes de mltipla escolha so exemplos de como esse conceito avaliado em exames vestibulares.

    H uma impressionante continuidade entre os seres vivos (...). Talvez o exemplo mais marcante seja o da conservao do cdigo gentico (...) em praticamente todos os seres vivos. Um cdigo gentico de tal maneira universal evidncia de que todos os seres vivos so aparentados e herdaram os mecanismos de leitura do RNA de um ancestral comum.

    Morgante & Meyer, Darwin e a Biologia, O Bilogo 10:1220, 2009.

    O termo cdigo gentico refere-se a) ao conjunto de trincas de bases nitrogenadas, cada trinca correspondendo a um

    determinado aminocido. b) ao conjunto de todos os genes dos cromossomos de uma clula, capazes de sin-

    tetizar diferentes protenas. c) ao conjunto de protenas sintetizadas a partir de uma sequncia especfica de

    RNA. d) a todo o genoma de um organismo, formado pelo DNA de suas clulas somti-

    cas e reprodutivas. e) sntese de RNA a partir de uma das cadeias do DNA, que serve de modelo.

    O cdigo gentico o conjunto de todas as trincas possveis de bases nitrogenadas (cdons). A sequncia de cdons do RNA mensageiro determina a sequncia de aminocidos da protena.

    correto afirmar que o cdigo gentico a) varia entre os tecidos do corpo de um indivduo. b) o mesmo em todas as clulas de um indivduo, mas varia de indivduo para

    indivduo. c) o mesmo nos indivduos de uma mesma espcie, mas varia de espcie para

    espcie. d) permite distinguir procariotos de eucariotos. e) praticamente o mesmo em todas as formas de vida.

    Organismos so ditos transgnicos quando, por tcnica de engenharia gentica, rece-bem e incorporam genes de outra espcie, os quais podem ser transmitidos aos seus descendentes. Exemplos desses organismos so as plantas transgnicas, receptoras de um gene de outro organismo (doador) que lhes confere resistncia a certos herbici-das. Para que ocorra a sntese da protena codificada pelo gene inserido no genoma da espcie receptora, diversas condies devem ser observadas. Entretanto, fundamen-talmente, essa tcnica possvel porque

    a) cada organismo apresenta seu prprio cdigo gentico. b) o cdigo gentico comum a todos os seres vivos. c) o cdigo gentico degenerado. d) a tcnica permite trocar o cdigo gentico do organismo doador do gene. e) a tcnica permite trocar o cdigo gentico do organismo receptor do gene.

    Respostas: A; E; B

    Fuvest 2010.

    Fuvest 2007.

    PUCSP 2004.

    em relao ao conceito cientfico de cdigo gentico, podem criar situaes pedaggicas em suas aulas que facilitem o discernimento entre cdigo gentico e os conceitos de geno-ma e material gentico.

    REFERNCIAS GOLDBACH, T.; EL-HANI, C. N. Entre Re-

    ceitas, Programas e Cdigos: Metforas e Ideias Sobre Genes na Divulgao Cientfica e no Contexto Escolar. Alexandria Revista de Educao em Cincia e Tecnologia, v.1, n.1, p. 153-189, (2008).

    PEDRANCINI, V. D.; CORAZZA-NUNES, M. J.; Galuch, M. T. B.; Moreira, A. L.O. R.;

    RIBEIRO, A. C. Ensino e aprendizagem de Biologia no ensino mdio e a apropriao do saber cientfico e biotecnolgico. Revista Electrnica de Enseanza de las Ciencias, v.66, n. 2, p. 299-309, 2007.

    SCHRDINGER, E. What is life? - The phy-sics aspects of the living cell. First Edition Cambridge, Cambridge University Press, 1944.

    WATSON, J. D.; CRICK, F. H. C. A structure for deoxyribose nucleic acid. Nature, v. 171, n.3, p.737-738, 1953.

    WEIGMANN, W. The code, the text and the language of God. EMBO Reports, v.5, p.116-118, 2004.

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    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • Bruno Lassmar Bueno Valadares1, Andreza de Oliveira Pereira2, Camilla Silen de Almeida2

    1 Departamento de Biologia, Universidade Federal de Sergipe2 Graduandas de Cincias Biolgicas, Universidade Federal de Sergipe

    Autor para correspondncia - [email protected]

    MATERIAIS DIDTICOS

    O modelo proposto apresenta um recurso didtico de fcil reproduo e utilizao por professores de nvel mdio e superior para o ensino de alteraes estruturais nos cromossomos. Os modelos de cromossomos so construdos utilizando flutuadores de piscina (do tipo espaguete) com diversos cortes e encaixes ao longo de sua estrutura que permitem modificar sua forma e simular vrios tipos de alteraes.

    Cada cromossomo constitudo por uma nica molcula de DNA associada a protenas, principalmente histonas. So en-contrados no interior do ncleo em diferen-tes graus de compactao dependendo da fase do ciclo celular: menos condensada na interfase e mais compactada durante a divi-so celular.

    Os cromossomos so representados, geral-mente, em seu estado de maior compactao, o que acontece durante a metfase, perodo em que so visualizados com maior facilida-de. Cada cromossomo metafsico formado por duas cromtides-irms unidas por seus centrmeros, uma regio que apresenta uma constrio denominada primria. Cada uma das cromtides-irms constituda por uma molcula de DNA, e elas so produto da duplicao cromossmica que ocorre na interfase, antes da diviso celular. Assim sen-do, as cromtides-irms so idnticas entre si. O centrmero divide o cromossomo em dois segmentos, brao curto (p) e brao lon-go (q) e no extremo oposto ao centrmero,

    MORFOLOGIA CROMOSSMICA E ALTERAES ESTRUTURAIS: UM MODELODIDTICO

    O centrmero tem um papel muito importante durante as divises celulares, pois responsvel por mediar a ligao do cromossomo com os microtbulos das fibras do fuso, por meio de uma estrutura proteica conhecida como cinetcoro, assim, orientando a segregao das cromtides. A posio do centrmero o principal ponto de referncia para a identificao morfolgica do cromossomo e determina sua classificao como: metacntrico, localizado em regio central ou mediana; submetacntrico, localizado um pouco distante do centro; acrocntrico, quando o centrmero est mais prximo de uma das extremidades do cromossomo; telocntrico, quando o centrmero est to prximo de uma das extremidades que apenas o brao longo pode ser visualizado.

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    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    Telmeros, localizados nas extremidades dos cromossomos, so regies associadas a protenas que evitam a fuso dos cromossomos uns com outros, mantendo a estabilidade do material gentico. Os telmeros funcionam como um relgio que determina a hora de parada da proliferao da clula e sua perda gradual um dos fatores que caracteriza o envelhecimento celular.

    As constries secundrias, visualizadas como regies mais estreitas das cromtides, ocorrem em diversos cromossomos. Em alguns casos, esto associadas a regies organizadoras do nuclolo (RON) e relacionadas produo do RNA ribossmico, principal constituinte dos ribossomos. Em humanos, as regies de constrio secundria associadas a RON ocorrem no brao curto dos pares 13, 14, 15, 21 e 22 (cromossomos acrocntricos) e sua poro localizada na extremidade distal, denominada satlite, apresenta-se visualmente separada do restante do cromossomo.

