o ensino de genética e as concepções sobre gene

Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
O ENSINO DE GENÉTICA E AS CONCEPÇÕES SOBRE GENE
APRESENTADAS POR ESTUDANTES DO 3° ANO DO ENSINO
MÉDIO
Eduarda Maria Schneider1
Dayane Harmel1
Fernanda Aparecida Meglhioratti2
1. Introdução
Na atualidade, a ciência é parte integrante dos currículos escolares em todos
os níveis da educação básica. Ao mesmo tempo, inúmeras revistas especializadas
assim como os meios de comunicação de massa, se ocupam da divulgação dos
avanços científicos e tecnológicos. Observa-se, assim, que tanto na escola como
fora dela o conhecimento científico se faz presente (PEDRANCINI et al., 2004).
Uma das áreas de difícil compreensão para o Ensino de Biologia devido à
complexidade dos fenômenos a que se refere e a discussão sobre sua construção
conceitual é a genética. Essa dificuldade se deve tanto à complexidade dos
conceitos que essa área comporta quanto à forma de a escola conceber, organizar e
desenvolver o ensino (BANET; AYUSO, 1995).
O ensino-aprendizagem de conceitos biológicos é um desafio não só para
alunos, mas também para professores e pesquisadores envolvidos com a educação
em ciências, existindo muitas dificuldades na aprendizagem de estudantes em
diferentes fases de escolaridade, sendo esta justificada em parte pela própria
dimensão do objeto de estudo da Biologia, a vida em toda sua diversidade. A
dificuldade de se capturar numa explicação teórica a complexidade biológica é ainda
acentuada por uma abordagem de ensino fragmentada, na qual os conceitos são
vistos isoladamente, sem estabelecer as devidas correlações entre eles (SELLES;
FERREIRA, 2005; GOLDBACH; EL-HANI, 2008). Os conceitos biológicos também
são trabalhados de forma descontextualizada, separados do contexto histórico em
que foram formulados, não permitindo compreender a ciência como um processo,
1
Acadêmicas do 5º ano do curso de Ciências Biológicas Licenciatura.
Professora Dra Fernanda Aparecida Meglhioratti, orientadora do estágio supervisionado em
Biologia.
2
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
colaborando para promover uma perspectiva ingênua da ciência como verdade e
empreendimento neutro. No entanto, é importante destacar que um dos objetivos do
Ensino de Ciências é justamente mostrar que os conceitos são dependentes do
contexto histórico no qual se inserem, estando sujeitos a constantes reformulações
(GIL-PEREZ et al., 2001).
Considerando a importância que a discussão de conceitos relacionados à
genética tem para a sociedade e a necessidade de abordar a ciência como uma
atividade dinâmica e histórica, tratar-se-á aqui de um conceito indispensável para a
disciplina de genética: o conceito de gene. Deste modo objetiva-se nesse artigo: 1)
explicitar a presença de diferentes conceitos de genes na história da biologia; 2)
analisar as concepções de gene presentes em alunos do ensino médio antes e após
a aplicação de um módulo didático sobre o conceito de gene mediante uma
percepção sistêmica dos fenômenos e processos biológicos.
2. Possibilidades e Desafios no Ensino de Genética
No cenário atual do desenvolvimento científico e tecnológico, uma das áreas
da ciência que se destaca devido a seu acelerado avanço é a genética, ramo que
estuda as leis de armazenamento, transmissão e efetivação de informações para o
desenvolvimento, o funcionamento e a reprodução dos organismos vivos (JUSTINA;
FERRARI, 2010).
Desta forma, a sociedade contemporânea necessita de uma educação
científica que atenda às exigências decorrentes do estado atual do conhecimento
científico e suas aplicações, especialmente na área da genética. Vários autores
concordam que devido aos extraordinários avanços da genética é importante e
indispensável, que o público em geral tenha mais e melhores informações sobre
essa ciência, para compreender as aplicações e as implicações da genética,
formando cidadãos críticos para discutir os rumos e os usos dos avanços científicos
e suas implicações sociais, éticas, políticas e econômicas (JUSTINA; FERRARI,
2010; LIMA et al., 2007; SCHEID; FERRARI, 2006; XAVIER et al., 2005).
Para que esta formação científica ocorra é necessário que a escola exerça
seu papel fundamental de incorporar no ensino um método para trabalhar com os
novos achados da ciência fornecendo uma base sólida de conhecimento. Segundo
Xavier et al. (2005) o acelerado avanço do conhecimento, especialmente em
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
algumas áreas como a Biologia (Biotecnologia e Genética Molecular), apresenta um
grande desafio referente à definição do conteúdo programático da escola. Neste
contexto ainda, as recentes diretrizes dos Parâmetros Curriculares Nacionais do
Ensino Médio (PCNEM) sugerem que as aulas sejam orientadas com assuntos de
interesses atuais, afinal, “a linguagem científica tem crescentemente integrado nosso
vocabulário; termos como DNA, cromossomo, genoma, clonagem, efeito estufa,
transgênico” (PCNEM, 2000).
No âmbito das propostas dos PCNEM, o DNA é um tema que pode ser
amplamente trabalhado através de uma abordagem interdisciplinar, integrando
principalmente as áreas de química e biologia, e promovendo uma relação entre
progresso científico e avanço tecnológico que, por sua vez, pode imprimir mudanças
de hábitos e na sociedade. Para o ensino de biologia, os PCNEM deixam clara a
necessidade da descrição do material genético em sua estrutura e composição,
vinculada a uma abordagem que permita o desenvolvimento de um posicionamento
criterioso relativo ao conjunto das construções e intervenções humanas no mundo
(FERREIRA; JUSTI, 2004).
