SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
A ESTRUTURA DO DNA
Para começo de conversa
Página 3
• Espera-se que os alunos abordem temas relacionados a exames de paternidade,
genética forense e material genético.
Página 3
1. A imagem é formada com várias fotografias de seres humanos de diferentes etnias ou
aspectos físicos.
2. Um significado possível é que todos os seres humanos compartilham um mesmo tipo
de DNA. O significado biológico será apresentado em outro momento, mas, para
uma primeira aproximação, essa interpretação é suficiente.
3. O formato da molécula de DNA, que é semelhante a uma “escada” retorcida.
Páginas 5 - 6
1. A canção retrata a relação de um pai com sua filha, Daniela. Os versos a seguir
reforçam essa ideia: “Quando você nasceu ouvi seu grito”; “Não me sentir capaz de
ser seu pai”.
2. É o DNA.
3. As palavras são: DANça ; oNDA; NADa; DNA; DANiela.
4. As letras se alternam, da mesma forma que os componentes do DNA se alternam ao
longo da molécula.
Revelando a organização da molécula de DNA
Página 6
Consolidando os conceitos
Página 7
Página 8
• Só são formados pares entre cores específicas, como o que ocorre entre as bases
nitrogenadas.
Páginas 8 - 10
1. Alternativa e.
2. Alternativa a.
3. Alternativa c.
4.
a) Os “corrimãos” correspondem a uma sucessão alternada de fosfato e
desoxirribose (açúcar). Os “degraus” são constituídos por pares de bases
nitrogenadas, unidas por ligações de hidrogênio, nos quais adenina pareia com
timina, e citosina com guanina.
b) A molécula de DNA contém genes que codificam as proteínas. Primeiramente, a
informação contida nos genes é transcrita para uma molécula de RNA mensageiro
(RNAm), que será lido pelos ribossomos no citoplasma. Ao ler os RNAm, os
ribossomos sintetizam cadeias de aminoácidos (proteínas), cuja sequência é
determinada pela sequência de nucleotídeos do RNAm.
c) Duas proteínas podem ser diferenciadas por suas sequências de aminoácidos.
Outra diferença diz respeito às suas estruturas tridimensionais, que definirão suas
funções. A estrutura tridimensional de uma proteína depende da sequência de seus
aminoácidos.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
A DUPLICAÇÃO DO DNA
Páginas 10 - 11
1. Durante a mitose, a quantidade de DNA da célula, que foi duplicada durante a
interfase, está se dividindo para originar as duas células-filhas.
2. A quantidade de DNA duplicou, passou de C para 2C.
3. Começa com C e acaba com o mesmo valor, C. Isso mostra que durante a mitose são
formadas novas células com a mesma quantidade de DNA da célula original.
A duplicação do DNA
Página 11
1. A molécula de DNA consegue replicar-se, pois utiliza suas duas fitas como moldes
para a síntese de duas novas fitas. Dessa forma, as duas novas moléculas de DNA são
constituídas de uma fita antiga e outra nova (recém-sintetizada). Em consequência
disso, podemos concluir que as duas células geradas pela mitose terão duas cópias
idênticas do material genético.
Atividade coletiva: simulando a replicação do DNA
Páginas 11 - 12
Professor, veja a descrição da estratégia na página 22 do Caderno do Professor
volume 3 (2009).
Para dar continuidade à discussão sobre a duplicação do DNA, organize a
dramatização a seguir para representar este processo com os alunos. Esta teatralização
vai envolver toda a classe.
Inicialmente, é preciso organizar a classe em seis fileiras de carteiras, numeradas
de 1 a 6, com o mesmo número de carteiras e devidamente alinhadas. É possível,
também, organizar a sala em quatro ou oito fileiras, vai depender do número de alunos,
do espaço e do tempo disponíveis.
A seguir, peça que os alunos escrevam em uma folha do caderno uma letra
representando uma das quatro bases nitrogenadas: esta será a identificação de cada
aluno. Neste momento, é importante garantir que o número de citosinas seja igual ao
número de guaninas e que o número de adeninas seja igual ao número de timinas. Peça
que os alunos fiquem em pé na frente das carteiras para que a atividade comece. Os
alunos em pé representam os nucleotídeos soltos no núcleo da célula.
A ideia é formar sequências de nucleotídeos (uma fita, cadeia ou hélice do DNA)
que serão representadas pelas fileiras preenchidas com os alunos sentados. Depois,
forma-se uma dupla-hélice da molécula de DNA e, em seguida, a molécula se duplica.