    Figura 1. Flutuadores de piscina do tipo espaguete com furo interno (A); entalhe com estilete no flutuador para produzir a representao da regio centromrica (B e C); representao de constrio secundria e satlite (D).

    cada brao delimitado por um telmero. Alguns cromossomos podem ainda apresen-tar outras regies de estreitamento em suas cromtides, denominadas constries se-cundrias. Todos os elementos estruturais citados so importantes para o funciona-mento do cromossomo.

    Alteraes cromossmicas estruturais so variaes que afetam a morfologia do cro-mossomo e decorrem de quebras no material gentico seguidas de perda ou reposiciona-mento dessas pores em local diferente da organizao original. As modificaes que ocorrem na estrutura do cromossomo so classificadas em quatro grupos bsicos: dele-o, duplicao, inverso e translocao.

    Delees representam perda de material gen-tico. Quando ocorrem em pores terminais dos braos dos cromossomos, so causadas por uma nica quebra e o fragmento resul-tante pode no ser incorporado ao ncleo das clulas filhas aps a diviso celular. Como es-sas pores no possuem centrmero, elas se perdem durante a segregao cromossmica e formam microncleos no citoplasma da clula. As delees internas nos braos dos cromos-somos, tambm conhecidas como delees intersticiais, so causadas mais frequentemen-te por permutao desigual entre homlogos com emparelhamento inespecfico; um dos cromossomos recombinantes perde uma por-o de material gentico, enquanto o outro, tem essa poro repetida, o que caracteriza ou-tro tipo de alterao estrutural, a duplicao.

    As inverses ocorrem quando um segmento do cromossomo se separa e volta a se unir ao mesmo cromossomo, mas de forma inverti-da. Nenhuma poro de material gentico perdida, mas a ordem em que estava disposta alterada, isto , invertida. Quando a regio invertida no cromossomo envolve o centr-mero, recebe o nome de inverso pericntrica e, quando o centrmero no envolvido, in-verso paracntrica.

    As translocaes so caracterizadas pela mu-dana de uma poro cromossmica para outro no homlogo e, quando ocorre uma troca de pores entre esses cromossomos, a alterao denominada translocao rec-proca. Outro tipo especial de translocao, denominada translocao robertsoniana,

    acontece entre dois cromossomos acrocn-tricos, um deles sofre quebra no brao longo prximo ao centrmero e, o outro, no brao curto prximo ao centrmero; aps a troca, um dos cromossomos resultantes formado pelos braos longos dos cromossomos origi-nais e o outro, que normalmente se perde, formado pelos braos curtos. Este tipo de translocao leva a uma reduo no nmero total de cromossomos.

    As quebras cromossmicas podem ocorrer espontaneamente, sem causa aparente, mas sua incidncia pode ser aumentada sob a ao de diversos fatores denominados ge-nericamente como agentes clastognicos. Mecanismos de reparao das quebras de ca-deia dupla do DNA podem, eventualmente, promover a reunio no homloga dessas le-ses, causando as aberraes cromossmicas que podem ser visualizadas como alteraes morfolgicas em ensaios citogenticos. A observao dessas alteraes pode ser facili-tada utilizando tcnicas de bandamento cro-mossmico, produzindo bandas (faixas) ao longo de toda sua extenso, ou ento, mar-cando algumas regies especficas.

    A morfologia e as alteraes cromossmicas so contedos presentes em livros didticos de nvel mdio. Entretanto, o tema ganha uma abordagem com maior detalhamento de conceitos em livros de Gentica voltados para o ensino superior.

    Esta proposta apresenta um modelo didti-co de fcil construo para facilitar a apren-dizagem da morfologia cromossmica e dos diferentes tipos de alteraes estruturais que os cromossomos podem apresentar: deleo, duplicao, inverso e translocao. A atividade foi concebida para o ensino m-dio, porm, devido sua versatilidade, pode ser adaptada para o nvel universitrio, com aprofundamento de contedo pelo profes-sor, em disciplinas de Gentica e Prticas de Ensino.

    O objetivo , especificamente, construir a representao de quatro cromossomos que possam ser modificados em sua estrutura, sendo dois pares de homlogos (com suas cromtides duplicadas) e cada par com sua morfologia distinta. Esses modelos permiti-ro explorar didaticamente as caractersticas

    morfolgicas dos cromossomos e diversos tipos de alteraes estruturais por meio do rearranjo de seus segmentos.

    CONSTRUO DOS MODELOSMaterial necessrio:

    1. quatro flutuadores de piscina de cores distintas (do tipo espaguete), com apro-ximadamente 160 cm de comprimento e furo interno (figura 1-A), serviro como base para a construo dos modelos de cromossomos;

    2. estilete, cola de silicone, mangueira pls-tica (de chuveiro), lixa de unha, fitas ade-sivas coloridas (mnimo de quatro cores distintas), fita elstica (150 cm), quatro botes grandes e fita mtrica.

    Modo de fazer:

    1. inicialmente, cortar cada flutuador na me-tade de seu comprimento, para reduzir

    seu tamanho e facilitar o trabalho. Cada uma dessas partes representar uma cro-mtide do modelo de cromossomo;

    2. em seguida, determinar uma posio para localizao do centrmero e fazer uma escavao no flutuador utilizando estile-te com cuidado para no atingir a perfu-rao interna. Essa escavao no dever contornar todo o permetro do flutuador, deixando um dos lados sem o corte para garantir maior firmeza da estrutura (figu-ra 1-B e 1-C);

    3. prximo extremidade do flutuador, de-ver ser feita nova escavao, para produ-zir a representao de constrio secun-dria e satlite (figura 1-D), lembrando que apenas um par dos modelos deve apresentar a constrio secundria. Po-der ser utilizada uma lixa de unha para um melhor acabamento no entalhe feito no flutuador;

    22 Gentica na Escola | Vol. 9 | N 1 | 2014 Sociedade Brasileira de Gentica 23

    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    4. ao longo do flutuador, que representa os braos do cromossomo, devem ser feitos cortes a cada 15 cm (aproximada-mente) que permitiro produzir dife-rentes alteraes na estrutura cromos-smica. Nas extremidades, so feitos cortes mais estreitos para representar

    Figura 2.Confeco dos encaixes, utilizando mangueira plstica (A), que permitem a juno entre os segmentos do flutuador (B).

    telmeros. Os encaixes so feitos utili-zando pedaos de 10 cm de mangueira plstica acoplada ao prprio furo do flutuador (figura 2). Para uma melhor fixao das mangueiras, pode ser utili-zada cola de silicone em um dos lados do encaixe;

    5. os elementos que representam cada uma das cromtides-irms so unidos por uma fita elstica circular, presa com um boto, em torno da regio escavada que representa o centrmero de cada cro-mtide (figura 3). Vale ressaltar que o centrmero no uma estrutura anexa ao cromossomo, mas sim, uma regio especfica no segmento do DNA, onde

    as cromtides-irms se prendem uma outra, e tambm onde se fixam os mi-crotbulos do fuso durante a diviso ce-lular. O boto e a fita elstica so apenas um artefato do modelo didtico para fixao dos flutuadores, ressaltando que cada cromtide apresenta seu prprio centrmero, representado pela regio escavada;

    UTILIZAO DOS MODELOS DIDTICOSOs modelos de cromossomos construdos com flutuadores de piscina devem ser utiliza-dos aps o professor trabalhar os contedos de organizao do material gentico e divi-ses celulares necessrios para a compreen-so das possveis alteraes da estrutura dos cromossomos. Esse recurso pode ser utiliza-do para facilitar o entendimento tanto da es-trutura e classificao cromossmica, quanto das alteraes morfolgicas com suas origens e consequncias genticas.