Em estudo realizado em 1995, Reznik verificou a presença de tópicos
isolados tais como: núcleo e material genético (Capítulo sobre DNA: estrutura e
funcionamento); divisão celular (Capítulo sobre mitose e meiose); genética
mendeliana, concluindo que ainda são raros os livros que trabalham determinados
avanços do conhecimento em biologia molecular, como, por exemplo, os estudos de
diferenciação e controle da vida celular e de manipulação gênica.
Ao mesmo tempo, as pesquisas que buscam identificar as dificuldades
encontradas pelos professores, tanto no início de seu trabalho docente, quanto no
decorrer de sua carreira apontam como problemáticas as questões relacionadas
com o ensino da genética e suas tecnologias (JUSTINA; FERRARI, 2010). Entre os
recentes estudos a compreensão de conceitos genéticos é apontada como uma das
principais dificuldades. O ensino-aprendizagem de conceitos biológicos é um desafio
não só para alunos, mas também para professores e pesquisadores envolvidos com
a educação em ciências, existindo muitas dificuldades na aprendizagem de
estudantes em diferentes fases de escolaridade, sendo esta justificada em parte
pela própria dimensão do objeto de estudo da Biologia, a vida em toda sua
diversidade. A dificuldade de se capturar numa explicação teórica a complexidade
biológica é ainda acentuada por uma abordagem de ensino fragmentada, na qual os
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
conceitos são vistos isoladamente (SELLES; FERREIRA, 2005; GOLDBACH; ELHANI, 2008).
Considerando os desafios encontrados na compreensão dos conceitos
biológicos e a importância que a discussão de conceitos relacionados à genética tem
para a sociedade e a necessidade de abordar a ciência como uma atividade
dinâmica e histórica, tratar-se-á aqui de um conceito indispensável para toda a
disciplina de genética: o conceito de Gene (JOAQUIM et al., 2007).
3. A Contextualização do Conceito de Gene no Ensino de Biologia
O conceito de gene foi um dos marcos da história da ciência no século XX
(EL-HANI, 2005). As idéias básicas no conceito de gene podem ser rastreadas
desde 1866 com a publicação dos trabalhos clássicos de Gregor Mendel da teoria
gênica da herança. O gene de Mendel (na época sem este nome) era o que ele
chamava de característica, elemento ou fator constante para descrever os
determinantes das partículas de herança. No entanto seu trabalho só teve uma
maior aceitação após sua retomada em 1900 por três botânicos - Hugo de Vries, na
Holanda; Carl Correns, na Alemanha, e Eric Von Tschermak Seysenegg, na Áustria,
que revisaram a literatura científica em busca de dados para suas teorias sobre
hereditariedade e descobriram que Mendel havia feito uma análise detalhada e
cuidadosa há 35 anos (SNUSTAD; SIMMONS, 2001).
Segundo Solha; Silva (2004) “o mérito de Mendel reside na criação de um
„construto teórico‟ que pôde explicar seus resultados”. Seus “pares de fatores”
seriam imiscíveis, mas não estariam alojados em uma partícula material específica,
mas funcionaria como uma unidade de cálculo, uma entidade abstrata de caráter
instrumental. Para Solha; Silva (2004, p. 49), “uma das características principais da
genética, já no seu nascimento, é a de ser uma ciência abstrata, na qual muitas de
suas entidades começam como construções hipotéticas”. Dessa forma, “apesar dos
genes já terem sido “descobertos” na teoria, sua natureza física era ainda
desconhecida” (SOLHA; Silva, 2004, p. 49). Iniciava-se, então uma corrida contra o
tempo, para novas descobertas, inaugurando-se assim a genética moderna.
A redescoberta do trabalho de Mendel no início do século XX acentuou as
pesquisas interessadas em descobrir qual era a unidade responsável pela herança
biológica. Foi então que em 1909 o geneticista dinamarquês Wilhelm Johannsen
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
cunhou e conceituou o termo gene para se referir aos aspectos da herança
biológica, o qual desde então vem se estruturando e se modificando até os dias de
hoje. O termo gene é proposto juntamente com a teoria da herança genotípica em
seu
livro
Elemente
der
exakten
erblichkeitslehre
(Elementos
exatos
da
hereditariedade genética), publicado em 1909. Como aponta Mayr (1998), antes de
1909 não havia um termo aceito de modo geral para denominar o fator genético que
correspondia a determinado caráter visível. É importante destacar que o termo gene
é proposto com um valor instrumental, não estando associado à existência de uma
partícula física material. Isso pode ser visto na citação a seguir:
[...] vou propor os termos "gene" e "genótipo" e mais alguns termos, como
"fenótipo" e "biótipo", a serem utilizados na ciência da genética. O "gene" é
uma palavra muito pouco aplicável, facilmente combinado com outros, e,
portanto, pode ser útil como uma expressão para a "unidade de fatores",
"elementos" ou "alelomorfos" nos gametas, utilizadas por modernos
pesquisadores mendelianos. O "genótipo" é a soma de todos os "genes",
em um gameta ou em um zigoto [...] Todas as características de
organismos, distinguíveis por inspeção direta da aparência ou por descrição
dos métodos de medição, poderão ser caracterizadas como "fenótipo"
(JOHANNSEN, 1911, pp. 132-133).
Em 1911 com o estabelecimento da teoria cromossômica da herança pelo
grupo de T. H. Morgan, prevaleceu uma compreensão sobre genes que Gericke e
Hagberg (2007) denominam o „gene clássico‟, não mais entendido como um
construto instrumental, mas como uma entidade real, uma partícula indivisível no
cromossomo, no qual genes estariam organizados como as contas de um colar. No
entanto, o conceito clássico de gene começa a se decompor logo após sua
formulação, mediante a observação do fenômeno de recombinação intragênica em
Drosophila melanogaster, o que evidenciava que o “átomo” da genética não era
indivisível (SANTOS, EL-HANI, 2009; PORTIN, 2002).