Situação 1
Comece a atividade preenchendo as fileiras 2 e 3. Para preencher a fileira 2,
distribua aleatoriamente os alunos (nucleotídeos: A, G, C, T). Explique aos alunos que
eles acabaram de formar uma cadeia de nucleotídeos. Peça, a seguir, que a fileira 3 seja
preenchida, e, neste caso, deve-se respeitar a complementaridade das cadeias (A com T;
C com G). Quando as duas cadeias (fileiras 2 e 3) estiverem adequadamente
organizadas, explique aos alunos que se trata de uma analogia à dupla-hélice da
molécula de DNA, emparelhadas com as sequências complementares. A seguir,
explique o processo de replicação do DNA.
Situação 2
Agora os alunos das fileiras 2 e 3 vão representar a duplicação da molécula de
DNA. Para isto, você pode dizer: “A dupla-fita se separa”. Solicite que os alunos que
estão sentados na fileira 2 sentem-se na fileira 1, mantendo a ordem (sequência de
bases) da fileira 2. Dê um novo comando: “Os nucleotídeos que estão soltos no núcleo
(alunos em pé) começam a se ligar a cada uma das cadeias, agora, separadas”. Assim,
alguns dos alunos que estavam em pé devem sentar-se nas fileiras 2 e 4. Os alunos que
seguem para a fileira 2 devem sentar um por vez de acordo com o pareamento
5
Biologia – 2a série – Volume 3
GABARITO Caderno do Aluno
complementar dos nucleotídeos da fileira 1. O procedimento se repete para os alunos
que formam a fileira 4, que fazem o pareamento com a fileira 3. Prossiga com a
descrição dos fenômenos: “O processo de adição de novos nucleotídeos continua até
que duas novas moléculas são formadas e a célula pode, então, se dividir”.
Situação 3
Agora, a célula que contém o DNA formado pelas fileiras 3 e 4 vai se duplicar. Dê
continuidade à narração: “A dupla-fita se separa”. Os alunos da fileira 4 devem, então,
passar para a fileira 6. “Os nucleotídeos que estavam soltos no núcleo (alunos que
restaram em pé) começam a se ligar a cada uma das fitas livres (cadeiras vazias das
fileiras 4 e 5)”. Continue com a narrativa: “Duas novas moléculas são formadas e a
célula pode se dividir novamente”. Se o número de alunos de sua classe for reduzido,
organize fileiras com poucos alunos. Quatro alunos por fileira é o suficiente.
Páginas 11 - 12
Espera-se que os alunos descrevam no texto os passos de formação de novas
moléculas de DNA de acordo com a formação das novas fileiras.
Espera-se que eles compreendam que o processo de replicação do DNA ocorre
pela adição de novos nucleotídeos (alunos) à cadeia em formação (fileira). Essa adição é
feita tendo como molde a fita antiga de DNA. O que realiza o processo de leitura da fita
antiga e construção da nova fita é a enzima DNA polimerase.
1. Espera-se que aqui os alunos possam relacionar o período “S” da mitose com a
dramatização que acabaram de realizar e que o aumento na quantidade de DNA (de
C para 2C) deve-se à duplicação do DNA.
2.
No esquema, a relação entre fita de DNA e fileira de carteiras é que cada
sequência de alunos corresponde a uma cadeia da molécula de DNA e o pareamento
entre os alunos corresponde ao pareamento de bases entre as duas cadeias
complementares do DNA. Uma molécula de DNA com duas cadeias abre-se e gera dois
moldes. Paralelamente, a cada molde irá se formar uma nova fita complementar (de
acordo com o pareamento AT e CG) e ao término haverá duas moléculas de DNA iguais
entre si. Esse processo de replicação é denominado semiconservativo, pois as moléculas
novas apresentam uma fita nova e outra antiga.
Existem sites na internet com animações da replicação que podem auxiliar os
alunos a compreenderem esse processo. Por exemplo, www.odnavaiaescola.com e
http://www.ensino.ib.unicamp.br/bdc/
Página 13
O aluno deverá estruturar um texto que mostre o processo de replicação do DNA.
É importante que esse texto apresente a estrutura da molécula e ressalte o fenômeno da
complementaridade entre as bases nitrogenadas. A seguir, o texto deve mostrar como
esse fenômeno possibilita a replicação – cada uma das fitas da molécula de DNA
servindo de molde para a síntese de duas novas fitas.
