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TEIA DOTEIA DO SABERSABER2005

Fundação de Apoio às Ciências: Humanas, Exatas e Naturais

GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULOSECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO

DIRETORIA DE ENSINO - REGIÃO DE RIBEIRÃO PRETOAv. Nove de Julho no. 378 - Ribeirão Preto

METODOLOGIA DE ENSINO DE DISCIPLINAS DA ÁREA DE CIÊNCIAS DA NATUREZA, MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS DO ENSINO

MÉDIO: FÍSICA, QUÍMICA E BIOLOGIA

Material Pedagógico para uso do professorEVenda Proibida Coordenação GeralProf. Dr. Mauricio dos Santos Matos(16) 3602-3670 e-mail: [email protected]

Acompanhe a programação pela internet: http://sites.ffclrp.usp.br/laife

Curso I (Inicial)

Biologia Molecular e as Relações CTS

Prof. Dr. Marcelo Motokane Profa. Mariana do Valle

TEIA DO SABER 2005 Metodologia de Ensino de Disciplinas da Área de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias do Ensino Médio: Física, Química e Biologia (Turma Inicial)

Biologia Molecular e as Relações CTS

Prof. Dr. Marcelo Motokane e Profa. Mariana do Valle

APRESENTAÇÃO DOS PROFESSORES RESPONSÁVEIS PELO MÓDULO DE ENSINO

Prof. Dr. Marcelo Motokane: Bacharel e licenciado em Ciências Biológicas pelo

Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo. Mestre e doutor em Ensino de Ciências e

Matemática pela Faculdade de Educação da USP. Atuou no ensino fundamental e médio como

professor de biologia e ciências de escolas públicas e particulares. Autor de livros didáticos de

ciências para o ensino fundamental pela editora FTD e do material Telecurso 2000 de biologia.

Docente do Departamento de Psicologia e Educação da FFCLRP e membro do conselho científico-

pedagógico do LAIFE desenvolvendo projetos de pesquisa, ensino e extensão na área de ensino de

ciências.

Profa. Mariana Guelero do Valle: Licenciada em Ciências Biológicas pela Faculdade

de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo. Atua como

professora de ciências da rede particular de ensino de Ribeirão Preto. Fez inciação científica com

Genética de Populações no Departamento de Genética da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto

(USP). Faz parte do Grupo de Pesquisa em Ensino de Ciências do Laife da USP, no qual

desenvolve projeto na área de Linguagem e Ensino de Ciências.

TEIA DO SABER 2005 Metodologia de Ensino de Disciplinas da Área de Ciências da Natureza, Matemática e suas

2Tecnologias do Ensino Médio: Física, Química e Biologia (Turma Inicial)

APRESENTAÇÃO DAS ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS

Caros Professores:

Este material de apoio do Programa Teia do Saber (2005) tem como objetivos:

- Refletir sobre novos conteúdos para o Ensino de Ciências Naturais no ensino médio.

- Discutir o movimento de CTS nos currículos de Ciências.

- Conhecer novas tecnologias e saberes científicos referentes à Biologia Molecular.

- Disponibilizar sugestões de textos e atividades para serem utilizadas em sala de aula.

Na primeira parte desse curso, trataremos de aspectos técnicos relacionados à Biologia

Molecular. Além disso, serão abordadas as principais descobertas da área e sua influência para a

ciência como um todo.

Na segunda parte do curso, discutiremos aspectos relacionados ao ensino de ciências e o

movimento de Ciência/Tecnologia e Socieadade, muito presente nas discussões curriculares.

Esperamos que vocês apreciem o curso.

Mariana e Marcelo



Biologia Molecular Teste de Paternidade

Figura 1- Esquema da estrutura em dupla hélice do DNA, cromossomos e célula

O exame de DNA para fins de identificação pessoal e determinação de paternidade é

considerado o maior avanço do século na área forense. Com o exame de DNA, a determinação de paternidade passou a atingir níveis de certeza absoluta. Estatísticas do Registro Civil indicam que cerca- de 30% das crianças nascidas no Brasil não têm pai declarado, o que freqüentemente representa um sério problema. A Prática forense consiste na aplicação de técnicas científicas dentro de um processo legal. Essas práticas envolvem pesquisadores altamente especializados – ou criminalistas – que localizam vestígios que proporcionam provas conclusivas quando são testados em laboratório.

O DNA de cada ser humano é único e diferente dos demais, com exceção de gêmeos univitelinos. Todo ser humano possui duas formas de cada gene, uma forma recebida de sua mãe e a outra de seu pai. Embora a maioria dos genes seja essencialmente igual entre as pessoas, algumas seqüências específicas do DNA são extremamente variáveis entre indivíduos. O local onde uma destas seqüências hipervariáveis é encontrada no cromossomo é denominado loco. Cada um destes locos pode, portanto, ter várias formas diferentes denominadas alelos.

Estas seqüências de DNA contêm várias cópias consecutivas de uma unidade de seqüência, uma atrás da outra, como vagões de trem. Em uma população, podemos encontrar alelos diferentes desta mesma seqüência entre os indivíduos onde a diferença entre eles está apenas no número de vezes em que a unidade se repete. Assim, estas seqüências são ditas altamente polimórficas. Para facilitar a compreensão, tome como exemplo a seqüência ATCG como uma unidade de seqüência de um microssatélite:



Se um alelo possuir esta unidade repetindo-se de modo consecutivo 3 vezes, teremos a seguinte seqüência: ATCGATCGATCG (alelo 1) gerando um fragmento de 12 pares de bases. Agora tome como exemplo um outro alelo onde esta mesma unidade se repete por 4 vezes. Deste modo, o fragmento gerado será: ATCGATCGATCGATCG (alelo 2) com 15 pares de bases.

Estes dois alelos poderão ser diferenciados de acordo com seus respectivos tamanhos. São justamente estas diferenças no número de repetições destas seqüências que resultam na detecção de diferentes alelos, ou seja, fragmentos de tamanhos diferentes, no genoma humano de diferentes indivíduos. Em genomas de eucariotos, estas seqüências estão distribuídas ao acaso e constituem a classe mais polimórfica de marcadores moleculares disponível. Estas repetições podem estar localizadas dentro de genes ou podem se localizar em regiões que não contêm genes. Estas regiões ainda são de função desconhecida. Estas seqüências repetitivas são utilizadas em testes de paternidade por DNA por serem altamente polimórficas, o que diminui muito a possibilidade de que dois indivíduos não relacionados tenham o mesmo genótipo, isto é, os mesmos alelos. Nestes casos, várias regiões diferentes do genoma são utilizadas, isto é, fragmentos de DNA repetitivo espalhados pelo genoma. Para se chegar a um número que reflita a possibilidade de que um indivíduo seja de fato o pai em questão, todos os resultados são multiplicados e avaliados .

O compartilhamento de alelos entre a criança e o suposto pai permite estabelecer paternidade com uma probabilidade maior, menor ou igual a 99,9999%. Por outro lado, quando os alelos não são compartilhadas entre a criança e o suposto pai, este é excluído categoricamente (100%) da possibilidade de ser o pai biológico da criança. Os alelos presentes no filho (a) que não estão presentes na mãe, obrigatoriamente devem estar presentes no pai biológico. O exame de paternidade pela análise de DNA é, portanto, extremamente poderoso para a determinação de paternidade biológica. Da mesma forma, o exame é um subsídio técnico definitivo para identificar com absoluta precisão uma pessoa erroneamente apontada como pai biológico de uma criança.

Fontes de DNA utilizados em geral na análise forense

Sangue, Cabelo, Urina, Sêmen, Saliva, Osso

Extração DNA

No processo de extração do DNA são utilizados soluções detergentes para desestruturar as moléculas de lipídios presentes nas membranas celulares e ciclos de centrifugação para separar os constituintes de maior densidade. Diferentes métodos de extração são utilizados de acordo com o tipo de amostra.



No caso de amostras de sangue, a extração do DNA é feita a partir dos leucócitos e não das hemáceas que são anucleadas. Abaixo a figura mostra um exemplo de extração de DNA de suab bucal (saliva).

Figura2 - Extração de DNA de saliva

Método PCR (Polymerase Chain Reaction)

Figura 3- Amplificação do DNA (PCR)

Este método existe graças ao Dr Kary B. Mullis. O conceito de amplificação do DNA pelo PCR é símples, mas seu impacto tem sido extraordinário. A primeira publicação utilizando este método surgiu em 1985. Cada ano subseqüénte o número de publicações científicas utilizando o PCR tem crescido exponencialmente.

Em 1989, a revista Science elegeu o PCR "o maior desenvolvimento científico" e a Taq polimerase a molécula do ano.



Em 1993, Kary Mullis, o criador deste método, recebeu o prêmio Nobel de Química.