Em 1944, Oswald Avery, Colin Mcleod e Maclyn Mccarry demonstraram a
identificação do DNA como elemento constitutivo do gene: o responsável pela
especificidade biológica. Nove anos depois, em 1953, James Watson, Francis Crick,
Maurice Wilkins e Rosalind Franklin realizaram investigações que levaram a
proposição de um modelo da estrutura físico-química em dupla hélice do DNA que
oferecia, ao mesmo tempo, uma explicação para a estabilidade do gene e para o
mecanismo de auto-duplicação do gene. Neste sentido, a associação da idéia de
gene como unidade real e estrutural foi ainda mais corroborada pela descoberta do
DNA como material genético da célula e pelo modelo de estrutura do DNA proposto
(NASCIMENTO, 2003).
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
A descrição da molécula de DNA e os estudos que se seguiram a isso
permitiram a formulação do conceito molecular clássico de gene, no qual se
entende o gene tanto como unidade estrutural quanto como unidade funcional.
Como unidade de estrutura, pois o gene é entendido como: “um segmento contínuo
cuja seqüência de bases codificantes não sofre interrupções; discreto, por ser uma
unidade individual que não se sobrepõe a outros genes; com começo e fim bem
definidos; e localização constante” (SANTOS, EL-HANI, 2009). Como uma unidade
funcional pelos genes serem capazes de “produzirem um único polipeptídeo ou um
único RNA, que, por sua vez, teria uma função única” (SANTOS, EL-HANI, 2009).
Santos, El-Hani (2009) ainda destacam que a inserção de um discurso informacional
na biologia acabou configurando o gene como unidade de informação, carregando
informações em suas seqüências de base, ou seja, um conceito informacional de
gene, que é muitas vezes, sobreposto ao conceito molecular clássico.
O conceito molecular clássico ficou conhecido como “dogma central da
biologia molecular”, no qual se afirma que a passagem da informação genética
segue do DNA para o RNA (ácido ribonucléico) e daí para as proteínas. Nesse
dogma estariam representadas as duas funções primordiais da molécula de DNA: 1)
a auto-reprodução das informações genéticas; 2) a indução da síntese de proteínas
que constituem a estrutura dos organismos (WAIZBOART, SOLHA, 2007).
Este conceito prevalece em muitos contextos até os dias de hoje,
desempenhando um papel central na biologia desde o começo do século XX.
Contudo, este conceito tem sido objeto de controvérsia crescente desde a sua
formulação, devido a novos achados da ciência. Já em 1960, Charles Yanofsky,
Sydney Brenner e colaboradores mostraram que o gene e seu produto polipeptídico
eram estruturas colineares, com uma correlação direta entre a seqüência de pares
de nucleotídeos no gene e a seqüência de aminoácidos no polipeptideo. No final da
década de 1960 foram descobertos genes superpostos e genes dentro de outros
genes. Em seguida, no final da década de 1970, as seqüências codificantes dos
genes eucarióticos foram demonstradas como sendo interrompidas por seqüências
de íntrons. Além disso, genes que codificam imunoglobulinas foram verificados
estocados nos cromossomos da linhagem germinativa como curtos “segmentos de
genes”
que
são
montados
em
genes
maduros,
desenvolvimento (SNUSTAD; SIMMONS, 2001).
funcionais,
durante
o
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
Diante de tamanha dimensão a definição de gene precisa ser mantida com
certa flexibilidade para englobar todas as relações diferentes entre estrutura e
função que ocorre em diferentes organismos. Assim, todas essas descobertas das
últimas três décadas levou ao colapso a frágil superposição dos genes mendeliano e
molecular clássico, tornando mais difícil entender genes como unidades. É essa
interpretação de genes como entidades que não pode ser reconciliada com o
conhecimento atual sobre a organização estrutural e funcional dos genomas (ELHANI, 2005).
Apesar das dificuldades em definir gene, é importante a discussão sobre o
conceito de gene ser realizada durante o Ensino de Biologia. Entretanto, os livros
didáticos de Biologia enfatizam principalmente a visão da genética clássica,
abordando o gene como uma unidade física do cromossomo, relacionada a uma
função específica, como a síntese de uma proteína. Essa ênfase é realizada sem
indicar as dificuldades dessa definição.
Segundo Joaquim et al. (2007) três definições principais são encontradas em
livros didáticos de genética e biologia celular molecular de diferentes níveis de
ensino: o conceito mendeliano de gene, o conceito molecular clássico de gene e a
concepção informacional. O conceito mendeliano caracteriza um gene como “uma
unidade física funcional de hereditariedade, a qual carrega informações de uma
geração para outra”. O conceito molecular clássico caracteriza o gene como um
segmento de DNA que codifica um produto funcional. Esta visão conduz a idéia de
um gene como uma unidade contínua ou não interrompida no genoma, com começo
e fim bem definidos, que codifica um produto que cumpre uma determinada função
celular. A concepção informacional classifica genes como unidades informacionais.
Além destas três definições, Joaquim et al. (2007) identificam outros conceitos
de gene, como: gene evolutivo, definido como sendo “qualquer trecho de DNA,
começando e terminando em pontos arbitrariamente escolhidos no cromossomo”,
que compete “[...] com trechos alelomorficos pela região cromossômica em questão”;
gene molecular processual, o qual não caracteriza genes como pedaços de DNA
apenas, mas da ênfase ao processo molecular subjacente a capacidade de
expressar um produto particular; Gene P, gene como determinante de fenótipos ou
diferenças fenotípicas, sem quaisquer requisitos quanto às seqüências moleculares
específicas ou a biologia envolvida na produção do fenótipo. Gene D, gene como um
recurso desenvolvimental que é indeterminado com relação ao fenótipo. Estes
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
diferentes conceitos demonstram que precisamos reavaliar nosso conceito do que é
um gene, mesmo não existindo um conceito único de gene, é necessário explicitar
em que contextos cada uma dessas definições é utilizada.
