Conteúdos
Este plano de aula apresenta o conceito e os fundamentos da hereditariedade, bem como os princípios da genética clássica, além de fazer um breve estudo da composição e estrutura da molécula do DNA e do projeto Genoma Humano. O material conta, ainda, com a apresentação, reflexão e discussão da epigenética. De que forma ela pode influenciar a forma como levamos a nossa vida? Ou seria o contrário: o nosso comportamento é capaz de modular a expressão dos nossos genes? A sequência traz orientações e um passo a passo de como abordar os conteúdos, além de links de textos para aprofundamento, sugestões de leituras, vídeos e atividades para uma melhor aprendizagem dos alunos.
● Hereditariedade;
● Princípios da genética clássica;
● Composição e estrutura do DNA; e
● Epigenética.
Objetivos
● Compreender o conceito e os fundamentos da hereditariedade;
● Recordar os princípios que regem a genética clássica;
● Retomar a composição e a estrutura da molécula do DNA;
● Conhecer o projeto Genoma Humano; e
● Investigar e debater sobre a epigenética.
Ensine também:
Ácidos nucleicos: do DNA à síntese proteica
Processos metabólicos: a respiração celular
Palavras-chave:
Genética. Hereditariedade. Epigenética.
Previsão para aplicação:
5 ou 6 aulas (50 min/aula).
Professor(a), para a aplicação deste plano, sugiro a seguinte distribuição dos conteúdos:
A etapa 1 pode ser aplicada em uma aula com 50 minutos de duração. Instigue os alunos, questionando-os sobre o que é hereditariedade, o que vem à cabeça deles quando ouvem essa palavra, que área da biologia a estuda e se podem citar um exemplo de uma situação em que ela se aplica. Após esse debate inicial, assista ao vídeo sugerido sobre o tema (vídeo 1) junto com os alunos, pausando sempre que achar necessário fazer alguma explicação. Sugiro, ainda, construir junto com os alunos um glossário, com os principais conceitos abordados no vídeo. Caso julgue interessante, aproveite o momento para retomar as Leis de Mendel.
Para a etapa 2, sugiro três aulas com 50 minutos de duração cada. Utilize a primeira e segunda aulas para abordar a estrutura e composição do DNA, faça um breve resumo/esquema na lousa sobre os ácidos nucleicos, com uma tabela contendo as principais semelhanças e diferenças sobre DNA e RNA, tais como: estrutura do nucleotídeo, bases nitrogenadas, regras do pareamento das bases, açúcar presente na pentose, estrutura da fita (dupla ou simples), e suas respectivas funções. Relembre, ainda, os processos de duplicação do DNA, transcrição e tradução do RNA. Em seguida, assista ao vídeo 2, sugerido anteriormente, junto com os alunos, identificando no vídeo tudo o que for abordado em tal resumo. Na terceira aula desta etapa, aborde o projeto Genoma Humano. Você pode solicitar uma pesquisa prévia aos alunos sobre o tema, ou pedir que leiam o artigo e/ou assistam ao vídeo sugeridos anteriormente neste plano (sala de aula invertida) e, no momento da aula, realizar uma roda de conversa sobre os principais pontos observados por eles, tais como: o que foi o projeto, quem o conduziu, qual a sua importância, o que mudou na ciência após o seu desenvolvimento, e o que mais julgar necessário. Que tal usar um espaço alternativo da escola para esse debate? Uma sala especial, o pátio ou até mesmo a sombra de uma árvore?
Para a etapa 3, sugiro de 1 a 2 aulas com 50 minutos de duração. Inicie escrevendo na lousa a pergunta escrita no título da etapa. Permita que os alunos exponham sua opinião sobre o tema e anote na lousa os principais pontos levantados por eles, valorizando sua participação e conhecimento. Em seguida, sugiro a resolução de uma situação problema de forma coletiva. Você, professor(a), pode transcrever na lousa o caso das gêmeas ou dos ratos, abordados no vídeo 4 – sugerido anteriormente neste plano, ler com os alunos e pedir que eles apresentem hipóteses sobre a situação problema. Ao final do debate, apresente o conceito de epigenética e descreva sua importância para a ciência e para a genética moderna, sintetizando os principais conceitos na lousa, para que os alunos anotem. Provoque-os, por fim, questionando se a epigenética não traria à tona as ideias de Lamarck sobre evolução. Ele não estaria correto? Se achar interessante, aproveite o final deste plano para revisitar os conteúdos sobre a origem dos seres vivos e as teorias de evolução.
Para finalizar, use e abuse dos exercícios contidos na etapa 4. Você pode deixá-los todos para o final, oferecendo um tempo aos alunos para a sua resolução, ou enviá-los como tarefa de casa. É possível, ainda, distribuí-los e trabalhá-los conforme a apresentação dos temas, ao final de cada aula. Não esqueça de fazer a correção de forma coletiva. Bom trabalho!
