volume ii - SEED - Estado do Paraná

ISBN 978-85-8015-038-4
Cadernos PDE
2007
VOLUME II
Versão Online
O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOS
DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE
Produção Didático-Pedagógica
Portal Educacional do Estado do Paraná
Proposta N°6978
Situação do OAC:
9
Autor:
PATRICIA BERTICELLI CARBONI
Estabelecimento:
ROCHA POMBO, C E - E FUND MEDIO NORMAL
Ensino:
ENSINO MEDIO
Disciplina:
BIOLOGIA
Conteúdo:
MANIPULAÇÃO GENÉTICA
Cor do conteúdo:
Problematização do Conteúdo
Chamada para a Problematização: "A Genética Molecular abriu novas perspectivas para
a humanidade, mas trouxe também inúmeros desafios sociais, éticos e culturais."
Texto:
A Genética Molecular é a área da biologia que estuda a natureza e a função dos
genes a nível molecular. É uma área relativamente nova, surgiu somente após o avanço
dos estudos sobre a molécula de DNA. Seu marco inicial foi em 1972, quando o norte
americano Paul Berg obteve as primeiras moléculas de DNA recombinante, unindo DNA
de diferentes espécies e inserindo esse DNA híbrido em uma célula hospedeira.
Segundo GRIFFITHS, 2002, foi a partir do DNA recombinante que a genética
molecular evoluiu, de modo que, hoje essa tecnologia nos permite manipular o material
genético e obter uma visão de como os genes funcionam, como são regulados e como os
defeitos genéticos podem ser detectados, modificados ou corrigidos.
O crescente avanço tecnológico permitiu que em 1985 Kary Mullis desenvolve-se
uma técnica para colher amostras de DNA e amplificá-las, através do uso da enzima DNA
polimerase, a reação em cadeia da polimerase ou PCR. Nesta técnica, pequenos
fragmentos conhecidos de DNA são clonados, in vitro, e então utilizados, por exemplo,
para o diagnóstico de doenças genéticas e na medicina forence (p. ex. em investigação
de crimes).
A partir dos avanços da genética molecular observou-se inúmeras
possibilidades de benefícios na área médica, a Terapia Gênica é um exemplo. A Terapia
Gênica consiste no tratamento de doenças, baseando-se no material genético, como por
exemplo, a inserção de genes funcionais em células com genes defeituosos, sendo
possível, portanto, corrigir doenças, a produção de produtos terapêuticos como a
insulina, o hormônio do crescimento, o fator IX para o tratamento da hemofilia, a
interleucina-2 para o tratamento de carcinomas renais. A aplicação da terapia gênica e
outras relacionadas ao DNA recombinante no tratamento de doenças como o diabetes, a
aterosclerose, a hipertensão e o câncer, já constituem-se numa área bastante
promissora, pois diversas pesquisas estão sendo desenvolvidas com o objetivo de tratálas e até mesmo curá-las.
O desenvolvimento da Genética Molecular também trouxe inúmeros benefícios
para a Agricultura. Desde o milho híbrido, até espécies resistentes de trigo e tomate
foram desenvolvidas nos últimos tempos. Quanto a produção animal, a Genética
Molecular tem contribuído para selecionar animais com crescimento mais rápido, com
maior produção de carne, mais resistente a doenças e mais adaptados a ambientes
regionais, como acontece, por exemplo, com os programas de melhoramento de frango,
gado e ovelha.
Tecnologias relacionadas ao DNA consistem hoje num avanço nos processos
naturais de seleção e melhoramento de plantas e animais, já realizado, intuitivamente
pelo homem a milhares de anos. A maneira básica de mudar a constituição genética de
uma determinada espécie, promovendo o melhoramento genético, é a seleção dos
indivíduos que serão os pais da próxima geração, através de seu fenótipo ou de
características que os tornem, por exemplo, mais produtivos.
Porém, este sistema está sujeito a erros de interpretação e de combinação, e
trazem como consequência a perda na eficácia do melhoramento.
O avanço da Genética Molecular tornou possível buscar no DNA das espécies,
as informações de interesse para seleção e melhoramento. Essa nova tecnologia
denomina-se Seleção Assistida por Marcadores (SAM ou MAS). Os marcadores
moleculares são características de DNA que diferenciam dois ou mais indivíduos e são
herdadas geneticamente. Muitas destas marcas estão associadas a características de
produção e podem ser utilizadas, com maior eficácia que a tradicional, quando se quer
selecionar ou melhorar uma determinada espécie.
Outro avanço obtido a partir da Genética Molecular, consiste nos Organismos
Geneticamente Modificados (OGMs) ou Transgênicos. Neste caso, através da tecnologia
do DNA recombinante, é possível alterar a operação de um gene já existente na espécie
ou incorporar nela um gene exógeno que corresponda a uma característica que se
deseja desenvolver.
Apesar dos diversos benefícios das conquistas da genética molecular, surgem
muitas dúvidas e problemas éticos relacionados ao seu uso, como por exemplo:
. Por trás de tantos benefícios, quais as consequências da manipulação genética ao meio
ambiente?
. As espécies modificadas geneticamente (OGMs) podem ocasionar o aparecimento de
doenças em quem as consome?
. O ser humano tem o direito de manipular geneticamente espécies animais e vegetais?
. A genética molecular não estará atendendo primeiramente interesses comerciais, como
de laboratórios e indústrias farmacêuticas?
. A aplicação de técnicas relacionadas a genética molecular em enfermidades
humanas são realmente seguras?
. A utilização de marcadores moleculares irá levar a ganhos genéticos
realmente superiores à seleção feita com base no fenótipo?
Tendo em vista os inúmeros questionamentos, faz-se necessário abordar os
problemas relacionados ao uso da genética molecular com transparência, para que estas
e muitas outras questões sejam amplamente discutidas e analisadas, tanto pela
comunidade científica quanto pela sociedade.
Entende-se que é de vital importância o papel da escola na divulgação dos
avanços científicos e tecnológicos e sua relação com o desenvolvimento da sociedade,
propiciando assim, condições para uma discussão crítica e consciente, determinando
atitudes que possam esclarecer ou resolver problemas.
Referências Bibliográficas:
SNUSTAD, Peter. Fundamentos de Genética. Ed. Guanabara Koogam, 2001.