Assim o problema reside no fato de que os vários significados do termo gene
e seus respectivos contextos de aplicação não se mostram suficientemente claros e
bem demarcados, o que acaba por gerar uma grande ambigüidade e confusão
semântica do termo. Como sugerido por Venville; Tregust (1998) apud Paiva;
Martins (2004) “o processo de aprendizado, especialmente sobre gene, é uma
evolução que envolve a assimilação conceitual onde um conceito prévio é
reconciliado com novas concepções”.
Pensando que a discussão sobre genes é recente e da importância dessa ser
realizada no Ensino de Biologia, é importante investigar a presença desse debate no
Ensino. Dessa forma, esse trabalho se propõe a analisar as concepções de gene
presentes em alunos do 3° ano do ensino médio de uma escola pública de Cascavel
– PR, antes e após o desenvolvimento de um módulo didático sobre o conceito de
gene mediante uma percepção sistêmica dos fenômenos e processos biológicos.
4. Metodologia
Durante o período de regência do estágio supervisionado em Biologia
realizado com o 3° ano do ensino médio de uma escola pública de Cascavel – PR foi
utilizado doze aulas de cinqüenta minutos para a aplicação de um módulo didático
sobre o conceito de gene. Durante a aplicação deste módulo foram aplicados dois
questionários, um inicial de doze questões dissertativas, com o objetivo de verificar
as concepções prévias que os alunos possuem sobre questões relacionadas ao
gene, e um questionário final com quatro questões dissertativas e uma de múltiplas
escolhas, aplicado após todas as atividades terem sido trabalhadas para verificar se
houve mudanças nas concepções dos alunos. No presente trabalho é analisado o
desenvolvimento do módulo didático, as respostas de duas questões do questionário
inicial (Q1 e Q2) e duas do questionário final (Q3 e Q4), apresentadas do Quadro 1,
as quais foram expostas à análise de conteúdo, de acordo com os pressupostos
teóricos de Bardin (1977), tal método baseia-se na junção de um grupo de técnicas
de análises dos relatos, no qual são utilizados procedimentos sistemáticos sobre o
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
conteúdo das mensagens, como indicadores que possibilitam a verificação de
informações referentes às condições de produção e recepção de tais mensagens. A
análise das questões referentes ao conceito de gene seguiram um procedimento
qualitativo mediante a elaboração de categorias de análise (Quadro 2) a partir de
indicativos obtidos pela literatura científica. Os sujeitos da pesquisa foram
identificados por letra A (alunos), seguida de numeração (A-01, A-02, A-03),
preservando assim sua identidade.
Quadro 1: Questões referentes às concepções de gene apresentadas por alunos do
ensino médio.
Questões do questionário inicial:
Q1 - O que é gene?
Q2 - O que é fenótipo?
Questões do questionário final:
Q3 - Você concorda com a afirmação de que o núcleo das células tem todas as
informações para formar as características dos seres vivos?
Q4 - Leia as alternativas a seguir e assinale a(s) que você concorda. Justificando
sua resposta.
(a) Um gene é uma unidade hereditária transmitida da geração parental para a
progênie;
(b) Um gene é uma seqüência de DNA que codifica um produto funcional, que
pode ser um polipeptídio ou um RNA;
(c) Um gene é uma seqüência de DNA com uma estrutura característica;
(d) Um gene é uma seqüência de DNA com uma função característica;
(e) Um gene é uma seqüência de DNA que contêm uma informação
característica.
(f) Um gene é um processo que inclui seqüências de DNA e outros componentes,
que participam na expressão de um produto polipeptídico ou um RNA particular;
Justificativa:
Quadro 2: Categorias utilizadas para a análise dos conceitos de genes presentes
em alunos do ensino médio.
Categoria
Alternativas
Definição
correspondentes
na questão 4
C1 Gene
A
Gene como unidade de herança/
Mendeliano
hereditariedade (não possui vínculo direto
com uma estrutura física e/ou molecular).
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
C2 Gene
Molecular
Clássico
B
C3 Gene
Estrutural
C
Gene como uma sequência de DNA que
codifica a produção de um polipeptídeo ou
RNA (combina os aspectos: estrutural +
funcional ou estrutural + funcional +
informacional).
Gene como estrutura que guarda ou
transmite informações, sem estabelecer
correspondência com produtos funcionais.
Unidade de informação/código sem
destacar um vínculo estrutural.
Gene como processo que integra diversos
elementos
(moleculares,
celulares,
orgânicos e/ou ambientais), culminando
com a produção de determinadas produtos
e/ou características no organismo.
Respostas não condizentes com o
assunto.
C4 Gene
DeE
Informacional
C5 Gene
F
Sistêmico
C6 Resposta
incoerente
-
5. Desenvolvimento
O módulo didático foi composto por três unidades didáticas, desenvolvidas em
doze aulas de cinqüenta minutos em uma turma de terceiro ano do ensino médio.
Estas unidades incluíram a realização do questionário inicial, o desenvolvimento das
aulas e o questionário final, conforme descrito no Quadro 3.
Quadro 3: Seqüência de unidades didáticas do módulo didático.
Unidades
didáticas
1
2
3
Conteúdo
Nº de aulas
Aplicação do questionário inicial. A
contextualização do gene, DNA e cromossomo na
célula eucariótica.
A história da hereditariedade e o conceito
de gene nos diferentes períodos históricos.
O conceito de gene nos diferentes períodos
históricos, e a visão determinista do gene/DNA.
Aplicação do questionário final.
3
3
6
5.1 Análise do questionário inicial
Para iniciar as atividades do módulo didático foi aplicado um questionário
inicial com doze questões dissertativas para verificar as concepções que os alunos
apresentam sobre os conceitos de cromossomo, DNA e gene. A análise relativa aos
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
conceitos de gene apresentados por estudantes do ensino médio teve por base duas
questões dissertativas presentes no questionário inicial: “O que é gene?” e “O que
é fenótipo?”