O princípio básico da PCR está na capacidade de, a partir de quantidades mínimas de DNA, multiplicar uma determinada seqüência, de modo que esta se torne majoritária na amostra. O material inicial para análise através da técnica de PCR pode ser obtido a partir de diferentes tecidos. Estes tecidos podem ser o sangue, que proporciona uma grande quantidade de DNA, ou até mesmo fios de cabelo ou células da boca. Numa reação de PCR, o fragmento de DNA que desejamos multiplicar (ou amplificar) é chamado de fragmento alvo ou DNA molde (e os oligonucleotídeos que utilizamos são chamados de primers), ou iniciadores. Na realidade, os primers nada mais são do que pequenos fragmentos de DNA complementares às extremidades da região que se pretende amplificar. Estes primers são produzidos rapidamente e vendidos por companhias de biotecnologia específicas. A técnica de PCR tem provocado grande impacto nas principais áreas da biotecnologia: mapeamento gênico, clonagem e seqüenciamento de DNA, e detecção da expressão gênica. Atualmente, a PCR é utilizada para o diagnóstico de doenças genéticas, bem como na detecção de material genético presente em pequenas quantidades na amostra em análise. Como exemplo, temos a detecção e identificação de material genético de vírus como o HIV ou o vírus da hepatite, assim como a detecção de organismos geneticamente modificados em produtos alimentícios. Etapas: (ver figura 5). 1- Dois pequenos fragmentos de DNA, tipicamente de 20 pares de bases, são sintetizados em laboratório. Esses são os “primers” , que são complementares a cada uma das extremidades da seqüência de DNA de interesse. 2- Num tubo de reação são adicionados os primers, os nucleotídeos livres (adenina, guanina, timina e citosina), o DNA que se quer analisar (DNA molde) e uma enzima especial resistente ao calor chamada Taq DNA polimerase, que promove a síntese de DNA. 3-O tubo é colocado em um termociclador (ver figura , um aparelho que irá promover o aquecimento e o resfriamento das amostras. 4-A mistura é aquecida a 95°C, causando a separação das duas fitas de DNA. 5- Em seguida, a mistura é esfriada até 55°C ou 65°C, temperatura na qual os primers se ligam às regiões complementares das fitas de DNA que estão separadas. Neste momento, dentro do tubo de reação, todo o DNA está na forma de fita simples, menos as duas pequenas regiões nas quais os primers de 20 pares de bases se ligaram nos dois lados da seqüência de DNA de interesse. 6- A temperatura é então elevada a 72°C, e a Taq DNA polimerase começa a sintetizar um novo DNA, começando nas regiões em dupla fita, local onde cada um dos primers se ligou ao DNA molde. A Taq irá promover a síntese de DNA somente a partir da região em dupla fita. A síntese ocorre em uma taxa de aproximadamente 20 nucleotídeos/segundo, e em cerca de 30 segundos a 1 minuto uma nova cópia do fragmento que se quer analisar é sintetizada. 7- A reação agora é novamente aquecida a 95°C, causando novamente a separação de todo DNA em fitas simples. Ao final do primeiro ciclo há duas fitas da molécula original de DNA, mais duas cópias da região de interesse.



8- A temperatura é novamente reduzida, e agora os primers irão se ligar aos 4 sítios nas novas duas cópias e também na molécula original de DNA. A temperatura do ciclo é novamente elevada a 72°C e as 4 fitas individuais são copiadas em 8.

Esses ciclos são repetidos geralmente 30 vezes, num aparelho chamado termociclador. Ao final dos ciclos de amplificação existem, aproximadamente, 1 milhão de cópias do segmento de DNA de interesse para cada molécula molde originária da amostra inicial. É assim que podemos selecionar um fragmento específico dentro de um genoma.

Quando são usados primers específicos em uma reação em cadeia da polimerase (PCR), fragmentos específicos no genoma do organismo são amplificados. É por este tipo de análise que podemos observar diferenças entre indivíduos. Estas análises podem ser feitas utilizando-se o DNA repetitivo, ou VNTRs, já mencionados anteriormente. De acordo com o número de repetições da seqüência que são observadas, ou seja, das bandas de diferentes tamanhos visualizadas em gel de agarose (ou poliacrilamida), podemos identificar o grau de parentesco ou até a origem da amostra em análise.

A técnica de PCR tem sido muito aplicada em estudos forenses devido à pouca disponibilidade de material em situações criminais. Além disso, devido à alta sensibilidade desta técnica, torna-se possível a amplificação de DNA a partir de até mesmo uma única célula, e o DNA obtido não precisa necessariamente estar íntegro.

No entanto, a grande sensibilidade desta técnica apresenta também desvantagens, pois o risco de contaminação por uma molécula de DNA não presente na amostra de interesse se torna grande, sendo recomendado bastante cuidado em casos forenses e em todos os estudos moleculares.

Figura 4 - Termociclador



Figura 5- Esquema das fases de Desnaturação, anelamento e extensão da fita de DNA

Após concluída a PCR no termociclador, aplica-se as amostras em gel em geral de poliacrilamida corado por prata para a visualização das bandas.

Figura 6- Aplicação da amostra em gel vertical em cuba de eletroforese



Figura 7- Pela figura do gel podemos observar que P1 é o pai verdadeiro já que os alelos são compatíveis (inclusão de paternidade de P1 e exclusão de P2) Atualmente existe outra técnica denominada PCR em tempo real (Real Time PCR) que utiliza marcadores por fluorescência. Corresponde a um sistema que permite correlacionar a intensidade de um sinal coletado com a quantidade de produto amplificado. PERÍCIA DE PATERNIDADE PRÉ-NATAL EM VILO CORIAL OU LÍQUIDO AMNIÓTICO. O nosso DNA é o mesmo em qualquer tecido do corpo. Assim o teste em DNA pode ser feito em qualquer célula e tecido, inclusive antes do nascimento do bebê. Para o teste pré-natal o tecido fetal é obtido durante a gravidez com uma coleta de vilo corial (tecido placentário) ou do líquido amniótico que banha o bebê. A coleta de vilo corial é uma aspiração de células da placenta (geneticamente iguais ao feto) e pode ser feita a partir da 10ª semana de gestação. A amniocentese é a coleta líquido amniótico contendo células fetais, que pode ser realizada a partir da 14ª semana de gravidez. Ambos os procedimentos para obtenção de células fetais para determinação de paternidade pelo DNA antes do nascimento da criança são simples e confiáveis quando realizados por profissionais experientes em ultrassonografia e coletas obstétricas. Além dos tecidos do bebê são necessárias amostras de sangue periférico e/ou células bucais da gestante e do(s) suposto(s) pai(s). A Determinação da Paternidade Pré-Natal deve ser feita apenas em casos em que ela será realmente esclarecedora. Normalmente a maior indicação é quando há dúvida entre mais de um suposto pai e há necessidade de resolver o dilema antes do nascimento da criança. Por motivos éticos,não realiza exames em situações em que é contemplada uma interrupção da gravidez, exceto em caso de estupro.



ATIVIDADES

1- Extração de DNA a partir de Bife de Fígado

(protocolo odnavaiaescola.org) O objetivo desta atividade está em extrair DNA a partir de um pedaço de bife de fígado. É importante que seus alunos já tenham desenvolvidos os seguintes conceitos: O DNA está no núcleo da célula As membranas celulares são formadas por uma dupla camada lipídica Enzimas são catalisadores que aceleram as reações químicas Nesta atividade as células serão lisadas, liberando todo o conteúdo celular. O DNA será separado da mistura contendo as organelas e proteínas e poderá se observado a olho nu. Nós aconselhamos que esta atividade seja realizada previamente pelo professor de modo que alguns parâmetros (tais como tamanho do bife de fígado e a quantidade de sal adicionada) sejam otimizados. Deste modo, realize esta atividade pelo menos uma vez com diferentes quantidades destes "materiais" antes de realizá-la com seus alunos. Material Necessário -Um bife de fígado de aproximadamente 300 gr -Liqüidificador doméstico -Sal -Detergente de lavar louça transparente -Água morna -Copos de vidro transparente -Palitos -Álcool (isopropanol) -Um coador -Procedimento Corte o bife em pequenos pedaços Coloque no liqüidificador Adicione água morna com sal (aproximadamente 5 pitadas) Bata por uns 10 segundos Passe a mistura para um copo através do coador. Encha mais ou menos metade do copo Misture no copo, lentamente para não fazer bolhas, 2 a 3 colheres de chá de detergente Lentamente adicione o isopropanol no copo até encher. Não misture o álcool com a solução, deixe o álcool permanecer como um camada isolada no topo da solução Espere uns 5 minutos O DNA deverá surgir na superfície da solução. Pesque o DNA com um palito! Sugestão de questões a serem realizadas com os alunos Qual a função do sal? 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 que o liqüidificador faz? O liqüidificador ajuda a quebrar mecanicamente as membranas da célula



