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Estrutura do DNA

 

17/06/2008

Autor e Coautor(es)
Thiago Machado Mello de Sousa
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BRASILIA - DF Universidade de Brasília

Maria das Graças M. de Souza

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Biologia Transmissão da vida, ética e manipulação genética
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
1. Identificar os princípios básicos da extração de material genético. 2. Descrever a estrutura e composição química das moléculas de DNA.
Duração das atividades
2 a 3 horas-aula de 50 minutos.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
1. Saberes sócio-culturais a respeito do tema. 2. Noções de citologia (estrutura celular e organelas). 3. Preparo de soluções.
Estratégias e recursos da aula

Aula 1 – 50 minutos

 

A seguinte atividade deve ser realizada no laboratório de Ciências ou Biologia.

 

Esta aula consiste na realização de um experimento prático no qual os alunos farão a extração de DNA a partir de uma cebola. Esta atividade tem por objetivo incitar nos alunos a curiosidade de melhor conhecer a estrutura e composição química das moléculas de DNA. O roteiro do experimento e os materiais necessários podem ser encontrados aqui.

 

Dica! A extração de DNA poderá ser realizada em grupos ou como uma demonstração feita por você professor. Caso você opte por dividir os alunos em grupos e deixá-los fazerem o experimento é aconselhável que você conte com a ajuda de monitores (um para cada grupo).

 

Professor, como introdução explique para seus alunos que, para a análise do DNA de células eucarióticas, a primeira etapa importante é o seu isolamento. Mostre aos alunos que o procedimento que vocês realizarão é utilizado para obtenção de grandes quantidades de material e em muito se assemelha a outros protocolos para extração de DNA de outras fontes como tecidos, sangue, etc. Discuta com os alunos que a extração de DNA consiste essencialmente de 3 etapas: 1) ruptura (química ou mecânica) dos envoltórios celulares 2) desmembramento dos cromossomos em seus componentes fundamentais (DNA e proteínas) e 3) separação do DNA dos demais componentes celulares.

 

Dica! Durante esta pequena introdução não entre em detalhes do como e do porquê de cada etapa da extração. A idéia é que os alunos ponderem sobre cada etapa do experimento e que elaborem hipóteses. Estas hipóteses serão utilizadas como gancho para a explicação formal dos conceitos na próxima aula.

 

Ao término da atividade oriente os alunos a responder algumas perguntas acerca do que foi realizado. Abaixo seguem as perguntas:
1) Porque a cebola foi triturada?
2) Qual é o papel do detergente?
3) Qual é o papel do sal?
4) Qual é a importância da temperatura?
5) Qual é o papel do álcool?
6) O material visualizado no final consiste em 1 única molécula de DNA?. E xplique.

 

Dica! Fique atento com o tempo. Caso a realização do experimento se estenda por um tempo maior do que o planejado, a resolução do questionário pode ficar como atividade para casa.

 

 

 

Aula 2 – 50 minutos

 

A seguinte atividade deve ser realizada na sala de informática.

 

Professor, o tempo desta segunda aula destina-se à explicação de alguns conceitos a respeito da composição química e estrutura do DNA.

 

Como auxílio para discussão você pode projetar para os alunos uma animação do site do projeto “O DNA vai à escola”, cujo link de acesso é este. A animação que deverá ser utilizada é a de número 19, denominada “A molécula de DNA tem o formato de uma escada em espiral”.

 

Dica! Projete a animação para os alunos. Faça pausas ao longo da mesma para aprofundar alguns conceitos ou fazer questionamentos aos alunos. Uma sugestão de como você pode aproveitar a animação é a seguinte:

1) Nas primeiras telas é mostrada a composição química dos nucleotídeos (desoxirribose, base nitrogenada e grupamento fosfato) e como é a ligação entre um nucleotídeo e outro em uma das fitas de DNA. Aproveite este momento para fazer com os alunos no quadro a ligação fosfodiéster entre a hidroxila do carbono 3 de um nucleotídeo e o grupamento fosfato do nucleotídeo seguinte ligado ao carbono 5 da pentose.


2) Em seguida a animação mostra de forma simples os resultados dos experimentos de Chargaff. Ele mediu os níveis de cada uma das quatro bases nitrogenadas em diversos organismos e estabeleceu a relação T=A e C=G, dados importantes que ajudaram a desvendar a estrutura do DNA. Oriente os alunos a guardarem esta informação.