As respostas obtidas a partir da questão dissertativa “O que é gene?” Estão
representadas no Quadro 4.
Quadro 4: Categorias referentes ao conceito de gene: C1– Gene Mendeliano; C2 –
Gene Molecular clássico; C3 – Estrutural; C4 Informacional; C5 Sistêmico; C6
Resposta incoerente.
Alunos
C1
A30
A38
A39
C2
A4
A5
A10
A11
A13
A14
A16
A17
A18
A20
A21
A22
A23
A28
A29
A33
A36
A37
C3
A2
A3
A6
A7
A8
A9
A12
A15
A19
A24
A25
A31
A32
A35
C4
A27
C5
-
C6
A26
A34
Na análise referente à questão “O que é gene?”, observa-se maior
freqüência de respostas que se assemelham ao conceito molecular clássico de gene
em relação às demais categorias. Dezoito alunos elaboraram respostas condizentes
com o conceito molecular clássico. A condição para a inclusão das respostas dos
alunos nessa categoria (2) foi a identificação do gene como unidade estrutural e
funcional, somando-se, muitas vezes ao caráter informacional do mesmo. Alguns
exemplos de respostas colocadas nessa categoria estão apresentadas a seguir:
A4: Segmento da molécula de DNA capaz de codificar a síntese de uma
determinada proteína.
A5: O gene é definido como a porção da molécula de DNA capaz de mudar
a síntese de uma determinada proteína;
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
A17: Ele é definido como a porção da molécula de DNA capaz de codificar a
síntese de uma determinada proteína. Ele possui um numero específico de
bases nitrogenadas e distribui numa seqüência especifica.
Waizbort; Solha (2007) indicam que mesmo o conceito molecular clássico
sendo procedente de pesquisas realizadas na década de 1960 e tendo sido
desafiado por muitos estudos da biologia molecular, essa definição continua a mais
utilizada em livros modernos de biologia celular e molecular. Estes livros interferem
diretamente na visão dos alunos, visto que são o material de apoio utilizados por
eles. Nesse sentido, os dados encontrados na pesquisa aqui apresentada são
corroborados pelo estudo feito sobre o conceito de gene com 112 estudantes de
graduação em biologia de duas universidades brasileiras, realizado por Joaquim et
al. (2007), o qual encontrou que o conceito molecular clássico prevaleceu nas
respostas dos estudantes. Portanto, existem indicativos que tanto entre alunos do
ensino médio quanto entre estudantes de cursos de Biologia o conceito molecular
clássico de gene ainda é o mais presente. Assim como existem estudos com
professores/pesquisadores como o de Stotz et al. (2004) com cientistas australianos,
no qual as respostas indicam que o conceito de gene molecular clássico continua a
agir como um importante ponto de partida para biólogos em conceituar o gene.
Outro conceito que esteve presente nas respostas de quinze alunos foi de
gene estrutural (Categoria 3), o qual enfatiza o gene apenas como estrutura física
(DNA, cromossomo, etc.). Algumas das respostas que configuraram essa categoria
foram:
A2: É uma parte do DNA.
A3: É considerada uma estrutura individual que ocupa um lugar no
cromossomo.
A9: A menor unidade de DNA.
A19: Gene é estrutura quimicamente constituído de DNA, encontrada no
cromossomo.
No que se refere às respostas dos alunos para a categoria 3, todas
evidenciam o gene como determinada unidade localizada em um ponto específico,
sem considerar o processo de interação celular, orgânica e ambiental que interfere
na expressão gênica. Segundo El–Hani (2007), inicialmente o gene molecular tinha
uma estrutura bem definida, com começo e fim facilmente determináveis, porém, os
problemas do conceito de gene como unidade estrutural tiveram início quando Jacob
e Monod, em 1961, propuseram o modelo operon. Este se refere a um conjunto
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
interligado de elementos regulatórios e genes estruturais cuja expressão é
coordenada pelo produto de um gene regulador situado em outra parte do genoma.
Assim, não estava claro no modelo do operon como identificar as unidades
envolvidas: se a unidade consistia no conjunto de genes estruturais e regulatórios
que atuavam em conjunto, ou se cada gene deveria ser tratado individualmente,
como uma unidade. Problemas como estes desafiaram a idéia de gene como
unidade estrutural.
Apenas uma resposta configurou o conceito de gene informacional (Categoria
4) o qual considera o gene como uma unidade de informação/código sem destacar
um vínculo estrutural, a qual pode ser observada a seguir:
A27: Uma característica derivada de algum indivíduo onde traz uma
seqüência de dados do próprio.
O conceito de gene mendeliano (Categoria 1) o qual trata o gene como uma
unidade de herança/hereditariedade, sem vínculo direto com uma estrutura física ou
molecular, uma vez que, este conceito antes de ser associado a estruturas físicas
como o cromossomo, teve um caráter instrumental para a realização de cálculos
relativos às características fenotípicas apresentadas, foi encontrado em três
respostas iguais:
A30; A38; A39: Uma característica vinda de algum indivíduo.
Destaca-se que o conceito de gene passou de um caráter instrumental para
um concreto no período entre o início do século XX até a formulação do conceito
molecular clássico. No entanto, a crise do conceito de gene que se seguiu a essa
formulação, fez com que fosse repensado o caráter concreto do gene (como uma
estrutura que tem identificação exata no DNA e função específica).
Percebe-se que as ideias que tangenciaram o gene como unidade de
estrutura, função e/ou informação (categorias 2, 3 e 4) foram apontadas por 33 dos
39 sujeitos investigados. Isso identifica que mesmo com os desafios colocados pelas
novas pesquisas na área de genética em reconhecer o gene como unidade, esta é
ainda a definição de maior freqüência pelos alunos do ensino médio que
responderam ao questionário. Os dados indicam também que ao conceituar gene,
na maioria das vezes, não se leva em consideração a complexidade dos processos
interativos que ocorrem entre gene, organismo e ambiente, ou seja, o gene não é
comumente conceituado a partir de uma abordagem sistêmica e contextual.