    MORFOLOGIA E CLASSIFICAO CROMOSSMICAPara trabalhar os conceitos de morfologia cromossmica, so utilizados os elemen-

    Figura 3.Fita elstica com boto (A e B) utilizada para prender as cromtides-irms na regio de seus centrmeros (C).

    Figura 4.Modelos didticos construdos com flutuadores de piscina representando dois pares distintos (A e B) de cromossomos homlogos com suas cromtides duplicadas. As linhas tracejadas indicam regies dos flutuadores para realizao dos cortes e construo dos encaixes na estrutura dos modelos.

    tos estruturais representados nos mode-los (centrmero, cromtides-irms, brao curto e brao longo, constrio secund-ria, satlite e telmeros), como mostra a figura 5.

    7. A classificao cromossmica pode ser abordada utilizando o modelo com modificaes no tamanho dos braos, por meio de rearranjos dos seguimen-tos do flutuador, construindo a repre-sentao dos quatro tipos morfolgicos (metacntrico, submetacntrico, acro-cntrico e telocntrico), como mostra a figura 6.

    Para eliminar a subjetividade na classificao dos cromossomos, o professor pode traba-lhar com os alunos, em forma de exerccio prtico, o clculo da razo entre os braos (r) e do ndice centromrico (ic), realizando me-dies nas representaes de brao curto (p)

    6. ao longo dos segmentos dos flutuado-res devero ser feitas marcaes com diferentes combinaes de fita adesiva colorida, representando bandas. As mar-caes com as fitas devem obedecer a um

    mesmo padro, nas representaes das cromtides-irms e dos cromossomos homlogos (figura 4). Essas marcaes permitem a demonstrao de alteraes estruturais que no necessariamente

    modifiquem o tamanho do brao do cro-mossomo como, por exemplo, as inver-ses. A representao dos cromossomos homlogos em modelos com cores dife-

    rentes tem a finalidade didtica de facili-tar a demonstrao de rearranjos como permutaes e recombinaes entre es-sas estruturas.

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    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    Figura 7.Medio das representaes de brao longo (A) e brao curto (B) em modelos didticos de cromossomo.

    Figura 6.Modelos didticos de cromossomos exemplificando os quatro tipos morfolgicos determinados pela posio do centrmero: A metacntrico; B submetacntrico; C acrocntrico; D telocntrico.

    Tabela 1.Classificao cromossmica de acordo com o clculo da razo entre os braos (r) e ndice centromrico (ic).

    Razo entre os braos (r) ndice Centromrico (ic)

    Frmula qr = p

    p.100ic = p + q

    Classificao*

    Metacntricos 1 < r < 1,49 50 > ic > 40,1

    Submetacntricos 1,5 < r < 2,99 40 > ic > 25,1

    Acrocntricos 3 < r < 25 > ic > 0,01

    Telocntricos r = ic = 0

    p = medida do brao curto; q = medida do brao longo; *de acordo com Guerra (1988, p.8).

    Figura 5.Modelo didtico de cromossomos representando um par de homlogos com seus componentes morfolgicos.

    e brao longo (q) com o auxlio de fita mtri-ca. As medidas devem ser feitas a partir do elstico preso em torno da escavao que re-presenta o centrmero, at cada extremidade do flutuador (representao dos telmeros), como mostra a figura 7.

    O clculo da razo entre os braos e do ndi-ce centromrico feito pelas equaes apre-sentadas na tabela 1, onde tambm esto relacionados os valores de r e ic que determi-nam a classificao cromossmica de acordo com Guerra (1988, p.8).

    ALTERAES ESTRUTURAISModificaes nas sequncias dos segui-mentos dos modelos de cromossomos e combinaes variadas entre eles podem representar diferentes tipos de alteraes morfolgicas. A figura 8 mostra uma re-presentao em modelos de cromossomos resultantes de uma permutao desigual entre homlogos, um deles com uma de-

    leo intersticial e, o outro, com uma du-plicao. Esse tipo de alterao em apenas uma das cromtides do cromossomo causado por rearranjos ocorridos a partir da fase G2 da interfase (aps a replicao do DNA na fase S) e observados antes da segregao das cromtides-irms nos pro-cessos de diviso celular, sendo conhecidos como aberraes cromatdicas.

    26 Gentica na Escola | Vol. 9 | N 1 | 2014 Sociedade Brasileira de Gentica 27

    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    Figura 9.Representaes em modelos didticos de inverses pericntricas (A) e paracntricas (B); as regies invertidas so indicadas pelas setas.

    Figura 10.Representao em modelos didticos de translocao simples (A), translocao recproca (B) e translocao robertsoniana (C).

    Figura 8.Representao em modelos didticos de cromossomos com duplicao e deleo resultantes de uma permutao desigual entre cromossomos homlogos (as setas apontam as alteraes que podem ser observadas nas marcaes com fita adesiva azul).

    A figura 9 traz a representao de inver-ses pericntricas e paracntricas. Essas alteraes podem ser facilmente identifi-cadas pela marcao com as fitas adesivas coloridas nos modelos. Na figura 10 so representadas translocaes simples, rec-proca e robertsoniana. importante des-tacar que as translocaes robertsonianas ocorrem entre cromossomos acrocntricos, com perda do material dos braos curtos que, devido a seu tamanho reduzido, no inviabiliza o cromossomo. Os modelos aqui apresentados so uma representao didtica tridimensional dessas estruturas e a construo desse brao curto (com cons-

    trio secundria) em propores meno-res, como ocorre na natureza, pode tornar o material menos resistente.

    CONSIDERAES FINAISOs modelos de cromossomos construdos com flutuadores de piscina, propostos nes-te trabalho, apresentam versatilidade de utilizao para uma ampla explanao do tema morfologia cromossmica e altera-es estruturais, permitindo ao professor diferentes nveis de complexidade em sua abordagem em sala de aula, o que ser feito de acordo com seus objetivos e a necessida-de da turma.

    A criatividade do professor um compo-nente fundamental para a construo e utilizao de novas propostas didticas, pois, cada turma de alunos apresenta suas peculiaridades, o que permite ao professor a inovao por meio de adaptaes, tanto

    na confeco do material, quanto na sua forma de utilizao.

    REFERNCIAS GUERRA, M. S. Introduo Citogentica Geral.

    Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1988.

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  • Domin gnico: interagindo para compreender a interao gnica

    Luciana Medeiros Leite1, Alyne Ribeiro Ferro1, Laura Firminio Sampaio1 e Renato Caparroz2

    1 Graduadas em Cincias Naturais, Faculdade UnB Planaltina, Universidade de Braslia, 2 Departamento de Gentica e Morfologia, Instituto de Cincias Biolgicas, Universidade de Braslia

    Autor para correspondncia: [email protected]

    Domin gnico um jogo que auxilia a compreenso do mecanismo de interao gnica. As peas do domin foram ilustradas com um exemplo tpico dos livros didticos do Ensino Mdio, a forma da crista de galinhas. Contudo, as peas do domin gnico podem ser facilmente adaptadas para ilustrar outros tipos de interao gnica, inclusive epistasia.

    MATERIAIS DIDTICOS

    A atividade Domin gnico foi desen-volvida como o objetivo de auxiliar a compreenso e aprendizagem de conceitos de Gentica, especificamente a interao g-nica. O pblico alvo so estudantes de ensino mdio.