Páginas 13 - 14
• O aluno deve compreender que o papel da enzima é utilizar nucleotídeos livres
obtidos, por exemplo, por meio da alimentação e incorporá-los às fitas de DNA que
estão sendo construídas. É importante que o aluno compreenda que a enzima DNA
polimerase é dependente de molde, ou seja, ela produz uma nova fita tendo outra por
molde. Além disso, o aluno precisa entender que a replicação deve começar em
vários pontos ao longo da molécula de DNA.
Espécie Jiboia Ser Gafanhoto Cebola Salamandra Ameba
humano
61 90 269 521 4 630 19 387
Dias
• Espera-se que os alunos consigam perceber que a velocidade apresentada
corresponde à de uma molécula da proteína DNA polimerase, mas muitas moléculas
dessa proteína podem atuar simultaneamente, diminuindo o tempo necessário para
duplicar o DNA de uma célula.
Páginas 15 - 16
1. Alternativa d.
2. Alternativa c.
3. Alternativa b.
4. Uma reta sem as fases S, G2 e M, pois, se a célula não se multiplica, ela não
duplicará seu DNA.
5.
a) No tubo B, a densidade é intermediária devido à presença do isótopo normal e
do isótopo pesado, dada a característica da duplicação do DNA ser semiconservativa,
ou seja, uma fita antiga servir de molde para uma fita nova.
b) Na faixa superior também há X de DNA, com densidade menor (isótopo
normal).
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
DO DNA À PROTEÍNA
O papel das macromoléculas
Página 17
Nesse caso, a intenção é que os alunos percebam a importância das proteínas para a
organização e funcionamento dos seres vivos. E que percebam também a diversidade de
formas e funções dessas macromoléculas.
Características do DNA e do RNA
Página 18
DNA RNA
Ácido
1. Qual é o significado da sigla?
Ácido ribonucleico
desoxirribonucleico
2. O nucleotídio deste ácido nucleico é formado
Desoxirribose Ribose
por qual tipo de açúcar?
3. Quais são as bases nitrogenadas que podem Adenina, timina, Adenina, uracila,
formar um nucleotídeo deste ácido nucleico? guanina, citosina guanina, citosina
4. A molécula deste ácido nucleico é formada por
Dupla-fita Fita simples
fita simples ou dupla-fita?
5. Quais podem ser as funções desempenhadas por “Armazenar” a Traduzir a informação
moléculas deste ácido nucleico? informação genética genética em proteína
No núcleo e no
6. Em uma célula humana, onde são encontradas
No núcleo (e também
citoplasma (e também
as moléculas deste ácido nucleico?
na mitocôndria)
na mitocôndria)
RNA mensageiro
Páginas 18 - 21
• Pode ser que alguns alunos interpretem corretamente a ideia de que os RNAs
mensageiros trazem a informação do núcleo da célula para o citoplasma; porém,
normalmente, o termo “mensageiro” suscita várias interpretações dos alunos, alguns
acham que deve ser o próprio gene, outros acham que o RNA é quem copia a
mensagem, e não que seja uma cópia da mensagem (do gene).
1. RNA mensageiro, RNA transportador e RNA ribossômico. O RNA mensageiro é um
molde do DNA que leva a informação do DNA até o ribossomo. O RNA
transportador identifica sequências do RNA mensageiro e libera o aminoácido
correspondente no ribossomo. O RNA ribossômico forma o ribossomo, estrutura
responsável pela ligação entre o RNA mensageiro e o RNA transportador, além da
reunião dos aminoácidos.
2. AUG.
3. No núcleo.
4. No citoplasma.
5. Na sequência UAG.
6. Podemos substituí-la por “polipeptídio” ou por “proteína”.
7. Nesse texto é importante que os alunos apresentem:
• os diferentes tipos de RNAs (RNAm, RNAt e RNAr);
• identifiquem o processo de transcrição como sendo o processo pelo qual novas
moléculas de RNA são produzidas a partir da leitura de um trecho de uma das fitas
da molécula de DNA;
• reconhecer o papel das diferentes moléculas de RNA no processo de tradução;
• reconhecer o papel dos ribossomos na leitura do RNA mensageiro, na acoplagem
dos RNAt e união dos aminoácidos (síntese proteica).
Decifrando o código genético
Página 22
1. Espera-se que o aluno relacione código a uma linguagem cifrada com símbolos que
permitem escrever ou representar algum tipo de informação.