O que acontece quando se adiciona o detergente? As enzimas presentes no detergente desestruturam as moléculas de lipídios presentes nas membranas celulares Qual o papel do álcool? O DNA é insolúvel em álcool e deste modo se separa da solução. O DNA tem também menor densidade que os outros constituintes celulares, por isso surge na superfície da solução Por que você não pode ver a dupla hélice? A estrutura de dupla hélice só pode ser visualizada de modo indireto e através de aparelhos sofisticados. O que você está observando são milhares de fitas de DNA juntas 2- Extração de DNA de morango (Protocolo da Carnegie Academy for Science Education.) O morango tem 40 cromossomos e 4 cópias de cada cromossomo Primeiro pegamos um morango e retiramos o cabo verde. Colocamos o morango dentro de uma saco zap e amassamos bem. Pegamos um tubo plástico-pode ser tambem um copo de requeijão-e colocamos um papel filtro-pode ser filtro de café- em cima. Adicione uma colher de chá de detergente de lavar louça e uma pitada de sal grosso ao morango amassado no plástico Depois de misturar bem, passe o líquido pelo papel filtro Adicione álcool absoluto-álcool de farmácia- à mistura. Pode ser também álcool 70%. Coloque mais ou menos o dobro de álcool em relação à mistura de morango. É melhor que o álcool esteja frio. Depois de adicionar o álcool, mexa bem a solução como se estivesse mexendo café. Use uma bastão de vidro se possível. O DNA vai formar uma nuvem na solução e o DNA ficará vermelho por causa dos pigmentos do morango. 3- Extração de DNA de Cebola (Protocolo: Amabis) MATERIAL 1 cebola picada copo Detergente Água quente (70o – 75o C) Papel de filtro Álcool (conservado no congelador)



Palito japonês PROCEDIMENTO Colocar a cebola picada no copo e acrescentar detergente e a água quente e esperar 15 minutos. Em seguida colocar sob gêlo. Filtrar a mistura e acrescentar álcool. Observar o aparecimento de 2 fases. A solução aquosa contendo o DNA, ficará na fase que está embaixo. Com o auxílio do palito, faça movimentos giratórios e observar-se-á a adesão dos filamentos (moléculas de DNA) no palito. Pergunta: Como se sabe que os filamentos são moléculas de DNA? Porque a partir de estudos das propriedades químicas dos filamentos sabe-se que estes têm as mesmas propriedades das moléculas de DNA. Por exemplo, o RNA não se enrolaria no palito.

TEIA DO SABER 2005 Metodologia de Ensino de Disciplinas da Área Tecnologias do Ensino Médio:

de Ciências da Natureza, Matemática e suas Física, Química e Biologia (Turma Inicial)

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4- Contrução de célula em 3 Dimensões (Produção: THE GENE SCHOOL – adaptação: o dna vai à escola)

Pegue um saco plástico pequeno daqueles usados com seladora de cozinha ou daqueles para comida congelada. Pegue outro saco bem maior, de modo que o saco pequeno represente o núcleo da célula e o saco grande a célula. No saco pequeno coloque Karo marron, ou qualquer outra solução que te ocorra que seja melosa e que tenha cor. O saco pequeno será o núcleo da célula, deste modo, escolha algo para simbolizar o DNA. Eu indicaria fios de uma linha colorida, bem emboladinho.. Certifique-se que os fios aparecerão mesmo estando embebidos na solução de Karo. Feche o saco pequeno com a seladora. Coloque o saco pequeno dentro do saco grande. Faça de modo que o saco pequeno não tenha espaço para se movimentar muito, dentro do saco grande, de modo que o núcleo da célula tenha uma posição mais ou menos definida. Mas não aperte demais, que é para não perder a fluidez.

No saco grande, coloque Karo transparente, simbolizando o citoplasma, ou outra solução semelhante que te ocorra. Escolha diferentes coisinhas para simbolizar as organelas. Por exemplo, chiclete Ping-Pong cortadinho com um estilete, ou mesmo inteiro pode ser a mitocondria (coloque vários chicletes-uma célula tem várias mitocôndrias!), amendoim pequeno pode ser os ribossomos, uma bala pode ser o complexo de Golgi, purpurina espalhada pode representar as protéinas e por aí vai. Feche o saco grande com a seladora. É interessante que os alunos escolham os materias de acordo com a forma das organelas. É importante também que eles percebam a fluídez do citoplasma, como as coisas se movem e como o núcleo fica relativamente isolado do resto e protegido por uma membrana. Agora talvez eles deixarão de imaginar que a célula é apenas … "como uma laranja onde se fez um corte transversal.." e perceberão melhor a dinâmica do processo.

http://gslc.genetics.utah.edu/



TEXTOS COMPLEMENTARES "Ué, mas gasolina não tem DNA?" Fábia Andérez Ciência Hoje On-line 04/09/03 Vestibulandos não estabelecem ponte entre conceitos científicos e vivência cotidiana A tensão entre conhecimento científico e senso comum pode estar mal resolvida na vida de alunos do ensino médio. Às vésperas de entrar na faculdade, jovens de 18 anos não conseguem reconhecer e aplicar os conceitos apresentados em sala de aula no dia-a-dia. A conclusão é do professor Valter Carabetta Junior, que realizou uma pesquisa com estudantes de escolas particulares de São Paulo durante o desenvolvimento de sua tese de doutorado na Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo.

Aplicada ao ensino de biologia, a pesquisa procurou entender como é feita a internalização do conceito de DNA pelos estudantes. Entrevistas realizadas por Valter apontaram constatações preocupantes. Os mesmos alunos que concluem por seu próprio raciocínio que todo ser vivo tem DNA são capazes de afirmar que também a gasolina é dotada da mesma molécula. Esses estudantes foram provavelmente influenciados pelo teste de pureza (dito 'de DNA') realizado em alguns postos de combustíveis do país e disseminado na mídia como estratégia publicitária. O exemplo acima mostra como os estudantes não conseguem estabelecer uma ponte entre o conhecimento científico trabalhado em sala de aula e sua vivência cotidiana. Essa associação é complicada mesmo com temas amplamente divulgados pela mídia -- como é o caso do DNA. "Os alunos não têm representação mental do conceito, apenas definem verbalmente", diz o professor e especialista no ensino de ciências. "Alguns acabam levados pela influência da propaganda." Valter chegou a essas constatações a partir de entrevistas realizadas com seis estudantes, nas quais eles não só respondiam perguntas, mas também eram incitados a tecer reflexões sobre o conceito de DNA. A estratégia -- que Valter classifica como uma atividade de 'metacognição' -- permitiu que esses estudantes analisassem sua própria estrutura de pensamento e percebessem eventuais falhas no encadeamento lógico das questões.