GRUIFFITHS, Anthony e colaboradores. Introdução à Genética. Ed. Guanabara Koogam,
2002.
Curso de Bio-Atualidades - Engenharia Genética e Tecnologia do DNA
recombinante. Disponível em:
http://www.libertaria.pro.br/tdna_recombinante_intro.htm
Tecnologia de marcadores moleculares. Disponível em:
http://www.ufv.br/dbg/trab2002/GMOL/GMOL003.htm
http://www.excegen.com.br/artigos/artigo_4.php
Transgênicos. Disponível em:
http://www.comciencia.br/reportagens/transgenicos/trans14.htm
Genética Molecular: avanços e problemas. Disponível em:
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttex&pid=S0102-311X996000100022
Investigação Disciplinar
Título: PCR - método de identificação e diagnóstico
Texto:
Como método de diagnóstico
Suponha que um indivíduo suspeita estar infectado com algum microrganismo, ou
vírus, mas através de exames convencionais não consegue detectá-lo. Se alguma
sequência do DNA do microrganismo é conhecida, é possível sintetiza-se primers
específicos (complementares) para a região conhecida do DNA do microrganismo e
assim amplificar somente este DNA, mesmo na presença de DNA genômico do indivíduo,
o que equivaleria a um diagnóstico positivo. A PCR já é usada para detectar Herpes
simplex, Varicella zoster, vírus Epstein-Barr, cytomegalovírus e vírus associado ao
sarcoma de Kaposi.
O método da PCR também é muito útil no diagnóstico de doenças causadas por
mutações, como por exemplo na doença neurodegenerativa de Huntington, vários tipos
de cânceres e talassemias.
Como método para identificar indivíduos
Se numa cena de um crime encontra-se manchas de sangue ou outro material
biológico (sêmen, fragmentos de pele, fios de cabelo com bulbo, etc), pode-se amplificar
o DNA das células nucleadas com primers que reconhecem as regiões polimórficas e
usar o padrão obtido para compará-lo com o DNA extraído de amostras de suspeitos. O
mesmo procedimento é usado em grandes catástrofes, onde os corpos ou restos
mortais, mesmo queimados, mutilados ou em estágio avançado de putrefação, precisam
ser identificados.
Estudos antropológicos podem ser realizados com a PCR, desde que o material
biológico tenha sido preservado, isto é, que regiões do DNA tenham mantido-se intactas.
Assim, é possível analisar-se o DNA de corpos mumificados e estabelecer, por exemplo,
o sexo do indivíduo. Sequências do DNA de múmias com mais de 5000 anos já foram
obtidas.
( RUNJANEK, Francklin D.,Introdução a Biologia Molecular, 2001, p.86.)
Título: PCR - Reação em Cadeia da Polimerase
Texto:
A PCR é uma técnica realizada in vitro que possibilita a reprodução de milhares de
cópias de um fragmento de DNA.
Empregando essa técnica, uma determinada sequência de nucleotídeos pode ser seletiva
e rapidamente replicada em grandes quantidades a partir de qualquer DNA.
Para a realização da técnica deve-se primeiramente extrair o material genético da
célula sem danificá-lo, depois, a este, é adicionada uma mistura, o pré-mix, que contém
as bases nitrogenadas ligadas com um 3 fosfato (desoxirribonucleotídeos trifosfatos),
os primers ou iniciadores e a enzima DNA polimerase em uma solução tampão.
Toda mistura é então colocada na máquina de PCR (Termociclador), que faz ciclos de
temperatura pré-estabelecidos). A temperatura é elevada de 94 a 96°C para que haja a
separação da dupla cadeia de DNA, então reduzida entre 50 e 60°C para que os primers
se pareiem com o DNA (anelamento). Então a temperatura é elevada a 72°C para que a
enzima sintetize a nova molécula.
A polimerase é então guiada pelos oligonucleotídeos iniciadores (primers), que
são hibridizados ao DNA-molde no início e no final da sequência de DNA desejada. Os
primers promovem o início da replicação de cada uma das fitas do DNA de dupla hélice
original.
O resultado é analisado através de uma eletroforese em gel de agarose ou
poliacrilamida.
O sítio http://educacao.genesisdbm.com.br/educacao_pcr.stml
apresenta informações com imagens em movimento e de fácil compreensão, permitindo
um aprofundamento sobre a técnica do PCR.
Título: A Técnica do DNA Recombinante
Texto:
O DNA recombinante é uma molécula híbrida, obtida pela união de DNAs de
fontes biologicamente diferentes. Esses segmentos de DNA de organismos diferentes
são cortados por enzimas de restrição e unidos por uma enzima DNA ligase, produzindo
uma molécula híbrida, que é o DNA recombinante.
Com a tecnologia do DNA recombinante os cientistas conseguem identificar,
isolar e multiplicar genes de quaisquer organismos. Como exemplo temos a extração e o
enxerto de gene humano para a produção de insulina em bactérias da espécie
Escherichia coli. Quando cultivadas em laboratório, essas bactérias se multiplicam, em
grande escala, produzindo a insulina.
Nas diversas técnicas empregadas, é necessária a utilização de vetores de
clonagem, que é o local onde o gene ou a sequência de DNA de interesse é inserido.
Geralmente são utilizadas bactérias, em particular a Escherichia coli, devido ao seu ciclo
de vida rápido, cultivo de grande número de indivíduos em um espaço curto de tempo,
número menor de genes e divisão celular binária.
Os vírus também podem ser usados como vetores de clonagem, principalmente
o bacteriófago, e são de grande utilidade na tecnologia do DNA recombinante.
Para se conseguir DNA recombinante é preciso "cortar" as moléculas de DNA
que se quer recombinar, para isso os pesquisadores usam as enzimas de restrição, que
são obtidas de bactérias, que as produzem naturalmente para se defenderem da invasão
de alguns vírus. Isso se deve ao fato de que essas enzimas conseguem picotar o DNA de
dupla hélice invasor em certos pontos específicos. Portanto, cada enzima de restrição
corta uma região específica de DNA.
Se um fragmento de DNA estranho é cortado por uma enzima de restrição,
assim como o DNA plasmidial, as extremidades do plasmídeo (molécula de DNA circular
da bactéria) e do fragmento ficam livres e são complementares (coersivas) e ambos os
DNAs se ligarão com a ajuda de enzimas chamadas ligases.