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
A falta de relacionar o gene em uma abordagem sistêmica foi ainda
intensificada nas respostas da questão dissertativa “O que é fenótipo?” onde todos
os alunos consideraram em suas respostas apenas a expressão do genótipo sem a
interferência do ambiente, o que pode ser observado nas falas a seguir:
A1: São os genes que determinam a aparência das características
hereditárias.
A3: É a expressão da constituição hereditária de um organismo.
A5: São as características que se manifestam em um indivíduo, sejam elas
de ordem morfológica ou fisiológica.
A9: É a parte visível do genótipo, ou seja, a característica física da espécie.
A13: É a manifestação do genótipo do indivíduo.
As respostas a questão sobre o fenótipo confirmam a visão determinista dos
alunos, de que o gene determina as características dos indivíduos, representa ainda
a prevalência do “tradicional” conceito molecular clássico, de estrutura e função, no
qual o gene é uma sequência de DNA que codifica um determinado produto final,
como expressado também pela maioria dos alunos na questão “O que é gene?”.
Como constatado nas respostas dos alunos ao questionário inicial a
prevalência da visão determinista e do conceito molecular clássico de gene, buscouse trabalhar no módulo didático a contextualização histórica do conceito de gene em
uma perspectiva sistêmica e apresentar a presença de diferentes definições de
gene.
5.2 O desenvolvimento do módulo didático
Inicialmente foi trabalhada no módulo didático uma problematização sobre o
conteúdo de herança biológica baseada na pergunta “o que é genética?” Enfocando
que quando se estuda genética não se pode deixar de pensar na incrível diversidade
de vida que se observa na natureza, intrigando os alunos com as seguintes
perguntas: “Como se originou essa diversidade?”; “Se pensarmos em nós, como nos
originamos?”; “Como se forma o nosso corpo?”; “Como será que uma célula é capaz
de se modificar em tantas estruturas?” Estas perguntas acabaram deixando os
alunos pensativos, e apenas um ou outro arriscou algumas respostas meio confusas
ainda, como por exemplo, “divisão celular”; “mitose”, “tem diferentes tipos de
células”, percebendo a dificuldade dos alunos, foi importante relembrar um pouco do
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
desenvolvimento humano. Assim é importante relembrar o conteúdo do 1° ano sobre
citologia – estudo da célula, para isso foi utilizado o mapa da célula animal onde os
alunos puderam visualizar e relembrar sua estrutura e organelas. Após relembrar um
pouco as organelas no citoplasma, focamos a atenção dos alunos no núcleo,
fazendo a seguinte questão: “O que tem no núcleo?” Poucos alunos expuseram
suas idéias, assim explicamos as partes e os componentes com suas respectivas
funções. Para expor uma relação entre o DNA, genes e cromossomos, indagaram-se
as seguintes questões: Então, onde se encontra o DNA? Conseqüentemente os
alunos responderam no núcleo, então perguntamos: Solto no núcleo ou concentrado
em alguma estrutura? E alguns alunos responderam que estava nos cromossomos.
E o que é cromossomo? Para esta explicação desenhamos e descrevemos no
quadro que um cromossomo é uma longa seqüência de DNA agregada a proteínas
estruturais, as histonas. Nesta ocasião foi apresentado na TV pendrive uma imagem
com cromossomos durante a metáfase, para os alunos visualizarem a estrutura.
Para encerrar a aula, foi passado um filme na TV pendrive que aborda a relação
entre DNA, genes e cromossomos, onde os alunos conseguiram relacionar os
conceitos.
A história da herança genética e a descoberta do material hereditário, foi
trabalhada com uma apresentação em slides na TV pendrive, com um resumo da
história da hereditariedade e com algumas imagens. Com esta apresentação, os
alunos foram indagados sobre como ocorre a herança biológica. Explicando que a
busca por uma explicação para a herança biológica já vem de muito tempo atrás.
Como exemplo, foram explicadas as principais teorias antes de Cristo dos filósofos:
Hipócrates e Aristóteles, citando ainda a teoria dos atomistas e a teoria da préformação. Posteriormente foi apresentado a história e o trabalho de Mendel e as
contribuições de Hugo de Vries, Weismamn, Johannsen, Thomas Morgan, e para
finalizar apresentamos os experimentos decisivos na compreensão do DNA como
material genético, o experimento de Griffith com Pneumococcus em 1928, de Avery,
Mc Clead e Mc Carty em 1944 e de Hershey e Chase em 1952, finalizando com a
imagem e o modelo da estrutura da dupla hélice do DNA publicada em 1953, por
Watson e Crick, com o auxilio de Maurice Wilkins, Rosalind Franklin e
colaboradores.
A aula seguinte foi sobre a formulação do conceito de gene molecular
clássico e suas inconsistências. Foi apresentado o conceito de gene molecular
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
clássico no qual se entende o gene tanto como unidade estrutural quanto como
unidade funcional. Para finalizar, apresentamos algumas inconsistências que este
conceito molecular clássico apresenta, como por exemplo, o splicing alternativo.
Após apresentar alguns problemas no conceito molecular clássico foram
apresentadas outras definições de gene, tais como: Gene Mendeliano, Gene
estrutural, Gene funcional, Gene informacional e Gene molecular processual.
Após descrever as definições de gene, os alunos fizeram uma atividade em
grupo com reportagens de revistas sobre o tema (DNA e genes), para os alunos
lerem, responderem questões relacionadas à reportagem e apresentarem para os
colegas discutindo as questões. A partir destas reportagens, foi evidenciado que a
mídia, muitas vezes, promove certo determinismo genético, explicando que o
determinismo genético é o discurso, crença, que dita que todas as características
são determinadas geneticamente. Assim finalizamos a aula com uma apresentação
em slide sobre determinismo genético e com o questionário final.