    O JOGO: DOMIN GNICOO jogo ilustra de modo ldico, a interao gnica entre dois genes (R e E), com dois alelos cada um: R e r, E e e, respectivamen-te. Ambos os genes, cuja expresso resulta no fentipo da forma da crista em galinhas, apresentam dominncia completa, ou seja, o fentipo dos indivduos heterozigticos idntico ao fentipo dos indivduos homozi-

    gticos dominantes. Neste caso, os elemen-tos abordados esto associados a dois concei-tos fundamentais: o fentipo - representado no jogo pelos diferentes tipos de cristas de galinhas (noz, ervilha, rosa e simples); e o gentipo - no jogo representado pelas di-ferentes combinaes dos alelos destes dois genes, sendo que R e E simbolizam os alelos dominantes e r e e, os alelos recessivos.

    A caracterstica mais importante do Domin Gnico que ele pode ser aplicado sem al-gum conhecimento prvio por parte dos alu-nos sobre mecanismos de interao gnica. Pelo contrrio, o ponto fundamental desta ferramenta didtica que o aluno desenvolva os conceitos jogando.

    A maior parte das caractersticas dos seres vivos resulta da ao de diversos genes que intera-gem na determinao da caracterstica. Quando dois ou mais genes atuam conjuntamente na determinao de uma caracterstica fala-se em interao gnica. Apesar da importncia deste mecanismo gentico para a formao do fentipo da maioria dos organismos, do ponto de vista da sua transposio didtica, o tema problemtico.

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    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    COMPONENTES DO JOGOO jogo composto de 32 peas retangula-res semelhantes s do domin, sendo estas organizadas em dois conjuntos de 16 peas cada, correspondentes s 16 possibilidades de gentipos que podem ser obtidos a par-tir de um cruzamento entre dois indivdu-os duplo-heterozigticos (RrEe x RrEe) (Figura 1). O tamanho recomendado para cada carta de 4cm x 7cm. A face superior de cada pea dividida ao meio (similar a uma pea de domin) e contm em cada uma delas a imagem de um dos quatro ti-

    pos de crista de galinhas (ervilha, simples, noz e rosa) e, na outra, um dos gentipos possveis envolvidos na determinao des-ta caracterstica (p. ex. RrEe ou rree). Nas extremidades laterais de cada pea existem semicrculos coloridos (azul, amarelo, verde ou vermelho) indicando uma das quatro possibilidades de relao gentipo/fentipo (Figura 1A a D).

    O professor poder imprimir as imagens das figuras 1, 2 e 3 em papel resistente, recort--las e, se quiser garantir um tempo mais pro-longado de uso, plastific-las.

    RrEe RrEe RrEe RRee RRee Rree

    RREE RREe RrEE RrEE RrEE RrEe

    Rree rrEE rrEE rrEe rrEe rree

    Rree RREe RrEe RrEe RrEE rrEe

    Rree RREe RrEe RREe RrEe rrEe

    rree RREE

    Figura 1. Peas do domin gnico: (A) - crista noz; (B) - crista ervilha; (C)- crista rosa; (D) - crista simples. Na parte superior de cada pea apresentada uma figura representando um dos fentipos da crista de galinha e, na parte inferior, um dos possveis gentipos responsveis pela expresso desta caracterstica.

    A

    A

    A

    B

    C

    D

    Como elemento complementar ao domin, cada aluno receber: uma ficha contendo as regras gerais do jogo (Figura 2) e uma planilha de apoio que dever ser preenchida durante o jogo (Figura 3). A planilha de apoio organi-zada em duas colunas, sendo que na primeira esto representados os quatro tipos de cristas

    de galinhas e a segunda dever ser preenchida pelo aluno com as combinaes genotpicas correspondentes, observadas durante o jogo. esperado que os alunos, baseados na dispo-sio das peas na mesa durante o jogo, adi-cionem as combinaes genotpicas nas linhas que correspondem aos respectivos fentipos.

    32 Gentica na Escola | Vol. 9 | N 1 | 2014 Sociedade Brasileira de Gentica 33

    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    Preencha a tabela e descubra os gentipos dos fentipos (NOZ, ERVILHA, ROSA e SIMPLES)!Tenha um timo jogo!

    Fentipos Gentipos Encontrados

    NOZ

    ERVILHA

    ROSA

    SIMPLES

    Figura 3. Planilha de apoio para preenchimento com as peas de combinao genotpica.

    DOMIN GNICO: REGRAS GERAIS DO JOGO

    O DOMIN GNICO um jogo didtico que ilustra de modo ldico a interao gnica na expresso de caractersticas fenotpicas, como no caso da crista de gali-nhas. Neste caso, voc poder observar a relao entre o fentipo (tipos de crista de galinhas: noz, ervilha, rosa e simples) e os gentipos (combinaes de letras), sendo que R e E simbolizam alelos dominantes, enquanto r e e simbolizam alelos recessivos.

    Como funciona o jogo: o jogo composto de 32 peas, sendo que a face su-perior de cada pea dividida ao meio (similar a uma pea de domin) sendo representado em cada uma destas partes um fentipo e um gentipo. Para jogar, voc deve colocar uma de suas peas na mesa em uma das extremidades abertas, de forma que as cores dos crculos da pea da extremidade aberta e daquela a ser colocada sejam idnticas: amarelo-amarelo, vermelho-vermelho, verde-verde e azul-azul. Durante as jogadas, voc dever preencher sua planilha de apoio de modo a associar os diferentes tipos de crista de galinhas aos seus respectivos gentipos.

    Observao: um mesmo fentipo pode ter mais de um tipo de combinao ge-notpica.

    A partida termina quando todas as peas forem dispostas na mesa, sendo que ser considerado vencedor aquele que conseguir elucidar, com clareza, qual o me-canismo de interao gnica em questo.

    Figura 2. Ficha contendo as regras gerais do jogo: Domin Gnico

    REGRAS DO JOGOParticipantes: grupos de 2 a 6, preferencial-mente 4.

    Modo de jogar

    Para iniciar o jogo, as peas devem ser dis-postas em uma mesa ou superfcie plana, com as faces ilustradas viradas para bai-xo. Em seguida, cada jogador escolher as suas peas, sendo que todos os jogadores devero escolher o mesmo nmero de pe-as; isto , no caso de dois jogadores, cada um escolher 16 peas, ou oito peas, caso sejam quatro jogadores.

    O primeiro a jogar pode ser escolhido ale-atoriamente ou por algum tipo de sorteio.

    A disposio das peas na mesa deve ser orientada obrigatoriamente pela cor dos semicrculos presentes na mesma, sendo que os semicrculos de cores idnticas podem ser unidos (Figura 4). Cada par-ticipante, na sua vez, deve colocar uma de suas peas na mesa em uma das extremi-dades abertas, de forma que a cor dos se-micrculos da pea da extremidade aberta e daquela a ser colocada sejam idnticas: amarelo-amarelo, vermelho-vermelho, verde-verde e azul-azul.

    Caso algum participante, na sua vez, no possua nenhuma pea que possa ser dis-posta na mesa, o mesmo dever passar a vez de jogar para o prximo jogador.

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    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    Durante as jogadas, os participantes de-vero preencher suas planilhas de modo a associar os diferentes tipos de crista de galinhas aos seus respectivos gentipos. Observao: um mesmo fentipo pode ter mais que um gentipo correspondente.

    A partida termina quando todas as peas forem dispostas na mesa.