A combinação de DNA de espécies diferentes só é possível porque
praticamente todos os seres vivos utilizam os mesmo códons de DNA, para especificar
os mesmos aminoácidos - é a universalidade do código genético.
Grande parte do que se sabe sobre a estrutura dos genes foi obtida por
análises moleculares através da aplicação das tecnologias do DNA recombinante. A
técnica permite aos cientístas carcterizar virtualmente qualquer gene e assim clonar
genes ou sequências de seu interesse. Estes genes além de clonados podem também
serem modificados in vitro e reintroduzidos na mesma espécie ou em espécies
diferentes para posteriores estudos.
Um dos maiores desafios da tecnologia do DNA recombinante é construir
moléculas de DNA com sinais capazes de controlar otimamente a expressão do gene no
novo hospediro e utilizá-la, por exemplo, na produção de medicamentos, na produção
de proteínas de importância econômica e médica, na produção de vacinas e na cura de
determinadas doenças.
Referências Bibliográficas:
1 BRUCE, Alberts. Fundamentos da Biologia Celular: uma introdução à biologia molecular
da célula. Porto Alegre: Artmed, 1999.
2 DANI, Sergio U. (2000). Terapia Gênica. Revista Biotecnologia - Ciência e
Desenvolvimento. 12: 28-33.
2 SNUSTAD, D. Peter e SIMMONS, Michael J..Fundamentos de Genética. 2.ed.Editora
Guanabara Koogan, 2001
Perspectiva Interdisciplinar
Título: Eletroforese,Química e Física
Texto:
A eletroforese em gel é uma técnica de separação de moléculas que envolve a
migração de partículas em um determinado gel durante a aplicação de uma diferença de
potencial. As moléculas são separadas de acordo com seu tamanho, pois as de menor
massa irão migrar mais rapidamente que as de maior massa. Em alguns casos, o
formato das moléculas também influi pois algumas terão maior facilidade para migrar
pelo gel.
A eletroforese normalmente é utilizada para separar proteínas e moléculas de
DNA e RNA.
A explicação sobre a técnica de eletroforese pode ser utilizada nas aulas de
química e física, pois envolve conceitos de peso molecular e diferença de potencial
elétrico.
Informações adicionais mostrando os princípios da técnica de eletroforese podem
ser encontradas no sítio http://w3.ufsm.br/piquini/biomol09/eletroforese.ppt .
Referência Bibliográfica:
BRANCALHÃO,Rose M.C. & SOARES Maria A.M. Microtécnicas em Biologia
Celular. – Cascavel : EDUNIOESTE, 2004
Título: Questões a Serem Consideradas no Ensino da Genética Molecular
Texto:
Algumas questões devem ser discutidas no âmbito social e escolar, sobre as
exigências éticas atuais da genética molecular.
As informações sobre o genoma humano estão se acumulando rapidamente, logo
os cientistas poderão fazer previsões importantes sobre a saúde futura das pessoas. Por
exemplo, a probabilidade de uma pessoa desenvolver câncer, doença mental ou outro
distúrbio genético.
Para os cientistas, não há dúvida de que os testes genéticos serão uma
ferramenta cada vez mais importante no diagnóstico e prevenção de doenças. Porém, à
medida que aumenta o conhecimento sobre as mutações humanas, aumenta também as
dúvidas sobre como lidar com essas informações.
Eis alguns questionamentos:
O que faria uma seguradora, ou um plano de saúde, ao saber que uma pessoa tem
grande probabilidade de desenvolver determinadas doenças?
E as empresas, poderão rejeitar um possível empregado tendo como base futuras
doenças?
Como a sociedade protegerá a privacidade das pessoas diante à disponibilidade destas
informações?
Em que ponto o conhecimento genético deixa de ser benéfico e passa a ser um risco
psicológico para o paciente?
Se não há cura para determinada doença, vale saber que se tem predisposição para ela?
Em alguns países, como a França, por exemplo, já existem projetos, onde a
impressão genética (DNA fringerprint) de um indivíduo poderá ser utilizada para apoio
às autoridades de imigração, para detectar "possíveis" alterações individuais de
personalidade ou mesmo fatores de risco para doenças hereditárias.
A sociedade e a escola precisam discutir constantemente os limites dos avanços
científicos e tecnológicos com responsabilidade e postura ética, pois todas essas
questões envolvem vida, saúde e ambiente.
Estes questionamentos, e muitos outros que possam surgir, não devem ficar
somente no âmbito da disciplina de biologia. Podem ser discutidos, por exemplo, em
textos que podem ser trabalhados pelas disciplinas de Português, Sociologia, Filosofia e
História. Dados estatísticos e problemas podem ser trabalhados pela disciplina de
matemática.
Efetivamente são inúmeras as possibilidades da escola propiciar questionamentos
interessantes sobre temas atuais e relevantes para a vida do homem e do planeta.
Contextualização
Título: Genética Molecular e Sociedade
Texto:
Graças aos progressos da Engenharia Genética, com a decifração do código
genético, as descobertas científicas abriram possibilidades nunca antes imaginadas pelo
homem. Cientistas do mundo inteiro realizam pesquisas, novos processos e novas
tecnologias são desenvolvidas a todo momento.
Vivenciamos um momento especial na sociedade onde os conhecimentos da
engenharia genética evoluíram, modificando drasticamente conceitos sociais, éticos e
morais.
Diariamente, nos meio de comunicação, ouve-se falar de temas polêmicos,
como clonagem de órgãos e organismos, emprego de células tronco na terapia gênica,
melhoramento genético, produção e utilização de organismos transgênicos,
etc,. Portanto a sociedade precisa compreender estes assuntos, para então refletir e
decidir sobre a utilização destes conhecimentos.
É papel da escola abordar temas polêmicos, como as consequências legais e
morais, por exemplo, de diagnósticos genéticos, da manipulação genética de diferentes
seres vivos, dos riscos e benefícios da terapia gênica, do consumo de transgênicos e de
muitos outros assuntos pertinentes a engenharia genética, com uma visão crítica e
reflexiva, que posteriormente, gerem ações responsáveis, colaborando, então, para a
melhoria da qualidade de vida da sociedade como um todo.