5.3 Análise do questionário final
Para finalizar o módulo didático aplicamos um questionário final, para verificar
se houve uma construção do conceito sistêmico de gene, do qual foram analisadas
duas questões (Q3 e Q4). A análise da questão Q4 sobre o conceito de gene esta
exposta no Quadro 5.
Percebe-se pelas respostas dos alunos que apesar dos mesmos entrarem
em contato com uma diversidade de conceitos de gene e de ter sido apresentado
durante o módulo os desafios colocados ao conceito molecular clássico, os alunos
ainda apresentam com maior freqüência a idéia do gene como unidade de estrutura
e função característica do conceito molecular clássico, expondo assim que este
conceito está arraigado no ensino de genética.
Quadro 5: Categorias referentes ao conceito de gene: C1– Gene Mendeliano; C2 –
Gene Molecular clássico; C3 – Estrutural; C4 Informacional; C5 Sistêmico; C6
Resposta incoerente.
C1
C2
C3
C4
C5
C6
Alunos
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
A2
A3
A4
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
A20
A21
A22
A23
A25
A26
A29
A30
A31
A32
A33
A34
A36
A37
A38
A3
A4
A6
A7
A8
A10
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A19
A20
A21
A22
A23
A26
A29
A30
A31
A32
A33
A34
A36
A37
A38
A22
A37
A2
A3
A4
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A15
A16
A19
A20
A21
A22
A23
A26
A29
A30
A31
A32
A33
A34
A36
A37
A38
-
Porém na análise da questão “Você concorda com a afirmação de que o
núcleo das células tem todas as informações para formar as características dos
seres vivos?” percebe-se nas respostas dos alunos uma visão mais sistêmica dos
processos biológicos, considerando fatores externos ao genótipo na constituição das
características, o que não esteve presente nas respostas ao questionário inicial. A
maioria dos alunos incluiu em suas respostas a influência do ambiente e de diversos
fatores para formar as complexas características dos organismos, o que pode ser
observado nos exemplos das respostas a seguir:
A2: Não, pois é preciso de mais fatores para formar as características de um
ser vivo.
A4: Não. O DNA não daria conta de formar tudo individualmente, pois o
nosso corpo é muito complexo.
A7: Não, pois apesar de conter genes que tem tendência a certas dessas
características não depende somente do núcleo celular, existem vários
fatores influenciadores que determinam nossas características.
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
A10: Acredito que as características são fornecidas por vários fatores, a
influência vem desde o DNA como até o ambiente, onde vivemos influência
nisso.
Sendo assim, apesar da maior freqüência do conceito molecular clássico nas
respostas dos alunos, estes conseguiram construir uma visão mais sistêmica dos
processos biológicos. Desta forma, apesar de reconhecer que trabalhar os
processos biológicos de forma integrada no ensino de biologia apresenta-se como
um grande desafio, o módulo didático em uma perspectiva histórica e epistemológica
contribuiu para integrar uma percepção mais sistêmica dos processos biológicos na
visão dos alunos, representando ser um bom método para trabalhar a compreensão
de conceitos biológicos.
6. Considerações finais
A análise dos resultados apresentados nesta pesquisa mostra a dificuldade
que os alunos do ensino médio possuem em integrar os conceitos biológicos nos
complexos processos biológicos, representando a maior presença de uma visão
determinista genética. Verifica-se nas respostas dos alunos ao questionário tanto
inicial quanto final a prevalência do conceito molecular clássico e uma grande
dificuldade de construir uma visão sistêmica, porém nas respostas ao questionário
final os estudantes passam a incluir em suas respostas, mais de um conceito,
havendo assim uma sobreposição de conceitos. Pode-se perceber ainda, que os
alunos possuem uma visão mais sistêmica dos processos biológicos, quando estes,
consideram fatores externos, como o ambiente influenciando na formação das
características dos organismos.
O módulo didático trabalhado atraiu o interesse dos jovens e propiciou uma
contextualização histórica, mostrando como se dá a construção de conceitos
científicos e desmistificando a idéia da ciência como sendo linear. Foram discutidos
também, temas que são novidade constante na mídia, estes parecem atrair o
interesse dos jovens. A divulgação dos avanços da Ciência é necessária e deve
preparar o cidadão para assimilar informações de qualidade, que aprimorem seu
juízo crítico e, consequentemente, dão solidez a uma sociedade verdadeiramente
democrática. Por isso, Paiva; Martins (2004) afirmam a importância de que os
professores de Biologia desenvolvam estratégias de ensino que identifiquem as
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
idéias alternativas dos estudantes sobre estes conceitos, para que eles possam
reformulá-los impedindo que concepções alternativas persistam.
Os resultados aqui apresentados enfatizam a necessidade de mudanças no
processo ensino-aprendizagem de conceitos genéticos. Mudanças estas que
passam pela capacitação dos docentes, adequação dos livros didáticos e introdução
de novas formas de linguagem. É necessária a busca de novas estratégias que
possam contribuir na elaboração e conceitualização da Ciência do DNA. A
apropriação de conceitos como DNA e gene são fundamentais para o entendimento
e a compreensão das recentes descobertas científicas, principalmente nas áreas da
Biologia Molecular e Genética, muitas vezes polêmicas. Sem este entendimento fica
difícil tomar posição sobre questões culturais, sociais e éticas que envolvem a
aplicação das tecnologias relacionadas ao DNA.
Referencias Bibliográfica
BANET, E.; AYUSO, E. Introducción a la genética en la enseñanza secundaria y
bachillerato: I contenidos de enseñanza y conocimientos de los alumnos.
investigación y experiências didácticas. Enseñanza de las Ciencias, 13 (2): 137153,
1995.