O professor atribui a dificuldade dos alunos de abstrair conceitos científicos ao excesso de conteúdo do currículo de biologia no ensino médio, na maioria das vezes trabalhado sem análise, reflexão e questionamento. Segundo ele, o incentivo à memorização, prática comum nos anos que antecedem as provas de vestibular, também comprometeria a internalização desses conceitos. Para reverter esse quadro, defende Valter, é necessário que o aluno se torne consciente de seu conhecimento sobre o objeto de estudo, saiba falar sobre o assunto e seja capaz de representá-lo mentalmente. Por trás do esforço individual é necessário que o professor conheça o que o aluno pensa sobre determinado assunto para poder levá-lo a constantes reflexões por meio de perguntas. "É através desses questionamentos que o professor alicerça o conhecimento de seus alunos", disse Valter. "Não basta jogar o conceito pronto." O DNA mitocondrial de Eva A tecnologia do DNA recombinante melhorou tanto a precisão da análise genética que, como uma ferramenta, a genética está encontrando aplicações em campos de investigação inteiramente novos. A aplicação da genética molecular à antropologia é, pelo menos para mim, uma surpresa que tem produzido um resultado inesperado. Como um adendo, eu gostaria de relatar a descoberta da tão conhecida Eva Mitocondrial. Os métodos empregados nessa pesquisa, senão o assunto em si, já nos serão familiares através dos estudos feitos previamente neste capítulo de genética molecular na medicina. A surpreendente e controversa teoria da Eva Mitocondrial, demonstrada há alguns anos, é atualmente aceita por muitos cientistas, e novos dados experimentais deram suporte a essa conclusão inicial. A hipótese da Eva Mitocondrial sugere que o grau de similaridade genética entre seres humanos (ou outras espécies) pode ser quantificada pelo número de mutações dentro do DNA do genoma mitocondrial. Os genes de uma criança são aproximadamente igualmente herdados do pai e da mãe. O rearranjo genético que ocorre a cada geração sucessiva dá ao feto duas cópias de cada gene de uma escolha de quatro possíveis dentre os genomas dos pais. Esta reprodução sexual junta com recombinação genética aumenta a diversidade da resposta genética em relação a pressões evolucionárias. A herança do DNA mitocondrial (DNAmt) é uma exceção à reprodução sexual. Acredita-se que a mitocôndria, organela essencial ao metabolismo anaeróbico, teria sido uma bactéria primitiva que se tornou um parasita obrigatório de células eucarióticas. As mitocôndrias possuem muitos componentes da bactéria, incluindo uma quantidade limitada do seu próprio DNA. De singular na teoria da Eva Mitocondrial é a descoberta de que o DNAmt é herdado apenas da mãe, não havendo nenhuma contribuição do pai na época da fertilização. Quando o espermatozóide penetra o óvulo, não há entrada de mitocôndria. Apenas o DNA da cabeça do espermatozóide contribui para a formação do zigoto. A única fonte de DNAmt do zigoto é materna. A mãe passa o seu componente de DNA mitocondrial para suas filhas e filhos. Os filhos não podem passar sua informação genética adiante; a informação pode ser passada apenas pelas filhas. O DNAmt é uma molécula circular, com apenas 16.500 nucleotídeos, que codificam RNA ribossômico e de transferência, assim como algumas enzimas da cadeia de transporte de elétrons presentes na mitocôndria. Outras enzimas da mitocôndria são codificadas pelo DNA nuclear celular. Investigadores de Berkeley usaram estudos de DNA mitocondrial para traçarem ancestrais humanos, contando com o fato de que o pouco apreciado DNA mitocondrial é passado de geração a geração somente por fontes maternas. Eles retiraram amostras de DNA mitocondrial de 147 diferentes indivíduos escolhidos dos tantos grupos antropologicamente diversos quanto possíveis dentre a população da Terra. Aborígenes australianos, índios americanos, negros africanos, europeus do Norte, e outros foram todos amostrados. O DNAmt de cada indivíduo foi submetido a um extensivo mapeamento por RFLP. Uma análise comparativa das mutações em cada amostra foi



feita. Os pesquisadores de Berkeley formaram uma árvore evolutiva, assumindo que, quanto menor as diferenças mutacionais entre dois indivíduos mais proximamente relacionados eles estavam. O resultado surpreendente foi que todas as ramificações da árvore se juntaram em um tronco rapidamente. Rapidamente significa que usando uma taxa assumida para as mutações no DNAmt, todos os indivíduos testados poderiam ser considerados tendo uma mãe comum africana em um passado evolutivo recente. Estes investigadores concluiram: "Todos estes DNAs mitocondriais partiram de uma única mulher que se postula ter vivido 200.000 anos atrás, provavelmente na África. Todas as populações examinadas, exceto a população africana, têm origens mútiplas, implicando que cada área foi colonizada repetidamente." O ancestral africano foi chamado Eva Mitocondrial pela imprensa. A descoberta de uma convergência na árvore evolutiva a um único ancestral materno comum que viveu na África sub-Saárica há apenas 200.000 anos é sem dúvida dramática. Muitas potenciais falhas nessa teoria têm sido extensivamente debatidas. Os 200.000 anos estimados ao ancestral comum poderiam ser um erro significante se fosse assumido que a taxa de mutação para o DNAmt estivesse errada. O DNA mitocondrial possui uma taxa de mutação mais alta do que o DNA nuclear, porque a mitocôndria não possui o mecanismo de reparo extensivo do DNA, presente no núcleo da célula. Mesmo assim a taxa de mutação não pode estar errada por mais de um ou dois fatores. A seleção dos 147 indivíduos pode não ser suficiente para mostrar outras diversas tendências evolutivas nos seres humanos. Em adição, uma ramificação da árvore evolutiva testada usando o DNAmt é perdida quando ocorre uma geração em que apenas nascem filhos. Isto leva a potenciais becos sem saída neste este tipo de análise. Alguns antropólogos se incomodam com o fato das gravações fósseis da evolução do homem não se igualarem a este curto espaço de tempo sugerido pelas gravações do DNA. Mesmo assim, muita discussão e os novos dados dos últimos anos sugerem que o modelo está basicamente correto. A análise de DNAmt para o estudo da evolução em muitas espécies está sendo genericamente aceita. A tecnologia do DNA recombinante se tornou uma ferramenta aceita e altamente quantitativa para os estudos em antropologia, evolução e ecologia. O que são alelos? Cada um de nós possui cerca de 35 mil genes e todos nós, independente da cor, raça ou credo, pertencemos à mesma espécie, a espécie humana. A definição do conceito de espécie não é tarefa simples, mas podemos simplificar dizendo que dois indivíduos são da mesma espécie se o cruzamento entre eles puder produzir indivíduos férteis. Além disso, indivíduos de uma mesma espécie possuem o mesmo número de cromossomos em suas células. E apesar de tudo isso, somos diferentes uns dos outros. O que determina essas diferenças? Por que uns são louros, outros morenos, uns brancos, outros pretos? Essas diferenças são determinadas pelos alelos que cada um de nós possui. Alelos são as diferentes formas com que um gene pode se apresentar. Assim como existem variações para uma mesma cor, existem variações para um mesmo gene. Sendo assim, cada um de nós possui um grupo de alelos e o que faz sermos quem somos é a soma da combinação de todos os nossos alelos (genótipos) com as influências recebidas do meio ambiente (fenótipo). Seqüenciamento de DNA A reação de seqüenciamento de DNA é similar a uma reação de PCR, mas neste caso os componentes adicionados ao tubo de reação são os seguintes: o fragmento que foi amplificado por PCR, um primer apenas, nucleotídeos livres e um outro tipo de nucleotídeos, marcados com florescência e a enzima Taq polimerase. Durante a reação o primer irá se ligar à seqüência complementar, e os nucleotídeos serão incorporados de acordo com a fita molde. Haverá tanto a incorporação dos nucleotídeos livres não marcados como a dos nucleotídeos marcados com



florescência. Estes nucleotídeos são chamados de nucleotídeos de terminação. Isso porque, cada vez que um nucleotídeo de terminação é incorporado, a leitura da fita molde é interrompida, gerando um fragmento de tamanho respectivo ao local onde o nucleotídeo de terminação foi incorporado. No final, serão gerados fragmentos de vários tamanhos que serão lidos por um feixe de laser num aparato chamado de seqüenciador. Os fragmentos marcados por fluorescência passam através de uma janela de leitura onde os fragmentos são detectados por um raio laser. Os fluorocromos são então excitados pela emissão de laser, sendo detectados por um foto-multiplicador. Os sinais florescentes são transferidos para um computador Macintosh que analisa a posição e a força do sinal, produzindo um cromatograma consistindo de picos coloridos. A área sob o pico representa a força do sinal e a cor do pico é especificada de acordo com a base nucleotídica em questão. Sendo assim, o programa nomeia a base A, C, T ou G para cada posição, ou então N, quando a posição não é clara. MITOS E VERDADES SOBRE O TESTE DE DNA (Dr. Sergio Pena) "O exame de DNA tem de ser feito no sangue”.- FALSO - O DNA é o componente genético básico e está presente em todas as células do nosso corpo. E ele é absolutamente o mesmo nas células brancas do sangue, nas células da mucosa bucal, nas células da raiz do cabelo (bulbo capilar), no sêmen etc. O teste de paternidade pode ser feito com qualquer tecido que contenha DNA. "Exame de DNA é sempre igual. Vamos fazer o mais barato”.- FALSO - Não se deixe iludir. Qualidade tem preço. O valor do exame está diretamente ligado à quantidade de regiões do DNA estudadas e ao percentual de confiabilidade do resultado. "O bebê é muito novinho e terá de crescer mais para fazer o teste de DNA”.- FALSO - Não existe idade mínima nem máxima’ para o teste de paternidade pelo DNA. "Cortei o cabelo dele para fazer o teste de DNA”.- FALSO - Cabelo cortado não contém DNA suficiente para os testes. O DNA usado para determinação de paternidade está na raiz (bulbo) do cabelo arrancado ou retirado de escovas, pentes, ralos de banheiro etc. "Ele já morreu há muitos anos, sem nenhum outro parente vivo. Nunca poderei provar que ele era o pai de meu filho”.- FALSO - O teste de paternidade pode ser feito em DNA extraído de material exumado, independente do tempo e local de sepultamento, ou da causa da morte. Para acessar mais informações sobre "PERÍCIA SEM A PRESENÇA DO SUPOSTO PAI (Exumação)" neste site, clique aqui. "Sou primo da mãe e estou com medo do resultado ser positivo, mesmo que eu não seja o verdadeiro pai”.- FALSO - Toda pessoa é geneticamente diferente da outra, exceto os gêmeos homozigóticos (idênticos). Um teste de paternidade robusto e mais completo (com análise de maior número de locos de DNA pela PCR) pode definir a paternidade mesmo havendo parentesco entre a mãe e o possível pai ou se houver dúvida entre dois supostos pais que são irmãos ou meio-irmãos, primos ou mesmo pai e filho, tio e sobrinho, avô e neto.