    Neste jogo no h necessidade de existir um ganhador, porm poder ser atribudo mrito ao aluno que conseguir elucidar o mecanismo de interao gnica em ques-to. O fundamental deste jogo que a sua prtica estimule o aprendizado e seja utili-zado com uma forma alternativa e ldica apresentao expositiva do contedo.

    ATUAO DO PROFESSOR fundamental que o professor participe ati-vamente durante o jogo, orientando os alu-nos quanto forma de disposio das peas e ao preenchimento da planilha de apoio. Contudo, seguindo a proposta de aprendi-zado do Domin-Gnico, o professor no deve explicar o mecanismo de interao g-nica em questo, mas sim orientar os alunos para que construam esse conceito por conta prpria. Desta forma, seguem abaixo alguns exemplos de questes que podero ser feitas pelo professor aos alunos para orient-los na compreenso das relaes entre gentipos e fentipos, assim como, do processo de inte-rao gnica.

    Qual a relao que existe entre os dois lcus gnicos na determinao da caracte-rstica forma da crista?

    Qual a forma esperada nos descendentes do cruzamento entre indivduos homozi-gticos um com crista rosa e o outro com crista ervilha?

    Que formas de crista so esperadas nos descendentes do cruzamento de dois indi-vduos com crista noz?

    Que tipos de gametas podem ser produzi-dos por um indivduo de crista simples?

    CONSIDERAES FINAIS As peas do domin gnico podem ser facil-mente adaptadas (substituindo as ilustraes das peas) para ilustrar outras caractersticas que tambm so determinadas pela intera-o gnica, como por exemplo, a plumagem em periquitos (veja AMABIS e MARTHO, 2006, p.604 a 606), assim com casos de epis-tasia. Para fazer essa adequao, ser neces-srio apenas substituir as figuras das cristas de galinha pelos fentipos correspondentes nova caracterstica escolhida, ou seja, crista noz (R_E_) poder ser substituda pela plu-magem verde de periquitos (R_E_), crista rosa (rrE_) pela plumagem amarela, crista

    Figura 4. Exemplo de disposio das peas do domin gnico seguindo a orientao pela unio de semicrculos de cores idnticas.

    RR

    ee

    RREE

    Rre

    errEE

    rrEe

    rreeR

    rEe

    RrEE

    Rree

    ervilha (R_ee) pela plumagem azul e crista simples (rree) pela plumagem branca.

    O Domin Gnico foi utilizado em nove ofi-cinas com estudantes do Ensino Mdio que se mostraram motivados e entusiasmados com a dinmica da atividade. Segundo os relatos informais aps as oficinas, tornou-se perceptvel a importncia do recurso didti-co para o processo de ensino-aprendizagem, uma vez que, durante o jogo, os alunos de-monstraram novas estratgias para desenvol-ver a aprendizagem da temtica por meio do compartilhamento de informaes observa-das durante o jogo.

    AGRADECIMENTOSAgradecemos s professoras Cynthia Bisino-to Evangelista de Oliveira, Juliana Eugnia Caixeta e Maria de Nazar Klautau Guima-res pelo incentivo e pelas valiosas sugestes durante a elaborao do domin gnico, e aos trs revisores annimos pelas contribuies verso final deste manuscrito.

    REFERNCIASAMABIS J. M.; MARTHO, G. R. Fundamentos

    da Biologia Moderna. 4a edio. So Paulo: Editora Moderna, 2006.

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  • Priscylla Moll1 e Laisa Lorenti2

    1 Museu de Zoologia, Universidade de So Paulo, So Paulo2 RDO Diagnsticos mdicos, So Paulo

    Autor para correspondncia: [email protected]

    Um modelo didtico tridimensional da dupla hlice do DNA

    Gentica na escola

    A atividade apresenta uma maneira simples e barata de construir, em sala de aula, um modelo da molcula de DNA com o objetivo de facilitar a formao da representao mental desta molcula, fundamental para a compreenso de sua estrutura e dinmica celular, por estudantes do ensino mdio.

    MATERIAIS DIDTICOS

    O objetivo desta atividade construir um modelo da molcula tridimensional da dupla-hlice do DNA, estrutura muitas ve-zes no compreendida pelos alunos nas au-las regulares quando so utilizados somente modelos bidimensionais como esquemas e desenhos. Alm disto, a atividade tem por objetivo revisar conceitos sobre a estrutura qumica do DNA, com foco nas bases nitro-genadas de natureza e conformao distin-tas, conectadas por ligaes de hidrognio.

    O estudo do modelo tridimensional do DNA apresentado nesta atividade deve ser feito aps as aulas tericas sobre esse tema, para que os estudantes consigam ter uma ideia mais clara de todos os componentes da molcula e sua distribuio espacial. Dessa forma, as representaes bi e tridimensionais podero ser comparadas e gerar uma discus-so que contribuir para a compreenso do modelo da molcula.

    Os estudantes executaro um protocolo de montagem de um modelo de DNA e, ao fi-nal da aula, sero retomados e revisados os principais conceitos abordados durante as aulas tericas ministradas anteriormente e durante a construo do modelo.

    38 Gentica na Escola | Vol. 9 | N 1 | 2014 Sociedade Brasileira de Gentica 39

    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    PREPARAO DO MATERIAL O material para a montagem do modelo de-ver ser preparado previamente aula de sua montagem, pelo professor ou pelos estudan-tes. Cada grupo de estudantes receber um conjunto dos materiais descritos a seguir.

    24 retngulos de papel carto de quatro cores diferentes representando os quatro tipos de bases nitrogenadas: adenina, ti-mina, citosina e guanina. Para cada cor

    so necessrios sete retngulos: trs de 2 x 6 cm e trs de 2 x7 cm. Nomear a base correspondente no canto esquerdo dos re-tngulos. No canto direito dos retngulos de 2 x 7 cm, traar uma linha pontilhada a 1 cm da borda e, logo aps esta, fazer dois furos verticais (de dimetro aproximado de um fio de arame grosso), na mesma direo, conforme figura 1. (Esta etapa pode ser realizada previamente pelos es-tudantes);

    Figura 2.

    A

    C

    T

    G

    3. Seguindo uma ordem aleatria de pa-res de bases, colocar cada par no arame, passando-o pelos dois furos existentes nas bases G e T. A passagem do arame deve

    A

    C

    T

    G

    Figura 3.

    4. Manter uma distncia de aproximada-mente 2 cm entre os pares fixados no ara-me como indicado na figura 4.

    Figura 1.

    A

    6 cm 1 cm

    Canudos plsticos de quatro cores dife-rentes, correspondentes s cores das bases nitrogenadas, cortados em pedaos de 3 cm de comprimento. Colar os canudos, com o auxlio de fita adesiva transparente, no verso dos retngulos de papel-carto, sendo que uma das extremidades do ca-nudo deve coincidir com a margem na qual est escrita a letra que identifica a base nitrogenada;

    Arame grosso, duro e com 30 cm de com-primento;

    Fita adesiva transparente;

    Barbante engomado, 3 metros

    Caneta de tinta permanente;

    Cola em basto;

    Quadrados de isopor de 15x15 cm;

    Instrues de montagem (1 cpia para cada grupo).

