• Localizar a molécula de DNA no contexto celular; • Representar o DNA como um sistema composto de subunidades; • Desmembrar um nucleotídeo em diversos componentes químicos; • Elaborar um modelo para representar o processo de replicação do DNA.

Uma aula de 50 minutos

Noções de citologia.

Professor, comece esta aula a partir da lacuna deixada pelo conteúdo de citologia, que geralmente informa que no núcleo das células eucarióticas está localizado o DNA, mas não é explicado nada sobre essa molécula. Aproveite, também, para revisar com os alunos os conceitos de núcleo celular e citoplasma.
Se necessário, utilize figuras (por exemplo, figura do núcleo de uma célula humana disponível em):
http://pt.wikipedia.org/wiki/Imagem:Diagram_human_cell_nucleus_pt.svg); ou da estrutura de uma célula animal, no link http://www.invivo.fiocruz.br/celula/celula_animal.htm.

DICA: Professor, aproveite para esclarecer que o ovo é apenas uma analogia à célula que mostra a relação entre núcleo e citoplasma; ele não é uma célula gigante, conforme comumente ouvimos. Na verdade o ovo em si é uma reserva nutritiva para o zigoto que está se desenvolvendo, também apresenta anexos embrionários. O zigoto, em si, é difícil de ser visualizado dependendo da fase do desenvolvimento. Lembre-se ainda que muitos dos ovos que consumimos não são fecundados, portanto sequer trazem zigoto.

Explique que, no caso das células eucarióticas, o núcleo contém os chamados cromossomos, que compreendem uma única e longa molécula de DNA. Mas afinal, o que é, então, DNA?

Professor, peça que seus alunos vejam a animação disponível em:

http://200.189.113.123/diaadia/diadia/arquivos/File/conteudo/objetos_de_aprendizagem/QUIMICA/40SIM_GENETICA_DNA.ZIP

Eles devem ter, junto ao computador, um caderno para preparar um relatório. Informe os alunos que esse relatório vale como parte da avaliação. Nesse relatório devem constar as respostas aos questionamentos feitos durante a apresentação da animação (professor, esses questionamentos estão itemizados com pontos marcadores ao longo dessa sugestão de aula).

Escolha alunos para lerem em voz alta os conteúdos da 1ª. e 2ª. cena do recurso sugerido acima. Aproveite para familiarizar os alunos com os esquemas ilustrativos de DNA. Peça que eles reparem que, apesar de ser comprido, o DNA é constituído por pequenas partes que se repetem, como “tijolos”. Pergunte aos seus alunos: como é o desenho dessa figura menor, que se repete dentro do DNA?.

AT ENÇÃO: Note que a grafia de “genes” está errada na tela inicial (escrita como “gens”).
 

Na 3ª. cena, os “tijolos” que montam o DNA são detalhados. Existe um quadro à esquerda, mais detalhado, e outro à direita, com a estrutura de um nucleotídeo (que são esses “tijolos”). Professor, peça que os alunos tentem desenhar, em seus cadernos, o nucleotídeo do quadro da direita (um círculo, um pentágono e um polígono), apontando os nomes das estruturas conforme mostrado na animação. A seguir, questione seus alunos:

• Quantas e quais são as bases nitrogenadas que o DNA pode possuir?
• Pelo desenho mostrado na animação, quais bases se “encaixam”, e quais não se encaixam?

Com o desenho feito, peça que os alunos passem para a 4ª. cena. Solicite que respondam: como um “tijolo” (nucleotídeo) se liga ao outro? Quais estruturas estão unidas nesse desenho? Eles devem identificar que os nucleotídeos se unem pelo pentágono (desoxirribose). Para consolidar esse conhecimento, eles devem desenhar quatro nucleotídeos ligados. Explique-lhes que, ao ligar nucleotídeos, que são as unidades fundamentais, obtém-se uma molécula de DNA.
 

Na cena seguinte (5ª. cena), verifique se os alunos compreendem que estão presentes ali duas moléculas de DNA. Questione-os:

• Qual é a região do nucleotídeo que permite o contato entre essas duas moléculas?

Chame a atenção para o “encaixe” existente nesse ponto de contato. Comente que esse contato é mantido por ligações de pontes de Hidrogênio.

Agora, peça que os alunos retornem à 2ª. cena. Verifique se eles agora enxergam a fita dupla como sendo montada por “tijolos”, e se eles conseguem individualizar essas subunidades. Na figura mais à esquerda dessa cena, peça que identifiquem os componentes do nucleotídeo (pentose, base nitrogenada e ácido fosfórico). Questione seus alunos:
• O que será que acontece se separarmos as duas fitas?
• Quais estruturas teríamos que separar para individualizarmos as duas moléculas de DNA?

Professor, como recurso para ilustração, use um zíper de roupa (*): mostre-o fechado, e em seguida como ele se abre. Esclareça que, assim como no zíper, a separação só ocorre no ponto de contato, e não no tecido. Desafie os alunos com a seguinte questão:

• Quais componentes do nucleotídeo equivalem à parte de tecido d o zíper?