BARDIN, L. Análise de conteúdo. São Paulo: Martins Fontes. 1977.
BRASIL. Secretaria de educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais –
Ensino Médio (PCNEM). Brasília: MEC/SEF, 2000.
EL-HANI, C. N., “Controvérsias sobre o conceito de gene e suas implicações para o ensino
de genética”, In: Anais do V ENPEC , Baurú, SP, 2005.
FERREIRA, P. F. M.; JUSTI, R. S. A abordagem do DNA nos livros de biologia e
química do ensino médio: Uma análise crítica. Ensaio: Pesquisa em educação em
ciências, v. 6, n. 1. En publicacion: . FaE, Faculdade de Educacao, UFMG,
Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, Brasil: Brasil. Julio.
2004 1415-2150.
GIL-PEREZ, D.; MONTORO, I. F.; ALÍS, J. C.; CACHAPUZ, A.; PRAIA, J. Para uma
imagem não deformada do trabalho científico. Ciência & Educação, Bauru, v.7, n.2,
p.125-153, 2001.
GOLDBACH, T; EL-HANI, C. N. Entre receitas, programas e códigos: metáforas e
ideias sobre genes na divulgação científica e no contexto escolar. Alexandria Revista de Educação em Ciência e Tecnologia. 2008. Acesso em 14 jun., 2010,
http://www.ppgect.ufsc.br/alexandriarevista/numero_1/artigos/CHARBEL.pdf.
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
JOAQUIM, L. M.; SANTOS, V. C.; ALMEIDA, A. M. R.; MAGALHÃES, J. C.; EL
HANI, C. N. Concepções de estudantes de graduação de biologia da UFPR e UFBA
sobre genes e sua mudança pelo ensino de genética. In: Encontro Nacional de
Pesquisa em Educação em Ciências, 6, 2007, Florianópolis. Anais...Florianópolis:
ABRAPEC, 2007.
JOHANNSEN, W. L. The genotype conception of heredity. The American Naturalist,
v. 45, n. 531, p. 129-159, 1911.
JUSTINA, L.A.D.; FERRARI, N. A ciência da hereditariedade: enfoque histórico,
epistemológico e pedagógico. Cascavel: Edunioeste, 2010.
LIMA, A. C.; PINTON, M. R. G. M.; CHAVES, A. C. L. O entendimento e a imagem
de três conceitos: DNA, gene e cromossomo no ensino médio. In: Encontro Nacional
de Pesquisa em Educação em Ciências, 6, 2007, Florianópolis. Anais...Florianópolis:
ABRAPEC, 2007.
MAYR, E. Desenvolvimento do pensamento biológico: diversidade, evolução e
herança. Tradução de Ivo Martinazzo – Brasilia, 1998.
NASCIMENTO, M. L. O desencantamento do dom científico: a prevalência da
“metáfora do programa genético” no Projeto Genoma Humano e o contexto históricosocial da industrialização das biociências. Dissertação de mestrado. Rio de Janeiro,
fevereiro de 2003.
PAIVA, A. L. B.; MARTINS, C. M. de C. Concepções prévias de alunos de terceiro
ano do Ensino Médio a respeito de temas na área de Genética. Ensaio. Pesquisa em
Educação em Ciências, v. 7, p. número especial, 2004.
PEDRANCINI, V.D.; CORAZZA-NUNES, M.J.; GALUCH, M.T.B. Aprendizagem e
ensino: conhecimento de célula, estrutura e função do material genético apresentado
por estudantes do 3°. ano do ensino médio. In: Anais VII Semana de Artes da UEM.
Maringá, UEM, 2004.
PORTIN, P. Historical development of the concept of the gene. Journal of Medicine
and Philosophy, v. 27, 257-286, 2002.
SANTOS, V. C.; EL-HANI, C.N. Idéias sobre genes em livros didáticos de biologia do
ensino médio publicados no Brasil. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em
Ciências, v. 9 n. 1, 2009.
SCHEID, N. M. J.; FERRARI, N. A história da ciência como aliada no ensino de
genética. Genética na escola, 2006. Acesso em 14 de jun., 2010,
http://www.geneticanaescola.com.br/ano1vol1/07.pdf.
SELLES, S. E.; FERREIRA, M. S. Disciplina escolar Biologia: entre a retórica
unificadora e as questões sociais. In: MARANDINO, Martha; FERREIRA, Márcia
Serra; AMORIM, Antônio Carlos (org.). Ensino de Biologia: conhecimentos e valores
em disputa. Niterói: Eduff, 2005.
SNUSTAD, D. P.; SIMMONS, M. J. Fundamentos de genética. Rio de Janeiro: Ed.
Guanabara Koogan S.A., 2001.
Atas do Evento Os Estágios Supervisionados de Ciências e Biologia em Debate II
SOLHA, G. C. F.; SILVA, E. P. Onde está o lugar do conceito de gene. Episteme,
Porto Alegre, v., n. 19, p. 45-68, 2004.
STOTZ, K., GRIFFITHS, P.E.; KNIGHT, R. How biologists conceptualize genes: an
empirical study. Studies in the History and Philosophy of Biological & Biomedical
Sciences, 35, 647-673, 2004.
WAIZBORT, R.; SOLHA, G. C. Os genes interrompidos: o impacto dos introns sobre
a definição de gene molecular clássico. Revista da SBHC, v. 5, n. 1, p. 63-84. 2007.
XAVIER, M. C.; FREIRE A.S.; MORAES, M.O. A introdução dos conceitos de
Biologia Molecular e Biotecnologia no Ensino de Genética no Nível Médio: há
espaço para a nova Biologia? In: Encontro nacional de pesquisa em educação em
ciências, 5, Bauru, Atas...Bauru: Abrapec, 2005.