3) Post eriormente a animaç&at ilde;o também mostra de forma simples como foram os experimentos de elucidação da estrutura em hélice do DNA. Ao final, uma pergunta surge na animação: Como será que as duas fitas de DNA se encaixam? Como será a disposição das bases nitrogenadas? Será que os alunos têm algum palpite sobre resp ostas para estas perguntas? Questione-os. A resposta para esta questão está nos resultados de Chargaff apresentados anteriormente. Neste ponto você pode trabalhar com os alunos o conceito de que a duas fitas de DNA são complementares que são unidas por pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas.


4) Por fim a animação também traz alguns exercícios que você pode resolver com os alunos ao mesmo tempo em que discute alguns conceitos. O primeiro exercício traz uma curiosidade a respeito da orientação do giro da hélice (para a direita). O segundo reforça o conceito de que as duas fitas são complementares e o terceiro mostra que elas são antiparalelas.

 

Aproveite o restante da aula para discutir com os alunos as respostas dos questionários da aula prática. As respostas para as questões propostas são:

1) Para que haja a ruptura da parede celular, o que ajuda a expor o material genético.


2) As moléculas emulsionam gorduras, ou seja, atuam nas membranas das células que são formadas de fosfolipídios, desestruturando-as.


3) O NaCl em solução dissocia-se em Na+ e Cl- . Estes íons interagem com os fosfatos das moléculas de DNA, tornando-as neutralizadas e estabilizadas, mas menos solúveis na água.


4) O calor ajuda a romper as células. Na temperatura de 60°C as muitas enzimas são parcialmente inativadas. Inclusive aquelas que poderiam danificar o DNA (DNases). O resfriamento do extrato num banho de gelo diminui a freqüência de quebras na molécula de DNA (o que pode acontecer caso a temperatura alta fosse mantida por muito tempo).


5) O DNA é insolúvel em álcool e deste modo se separa da solução. O álcool desidrata ainda mais as moléculas de DNA, que se aglutinam e saem de solução.


6) Uma molécula de DNA é muito pequena (apesar de longa) para que possamos visualizar a dupla-hélice. O que é visto com resultado do experimento s& atilde;o filamentos esbranquiçados que são in&ua cute;meras moléculas de DNA emaranhadas.

 

Dica! Caso os alunos tenham muitas dúvidas enquanto vocês exploram a animação, é possível que o tempo destinado para esta aula não seja suficiente. Se isso ocorrer talvez você necessite de mais uma aula de 50 minutos (uma terceira aula). Não deixe de discutir com os alunos o questionário.

 

Atividade complementar –  Para melhor visualizar a estrutura do DNA os alunos pode m botar em prática a construção de um modelo da dupla-hélice feito de origami (um modelo de papel). Veja como aqui.

 

Atenção! Caso alguns dos links da aula não estejam funcionando, você pode acessá-los pelos seguintes endereços (copie e cole no seu navegador):

Roteiro de experimento:
http://docs.google.com/Doc?id=dhpnwwtd_12djw8bmfr – Extração de DNA da cebola.

Roteiro de atividade:
http://www.odnavaiaescola.com/origami.pdf - Origami de DNA. Atividade elaborada para montagem de um modelo da e strutura de DNA feita em papel.

Site:
http://www.odnavaiaescola.com/dna/index.menu1.htm - Traz animações didáticas que explicam conceitos relacionados à Genética clássica, Genética molecular e Biotecnologia.
 

Avaliação
A avaliação dos alunos pode ser feita da seguinte maneira: 1- Pela postura apresentada durante aula prática. Os alunos encararam com seriedade o experimento realizado? Eles mantiveram uma postura correta de acordo com as normas de segurança de trabalho em um laboratório? Atente para itens como o uso correto de equipamento de proteção individual (jaleco e luvas), organização do material e limpeza do ambiente ao término da atividade. 2- Pela discussão realizada durante a atividade com a animação “A molécula de DNA tem o formato de uma escada em espiral”. Os alunos conseguiram utilizar as informações apresentadas ao longo da animação para propor hipóteses para esclarecimento da estrutura do DNA? E para resolver os exercícios propostos? 3- Durante a correção do questionário da aula prática. Os alunos conseguiram reconhecer que o conhecimento sobre características químicas e estruturais do DNA é fundamental para montagem de um procedimento para sua extração? Os alunos estabeleceram corretamente qual é o papel de cada etapa do protocolo para a extração do DNA?
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