2. Há um equívoco muito comum entre os alunos, e também na mídia, de considerar
código genético como sinônimo de DNA ou de genoma. Caso isso ocorra na sua
turma, não é preciso conceituar precisamente neste momento; porém, é bom chamar
a atenção dos alunos para o fato.
3. Da bactéria Xylella, causadora do amarelinho em plantas cítricas, como as laranjas.
4. É uma doença causada por bactérias que acomete as plantas de laranja.
5. É um projeto científico cujo objetivo em mapear o DNA, genoma, da bactéria
Xylella.
6. No caso, o genoma da Xylella é o conjunto de informações genéticas contido no
DNA da bactéria e que define suas características biológicas.
Página 23
Códon: trinca de nucleotídeos presente no RNA mensageiro que codifica um
aminoácido na proteína.
Páginas 24 - 25
1. A sequência de bases nitrogenadas do DNA humano, chamada de genoma humano, é
confundida com a expressão “código genético” da espécie. Esse sequenciamento do
genoma humano foi finalizado por volta do ano 2000. Dessa forma, a manchete
apresentada contém um erro conceitual muito comum em alguns noticiários sobre
Ciência: a confusão entre o código genético e o genoma.
Código genético é a relação entre os códons (trincas de nucleotídeos) do RNAm ou
do DNA e os aminoácidos, que integram as proteínas. Há 61 códons codificando 20
aminoácidos e 3 códons de parada.
Genoma, por outro lado, pode ser entendido como conjunto haploide de
cromossomos característico de uma espécie, ou, o conjunto de genes alocados nas
moléculas de DNA característico de uma espécie.
2.
a) AUG.
b) Metionina, lisina, glicina.
3. Esse é um códon de parada e define quando a síntese da proteína, adição de novos
aminoácidos, se encerra.
4. UGA, UAA.
5. Arginina – CGU, CGC, CGA, CGG; triptofano – UGG.
6. Que o código genético é degenerado, ou seja, existe mais de um códon para codificar
o mesmo aminoácido.
7. Significa dizer que essa relação entre códons e aminoácidos é encontrada em todos
os seres vivos. Ou seja, tanto em seres humanos como em insetos ou plantas, a
tradução de uma informação genética em proteína obedece ao mesmo código.
8.
Do DNA à proteína
Fita do DNA a ser TAC GGA GTA GCT ATA ATT
transcrita
AUG CCU CAU CGA UAU UAA
RNA mensageiro
met – pro – his – arg – tyr
Proteína
Páginas 25 - 27
1. Alternativa c.
2. Alternativa c.
3. Não. De acordo com o código genético, diferentes trincas de nucleotídeos podem
especificar o mesmo aminoácido.
4.
a) AUG AGU UGG CCU G
b) Serina – triptofano – prolina
c) Metionina – serina – glicina
Efeito das mutações
Páginas 28 - 29
1. Espera-se que os alunos respondam que: valina – histidina – leucina – treonina –
prolina – ácido glutâmico – ácido glutâmico – lisina.
2. Espera-se que os alunos respondam que: apesar da mutação, não haverá alteração na
proteína, porque tanto o códon CAC como o CAT codificam para o mesmo
aminoácido – valina.
3. Espera-se que os alunos respondam que: nesse caso, a mutação produz um códon que
codifica um aminoácido diferente – metionina. Por isso, haverá mudança na proteína.
4.
a) Espera-se que os alunos respondam que: nesse caso, a primeira mutação causará
a produção de um códon de parada e, portanto, os aminoácidos subsequentes não
serão adicionados na proteína.
b) A segunda mutação acarretará a reorganização de todos os códons a partir da
mutação (…CAC – GTG – ACT – GAG – GAC – TCC – TCT – TC…), sendo que a
terceira trinca (ACT) codifica um códon de parada.
5. É esperado que os alunos encontrem alguns exemplos de mutações relacionadas à
anemia falciforme. O exemplo mais comum é a mutação pontual no gene beta-
globina. Esse tipo de hemoglobina é chamado de hemoglobina S.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
DO DNA À CARACTERÍSTICA
Para começo de conversa
Páginas 29 - 30
• Espera-se que os alunos retomem e relacionem os conceitos anteriormente
trabalhados relacionados aos genes como instruções hereditárias das células. Solicite
que os alunos prestem especial atenção na relação entre os genes e a manifestação
das características.
Páginas 31 - 34
1. É uma proteína com função metabólica, controla determinada reação química. No
caso da enzima SBE-1, ela controla a adição de novas moléculas de glicose nas
ramificações do amido.