"Ao propor o paradigma da manipulação genética não significa que seja proposto
a manipulação do material genético nos laboratórios escolares. Pretende-se somente
propiciar a análise sobre as implicações dos avanços biológicos para o desenvolvimento
da sociedade."(Diretrizes Curriculares do Estado do Paraná, 2006).
Referências Bibliográficas:
1 GARCIA, Eloi S. e CHAMAS, Claudia I.. Genética Molecular: avanços e Problemas.
Scielo. http:www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttex&pid=s0102311X1996000100022. Acedido em: 20 de junho de 2007.
2 KRASILCHIK, Myriam. Prática de Ensino de Biologia. 4.ed. São Paulo: Editorada
Universidade de São Paulo, 2004.
3 PARANÁ. Secretaria de Estado da Educação. Diretrizes Curriculares para a
Educação Básica - Ciências. Curitiba: SEED, 2006.
Título: A Molécula de DNA
Texto:
O estudo dos ácidos nucléicos (DNA e RNA) começou por volta de 1868, quando
Friedrich Miescher, ao tratar com ácido clorídrico diluído, gazes de curativos com pus,
isolou um composto fosforado ao qual deu o nome de nucleína. A partir disso muitos
estudos foram direcionados a estas moléculas, porém a chave do código do DNA custou
a ser descoberta.
Foi somente no início do século XX que os biólogos reconheceram que os genes,
formados por DNA associado a proteínas, estavam localizados nos cromossomos. No
início o DNA foi entendido como uma molécula muito simples, se comparado a uma
proteína, então assumiu-se, na época, que os genes eram compostos por proteínas.
A primeira evidência de que os genes são feitos de DNA veio em 1944 quando
Oswald Avery e seus colaboradores, após 12 anos de intensa pesquisa chegaram à
conclusão de que a substância capaz de transformar bactérias sem cápsula em bactérias
capsuladas era o DNA. Porém foram cautelosos em interpretar os resultados e não
afirmaram que o DNA era o material hereditário das bactérias.
Em 1952, os pesquisadores Herschey e Chase, através de um experimento
relativamente simples, forneceram dados de que DNA seria o material genético. Eles
utilizaram o vírus bacteriófago (T2), supondo que a infecção deste na bactéria se daria
através da introdução de informações que permitiriam sua posterior reprodução. Então
introduziram bacteriófagos em bactérias anteriormente cultivadas em meio de cultura
contendo átomos do isótopo radioativo do fósforo (32P). Os fagos gerados nesta
bactéria tiveram a radioatividade incorporada no seu DNA. Outros bacteriófagos foram
introduzidos em bactérias cultivadas em meio de cultura contendo átomos do isótopo
radioativo do enxofre (35S). Estes fagos tiveram a radioatividade incorporada em sua
cápsula protéica.
O próximo procedimento foi infectar células bacterianas com culturas dos dois tipos de
fagos. Imediatamente após a infecção as bactérias foram agitadas em um liquidificador
para desfazer as ligações dos capsídeos virais aderidos às paredes bacterianas. Em
seguida as culturas foram centrifugadas para separar as bactérias dos capsídeos virais.
Verificou-se que o fósforo radioativo incorporado no DNA do fago era transferido para as
bactérias infectadas e também aparecia na progênie do fago quando a bactéria era
destruída. Já a radioatividade do enxofre , incorporada pela cápsula protéica do fago,
não penetrava na célula bacteriana infectada e nem aparecia na progênie viral.
Esses resultados permitiram concluir que apenas o DNA do fago penetrava a bactéria e
que a partir dele era produzida toda uma geração de fagos com DNA e proteínas típicas
da espécie de fago infectante, sendo o DNA, portanto, a fonte de informações
hereditárias que orienta tanto a formação do DNA quanto das proteínas virais.
Em 1953, dois jovens pesquisadores James Watson e Francis Crick determinaram a
estrutura do DNA. Compararam diversas pesquisas feitas anteriormente e trataram de
construir um modelo tridimensional de DNA baseando-se em estudos de imagens de
difração de raios X. O modelo proposto por eles é aceito até os dias atuais pela
comunidade científica.
Estrutura do DNA
A molécula de DNA é formada por uma longa sequência linear de nucleotídeos, que
por sua vez é formada por três tipos diferentes de moléculas: um açúcar (pentose), um
grupo fosfato e uma base nitrogenada.
A base pode variar de um nucleotídeo para o outro, pois quatro bases se revezam
no DNA. Duas são chamadas pirimidinas, e têm um único anel de átomos na
molécula, são a citosina (C) e a timina (T); as outras são chamadas purinas, têm dois
anéis, são a adenina (A) e a guanina (G).
O DNA consiste de duas cadeias helicoidais, enroladas ao longo do mesmo eixo,
formando uma dúpla hélice no sentido rotacional à direita, cujas fitas estão em direções
opostas (antiparalelas) devido ao fato de que uma das fitas tem a direção exata da sua
síntese ( 5'---3' ) enquanto que a outra está invertida ( 3'---5' ). A dupla hélice é
mantida por pontes de hidrogênio formadas pelas bases complementares e por
interações hidrofóbicas, que forçam as bases a se "esconderem" dentro da dupla hélice.
A ligação entre o grupo fosfato e a pentose é feita através de uma ligação
fosfodiéster com a hidroxila ligada ao carbono 5 da pentose, formando as chamadas
"pontes de fosfato", que são ligações fortes. A ligação entre a base nitrogenada e a
pentose é feita covalentemente através de uma ligação N-glicosídica com a hidroxila
ligada ao carbono 1 da pentose.
Quando em solução com pH = 7,0 e a temperatura ambiente o DNA apresentase altamente viscoso, porém em temperaturas ou pHs extremos o DNA sofre
desnaturação ( quebra das pontes de hidrogênio entre as bases) e diminui esta
viscosidade. As ligações covalentes não são desfeitas durante a desnaturação, portanto
quando a temperatura e pH voltam ao normal as duas fitas voltam a se enrolar,
formando novamente a dupla fita.
Informações mais detelhadas podem ser encontradas no
sítio: http://www.universitario.com.br/celo/topicos/topicos.html .
ESCREVER MAIS SOBRE O DNA...