1ª Etapa: Genética clássica & hereditariedade
Ao longo da História, diversas teorias e modelos tentaram explicar os mecanismos que regulam a transmissão das características hereditárias. Tais princípios começaram a ser desvendados pelo monge Gregor Mendel (1822- 1884), que realizou diversos experimentos utilizando ervilhas. Os resultados de tais experimentos e as descobertas de Mendel transformaram para sempre os conhecimentos da Biologia e, por tais feitos, ele ficou conhecido como o “pai da genética”.
Os principais fundamentos da hereditariedade são:
– A determinação das características dos indivíduos (fenótipo) é influenciada pelo seu material genético (genótipo);
– Os genes são transmitidos aos descendentes por meio de gametas;
– Devido à fecundação, cada indivíduo possui dois representantes de cada um dos genes (alelos), herdados um do pai e um da mãe; e
– Os alelos não se misturam na fecundação, sendo novamente separados a cada geração, para a formação dos gametas, com o processo da meiose.
2ª Etapa: DNA e o projeto Genoma Humano
Após os estudos de Mendel e a confirmação da estrutura do DNA, realizada por Rosalind Franklin, Watson e Crick, o DNA foi reconhecido como o responsável por armazenar as informações genéticas do indivíduo, controlando, ainda, o ciclo celular, além de sintetizar RNA e proteínas. O DNA (ácido desoxirribonucleico) é um ácido que se encontra no núcleo das células eucariontes (e livres no citoplasma das células procariontes) e, devido às suas incríveis e importante funções, é uma das peças fundamentais para o dogma da biologia molecular.
Fonte: EBiologia. Acesso em 12 de julho de 2022.
3ª Etapa: Epigenética: são os nossos comportamentos capazes de modular os nossos genes?
Criada pelo cientista e filósofo britânico Conrad Hal Waddington em 1942, “epigenética” significa: além dos genes. Ou seja, é o estudo que trata de como a expressão dos nossos genes pode ser modulada por nosso comportamento, como por exemplo: alimentação, prática de atividades físicas, traumas, formas de lidar com o estresse, como nos relacionamos com as pessoas ao nosso redor etc. Por essa possível capacidade de assumirmos o controle da expressão dos nossos genes, a partir dos nossos comportamentos e hábitos, a epigenética representa uma das descobertas mais importantes dos últimos 20 anos, no campo da Biologia, com impacto significativo na Medicina.
4ª Etapa: Exercícios
1. Sobre a estrutura do DNA, marque a alternativa incorreta:
a) O DNA carrega as informações genéticas do indivíduo.
b) Os cromossomos são formados principalmente por DNA.
c) O DNA, assim como o RNA, é formado por nucleotídeos, que são constituídos por um fosfato, um açúcar e uma base nitrogenada.
d) Os nucleotídeos que formam o DNA diferenciam-se do RNA por apresentarem uma ribose e a base timina.
GABARITO: D.
2. Uma fita de DNA apresenta a seguinte sequência: TCAAGT.
Marque a alternativa que indica corretamente a sequência encontrada na fita complementar:
a)AGTTCA
b)AGUUCA
c)ATAAUA
d)UCTTGU
e)AGUUGA
GABARITO: A.
3. Marque a alternativa que melhor define um gene.
a) O gene é uma porção da molécula de RNA que determina uma característica.
b) O gene é uma região do DNA que é responsável pela síntese de carboidratos, determinando nossas características.
c) O gene é uma sequência de nucleotídeos em que está contida a informação que será usada para a síntese de proteínas.
d) Trecho do RNA que contém sequências de nucleotídeos que são usados para a síntese de proteínas.
GABARITO: C.
4. De outro lado, o galardão de química ficou com os inventores de ferramentas para estudar proteínas, os verdadeiros atores do drama molecular da vida.
É verdade que a Fundação Nobel ainda fala no DNA como o diretor da cena a comandar a ação das proteínas, mas talvez não seja pretensioso supor que foi um lapso, e que o sinal emitido por essas premiações aponta o verdadeiro futuro das pesquisas biológicas e médicas muito além do genoma e de seu sequenciamento (uma simples soletração). (…)
* LEITE, Marcelo. De volta ao sequenciamento. Folha de S. Paulo- 20 out. 2002.
O autor refere-se às proteínas como “atores do drama molecular” e ao DNA como “diretor de cena”. Essa referência deve-se ao fato de:
a) não ocorrer uma correlação funcional entre DNA e proteínas no meio celular.
b) o DNA controlar a produção de proteínas e também atuar como catalisador de reações químicas celulares.
c) o material genético ser constituído por proteínas.
d) as proteínas não terem controle sobre o metabolismo celular.
e) o DNA controlar a produção de proteínas e estas controlarem a atividade celular.
GABARITO: E.
5. Se o total de bases nitrogenadas de uma sequência de DNA de fita dupla é igual a 240, e nela existirem 30% de adenina, o número de moléculas de guanina será:
a)48.
b)72.
c)120.
d)144.
e)168.
GABARITO: A.