2. As células dos cotilédones podem armazenar mais ou menos água ao longo de seu
desenvolvimento, dependendo do teor de amido ramificado. Cotilédones com muito
amido não ramificado acumulam mais água e, quando secam, ficam com aspecto
enrugado. Já os cotilédones com muito amido ramificado acumulam pouca água ao
longo do desenvolvimento e, quando secam, perdem pouca água e permanecem com
o volume praticamente inalterado, mantendo-se lisos.
3. Fita complementar de DNA:
sementes lisas: ATG AGA TAC TTG GAG CAA TTT CAT GAT TTG TGA;
sementes rugosas: ATG AGA TAC TTG GAG CAA TTT CAT GAT TTA TCT TTT TGA AA.
4. RNA mensageiro:
sementes lisas: AUG AGA UAC UUG GAG CAA UUU CAU GAU UUG UGA;
sementes rugosas:
AUG AGA UAC UUG GAG CAA UUU CAU GAU UUA UCU UUU UGA AA.
5.
Tipo de semente Sequência de aminoácidos
metionina; arginina; tirosina; leucina; ácido glutâmico;
Lisa
glutamina; fenilalanina; histidina; ácido aspártico; leucina;
metionina; arginina; tirosina; leucina; ácido glutâmico;
Rugosa
glutamina; fenilalanina; histidina; ácido aspártico; leucina;
serina; fenilalanina;
* Professor, é interessante informar ao aluno que a partir do códon de parada, o RNAm
não é lido e o complexo de tradução formado pelo ribossomo, RNAm e RNAt é
desarticulado.
6.
a) • É a sequência de aminoácidos que compõe uma proteína.
• Representa a existência de diferentes domínios, regiões, na estrutura de
uma proteína, com formatos importantes para a função que a proteína
desempenha.
• É o formato final de uma proteína e está diretamente associado à função
que a proteína executa.
b) TAC TCT ATG AAC CTC GTT AAA GTA CTA AAT AGA AAA ACT TT.
c) TAC TCT ATG AAC CTC GTT AAA GTA CTA AAC ACT.
7. O alelo R (codifica a proteína I) e o alelo r (codifica a proteína V).
8. Não, pois um tipo possui uma cópia do alelo R, e o outro, duas. Além disso, a ervilha
heterozigota deve produzir cerca de metade de suas moléculas de amido com
ramificações e a outra metade sem ramificações, enquanto a ervilha homozigota
(RR) deve produzir apenas amido com ramificações.
9. Semente lisa.
Integrando conceitos
Páginas 34 - 36
Ao construir esse mapa de conceitos, é importante considerar tanto os conceitos
mendelianos quanto os moleculares e estabelecer entre eles as correlações possíveis. Por
exemplo, é importante que seja representada a relação entre o conceito de alelo (aspecto
molecular) com a designação “r” e “R” proveniente das ideias de Mendel.
Páginas 37 - 39
1. Alternativa b.
2. Alternativa a.
3. Alternativa a.
4.
a) Gene é um segmento do DNA localizado nos cromossomos. Possui um código
químico representado por sequências de bases nitrogenadas (adenina, guanina,
citosina e timina). Cada trinca de bases é capaz de codificar um aminoácido de uma
proteína. A sequência de trincas determinará a sequência dos aminoácidos de um
polipeptídeo.
b) Mutações são modificações na sequência ou na composição das bases do DNA
(gene), que podem causar a produção de uma proteína alterada ou mesmo a não
produção da proteína.
c) A substituição de uma base nitrogenada no DNA pode não causar nenhuma
alteração na proteína produzida pela célula porque o código genético é degenerado,
ou seja, um mesmo aminoácido pode ser codificado por diferentes trincas de bases.
5.
a)
• Proteína normal: Val – Leu – Tre – Pro – Tir – Val – Lis
• Indivíduo A: Val – Leu – Tre – Pro
• Indivíduo B: Val – Leu – Tre – Pro – Tir – Val – Lis
• Indivíduo C: Val – Met – Tre – Pro – Tir – Val – Lis
b) A é afetado porque produz uma proteína menor. B é normal, apesar da
substituição de uma base nitrogenada em seu DNA, porque o código genético é
degenerado. C é afetado porque possui um aminoácido diferente em sua proteína.
Leitura e Análise de Esquema
Página 39
Espera-se que os alunos possam relacionar o papel fundamental das proteínas na
organização e no funcionamento das células e dos seres vivos com os processos
moleculares envolvendo as informações genéticas: replicação, transcrição e tradução.