    Os estudantes devem trabalhar em grupos de quatro ou cinco indivduos. O professor deve entregar-lhes um kit de material para a monta-gem da dupla-hlice de DNA juntamente com as instrues de como proceder para construir a molcula de DNA. O tempo estimado para a montagem do modelo de 20 minutos, caso os retngulos que representam as bases tenham sido previamente preparados. O professor cir-cula pela sala orientando, quando necessrio, a soluo de dvidas. Aps a montagem dos mo-delos, os estudantes devero discutir e respon-der s questes sugeridas no item Entendendo

    o modelo de DNA. Com todas as questes e dvidas esclarecidas, o professor poder ento iniciar uma discusso sobre o tamanho da mo-lcula de DNA no interior das clulas vivas e solicitar que os estudantes estimem o grau de ampliao que o modelo montado em aula possui em relao ao tamanho real do DNA. As questes do item Discutindo o tamanho do DNA podem ser usadas para a orientao do professor.

    INSTRUES DE MONTAGEM DO MODELO DA DUPLA HLICE DO DNA 1. Formar os pares de bases de acordo com

    a complementaridade correta entre as ba-ses nitrogenadas: o emparelhamento de T e C com G. Cada par deve sobrepor--se parcialmente ao retngulo menor (2 cm x 6 cm) sobre o maior (2 cm x 7cm) na altura da linha tracejada e unir os dois, colando as extremidades, como mostrado na figura 2. A colagem deve ser bem feita para que as bases no se soltem durante a montagem da dupla hlice.

    2. Desenhar, com a caneta de tinta perma-nente, duas ou trs linhas na regio de unio dos dois retngulos do par, de-pendendo das bases emparelhadas: duas linhas para a ligao das bases A e T e, trs linhas, para a ligao entre C e G. As linhas representam a quantidade de liga-es de hidrognio necessrias para man-ter o par unido. (Figura 2)

    ser feita como indicado na figura 3: a li-nha cheia indica onde o arame ser visto de frente e, a linha tracejada, onde o arame fica escondido atrs da carta.

    Figura 4.

    5. Passar o barbante pelos canudos colados no verso das cartas do primeiro par de ba-ses, deixando duas pontas longas, confor-me a figura 5.

    40 Gentica na Escola | Vol. 9 | N 1 | 2014 Sociedade Brasileira de Gentica 41

    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    6. Passar estas duas pontas longas de barbante por todos os outros pares de base sucessivamente e de forma cruza-da, semelhante ao cadaro de um tnis.

    Figura 6.

    Figura 7.

    Ateno para no esticar muito o bar-bante nas laterais, necessrio deix--lo mais frouxo, conforme indicado na figura 6.

    Figura 8.

    7. Cortar as pontas excedentes do barbante e amarr-lo no arame com um n, como mostrado na figura 7.

    Figura 5

    8. Dar forma de dupla hlice ao DNA com um giro completo. Fixar o arame no qua-drado de isopor (Figura 8).

    42 Gentica na Escola | Vol. 9 | N 1 | 2014 Sociedade Brasileira de Gentica 43

    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    Desoxirribose um tipo de acar componente da estrutura qumica do DNA.

    Aps a montagem dos modelos, o professor deve se certificar de que os estudantes enten-deram o modelo da molcula de DNA, res-pondendo as perguntas a seguir.

    ENTENDIMENTO DO MODELO DE DNA1. O que representam os retngulos de pa-

    pel-carto?

    Os retngulos representam as bases ni-trogenadas.

    2. Qual o emparelhamento correto entre as bases nitrogenadas?

    A base A emparelha com a T e a base C pareia com a G.

    3. Quantas ligaes de hidrognio so necessrias para cada emparelhamento?

    O grupo fosfato originado a partir do cido fosfrico (H3PO4) pela remoo dos tomos de hidrognio e confere molcula de DNA caractersticas cidas.

    Entre as bases A e T so necessrias duas ligaes ou pontes de hidrognio e, entre as bases C e G, so necessrias trs.

    4. O que representa o barbante?

    O barbante representa o grupo fosfato ligado a uma pentose, que no caso a desoxirribose. A pentose e o grupo fosfato no foram apresentados neste modelo, pois o objetivo desta atividade ser fcil e rpida, com tempo de execu-o vivel para uma aula de 50 minutos. Caso seja de interesse do professor, as bases nitrogenadas retangulares pode-riam ser substitudas pela figura 9, em que tambm esto representados a pen-tose e o grupo fosfato que, em conjunto com as bases nitrogenadas, formam um nucleotdeo.

    Pentose um tipo de acar composto por cinco tomos de carbono.

    Figura 9. Representao de um nucleotdeo (base nitrogenada em vermelho, pentose em azul e grupo fosfato em amarelo). Eles poderiam ser utilizados no lugar dos retngulos de papel que representam apenas as bases nitrogenadas.

    1

    2 3

    45

    Nucleotdeo a unidade que constitui os cidos nucleicos, compostos por um grupo fosfato, uma pentose e uma base nitrogenada.

    DISCUSSO DAS DIMENSES DO DNA1. Ser que possvel observar a molcula do

    DNA?

    Por ser uma molcula muito pequena, ain-da no foi inventado, at hoje, nenhum mi-croscpio capaz de v-la. Apenas se sabe sobre sua estrutura que foi determinada a partir de uma srie de experimentos.

    2. Qual o tamanho de uma molcula de DNA?

    O DNA tem cerca de 2 nm de dimetro, o que equivale a duas partes em um milho do centmetro. Se o modelo construdo ti-ver aproximadamente 12 cm de dimetro, isso significa que o modelo ser cerca de 60 milhes de vezes maior que uma mol-cula de DNA. Os nmeros em si no so importantes para o conhecimento do alu-no e que, ao mostr-los, quer-se somente chamar a ateno deles para o diminuto tamanho dessa molcula.

    COMPLEMENTAO DA ATIVIDADEComo sugesto, o professor pode realizar tambm a extrao de DNA de um vegetal, por exemplo, para que fiquem mais claras e visveis as propores que foram tratadas na discusso. Para isto um protocolo recomen-dado seria o DNA Vegetal na Sala de Aula, de RODRIGUES et al. (2008), disponvel em http://www.ib.usp.br/materiaisdidaticos.

    AGRADECIMENTOSAgradecemos Prof. Alessandra Bezerra (IBUSP) pelo incentivo para que publics-semos este trabalho e ao Prof. Mateus Santos pelas sugestes feitas no manuscrito.

    REFERNCIAS RODRIGUES, C. D. N.; DE ALMEIDA, A.

    C.; FURLAN, C. M.; TANIGUSHI, D. G.; DOS SANTOS, D. Y. A. C.; CHOW, F. & MOTTA, L. B. DNA Vegetal na Sala de Aula. So Paulo: Departamento de Bo-tnica IBUSP. Disponvel em: http://www2.ib.usp.br/index.php?option=com_docman&task=doc_view&gid=47&tmpl=component&format=raw&Itemid=98. Acessado em 17/10/2013.

    Bases nitrogenadas so compostos qumicos constitudos por anis de carbono que contm nitrognio e so classificadas em dois grupos, as purinas e pirimidinas.

    Ponte de Hidrognio um tipo de interao entre tomos de hidrognio e tomos de elementos fortemente eletronegativos, como o oxignio, flor e nitrognio. No caso das bases nitrogenadas, a ligao ocorre entre tomos de hidrognio e de nitrognio.

    5. O que um nucleotdeo? Do que ele composto?

    O nucleotdeo a menor parte consti-tuinte dos cidos nucleicos e composto por um grupo fosfato, uma pentose e uma base nitrogenada.

    6. Como ocorre a ligao entre um nucleot-deo e outro?

    A ligao ocorre entre o grupo fosfato de um nucleotdeo e a pentose do outro.