"Tomei medicamentos, me alimentei bem e bebi bastante antes da coleta para o teste de DNA. O resultado não será o verdadeiro". – FALSO - Medicamentos, alimentos ou bebidas não alteram o DNA da pessoa. Nenhum preparo especial é necessário antes da coleta de sangue e/ou células bucais para os teste de paternidade pelo DNA. "Terei de esperar o bebê nascer para provar quem é o pai dele”.- FALSO - Não é necessário esperar o nascimento do bebe. O teste de paternidade pelo DNA pode ser feito durante a gestação, a partir da 10ª semana. Para acessar informações sobre Paternidade PRÉ-NATAL neste site, clicar aqui. "A mãe não precisa participar do exame porque já sabemos que ela é mãe mesmo” FALSO - Se ela já tiver falecido, o exame pode ser feito, mas é mais dispendioso e mais difícil. Se a mãe for viva, o ideal é testá-la também. Metade do DNA vem da mãe e a outra metade do pai biológico. O teste sem a mãe, na falta de 50% das informações herdadas dela, que são muito importantes, terá de compensar isto com o estudo de um número muito maior de locos (regiões) do DNA só do suposto pai e do filho. Cálculos matemáticos e estatísticos mais complexos serão necessários. Havendo de parentesco entre a mãe que não será testada e o suposto pai ou se houver dúvida entre dois possíveis pais, parentes entre si (irmãos, meio-irmãos, primos, pai e filho, avô e neto, tio e sobrinho) a análise é mais complexa ainda. "O DNA arquivado no ‘Banco de DNA do GENE’ pode ser usado após a morte, caso apareçam pessoas pleiteando a paternidade”.- VERDADEIRO - Pessoas prevenidas que temem que após o falecimento apareçam pessoas reclamando participação na herança tomam esta providência.



A descoberta da estrutura do DNA Fonte: Cronologia da Genética - 13 Fev 2001 - CienTIC, 2001 Há 50 anos, no dia 7 de março de 1953, no laboratório Cavendish, na Inglaterra, Francis Crick e James Watson concluíram que a molécula do DNA tem a estrutura de uma dupla hélice, uma descoberta que daria novos rumos à ciência. A partir de então, a biologia molecular tornou-se, de fato, uma ciência que hoje, com meio século de avanços, traz à cena a transgênese, a genômica e a possibilidade da clonagem reprodutiva.

No dia 25 de abril daquele ano, a revista Nature publicou o artigo Molecular Structure of Nucleic Acids (Estrutura Molecular dos Ácidos Nucleicos), primeiro de uma série sobre o tema. Com menos de mil palavras e um gráfico simplificado, o trabalho descrevia a estrutura da molécula. A representação a que chegaram Crick e Watson é a de uma longa molécula, constituída por duas fitas enroladas em torno de seu próprio eixo, como se fosse uma escada do tipo caracol. A ligação entre elas é feita por pontes de hidrogênio, que são ligações fracas, isto é, que se rompem com facilidade, ficando as bases nitrogenadas com o papel de corrimão de uma escada circular.

Desde o final da década de 30, pesquisadores tentavam obter um padrão de difração de Raios-X para tentar visualizar a molécula de DNA. Porém, somente na década de 50, com o aumento do interesse pelo DNA, os estudos estruturais da molécula se intensificaram. A estrutura tridimensional da molécula de DNA descrita por Watson e Crick, deu nova motivação à comunidade científica mas a dimensão e a importância do feito não foram reconhecidos de imediato pelos pesquisadores da época. Muitos apostavam mais nas proteínas como portadoras dos fatores genéticos, dada a sua maior complexidade. Foram os bioquímicos que perceberam o envolvimento do DNA na síntese das proteínas, que constituem o meio pelo qual os genes transferem às células a informação acerca do que elas devem ser e fazer.

Mas outros modelos tentaram representar o DNA anteriormente. O químico russo Phoebus A. T. Levene, em 1909, trabalhando em seu laboratório no Instituto Rockefeller havia mostrado que o DNA continha as quatro bases nitrogenadas - Adenina (A), Guanina (G), Timina (T) e Citosina (C) - e que estas estariam arranjadas na forma de uma coluna vertebral, isto é, composta de fosfato e açúcares, com as bases nitrogenadas ligadas a elas. Levene estava convencido de que, com ácidos nucléicos e proteínas no núcleo, as moléculas de proteínas armazenavam todas as informações genéticas nos cromossomos. Mas a teoria de Levene sobre a função do DNA ser unicamente manter unidas as moléculas de proteína revelou-se incorreta, pelas revelações posteriores de Frederick Griffith.



Griffith vinha estudando a bactéria que causa a pneumonia, Diplococcus pneumoniae. Seus estudos mostraram evidências da importância do DNA na hereditariedade da bactéria. Embora a maioria da comunidade científica tenha ignorado esses resultados obtidos por ele, foi a partir de então que alguns grupos de pesquisa realizaram estudos cujos resultados aumentavam as evidências de que o DNA era o 'princípio transformante', como o material genético era mencionado. Após a realização de cálculos com as quatro bases nitrogenadas, A, G, T e C, Griffth construiu o seu modelo, no qual propôs que as mesmas estariam dispostas lado a lado, ligadas entre si por átomos de hidrogênio.

Entre os cientistas que buscavam desvendar a estrutura do DNA, estava Rosalind Franklin, especialista em Raios-X que, em 1951, divulgou o que seria a sua versão sobre o DNA. Para ela, que era colaboradora de Maurice Wilkins no laboratório de difração de Raios-X no King's College, em Londres, a difração de Raios-X parecia confirmar que a estrutura do DNA era helicoidal. Algo entre duas e quatro cadeias helicoidais entrelaçadas. Muito parecido ao modelo proposto por Levene. Como Franklin não acreditava na construção de modelos para confirmar seus resultados, continuou seus cálculos, ignorando pequenos detalhes como a localização das bases, que teria visto em um modelo tridimensional.

Também em 1951, Linus Pauling, no Caltech Institute, nos Estados Unidos, trabalhando com difração de Raios-X, sugeriu que a estrutura do DNA era composta por três hélices enroscadas umas às outras, sugerindo uma estrutura espiral semelhante a um sacarolha.



Para a pesquisadora Dulce Helena Ferreira de Souza, do Centro de Biotecnologia Molecular Estrutural do Instituto de Física de São Carlos, ao conhecimento da estrutura do DNA seguiram-se os estudos de suas características físico-químicas. Segundo ela, em 1961, por intermédio da preparação de duplas hélices híbridas de DNA e RNA, Bem Hall e Sol Spiegelman obtiveram a prova definitiva de que o DNA atua na síntese de proteínas. "O maior conhecimento das características do DNA e os avanços computacionais têm permitido o desenvolvimento de ferramentas de manipulação dessa molécula e contribuído para o atual cenário científico na área de biologia molecular e genética", afirma a pesquisadora.

Já para João Bosco Pesquero, do Departamento de Biofísica da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), graças ao conhecimento da estrutura do DNA e ao posterior desenvolvimento da biologia molecular, hoje a medicina vislumbra a possibilidade da geração de novas técnicas terapêuticas e tratamentos para doenças antigamente consideradas incuráveis, a terapia gênica. "O seqüenciamento completo do genoma humano, considerado um marco na pesquisa, o qual abre inúmeras possibilidades para o melhoramento da saúde e do bem-estar dos seres humanos, não poderia ser alcançado sem o prévio conhecimento da estrutura do DNA", diz. Para Pesquero, todos esses avanços tecnológicos baseiam-se na manipulação das moléculas de DNA produzidos em laboratório (DNA recombinante) como fonte de informação e conhecimento.

A história da dupla-hélice Até 1950, quando Crick e Watson iniciaram suas pesquisas sobre o DNA, a mágica da transmissão da informação genética ainda era um mistério. O físico inglês Francis Crick, aos 33 anos de idade, após assistir a uma palestra de Linus Pauling e ler o livro What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell (O que é a vida? O Aspecto físico das Células Vivas), escrito por um dos pais da mecânica quântica, Erwin Schrödinger, decidiu ir para Cambridge trabalhar no mais famoso laboratório de física da época, o Cavendish.