Referências Bibliográficas:
1 ALBERTS, Bruce. Fundamentos da biologia celular: uma introdução à biologia
molecular da célula. Porto Alegre: Artmed, 1999.
2 SNUSTAD, D.Peter e SIMMNONS, Michael J.. Fundamentos de Genética. 2.ed.
Guanabara Koogan, 2001.
Sítio
Título do Sítio: Biotecnologia na Escola
Disponível em (endereço web): http://biotecnologia-na-escola.up.pt
Acessado em (mês.ano): Agosto/2007
Comentários:
O sítio apresenta inúmeras possibilidades, como textos, notícias e imagens
interessantes. Nos recursos de informações - páginas relacionadas com o Ensino de
Biotecnologia, pode-se encontar, por exemplo, uma galeria de moléculas em que estas
são apresentadas em três dimensões, com possibilidade de interação (movimento,
ligações químicas, forma, etc,).Também um filme muito interessante que mostra a
estrutura do DNA, o RNA mensageiro, os ribossomos e o processo de síntese de
proteínas, com duração de aproximadamente 3 minutos. O sítio é muito interessante,
vale conferir.
Título do Sítio: Vídeos - Biologia
Disponível em (endereço web): http://www.weshow.com/br
Acessado em (mês.ano): Novembro/2007
Comentários:
Neste sítio temos oportunidade de ver vários vídeos relacionados aos conteúdos de
biologia, com diversas opções que poderão ser utilizadas em sala de aula. Alguns estão
relacionados ao conteúdo de Genética Molecular, como células-tronco, transgênicos e a
estrutura do DNA. Localize o campo 'busca' e digite uma palavra-chave, clicando no
ícone da lupa ou aperte a tecla 'Enter', que o sítio mostrará os resultados de vídeos com
essa palavra-chave.
Título do Sítio: Libertária - Curso de Bio atualidades
Disponível em (endereço web):
http://www.libertaria.pro.br/tdna_recombinante_intro.htm
Acessado em (mês.ano): Setembro/2007
Comentários:
O sítio é bem interessante, explica de maneira acessível os conceitos e técnicas da
Engenharia Genética, como a tecnologia do DNA recombinante, os vetores de clonagem
e Terapia Gênica na produção de alimentos. Também apresenta esquemas coloridos e
práticos sobre os assuntos.
Sons e Vídeos
Categoria: Áudio-CD/MP3
Título da Música:
Ácidos Nucléicos
Intérprete:
Desconhecido
Título do CD:
Número da Faixa:
Número do CD:
Nome da Gravadora:
Ano:
Disponível em (endereço
web):
http://biomania.com.br/bio/musicas.asp?id=1
Local:
Comentário:
O sítio apresenta várias músicas para vestibular. Esta fala sobre a forma dos ácidos
nucléicos, suas ligações químicas, bases púricas e pirimídicas e também como ocorre a
produção de proteínas. Além desta, outras músicas podem ser baixadas e gravadas em
CD ou MP3, todas com conteúdos referentes a biologia.
Categoria: Vídeo
Título:
A Ilha
Direção:
Michael Bay
Produtora:
Duração (hh:mm):
02:26
Local da Publicação:
EUA
Ano:
2005
Disponível em (endereço
web):
Comentário:
http://www.ailhaofilme.com.br
A história acontece no ano de 2019, quando cientistas americanos, burlando leis e
questões éticas, constroem clones humanos a partir de "patrocinadores" vivos. Os
patrocinadores são pessoas importantes e ricas que financiam seus clones visando
órgãos para transplantes.
Os cientistas criam também clones com o objetivo de vender os seus órgãos para
pessoas que precisam de transplante. Alguns clones do sexo feminino são inseminados
para que produzam bebês. Estes são vendidos para casais e os clones (mães) são
mortos.
Os clones vivem num ambiente subterrâneo e rigorosamente controlado e sonham
em ir para "a ilha" - dita o único lugar descontaminado do planeta. Seus criadores
"acreditam" que eles não apresentem qualquer espécie de sentimento. Porém, Lincoln,
começa a apresentar sentimento e memória do seu "original", e logo descobre que na
verdade todos ali são clones, cujo único objetivo de sua existência é fornecer "partes
sobressalentes" para seus humanos originais. Então Lincoln faz uma fuga ousada,
junto com sua colega jordan.
Apesar de apresentar cenas de ficção científica, o filme é ótimo para trabalhar as
questões éticas atuais sobre clonagem humana.
Proposta de Atividades
Título: Transcrição de Proteínas
Texto:
O sítio http://learn.genetics.utah.edu/es/ apresenta atividades interativas onde os
alunos podem, por exemplo, "construir" proteínas conforme a sequência de aminoácidos
escolhida ou montar uma molécula de DNA unindo as bases nitrogenadas.
Os textos e atividades são apresentadas na língua espanhola, porém são de fácil
compreensão.
Na atividade sugerida, transcrição de proteínas, o aluno escolhe as trincas de bases
nitrogenadas e observa a formação da proteína específica para aquela trinca. A seguir
aparece a estrutura molecular dos aminoácidos formados e sua respectiva junção para a
formação da proteína.
Para iniciar a atividade, após entrar na página central, é necessário clicar no link
"Transcribe y traduce un Gen", à direita da página, onde abrirá com uma explicação da
transcrição de um gene e, ao final, aparecerá um retângulo em azul, para clicar e iniciar
a simulação.
Título: Simulando uma Clonagem Molecular
Texto:
A clonagem molecular, técnica que permite a inserção de genes de uma espécie
para outra com a utilização de enzimas de restrição, está simulada de maneira
simplificada numa atividade encontrada no sítio
http://www.cefeteq.br/dna/atividades/clonmol.htm.
Na atividade o DNA plasmidial e o DNA celular são representados por tiras com
sequências de bases nitrogenadas. As enzimas de restrição são representadas por
pequenas sequências de bases.
A atividade consiste em escolher uma enzima para cortar o DNA o mais perto
possível da sequência do gene da insulina (sequência sombreada) sem fazer cortes
dentro desta e também uma enzima para cortar o plasmídeo que gere terminais
coesivos e compatíveis com os terminais obtidos do DNA e que não inclua a origem de
replicação (sombreada). Depois de cortar as regiões escolhidas segundo a maneira
indicada pela linha preta no cartão das enzimas, deve-se unir os terminais coesivos do
plasmídeo e do gene da insulina para criar o DNA recombinante.