    Com todas as questes e dvidas esclarecidas, o professor poder ento questionar os alunos quanto ao tamanho da molcula de DNA no interior das clulas vivas quando comparadas ao tamanho do modelo montado. As respostas dos estudantes podem ser usadas para iniciar a comparao do tamanho do modelo em rela-o ao real tamanho da molcula, para que os alunos compreendam a dimenso do modelo montado por eles no interior das clulas vivas. As questes que se seguem podem ser usadas pelo professor para orientar a discusso.

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  • Leonardo Carmo de Andrade-Lima

    Ps-graduando do Departamento de Microbiologia do Instituto de Cincias Biomdicas, Universidade de So Paulo

    Correspondncia - [email protected]

    O Jogo da Resposta ao Dano no DNA

    O jogo Resposta ao dano no DNA uma proposta de atividade facilitadora do aprendizado que integra conhecimentos de ciclo celular, danos no DNA, mutagnese e cncer. O jogo prope que o estudante de ensino superior se coloque na posio de uma clula com danos no DNA gerados por luz ultravioleta do sol e que reflita sobre as possibilidades existentes para evitar que se transforme em uma clula tumoral.

    MATERIAIS DIDTICOS

    O DNA uma molcula instvel natu-ralmente. Diversos agentes qumicos e fsicos podem interagir com essa molcula e modificar sua estrutura, gerando danos no DNA o que ameaa a estabilidade genmi-ca. A luz ultravioleta (UV), por ser parte integrante da radiao solar, o agente fsico capaz de lesionar o DNA a que estamos mais expostos e por esse motivo o maior fator de risco para cncer de pele. Porm, para que o processo de tumorignese acontea, ne-cessrio que os danos no DNA sejam con-vertidos em mutaes. Para que isso acon-tea, a fase do ciclo celular em que a clula se encontra fundamental. Para fixar uma mutao pontual necessria a replicao do DNA (fase S). Aberraes cromossmi-cas ocorrero caso quebras no DNA sejam religadas em local inadequado e aneuploidias ocorrero caso as quebras persistam at a

    mitose e os cromossomos no sejam separa-dos adequadamente. Devido a essa ameaa, a evoluo selecionou vias enzimticas capazes de reparar de DNA, especficas para cada tipo de leso.

    Porm, a resposta ao dano no DNA vai mui-to alm da maquinaria de reparo. Existe uma sinalizao que desencadeia uma resposta instantnea atravs de modificaes ps-tra-ducionais (fosforilao, ubiquitinao, me-tilao etc.) em protenas j existentes, alte-rando sua funo ou localizao celular. Uma segunda resposta, um pouco mais demorada, envolve modulao da expresso gnica com aumento ou diminuio da transcrio ou es-tabilidade do RNAm alvos. Essas respostas culminam em paradas no ciclo celular (che-ckpoint) evitando catstrofe na replicao ou na mitose alm de mecanismos de to-

    Dano no DNA uma alterao qumica da estrutura do DNA, como por exemplo, quebras em uma das fitas do DNA (causados por oxidao ou colapso da forquilha de replicao) ou dmeros de pirimidina causados por luz UV (ligao covalente entre bases adjacentes que distorce a dupla-hlice). Uma leso pode ser reconhecida e reparada. Mas, em determinadas situaes, ela pode gerar uma mutao, ou seja, uma alterao na informao gentica.

    Mutao a alterao da informao gentica atravs de mudana na sequncia de nucleotdeos. Podem ser causadas apenas pela substituio de uma base (Mutao pontual), pela insero ou deleo de bases ou ainda aberraes cromossmicas como translocaes cromossmicas gerando aneuploidias.

    Tumorignese um processo de mltiplos passos, em que a progresso depende em uma acumulao sequencial de mutaes em uma mesma clula. Essas mutaes resultam em perda da homeostase tecidual j que as clulas transformadas adquirem vantagens seletivas pelo aumento da taxa de proliferao, diminuio da induo de morte celular, alm da criao de um microambiente propenso ao crescimento.

    A Luz ultravioleta (UV) subdividida didaticamente em trs faixas de acordo com o comprimento de onda: UVA (320-400 nm); UVB (280-320 nm) e UVC (100-280 nm). A camada de oznio na atmosfera terrestre absorve toda luz UVC e grande parte de luz UVB e, assim, o que atinge a superfcie terrestre UVA e uma parte da luz UVB. A poro UVB induz principalmente dmeros de pirimidina no DNA enquanto a toxicidade de UVA vem de danos por oxidao.

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  • Sntese Transleso - Danos causados por luz UV promovem grandes distores na estrutura do DNA e promovem um bloqueio fsico das maquinarias de replicao do DNA. Porm, se a forquilha de replicao persistir bloqueada pelos dmeros de pirimidina, poder ocorrer o colapso e a converso em duplas-quebras no DNA. Como forma de evitar esse bloqueio desastroso e continuar a replicao, as clulas podem recrutar polimerases alternativas mais propensas a erros, mas com capacidade de replicar um dano no DNA. A consequncia, entretanto, uma maior chance de mutagnese.

    lerncia ao dano na fase S (sntese trans-leso) e maior eficincia de reparo. Como ltima estncia, uma sinalizao de dano mais persistente pode levar senescncia ou apoptose, evitando tumorignese.

    No Curso de Difuso intitulado Respostas aos danos no DNA Implicaes em enve-lhecimento e cncer, oferecido para gradu-andos da rea de sade (Cincias Biolgicas, Biomdicas, Farmcia e Bioqumica, Medici-na, Biotecnologia), realizado no Instituto de Cincias Biomdicas da Universidade de So Paulo foi criada, como parte da disciplina, uma atividade ldica que busca integrar co-nhecimentos de ciclo celular, danos no DNA, mutagnese e cncer, s vezes tratados como tpicos no relacionados. A atividade enfati-za a diferena entre dano no DNA e muta-o, alm de fazer com que o aluno reflita na melhor resposta celular - dependendo de que fase do ciclo celular ela se encontra - frente possibilidade de acumular mutaes e sofrer transformao.

    O jogo oferece uma oportunidade inova-dora de integrar e discutir conceitos apre-sentados em aulas tericas previamente ministradas com a temtica de Mutaes e Reparo de DNA para alunos de graduao de disciplinas como Biologia Molecular, por exemplo.

    COMPONENTES DO JOGO Projetor multimdia para apresentao

    (em PowerPoint) das Regras do Jogo (qua-dros 2 e 3) e da Dinmica do Jogo (qua-dros 4 a 7). A referida apresentao pode ser obtida neste link.

    110 cartes de danos no DNA causado por UV

    94 cartes de Mutao

    46 cartes de Dupla--quebra no DNA

    Todos os cartes devem ser previamente impressos a partir do anexo 1 e recorta-dos para uso em aula.

    PLANEJANDO A ATIVIDADEA atividade deve ser realizada com um grupo de, no mximo 20 estudantes (ou 20 duplas),

    divididos em 3 filas indianas de frente para o projetor. Cada estudante representa uma c-lula irradiada com luz solar e inicia o jogo em uma das fases da interfase (G1, S ou G2). A proporo das fases entre os estudantes deve ser de 2:2:1, respectivamente (8 em G1; 8 em S e 4 em G2).