(*) Alternativa: Prof essor, caso não disponha de um zíper, ilustre com a animação do site: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f0/Zipper_animated.gif/180px-Zipper_animated.gif
 

Na 6ª. cena, os alunos devem montar uma seqüência de DNA, arrastando as letras. Questione-os novamente:

• O que estamos vendo nessa cena? Quais elementos estão mostrados e quais estão ocultos?
• O que significam essas letras? O que cada uma equivale?
• Quais letras estão “relacionadas” entre si?

A seguir, eles devem usar esse conhecimento para montar uma seqüência complementar à que eles mesmos escreveram. Depois, eles devem montar a seqüência idêntica à primeira que escreveram. Note que a cena só avança se eles formarem os pares corretamente.
A 7ª. cena traz informações que os alunos devem ler, mas não há possibilidade de interação.

Na 8ª. é mostrado como ocorre a replicação de DNA dentro da célula (essa cena está mostrada na figura acima). Professor, esclareça aos alunos que a seguir será mostrado como o DNA se “reproduz” dentro da célula.

A seguir, os alunos devem simular esse processo usando a figura da animação como referência. Cada aluno deve receber quatro pedaços de papel (pode ser, por exemplo, uma folha cortada em quatro partes iguais).

Solicite que seus alunos façam a seguinte atividade:
• Desenhe em um papel uma fita dupla de DNA com seis nucleotídeos (todos os componentes dos nucleotídeos devem ser desenhados). Deixe um espaço para colocar as letras nas bases nitrogenadas. Escreva “número 1” nesse papel.
• Invente uma seqüência de DNA e preencha os espaços de bases nitrogenadas com essa seqüência. Anote essa mesma seqüência em seu caderno.
• Em seguida, desenhe em outro papel a fita de DNA com seqüência complementar em contato com a primeira fita. Escreva “número 2” nesse papel. Leve em consideração quais bases fazem contato entre si, e encaixe os papéis da mesma forma que ocorre biologicamente.
• As fitas agora devem ser individualizadas, ou seja, deve ocorrer o processo de “abertura do zíper”.
• Agora, com as fitas separadas, fa ça nos dois papéis restantes as fitas de DNA complementares às duas fitas separadas. Esses novos papéis devem ter escrito “número 3” e “número 4”. Dessa forma temos, no final, quatro fitas simples de DNA, ou então um par de fitas duplas de DNA: papel 1 com papel 2, e papel 3 com papel 4.
• Compare as seqüências de DNA dos papéis 1 e 2; 3 e 4 com aquelas anotadas no caderno. Elas são iguais ou diferentes?

As cenas 9 e 10 resumem a compatibilidade entre as bases nitrogenadas e também como a fita-mãe dá origem às fitas-filhas. Após os alunos observarem essas telas, recolha seus relatórios.

Professor, apesar de não ser a intenção da aula, esse deve ser um momento a ser aproveitado para que a função do DNA seja ao menos citada. Uma analogia muito válida é dizer que DNA é uma receita de bolo, e que a célula em si é o próprio bolo; ou seja, apesar do DNA por si mesmo não agir no feitio dos componentes, é ele quem possui a receita para que os componentes desse bolo sejam feitos. Cada “componente” seria um ingrediente do bolo, ou um gene de um organismo: alguns bolos possuem cobertura de chocolate ou morango, e da mesma forma algumas pessoas possuem olhos azuis ou castanhos, etc.
E como cada organismo é um “bolo” diferente, cada um possui sua “receita” – daí a importância de estudar o DNA, pois podemos compreender mais sobre os genes, as células e sobre o organismo como um todo.

 

Atividades complementares

1. Uma visão mais detalhada, mostrando inclusive esquemas químicos dos componentes de um nucleotídeo, pode ser encontrada na animação disponível em: http://www.johnkyrk.com/DNAanatomy.pt.html. Professor, se decidir usar essa animação, monitore seus alunos e especifique conceitos que eles devam ignorar (por exemplo: RNA primase, e os sulcos menor e maior da última cena).

2. Essa aula mostrou o que é o DNA, mas não detalhou sua utilidade dentro da célula, nem descreveu como foi descoberto. Propomos um outro recurso a seguir para discutir esses tópicos, disponível em: http://www.odnavaiaescola.com/dna/17/loadconani.htm. Pode-se ler a atividade simultaneamente com os alunos, ou o professor pode preparar um roteiro de estudo a ser resolvido assistindo à animação, para os alunos responderem em duplas.

3. Caso os alunos apresentem dificuldade em imaginar a molécula de DNA tridimensionalmente, construa com seus alunos um DNA feito de origami. Veja instruções em: http://www.sbg.org.br/GeneticaEscola2/web/ano2vol1/2.pdf

4. Caso o professor deseje discutir um pouco mais o conceito de gene e então, introduzir o conceito de alelo, há uma atividade que utiliza de baralho descrito no artigo disponível em: http://www.sbg.org.br/GeneticaEscola2/web/ano2vol1/3.pdf. Há ainda a possibilidade de discutir os eventos de meiose e mitose, se for conveniente para o professor.

Um relatório passado no início da aula é preenchido pelos alunos ao longo da animação e deve ser usado para avaliação. O professor considera, ainda, a participação dos alunos nas atividades orais (leitura, discussões, etc.) e na atividade final, de simulação de replicação do DNA usando pedaços de papel. Veja o texto para mais detalhes.