Faz-se necessário o conhecimento prévio da técnica do DNA recombinante, pois a
atividade assim o exige, além de apresentar um certo grau de dificuldade. Veja mais
informações e moldes no sítio indicado acima.
Título: A Genética Molecular numa História em Quadrinhos
Texto:
A história em quadrinhos é um recurso interessante, pois estimula a criatividade e a
imaginação do aluno, e, quando trabalhada em associação com Genética Molecular,
contribui para popularização dos conceitos referentes a este conteúdo.
A confecção de uma história em quadrinhos requer recursos simples, como folhas
de papel sulfite ou outras, lápis, lápis de cor, régua, tesoura, recortes de revistas, etc,.
Primeiramente o professor deverá explicar o conteúdo que deseja ser popularizado
e compreendido. Então os alunos poderão trabalhar individualmente ou em duplas e
inventar uma história em quadrinhos utilizando de maneira correta os conteúdos
apresentados.
A avaliação deverá levar em consideração, a criatividade e o uso correto dos
conceitos de Genética Molecular nos diálogos da história e poderá ser considerada como
um trabalho complementar ao final do conteúdo trabalhado.
O tempo necessário para a confecção da história em quadrinhos, depois do conteúdo
já explicado, é de aproximadamente duas aulas, ou seja, uma hora e quarenta minutos.
Título: Extração de DNA a partir de Espinafre
Texto:
A extração e o isolamento do material genético é um técnica bastante utilizada em
laboratórios, consta de protocolos variados e tem como objetivo a análise do material
para diversos fins.
Didaticamente podemos fazer protocolos de extração simplificados com o objetivo
de apenas visualizar o DNA. É importante que os alunos já tenham desenvolvido os
conceitos básicos de núcleo e membranas celulares, do comportamento enzimático e da
estrutura do DNA.
Material:
Espinafre (1/4 de xícara de folhas), sal (ponta de uma colhar de café), água fria (200
mL), detergente (uma colher de sopa), amaciante de carne (1 pitada), álcool comercial
95% (200 mL), liquidificador, funil, papel filtro ou algodão, tubos de ensaio ou copos
transparentes, palito de espetinho ou de picolé.
Procedimento:
Bater o espinafre e a água no liquidificador por aproximadamente 5 segundos. Coar a
mistura em papel filtro ou algodão e deixar repousar por 5 ou 10 minutos. Ditribuir a
solução filtrada em tubos de ensaio e acrescentar, em cada tubo, uma pitada de
amaciante de carne e o álcool gelado (na mesma proporção da solução filtrada). Usar
um palito para "pescar" o DNA que "sobe" para o etanol, no qual não é solúvel.
Resultado Esperado:
Verifica-se um agrupamento de grande quantidade de moléculas de DNA (fios
esbranquiçados), macroscopicamente visíveis.
Avaliação:
O professor deverá questionar os alunos quanto ao propósito do protocolo utilizado. Por
exemplo:
. Por que o espinafre deve ser triturado?
. Qual a função do detergente e do amaciante de carne?
. Qual a função da adição do álcool?
. Por que não podemos visualizar a dupla hélice do DNA?
O sal proporciona um ambiente favorável para o processo de extração pois contribui
com íons positivos (Na+) que neutralizam a carga negativa do DNA. O liquidificaor
quebra mecanicamente as membranas celulares. O detergente auxilia a romper as
membranas para expor o DNA e o amaciante de carne possue enzimas que
desestruturam as moléculas de lipídeos presentes nas membranas celulares. A dupla
hélice só pode ser visualizada de modo indireto e através de aparelhos sofisticados. O
que vemos são milhares de fitas de DNA juntas.
Obs: o espinafre pode ser substituído por ervilhas, bife de fígado, moranguinho,
cebola..., porém a atividade deve ser previamente realizada pelo professor de modo que
alguns parâmetros sejam otimizados, como por exemplo a quantidade de cada
ingrediente.
O protocolo de extração foi retirado do sítio http://learn.genetics.utah.edu/es/ que
apresenta informações detalhadas e divertidas.
Tempo de execução: uma aula (50 minutos)
Título: Molécula de DNA em E.V.A.
Texto:
O sítio Casa da Ciência - grupo biomoléculas propõe como sugestão de atividade um
modelo da molécula de DNA, construído com E.V.A.
O material utilizado, previamente confeccionado, consta de um jogo de dezoito peças
cada. Feito em cores distintas, representa os nucleotídeos constituintes da molécula de
DNA, contém seis desoxirriboses, seis fosfatos e seis bases nitrogenadas. Cada peça
apresenta um símbolo que marca o local de encaixe na molécula.
Caso o material seja confeccionado pelos alunos, faz-se necessário pelo menos uma aula
para tal atividade; o professor deve trazer os moldes prontos para que os grupos de
alunos possam recortar.
Os alunos recebem um jogo (18 peças) e devem montar um pedaço da molécula de
DNA. O professor deve verificar se os encaixes foram feitos de maneira correta .
Depois do exercício o professor poderá sugerir que os grupos unam-se e montem
uma "molécula gigante", que poderá ser construída no chão ou afixada na parede da
sala, ou mesmo ligada por arames ou fios de cobre, de modo que fique tridimensional.
Ao avaliar o professor deverá levar em consideração alguns critérios, como por
exemplo, se os encaixes foram feitos de maneira correta e se a molécula foi construída
em "modelo de escada", com seus "corrimãos" antiparalelos.
O tempo necessário para toda a atividade é de aproximadamente duas aulas (1 hora e
40 minutos), sem levar em consideração o tempo de confecção dos jogos.
Os moldes, imagens e informações estão no sítio:
http://ctc.fmrp.usp.br/casadaciencia/bibliotecas/imagens/grupos/biomoleculas/molel
dna.html
Imagens
Comentários e outras sugestões de Imagens:
A imagem 1 mostra um gel de eletroforese em poliacrilamida com marcadores do tipo
RFLP , de isolados do vírus da tristeza do citrus (CTV).
A imagem 2 representa uma experiência laboratorial, onde um cientista utiliza uma
micropipeta.
Sugestão de Leitura
Categoria: Livro
Sobrenome:
Griffiths, J.F.