    O objetivo do jogo que a clula (estudante) no acumule mutaes e no se transforme em um tumor. O jogo contm 110 telas com aes para progresso no ciclo celular (Fig. 1) projetadas em PowerPoint e inicia-se com o primeiro aluno da fila G1 escolhendo qual-quer ao correspondente sua fase no ciclo celular. Se o participante progredir no ciclo celular, ele se dirigir ao final de sua nova fila (no caso, fase S) e esperar a vez de escolher uma nova ao. Ento, ser a vez do prximo estudante da fila, escolhendo sua ao. Caso, aps a ao, ele no consiga passar para a prxima fase do ciclo, ir para o fim da fila e esperar a vez. A sequncia de escolha de 2 participantes na fila G1, seguidos por 2 na fila S e 1 na fila G2, ento, a escolha retorna fila G1.

    REGRAS DO JOGO1. Cada participante (ou dupla) uma c-

    lula progredindo no ciclo celular.

    2. O objetivo do jogo progredir no ciclo celular e no virar tumor.

    3. Transforma-se em tumor quando 5 mu-taes so acumuladas.

    4. Todas as clulas comeam o jogo com 5 leses causadas por luz UV solar.

    5. As leses causadas por luz UV solar podem ser transformadas em leses de dupla-quebra no DNA (isso acontece devido persistncia do bloqueio da for-quilha de replicao).

    6. Em cada rodada, o participante da vez escolhe uma ao para lidar com o pro-blema dos danos no DNA e prosseguir no ciclo. As opes variam entre ativar diferentes vias de reparo de DNA, mo-dular a resposta ao dano no DNA, in-duzir morte celular por apoptose ou simplesmente prosseguir para a prxima fase do ciclo sem nenhuma resposta ce-lular. Assim, o participante na fase G1

    Figura 1. Telas em Power Point com escolha das aes do Jogo Resposta ao dano no DNA. Existem diferentes possibilidades de escolha dependendo da fase do ciclo celular. Em G1, pode ocorrer Reparo por exciso de nucleotdeos (NER) para dmeros causados por UV; Reparo por exciso de bases (BER), para reparar bases oxidadas como consequncia da radiao solar; Ativao de Checkpoint (Chk), para continuar na mesma fase do ciclo; Modular Expresso Gnica (Ex Gn), para responder de maneira mais eficiente ao danos; Ligao de extremidades no homlogas (Non homologous end-joining -NHEJ), para reparos de duplas-quebras quando no se tem cromtide irm; Ativar Apoptose (Apopt), para sacrifcio celular; ou Progredir direto fase S (Ir S), sem querer ativar nada. Na fase S, pode ocorrer Sntese Transleso (TLS), para progredir evitando bloqueio na forquilha de replicao; Recombinao Homloga (Rec Hom), pois em fase comea a sntese da cromtide irm; e Remodelamento da cromatina (Cromat), para auxiliar em um reparo mais eficiente, alm da proguesso direta fase G2 (Ir G2), em que alm de todas opes, possvel tentar entrar em Mitose sem ativar nada (Mitose). (Uma smula da teoria passar para o incio da atividade).

    7. Para remover cada tipo de leso deve-se escolher a ao apropriada, incluindo a via de reparo correta. Assim, para quem tem leso de dupla-quebra no DNA, de nada adianta escolher a via de repa-ro por exciso de nucleotdeos (NER), por exemplo. Nas fases G1 e S, escolhas adequadas tm maior chance de obter um carto de sorte, enquanto que es-colhas inadequadas, maior chance de azar e acmulo de mutaes. Assim, a estratgia de que aes tomar de acordo com a situao determinante para uma progresso sem mutaes no DNA. Em G2/M, os cartes so de Pergunta e Res-posta assim, para conseguir o benefcio do carto, necessrio acertar a questo. O professor coordenar a leitura das perguntas e revelar a resposta, auxilian-do o aluno a decidir sobre como dever fazer (ganhar uma mutao, remover danos no DNA, progredir no ciclo ou manter-se na mesma fase, indo para o fim da fila)

    8. Os benefcios podem ser a remoo de leso ou ento um bnus, que multiplica o reparo conseguido na rodada seguinte. Assim, se uma clula conseguir o Bnus Reparo x3 em uma rodada e conseguir ativar reparo NER em uma rodada se-guinte, a remoo de leses ser tripli-cada, ao invs de reparar 1 dano; sero reparados 3 danos no DNA. O bnus de reparo pode ser guardado e utilizado no momento desejado, podendo inclusive ter valor acumulativo.

    9. Aps a escolha da ao, a clula pode avanar no ciclo ou manter-se na mes-ma fase mais uma rodada, dependen-do da consequncia da ao escolhida Caso permanea, o participante dever dirigir-se ao final da fila de sua fase ce-lular. Se permanecer a rodada em fase S, acumula-se automaticamente mutaes proporcionais s leses:

    5 ou 4 leses causadas por UV solar = 2 mutaes pontuais;

    MATERIAIS DIDTICOS

    pode escolher: Reparo por exciso de Nucleotdeos (NER), carto 1; ou NER carto 5; ou Ativao de checkpoint, car-

    to 2, e assim por diante. Na fase S, sur-ge tambm a opo de Sntese transleso e Remodelamento de Cromatina.

    48 Gentica na Escola | Vol. 9 | N 1 | 2014 Sociedade Brasileira de Gentica 49

    Gentica na Escola ISSN: 1980-3540

  • MATERIAIS DIDTICOS

    3 ou 2 leses causadas por UV solar = 1 mutao pontual;

    Se passou por mitose com 1 leso dupla--quebra no reparada = Aneuploidia (equivalente a 3 mutaes)

    10. O vencedor do jogo a clula que, aps o trmino dos cartes, ou aps um n-mero de rodadas predefinido, sobreviveu sem se transformar em tumor (medalha de OURO). Aqueles que impediram tu-morigsese atravs de morte celular ou senescncia ficam com o prmio de con-solao (medalha de PRATA); enquanto que os perdedores so aqueles se trans-formaram em tumor. Ainda, sugere-se a criao de prmios de destaque, com a premiao de bombons, por exemplo, para estimular as clulas a progredirem no ciclo e tentarem reparar todas leses:

    PRMIO REPLICADOR aquele que completou mais mitoses

    PRMIO HOMEOSTASE aquele que terminou com menos leses

    PROCEDIMENTO PARA O PROFESSOR1. Imprimir, com antecedncia, o Anexo 1 e

    recortar Leses UV (2 pginas), Leses Dupla-Quebra (1 pgina) e Mutaes (2 pginas).

    2. Garantir projeo para o dia do jogo, para apresentao do Anexo 2, com explicao das regras para os alunos e cartes de es-colha.

    3. No dia do jogo, aps explicao do jogo, distribuir 5 leses UV a cada um dos participantes e dividi-los em 3 filas (G1, S, G2)

    4. Coordenar a escolha dos cartes, indi-cando que aes o aluno pode escolher. Aps a escolha, o professor deve clicar na respectiva escolha e ler a consequncia ou a pergunta (para revelar a pergunta, bas-ta clicar no boto Resposta quando em modo de apresentao). Para voltar tela com as opes de escolha s clicar no bo-to Voltar. Em seguida, deve distribuir e recolher as leses no DNA e mutaes do Anexo 1 correspondentes consequncia

    (lembrando-se de verificar bnus). Por fim, deve guiar o aluno para qual fila deve seguir.

    5. O professor deve ficar atento para saber se o aluno possui leses de dupla-quebra quando entrar em mitose ou leses cau-sadas por luz solar em fase S, que no fo-