Já o zoólogo James Dewey Watson, viveu dois acontecimentos que marcaram definitivamente a sua trajetória no caminho científico: um deles foi a leitura do livro de Schrödinger, no qual descobriu o gene; o segundo foi a decisão de trabalhar com o microbiologista italiano Saldor Luria, nos Estados Unidos, com quem iria estudar os fagos (ou bacteriófagos, vírus que infectam bactérias). O termo bacteriófago significa, literalmente, "comedor de bactéria", uma vez que os fagos se reproduzem às expensas da bactéria hospedeira a qual, normalmente, não sobrevive ao processo.

Foi num congresso em Nápoles, na Itália, que Watson conheceu Maurice Wilkins, que lhe mostrou uma imagem de difração de Raios-X em que vinha trabalhando no Medical Research Council do King's College de Londres. A visão dessa imagem levou Watson a perceber que era aquele o caminho para descobrir a estrutura química do DNA.

Disposto a estudar a difração de Raios-X , Watson conseguiu transferir-se para o laboratório Cavendish em Cambridge, onde conheceu Crick. A empatia entre os dois foi imediata. Resolveram então que o ponto central de suas pesquisas seria a descoberta da estrutura do DNA.

Enquanto Watson e Crick estudavam os resultados de Linus Pauling, em Cavendish, no King's College, Wilkins e sua colaboradora Rosalind Franklin trabalhavam no aperfeiçoamento das imagens de difração de Raios-X.

Ao ler um novo artigo de Pauling sobre o tema, Watson descobriu um erro e tentou convencer Wilkins e Franklin de que tinha a interpretação correta, diferente da de Pauling, o que levou Wilkins a mostrar a Watson suas imagens mais recentes de difração de Raios-X do DNA. Tais imagens revelaram a Watson que sua idéia estava correta. De volta para Cavendish, iniciou, juntamente com Crick, a construção do novo modelo da estrutura do DNA.

Após cinco semanas de erros e acertos, finalmente o modelo estava pronto. A notícia se espalhou: "pesquisadores de Cambridge haviam descoberto o segredo da vida". Maurice Wilkins no entanto, fiou de fora da descoberta a que teria reagido apenas com uma breve e sarcástica mensagem: "acho que vocês são uma dupla de belos patifes...". Em 1962, Crick, Watson e Wilkins receberam o Prêmio Nobel de Medicina. Franklin, que deveria partilhar a homenagem, havia morrido de câncer em 1958.

Panorama das Ciências na época O século XX iniciou-se com a física dominando o panorama das ciências. A publicação, em 1927, do Princípio da Incerteza de Heisenberg chega ao limite do conhecimento da época. O mundo ficou dividido em duas partes: o das coisas grandes e o das minúsculas, colocando por terra a convicção de que o mundo seria regido por um único conjunto de leis, em todas as escalas e grandezas. Quando, em 1944, o bacteriolista Oswald Theodore Avery, descobriu a molécula do DNA, teve início uma agitação nas áreas da química e biologia. A primeira tentativa de reproduzir a vida



em laboratório foi feita pelo químico norte-americano Stanley Lloyd Miller que, em 1952, procurou reproduzir as condições que teriam existido na Terra antes do aparecimento dos seres vivos. Misturou água, hidrogênio, amônia e metano e os submeteu a descargas elétricas. Ao reagirem, os ingredientes chegaram a gerar os aminoácidos dos quais são feitas as proteínas no corpo humano, mas Miller não conseguiu transformar seu "caldo" em células vivas. A Genética, iniciada por Mendel em meados do século XIX, experimentou grande impulso com a descoberta ocorrida um século depois e fechou o milênio com o seqüenciamento do DNA humano.

Cronologia

1856 Gregor Mendel, monge austríaco, estabelece as primeiras leis da hereditariedade, estudando sucessivas gerações de ervilhas verdes e amarelas: conclui que existem elementos autônomos que controlam as características hereditárias.

1881 Edwar Zacharias prova que os cromossomos contêm o DNA descoberto por Miescher. 1889 Richard Altmann batiza a nucleína com o nome de ácido nucléico. 1909 As unidades fundamentais da herança biológica recebem o nome de genes. 1910 Thomas Morgan descobre que os genes estão localizados nos cromossomos. 1929 F. Griffith faz a primeira experiência de transferência genética passando ácido nucléico de

uma bactéria para outra, transmitindo-lhe assim as suas características patogênicas. 1953 James Watson e Francis Crick descobrem a estrutura molecular do DNA, o material

hereditário da vida, que tem a forma de uma dupla hélice. 1959 Severo Ochoa e Arthur Komberg ganham o Prêmio Nobel da Medicina pelo seu trabalho na

síntese de polinucleótidos de DNA e RNA. 1960 Paul Berg consegue clonar DNA. 1978 Clonagem do gene da insulina humana. 1985 Ralf Prinstar cria o primeiro porco transgênico. É pela primeira vez analisada a

possibilidade de se vir a decodificar o genoma humano. 1986 É anunciado o lançamento do Projeto Genoma Humano. 1995 É seqüenciado o primeiro genoma não viral: o da bactéria Haemophilus influenzae.

1996 Ian Wilmut e a sua equipe clonam a ovelha chamada Dolly, que logo se torna na mais famosa ovelha do mundo. É seqüenciado o genoma de uma levedura, a Sacharomyces cerevisae.

1997 É seqüenciado o genoma da bactéria Escherichia coli , o principal microorganismo utilizado nas técnicas de clonagem.

1998 Sequenciação do genoma do verme Caenorhabditis elegans. É formada a empresa Celera Genomics que anuncia querer seqüenciar o genoma em três anos, aproveitando os recursos desenvolvidos pelo consórcio internacional.

1999 Setembro O consórcio público anuncia a intenção de publicar um rascunho do genoma humano durante a Primavera de 2000, um ano antes do previsto.

Dezembro Publicada a sequência do cromossoma 22. 2000Março É publicada a seqüenciação do genoma da mosca-do-vinagre, com cinco cromossomas. Maio É apresentada a seqüência do cromossoma 21. Junho A Celera e o consórcio público anunciam um primeiro rascunho do genoma humano. 12 de Fevereiro de 2001 É anunciada a publicação da análise da seqüência do genoma humano.

Fonte: Cronologia da Genética - 13 Fev 2001 - CienTIC, 2001



Patrimônio genético, pesquisa científica e biopirataria José Galizia Tundisi - presidente do Instituto Internacional de Ecologia. O Brasil reconhecidamente tem uma das maiores biodiversidades de todo o planeta representada por um conjunto de organismos terrestres e aquáticos, de águas continentais, costeiras e oceânicas. Esta biodiversidade estrutural é suportada por uma ampla base de diversidade genética que gera, também, uma biocomplexidade funcional de altíssima importância para o planeta Terra, pois regula ciclos, estabelece padrões de distribuição de plantas e animais e, portanto, constitui-se em um patrimônio biológico, genético, e econômico, fundamental em praticamente todas as regiões do país. Da Floresta Tropical Úmida à Mata Atlântica, aos cerrados e caatinga, ao Pantanal e Lençóis Maranhenses, às regiões de mangue e praias, às zonas costeiras, bacias e estuários, o Brasil tem uma enorme massa de organismos e um espetacular e diversificado processo evolutivo, constituindo-se em um imenso e formidável laboratório. É evidente que este patrimônio pelo seu valor científico e suas características de biodiversidade única, tem gerado enormes interesses no Brasil e no exterior. Estes interesses, alguns genuinamente científicos, outros puramente econômicos e comerciais, já despertam atenção. Há muito tempo temos enfatizado que a biodiversidade no Brasil tem um enorme potencial para acrescentar conhecimento à ciência, mas é também um acervo econômico de alguns trilhões de dólares pelo valor que pode ser gerado por descobertas científicas de interesse comercial (fármacos), ou pela simples comercialização de plantas e animais. Para disciplinar esses usos da biodiversidade e coibir a biopirataria, é evidente que algumas ações devem ser encetadas com urgência: o controle do transporte de material para o exterior, o disciplinamento dos usos de material genético no país e no exterior e a adoção de medidas drásticas contra qualquer tipo de atividade clandestina de transferência de material biológico ou genético. Entretanto, essas ações importantes não podem também impedir que a pesquisa realizada por brasileiros no Brasil ou no exterior em consórcio com cientistas de outros países, seja desenvolvida. A prática científica, transparente como ela deve ser, e honrada, e que é utilizada para ampliar o conhecimento deve ser estimulada, e não inibida. Desta forma, pesquisadores do programa Biota-Fapesp, reunidos em São Carlos/SP, em dezembro de 2002, organizaram uma moção com a finalidade de alertar autoridades dos órgãos de controle, de que coletas de material, experimentos com organismos vivos, transporte de organismos, todos com finalidade científica, devem ter tratamento diferenciado daquele de projetos comerciais ou com fins econômicos. Para poder dar continuidade às experiências e projetos de pesquisa é preciso liberdade de ação e capacidade de decisão no campo; a solicitação foi feita no sentido de que houvesse uma distinção salutar e importante, para os dois tipos de procedimentos. Explorar a biodiversidade e o patrimônio genético do Brasil é um dever de pesquisa científica e de todos os cientistas que desejam contribuir para aumentar o conhecimento da humanidade. Esta atividade deve ser preservada, estimulada e protegida, para dar oportunidades e abrir perspectivas. Biopirataria e exploração econômica clandestina e feita à sorrelfa seja por brasileiros ou estrangeiros ou em consórcio deve ser punida e coibida. A distinção não é difícil e as autoridades e os sistemas de avaliação de projetos e de fiscalização têm meios para fazê-la. Basta ter competência e capacidade de análise. Isto é o que recomendam e solicitam os pesquisadores que não querem parar suas pesquisas com o tema.