Nome:
Anthony
Sobrenome Autor:
Suzuki
Nome Autor:
DavidT.
Título do Livro:
Introdução à Genética
Edição:
7
Local da Publicação:
Rio de Janeiro
Editora:
Guanabara Koogan
Disponível em (endereço
WEB):
Ano da Publicação:
2002
Comentários:
O livro apresenta uma leitura agradável e de fácil compreensão e aborada fenômenos
importantes. No capítulo 1 fala da paixão pela experimentação e traz um breve
histórico da genética clássica e da genética molecular, suas aplicações no campo da
medicina e da agricultura, da genética na sociedade e também mostra uma visão geral
dos fundamentos da genética.
Categoria: Revista Científica
Sobrenome:
Kanan Márquez
Nome:
Edmundo
Título do artigo:
Bioética
Título da revista:
Revista Biotecnologia - Ciência & Desenvolvimento
Local da Publicação
Volume ou tomo:
2
Fascículo:
4
Página inicial: 40
Página final: 40
Disponível em (endereço
WEB):
http://www.biotecnologia.com.br/edicoes/ed04.asp
Data de Publicação
(mês.ano):
Janeiro/1998
Comentários:
Este artigo traz um breve histórico da genética, desde a mendeliana até a decifração do
código genético, as aplicações da biotecnologia e a necessidade da bioética nesse
novos tempos, onde a biotecnologia tem papel de destaque na sociedade. A leitura é de
fácil compreensão e mostra a opinião do autor sobre o assunto
Categoria: Revista Científica
Sobrenome:
Dani
Nome:
Sergio U.
Título do artigo:
Terapia Gênica
Título da revista:
Revista Biotecnologia - Ciência & Desenvolvimento
Local da Publicação
Volume ou tomo:
2
Fascículo:
12
Página inicial: 28
Página final: 33
Disponível em (endereço
WEB):
http://www.biotecnologia.com.br/edicoes/ed12.asp
Data de Publicação
(mês.ano):
Fevereiro/2000
Comentários:
O artigo explica de forma simples o tratamento baseado no material genético - a
terapia gênica - seus protocolos, aplicações e métodos.
Notícias
Categoria: Revista on-line
Sobrenome:
Presse
Nome:
France
*Título da Notícia/Artigo:
Cientistas conseguem plantas resistentes à seca
*Nome da revista:
Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento
Disponível em (endereço
WEB):
http://www.biotecnologia.com.br/bionoticias/noticia.asp?
id=3703
*Acessado em (mês.ano): Dezembro/2007
Comentários:
Um estudo divulgado no dia 26 de novembro de 2007, nos Estados Unidos,
mostrou a descoberta de cientistas americanos e japoneses que obtiveram plantas
geneticamente modificadas capazes de resistir à seca, pois necessitam de pequenas
quantidades de água.
Os pesquisadores acrescentaram o gene IPT (isopentenyl transferase), produtor de
uma enzima que fabrica o hormônio do crescimento citoquinina. Esse hormônio
estimula as folhas a se manterem verdes inclusive nos períodos de seca.
A descoberta busca reduzir as perdas agrícolas atribuídas à seca e permitir a
produção de alimentos nas regiões áridas.
Categoria: Revista on-line
Sobrenome:
Nome:
*Título da Notícia/Artigo:
Nova tecnologia auxilia na produção de insulina humana
*Nome da revista:
Ciência, Tecnologia & Meio Ambiente
Disponível em (endereço
WEB):
http://www.radiobras.gov.br/ct/1997/materia_180797_4.htm
*Acessado em (mês.ano): Setembro/2007
Comentários:
O uso da tecnologia do DNA recombinante que permitiu a substituição de um
fragmento de DNA de levedura de cerveja (Sccharomyces cerevisiae), numa sequência
recortada de DNA do prâncreas humano, fez com que se codificasse a produção de
insulina.
As informações sobre o assunto fazem parte da dissertação de mestrado de
Adriana Beretta Longo do Departamento de Biotecnologia do Institutode Ciências da
Universidade de São Paulo (USP).
Os resultados alcançados foram entregues à Biobrás Bioquímica do Brasil S.A.,
indústria produtora de enzima e insulina, que financiou o projeto para posterior
adaptação ao cultivo em escalas industriais, com o propósito de exportar a insulina
humana produzida desta forma.
Categoria: Jornal on-line
Sobrenome:
Nome:
*Título da Notícia/Artigo:
Biólogos descodificam o código genético do parasita que causa
a elefantíase
*Nome do jornal:
Ciência Hoje
Disponível em (endereço
WEB):
http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=23597&op=all
*Acessado em (mês.ano): Setembro/2007
Comentários:
Biólogos norte-americanos descodificaram o código genético de um dos parasitas
que causa doenças como a elefantíase, o que poderá contribuir para a descoberta de
novos medicamentos contra esta infecção que desfigura milhões de pessoas no mundo.
Elodie Ghedin e colegas biólogos do National Institute of Allergy and Infectious
Diseases (NIAID), sequenciaram a maioria do genoma do Malayi brugia, um parasita
nematóide que causa a filariose ou elefantíase.
Segundo o diretor do NIAID, Anthony S. "as doenças causadas pelos vermes
filários são tratáveis, mas os tratamentos correntes foram descobertos há décadas",
salientando ser urgente a necessidade de novas descobertas devido às limitações das
atuais drogas, que incluem toxidade elevada, altém de desenvolvimento de
resistência.
Destaques
Título: Biotecnologia Animal e Produção de Medicamentos
Fonte: http://www.libertaria.pro.br/tdna_recombinante_intro.htm
Texto:
Quando se pensa nos animais como fábricas de proteínas interessantes para o
Homem, o exemplo da insulina é o mais conhecido. No entanto, cientistas canadenses
conseguiram transformar vesículas seminais de ratinhos em "biorreatores" ( fábricas
biológicas de substâncias de interesse). Para testar a viabilidade da técnica foi
escolhida a proteína hGH (Hormônio de crescimento humano).
Metodologia
. Para montar o "gene artificial", além da sequência de bases contendo as instruções
para produzir o hGH, foi utilizado também um promotor (sequência especial de DNA
que indica que tipo de tecido ou órgão o gene deve agir).