6. O RNA e o DNA são ácidos nucleicos e, portanto, são constituídos por subunidades denominadas nucleotídeos. Esses dois ácidos nucleicos, no entanto, apresentam algumas diferenças, como é o caso de suas bases nitrogenadas. Analise as alternativas e marque a que apresenta a única base nitrogenada ausente no DNA.
a) Citosina
b) Guanina
c) Uracila
d) Timina
e) Adenina
GABARITO: C.
Questões 1 a 6 disponíveis em: Brasil Escola.
Acesso em 06 de agosto de 2022.
7. A cor dos pelos em coelhos é definida geneticamente. No entanto, coelhos da variedade Himalaia, podem ter a cor dos seus pelos alterada em função da temperatura. Isto indica que o ambiente influencia: a) o fenótipo apenas na idade adulta.
b) o genótipo da população.
c) o genótipo e o fenótipo.
d) o genótipo apenas para cor dos pelos.
e) o fenótipo dos indivíduos.
GABARITO: E.
Questão 7 disponível em: Projeto Medicina.
Acesso em 06 de agosto de 2022.
8. Com relação à herança epigenética, considere as afirmativas a seguir.
I. É uma alteração herdada na função gênica relacionada a variações na sequência de bases do DNA.
II. É uma alteração herdada na função gênica que pode estar relacionada ao padrão de metilação do DNA.
III. A inativação do cromossomo X em mamíferos é um exemplo de herança epigenética.
IV. O imprinting genômico ou imprinting parental é um exemplo de herança epigenética.
Assinale:
a) se somente as afirmativas I e III estiverem corretas.
b) se somente as afirmativas II, III e IV estiverem corretas.
c) se somente a afirmativa I estiver correta.
d) se somente a afirmativa II estiver correta.
e) se somente a afirmativa III estiver correta.
GABARITO: B.
Questão 8 disponível em: QConcursos.
Acesso em 06 de agosto de 2022.
9. Para responder à questão baixo, leia o artigo Herança epigenética, disponível no seguinte link: InfoEscola.
Em 1999, a geneticista Emma Whitelaw desenvolveu um experimento no qual ratas prenhes foram submetidas a uma dieta rica em vitamina B12, ácido fólico e soja. Os filhotes dessas ratas, apesar de possuírem o gene para obesidade, não expressaram essa doença na fase adulta. A autora concluiu que a alimentação da mãe, durante a gestação, silenciou o gene da obesidade. Dez anos depois, as geneticistas Eva Jablonka e Gal Raz listaram 100 casos comprovados de traços adquiridos e transmitidos entre gerações de organismos, sustentando, assim, a epigenética, que estuda as mudanças na atividade dos genes que não envolvem alterações na sequência do DNA.
A reabilitação do herege. Época, nº 610, 2010 (adaptado).
Alguns cânceres esporádicos representam exemplos de alteração epigenética, pois são ocasionados por:
a) aneuploidia do cromossomo sexual X.
b) polipoidia dos cromossomos autossomos.
c) Mutação em genes autossômicos com expressão dominante.
d) Substituição no gene da cadeia beta da hemoglobina.
e) Inativação de genes por meio de modificações nas bases nitrogenadas.
GABARITO: E.
Questão 9 disponível em Infoescola.
Acesso em 06 de agosto de 2022.
10. Fenômenos epigenéticos levam a modificações do DNA e das histonas, que influenciam o remodelamento da cromatina e, consequentemente, a disponibilização ou não de genes para a transcrição.
ARRUDA, I. T. S. Epigenética. Genética na Escola, n. 1, 2015 (adaptado).
Esses fenômenos atuam na:
a) regulação da expressão gênica.
b) alteração nas sequências de bases.
c) correção de mutações em determinados genes.
d) associação dos ribossomos ao RNA mensageiro.
e) alteração nas sequências dos aminoácidos das histonas.
GABARITO: A.
Questão 10 disponível em Biologia Resolvida.
Acesso em 06 de agosto de 2022.
Plano de aula elaborado pela Prof.ª Dr.ª Nathalie Lousan.
Revisão textual: Professora Daniela Leite Nunes.
Coordenação Pedagógica: Professora Dr.ª Aline Bitencourt Monge.
Materiais Relacionados
● Para ler mais sobre hereditariedade
Acesso em: 06 de agosto de 2022.
● Para ler mais sobre a estrutura do DNA
Acesso em: 06 de agosto de 2022.
● Para ler mais sobre o projeto Genoma Humano
Acesso em: 06 de agosto de 2022.
● Para ler mais sobre o projeto Epigenética:
Blog Enem
Acesso em: 06 de agosto de 2022.
Ebook
Acesso em: 06 de agosto de 2022.
Sugestões de vídeos:
1. Hereditariedade – Biologia – Khan Academy
Acesso em: 06 de agosto de 2022.
2. Do DNA a proteína
Acesso em: 06 de agosto de 2022.
3. Documentário: O projeto genoma humano
Acesso em: 06 de agosto de 2022.
4. Epigenética: entenda essa nova fronteira na Ciência – BBC News Brasil
Acesso em: 06 de agosto de 2022.
5. Epigenética e a estranha herança através da memória celular – Minuto da Terra
Acesso em: 06 de agosto de 2022.