As aparências enganam - Estudo genético desvincula cor escura da pele de alto grau de ancestralidade africana Elisa Martins Ciência Hoje on-line 29/01/03

Você seria capaz de assegurar que todo negro tem a maioria dos genes herdada de ascendentes africanos? Atenção: a resposta pode estar além da aparência. Um estudo da equipe do geneticista Sérgio Pena, da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), sugere que a cor da pele de um brasileiro, estimada apenas por avaliação física, não determina que ele tenha um grau geneticamente elevado de afrodescendência. Publicada em dezembro de 2002 na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, a pesquisa expõe os riscos de se associar cor e ancestralidade geográfica. Para saber em que medida eles se relacionam, os pesquisadores usaram marcadores genéticos autossômicos propostos em um estudo anterior. Trata-se de um conjunto de 10 genes com freqüência bastante distinta na Europa e na África, que a equipe de Pena transformou estatisticamente em um 'Índice de Ancestralidade Africana' (AAI). Para comprovar sua eficácia em separar afrodescendentes de não-afrodescendentes, os pesquisadores analisaram amostras de DNA cedidas pela Universidade do Porto (Portugal) de 20 indivíduos daquele país e 20 da ilha de São Tomé (costa oeste da África). Os portugueses apresentaram valores de AAI negativos, entre -16,4 (menos africanos) e - 4,9. Já os valores dos indivíduos de São Tomé ficaram entre +2,9 e +13,6. "Ao verificar uma freqüência imensamente diferente do AAI nos dois grupos, vimos que os marcadores genéticos escolhidos faziam uma boa distinção entre eles", conta Pena. Em seguida, os cientistas analisaram 173 indivíduos de Queixadinha, comunidade rural de Minas Gerais. "Primeiro, um médico e uma enfermeira classificaram subjetivamente cada um em branco, negro e intermediário, levando em conta pigmentação da pele, cor e textura do cabelo, além da forma do nariz e dos lábios", explica Pena. Comparados os resultados dos dois avaliadores, chegou-se a uma classificação de 30 negros, 29 brancos e 114 intermediários. Os pesquisadores analisaram amostras de DNA desses indivíduos e os classificaram em função do Índice de Ancestralidade Africana. O grupo classificado como negro teve uma proporção significativa de ancestralidade não-africana: 48%. O grupo de intermediários, com 45% de ancestralidade africana, mostrou-se mais próximo ao



grupo de negros do que aos brancos -- com 31% de ancestralidade africana. "Os ditos 'brancos' (com variação de AAI de -10 a +5) estão bem longe dos resultados das amostras de Portugal (nas quais o AAI variou entre -16,4 e -4,9)", diz Pena. Mas as conclusões se aplicam a todo o Brasil? A equipe de Pena analisou amostras de 49 indivíduos da região Norte, 49 do Nordeste, 50 do Sudeste e 52 do Sul. O resultado não foi diferente do de Queixadinha. "O grupo com menor AAI foi o do Sul, seguido do Norte, que tem forte presença de índios", conta Pena. "Mas mesmo os brancos do Sul eram bem menos 'europeus' que os de Portugal. Embora no Brasil a aparência física seja muito valorizada, separar indivíduos pela cor não significa quase nada em termos genômicos e geográficos." Sugestão de sites para consulta: www.dnai.orgwww.fbi.gov/hq/handbook/intro.htmhttp://educar.sc.usp.br/licenciatura/2003/siteprojeto/2003/7_teste_paternidade_criminalistica.pdfhttp://www2.uerj.br/~labdna/bases.htmhttp://www.ufv.br/dbg/BIO240/TP120.htmhttp://www.geocities.com/HotSprings/8125/PCR.htmlhttp://www.kumc.edu/gec/forensic.htmlhttp://www.pbs.org/wgbh/nova/sheppard/labwave.html quizz http://dnalc.bii.a-star.edu.sg/resources/dnadetective.htmlhttp://www.virtualmuseum.ca/Exhibitions/Myst/en/game/index.phtmlwww.odnavaiaescola.com

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http://www.virtualmuseum.ca/Exhibitions/Myst/en/game/index.phtml

http://www.odnavaiaescola.com/



Genética na escola tem ritmos próprios http://www.comciencia.br/reportagens/genetico/gen08.shtml

Transgênicos, clonagem, teste de DNA, mapeamento do genoma humano. Estes temas ocupam lugar de destaque nas agendas de pesquisa de várias instituições. A mídia impressa e televisiva tem se deixado invadir pelos resultados e polêmicas gerados com essas pesquisas. E a escola? Será que o ritmo intenso e veloz dos novos rumos da genética tem orientado transformações no ensino de biologia? Quais as impossibilidades da escola incorporar tais conhecimentos? O que acontece com os conhecimentos científicos quando saem dos laboratórios e chegam às escolas? É papel da escola trabalhar com esses "novos" conhecimentos? Na opinião de pesquisadores da área de ensino de Biologia a escola não acompanha o ritmo impresso pela velocidade de produção de conhecimento no campo das ciências biológicas. E, para alguns, nem deveria acompanhar, pois apresenta outras funções sociais, preocupações e tradições.

Ser atual é ensinar o novo?

Professora conta suas experiências com “nova genética” A professora Elenise Cristina Pires de Andrade, que ensina na Escola Estadual Professor Gabriel Pozzi em Limeira -SP, relata que, desde 2000, quando começaram as pesquisas relacionadas ao seqüenciamento, ela aproveita para discutir “sobre o poder da ciência e questionar sobre o fato de que, naquele momento, grande parte da aplicação prática desses conhecimentos estavam relacionados apenas à cura doenças”. Nessa época, achou interessante distribuir para seus alunos trechos de matérias publicadas em revistas e discutir também “o que era clonagem, genoma e transgênicos”. Mais tarde, foi a vez do seqüenciamento de proteínas, o Proteoma. Novamente a professora aproveitou reportagens para discutir com os alunos sobre a dificuldade de se fazer este tipo de pesquisa no Brasil. “Lembro que falei do Laboratório Nacional de Luz Síncroton (LNLS) e os alunos acharam o máximo ter um laboratório deste no país”, comenta.

"O ensino de Biologia, em qualquer nível, não tem que dar conta de todas as questões, de todas as novidades", na opinião de Luís Henrique Sacchi dos Santos, professor do Programa de Pós-Graduação em Educação da Universidade Luterana do Brasil, Canoas (RS). Mesmo os especialistas em Ecologia, por exemplo, podem não entender quase nada de Genética ou Embriologia, exemplifica. "Os professores de ensino médio, mesmo que desejem, não têm condições - tempo, dinheiro, conhecimentos, linguagem - para acompanhar as 'novidades'", diz.

Não ensinar os temas "atuais" da genética significa estar desatualizado? Esta é uma inquietação que a professora Martha Marandino, da Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo (USP) acha complexa. "Do ponto de vista educativo, ser 'atual' não é necessariamente ensinar o 'novo', mas fazer com que o conhecimento faça sentido para os alunos, para a vida deles", analisa. Ela destaca ainda que a contemporaneidade do conhecimento não passa somente por ensinar os temas mais recentes da ciência, já que se pode trabalhar com esses temas de forma dogmática. Formar alunos "atualizados em biologia", diz Marandino, pode ser feito tanto com "temas antigos", como a Sistemática e a Fisiologia, por exemplo, como por meio de temas recentes, a biopirataria, os transgênicos, entre outros.

A novidade estaria em fazer com que os temas provoquem a reflexão, a crítica, a mudança e o entendimento do mundo. A História da Biologia, por exemplo, poderia ser um rico instrumento para compreender os motivos sociais, políticos e científicos que contribuíram para que a Biologia, e dentro dela a Genética, sejam tão valorizadas nos dias de hoje e ocupem espaços prioritários nas agências de fomento à pesquisa, exemplifica Marandino.