. O DNA construído (transgenes) foi microinjetado em vários embriões de
camundongos. Obteve-se então, animais transgênicos produzindo hGH no seu sêmen.
. O próximo passo é conseguir produzir o hormônio do crescimento (hGH) no fluído
seminal do porco, dado que esse animail ejacula o maior volume de líquido seminal
entre todos os animais domésticos.
Título: Principais Aplicações da Tecnologia do DNA recombinante
Fonte: Mueller e Young, 1998, modificada in Borges-Osório e Robinson,Genética
Humana, p.36l.
Texto:
Geral:
. Conhecimento da estrutura, localização e função gênica (Ex.:genes da hemoglobina
humana;
. Detecção da base mutacional de muitas doenças monogênicas humanas (Exs.: anemia
falciforme, deficiência de alfa 1-antitripsina, doença de Tay-Sachs);
. Sequenciamento do genoma humano (Exs.: diagnóstico pré-natal de doenças
monogênicas que resultam de mutações intragênicas múltiplas, como hemofilia e
hipercolesterolemia familiar);
. Estudo de polimorfismos de DNA.
Genética de populações:
. Relação da estrutura populacional com a doença.
Genética Clínica:
. Diagnóstico pré-natal;
. Diagnóstico pré-sintomático;
. Detecção de heterozigostos;
. Diagnóstico e patogênese da doença.
Biossíntese de substâncias orgânicas:
. insulina, hormônio do crescimento, fator VIII da coagulação, interferons,
interleucinas e outras proteínas de importância médica e econômica.
Tratamento de doenças genéticas:
. Terapia Gênica.
Agricultura:
. Fixação de nitrogênio, etc.
Genética Forense:
. Investigação de paternidade;
. Criminalística.
Paraná
Título: Instituto de Biologia Molecular do Paraná - IBMP
Texto:
O IBMP é uma instituição criada a partir da associação entre a Fundação
Oswaldo Cruz (Fiocruz) e a Secretaria de Estado da Ciência, Tecnologia e Ensino
Superior para desenvolver projetos na área de biologia molecular voltada à saúde
humana e animal. É um dos centros de referência na pesquisa e desenvolvimento de
modernas técnicas de clonagem e expressão de genes com metodologias de DNA
recombinante.
O Instituto de Biologia Molecular do Paraná, localizado no campus do Tecpar em
Curitiba, foi criado a partir de uma associação entre a Fundação Oswaldo Cruz e do
Governo do Paraná através de Secretarias de Estado de Saúde (SESA) e da Ciência e
Tecnologia (SETI), tendo como principal parceiro o Instituto de Teconologia do Paraná
- Tecpar. A finalidade do IBMP é desenvolver pesquisa e prestar assessoria na área de
Biologia Molecular voltada para o estudo da saúde humana e animal.
O corpo científico do IBMP é formado por pesquisadores da Fiocruz qualificados
no domínio da Biologia Molecular e por um corpo variável de pesquisadores visitantes.
Através da atividade de pesquisa o IBMP almeja um crescimento programado do corpo
científico e o fomento de atividade de treinamento de pessoal qualificado através de
convênios com programas de pós-graduação da própria Fiocruz e das Universidades
(Federal e Estaduais) do Estado do Paraná. São também realizados cursos avançados
com membros do corpo de pesquisadores e convidados de outras instituições de
pesquisa nacionais e internacionais (workshops) propiciando oportunidade de
treinamento e intercâmbio. Através de convênios, o IBMP desenvolve atividades de
assessoria a entidades do setor produtivo estatal e privado interessadas em
desenvolver projetos voltados para problemas de saúde e, quando de interesse mútuo,
promover a associação das partes interessadas no desenvolvimento de projetos de
pesquisa conjuntos.
Principais projetos desenvolvidos:
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Base molecular de diferenciação do Trypanosoma cruzi;
Enzimas-alvo para a quimioterapia da doença de Chagas e da dengue;
Desenvolvimento de antígenos recombinantes como reagentes para
diagnóstico;
Desenvolvimento e padronização do uso de anticorpos recombinantes como
insumos em testes diagnóstico;
Estudo de genomas funcionais;
Ferramental de bioinformática para análise de microarranjos de DNA (chips
de DNA);
Desenvolvimento e aprimoramento de vacinas.
(http://www.tecpar.br/pagina.php?id=38)
Título: Programa Genoma do Estado do Paraná - GENOPAR
Texto:
O GENOPAR consiste numa rede de laboratórios com competência em Biologia
Molecular e Genômica, financiada pelo Fundo Paraná de Ciência e Tecnologia da SETI e
pelo CNPq/PADCT/MCT.
Durante o desenvolvimento do GENOPAR cerca de 150 pessoas foram treinadas
em Biologia Molecular e Genômica nos diversos grupos. A infra-estrutura montada pelo
Programa permitiu a inserção das principais Universidades Paranaenses no cenário de
pesquisa de ponta em Biologia Molecular, Genômica e Proteômica.
São entidades participantes do projeto:
- Universidade Federal do Paraná - UFPR
- Universidade Estadual de Londrina - UEL
- Universidade Estadual de Maringá - UEM
- Universidade Estadual de Ponta-Grossa - UEPG
- Universidade Paranaense - UNIPAR
- Pontifícia Universidade Católica do Paraná - PUC-PR
- Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE
- Instituto Agronômico do Paraná - IAPAR
- Embrapa-Soja
- Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC
O programa trabalha com o sequenciamento do genoma de bactéria fixadora de
nitrogênio Herbaspirullum seropedicae estirpe z78, promotora do crescimento vegetal.
A bactéria é capaz de produzir amônia a partir do nitrogênio da atmosfera e também
fito-hormônios que são secretados para o meio externo estimulando o
desenvolvimento da planta.
Estudos têm mostrado que a bactéria é capaz de promover aumentos na taxa de
crescimento vegetal e na produtividade de grãos em até 30%. Por isto, esta bactéria
tem grande potencial como biofertilizante nitrogenado, além disso, tem a capacidade
de sintetizar plásticos biodegradáveis.
O estudos do programa visam também a determinação do proteoma de referência
e diferencial do H. seropedicae e a construção de estirpes mais eficientes para uso na
agricultura.
(http://acessibilidade.mct.gov.br/index.php/content/view/6158.html)
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