O destaque dado à genética é analisado por Sacchi como um novo paradigma: a "genetização". Quando se fala em biodiversidade, por exemplo, em última instância, é o genoma que está em questão, e não o organismo, a população, a comunidade em si. Tal genetização, "passa também pela 'molecularização', ou seja, a busca da 'verdade' última do corpo e da natureza no íntimo do genoma", diz Sacchi. A tendência que atravessa as explicações biológicas, de explicar tudo a partir dos genes, não seria passível de reprodução nas escolas, mas tem atingido a mídia de forma intensa, segundo o pesquisador.

Antonio Carlos Rodrigues de Amorim, professor da Faculdade de Educação da Universidade Estadual de Campinas, também acredita que não deve haver uma preocupação com a inserção dos conhecimentos "top de linha" na escola. Mas, destaca outro argumento: "esses conhecimentos estão procurando um espaço de legitimação e a escola, como a mídia, é mais um espaço de reconhecimento"; expondo também sua preocupação com a existência de uma pressão cultural para que estes temas reorientem os rumos da Biologia. "Se esses conhecimentos ganharem mais este espaço de legitimação vão também adquirindo o status de universalização", diz.



A entrada de "novidades" no currículo escolar

Parece existir, entre os pesquisadores, um certo consenso de que a genética não produziu, e talvez não produza, grandes mudanças no currículo tradicional da Biologia. Porém, não se pode negar que, "mesmo que 'não queira' a escola é invadida por esses temas: os alunos perguntam, trazem notícias, querem saber. Se a escola não responde, de alguma maneira, a essa demanda, corre o risco de ser deslegitimada", lembra Marandino.

A mídia tem sido um dos espaços que mais contribui para manter os novos rumos da genética no centro das discussões. Desta forma, tem se tornado, muitas vezes, fonte de informações para professores e alunos e, também, de pressão para que a escola discuta tais temáticas e suas polêmicas. "Eu tenho medo do que vai acontecer na segunda-feira por causa do que saiu no Fantástico". Esta frase já foi ouvida pela professora Lenise Garcia, do Instituto de Biologia da Universidade de Brasília (UnB), várias vezes durante os cursos que ministra aos professores.

Para Garcia, esse movimento provoca uma mudança na postura do professor e na relação professor - aluno. "O aluno está, muitas vezes, mais atualizado que o professor, e isso inverte a relação que se estabelece comumente na sala de aula", argumenta a pesquisadora. Além disso, ela ressalta que a "nova" genética traz como novidade a necessidade de um posicionamento ético do professor, que é impossível omitir; mesmo o silêncio acaba representando um posicionamento. Em se tratando da Biologia, uma área científica marcada pela ênfase tecnicista, isso é bastante relevante, conclui Garcia.

Já Sacchi desconfia da possibilidade da mídia reorientar o currículo da Biologia, mas acredita que pode provocar algumas tensões, alguns ajustes e acréscimos. Em sua opinião, é freqüente o "encaixe" das novas temáticas junto a outras já estabelecidas, e isso pouco contribui para o repensar do currículo dessa disciplina no ensino médio.

A impossibilidade de fazer grandes mudanças nos currículos tem sido exposta pelos professores para os pesquisadores da área. Vivian Leyser da Rosa, do Centro de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), coloca que tem percebido uma "ansiedade muito grande dos professores, seja porque não querem, ou porque não podem, abrir mão dos conteúdos tradicionais, mas que, ao mesmo tempo, desejam introduzir nas suas aulas a genética da atualidade".

Filmes movimentam a genética nas aulas Além das reportagens a professora Elenise Andrade gosta de levar filmes para discutir com os alunos. Com certa turma, que acompanhou durante três anos, ela passou o filme Frankestein e, como não estava trabalhando com conteúdos ligados à genética, não esperava que os alunos fizessem uma conexão entre o filme e a genética. “Na hora do filme muitos perguntaram: o Frankestein é um clone? É um mostro ou não? O ser humano cria coisas que muitas vezes não sabe no que vai dar? O clone vai ser humano ou não?”. X-Men foi outro filme explorado nas aulas, desta vez junto com um texto da Marilena Chauí sobre preconceito. Andrade relata que surgiram várias conexões entre o filme e o texto. A cena em que o menino está com a mãe - o menino olha para o Ciclope e a mãe comenta: Não quero que você se envolva com essa gente - foi uma das que mais chamou a atenção da turma. “Os mutantes também são humanos? Existe um por quê da existência dos preconceitos?” Além de discutir essas questões, também conversaram sobre o fato de uma “mutação nos seres vivos demorar muito mais a acontecer do que o que apareceu no filme, e que as mutações às vezes desestabilizam os seres, outras vezes não”, conta. Para a professora, essas são “mentiras cinematográficas” que os filmes muitas vezes se permitem. Já em Parque dos Dinossauros discutiram a questão histórica, ou melhor, lembra Andrade: “o fato dos transgênicos não terem uma história no planeta, e as possíveis implicações de se inserirem seres sem história genética no ambiente”.

Cartaz do filme X-Men. Site: www.signautograph.com/x-men

Atuando nos campos do possível os professores geralmente "fazem chegar à escola esses conteúdos como novidade. Esta é uma tática que utilizam para interromper a estabilidade do conhecimento organizado curricularmente", analisa Amorim. As novidades - os transgênicos, as patentes de biodiversidade, o teste de DNA, a Dolly - podem ser geradoras de brechas no currículo escolar que interessem a professores e alunos, diz o pesquisador.

A Biologia transforma-se nas mãos de professores e alunos Parece existir uma certa tendência, entre os pesquisadores, de considerar o conhecimento produzido na escola, o conhecimento escolar, como diferente do conhecimento científico. Partindo deste pressuposto uma questão que tem movimentado a comunidade científica na área do ensino de Biologia é: o quê acontece com o conhecimento científico quando este se torna escolar? Esta questão está diretamente relacionada à entrada de novos conteúdos nos currículos escolares e há, entre os pesquisadores, diversas formas de respondê-la.

Martha Marandino comenta que "nem todos os conhecimentos biológicos entram na escola. Há uma seleção, em função dos objetivos sociais da escola, e, nessa dinâmica, alguns conteúdos clássicos se mantêm como importantes". Uma certa

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"tradição biológica" no dizer de Sacchi, herdada das ciências naturais e acrescida de novos conhecimentos que, de certa forma, estabelece o que tem sido considerado como importante para ser ensinado.

Porém, não é apenas a pesquisa científica que define os elementos de impacto sobre o currículo, lembra Marandino. A existência de múltiplas prioridades na escola torna a entrada das "novidades da genética" mais lentas, em um movimento diferente do que acontece na mídia. Temas como a educação ambiental, a orientação sexual e sexualidade, a educação para a saúde, entre outros, mostram que existem demandas sociais, que concorrem na definição daquilo que será ensinado na escola.

Além da seleção, a pesquisadora chama a atenção para as transformações que acontecem com o conhecimento científico ao adentrar a escola. "Transformações que não são meras simplificações do conhecimento, no sentido negativo do termo, mas verdadeiras criações com objetivo de ensino-aprendizagem", diz.

Amorim, dedica-se a estudar como um objeto cultural, a Biologia, é transformado em objeto de ensino. Na sala de aula os professores enfatizariam, de acordo com ele, menos a seleção de conteúdos e mais a forma como estes são trabalhados. Em sua opinião, "a Biologia é um objeto nômade, que se transforma à medida que funciona em determinados contextos na aula". As atividades realizadas comumente pelos professores, como exercícios, experimentos, plenárias, usos de vídeos, entre outros, recontextualizam os conteúdos.

Desta forma, a Biologia participa desses processos fazendo funcionar ora uma aproximação com o cotidiano, ora uma regulação moral, ora um diálogo com um texto e assim por diante. Argumentar nesta direção, parece não ser fácil para o pesquisador, já que ela propõe uma inversão da lógica predominante: o que antes era considerado apenas técnica, estratégia, dinâmica, passa a movimentar e configurar o conteúdo e produzir sentidos diversos para a Biologia no ensino.

Há um considerável interesse em propor novos materiais didáticos, como jogos, simulações em computador, kits de materiais, bem como cursos, que levem o DNA à escola. Mas Amorim lembra que "quem deseja que certo conhecimento esteja na escola tem que pensar que ele vai ser transformado e que a escola focaliza muito mais a transformação do sujeito, do que ao acesso à cultura que as pessoas têm o desejo de ter".

Perceber a necessidade de entender melhor os processos que ocorrem na produção do conhecimento escolar é algo recente entre os pesquisadores. A Sociedade Brasileira de Ensino de Biologia (SbenBio), que reúne alunos da graduação, professores e pesquisadores da área, tem se configurado em um importante espaço de discussão dessas e outras questões. A consolidação da Sociedade, em 1997, também significou a criação de pontes que buscam conectar pesquisadores e professores, diminuindo as distâncias entre os resultados das pesquisas e as práticas escolares.

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