ISSN 2176-1396
MAQUETE DO CROMOSSOMO 22 E EXTRAÇÃO DO DNA VEGETAL
COMO AUXILIADORES DA PRÁTICA
Célia Artemisa Gomes Rodrigues Miranda1- UFPEL Grupo de Trabalho - Práticas e Estágios nas Licenciaturas Agência Financiadora: não contou com financiamento Resumo
Os conteúdos de genética são muitas vezes mal compreendidos pelos alunos por falta de exemplos concretos que aproximem esses temas com o seu quotidiano. Os conceitos de genes, cromossomos e DNA ainda são os temas com maior dificuldade de compreensão pelos alunos, necessitando que os professores trabalhem melhor esses conceitos para colmatar essa dificuldade. O objetivo deste trabalho é relatar as práticas realizadas com os alunos do terceiro ano do ensino médio numa escola pública estadual de Pelotas. As atividades foram realizadas durante o Estágio Supervisionado, abordando os conteúdos de cromossomos, genes e DNA. Para trabalhar esses conceitos foram realizadas o experimento da extração do DNA e o manuseio de uma maquete representando um cromossomo 22 humano, por ser um dos menores cromossomos humanos. Para a extração do DNA, foi utilizada a banana e o morango. Os alunos foram montando o experimento conforme roteiro, explicando os fatos na ficha de observação. Para compreender melhor o cromossomo como estrutura compactada formada pelo DNA, foi utilizado a maquete de um cromossomo, de 14 cm, feito com 10,2 metros de barbante, simulando as fitas de DNA. Este, colocado dentro de duas garrafas plásticas transparentes. Para a análise, foi aplicado um questionário no final das atividades. Para os alunos, as práticas foram produtivas, pois permitiu que eles visualizassem o DNA macroscopicamente, e reconhecer que os vegetais também possuem material genético. Através da maquete do cromossomo 22 puderam perceber a complexidade do nosso material genético, localizando as principais estruturas de um cromossomo de forma mais concreta. Estas duas práticas foram muito bem aceitas pelos alunos, facilitando a associação da teoria com a prática.
Palavras-chave: Extração DNA. Maquete cromossomo 22 humano. Ensino de genética.
Introdução
De modo geral, o Biologia é um tema que desperta grande interesse nos alunos, por estar tão próximo do dia-a-dia deles. Além de estudar temas do quotidiano como a ecologia, microbiologia, os
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Mestranda do Programa de Pós-graduação em Educação pela Universidade Federal de Pelotas. E-mail: [email protected].
conhecimentos biológicos auxiliam também no relacionamento com o ambiente, como por exemplo, evitar e curar diversas doenças.
Mesmo sendo um tema tão próximo dos alunos, diversos estudos tem apontado a genética como um dos problemas mais frequentes no ensino de Biologia, sendo difíceis de serem trabalhadas (MOURA et al, 2013; PETROVICH et al, 2014). Os alunos tem apresentado grande dificuldade em aprender os conceitos genéticos, inclusive aqueles que já se encontram no ensino superior (WOOD - ROBINSON et al, 2000; JOAQUIM et al, 2007). Segundo Cantiello e Trivelato (2003), os alunos apresentam grandes dificuldades em localizar o material genético nas células, não conseguindo entender as estruturas relacionadas à transmissão da hereditariedade, até mesmo o modo como ocorre esse processo. Outro erro bastante frequente no conhecimento genético, é a dificuldade de reconhecer a presença do material genético em todas as células do organismo, relacionando-os apenas aos gametas sexuais (SILVEIRA; AMABIS, 2003). Se existe dificuldade em reconhecer o material genético em todas as células dos seres vivos, essa dificuldade se acentua ainda mais ao reconhecer que o DNA também se encontra nas células dos demais seres vivos, que não os animais (BANET; AYUSO, 1995).
Por ser uma área que trabalha com conceitos complexos e abstratos, de natureza microscópica e invisível como genes ou DNA, isso acaba dificultando o entendimento dos alunos (CID; NETO, 2005). Lewis et al (2000) sugerem que os alunos necessitam ter uma melhor compreensão das estruturas básicas da genética e da hereditariedade, como a ligação física entre genes e cromossomos, para construir uma estrutura conceitual coerente, que promova uma aprendizagem significativa sobre os conteúdos genéticos. Dependendo da forma como é ensinada, (BANET; AYUSO, 1995; SCHEID; FERRARI; DELIZOICOV, 2005), os alunos acabam apresentando ideias confusas e muitas vezes distorcidas sobre os diversos temas da área (LIMA; PINTON; CHAVES, 2007; PAIVA; MARTINS, 2005).
A discussão em torno da necessidade de conciliar a teoria e a prática durante o processo de aprendizagem dos alunos, tem sido consensual entre os teóricos. Como coloca Krasilchik (2004), a ausência de contextualização dos conteúdos, com abordagens estritamente teóricas, podem dificultar o processo de ensino e aprendizagem.
Os conteúdos de genética são muitas vezes mal compreendidos pelos alunos por falta de exemplos concretos que aproximem esses temas com o seu quotidiano. Mesmo conceitos tão presentes como DNA, hereditariedade ou transgênicos, acabam se tornando distantes pela falta de concretude e visibilidade do conceito.
Os recursos didáticos, tornariam uma ótima ferramenta para tornar estes conceitos mais visíveis e palpáveis. Por meio dos recursos didáticos, é possível fazer uma ponte entre o conceito
teórico abstrato e o concreto, fazendo analogias que auxiliam a compreensão dos alunos. De acordo com Borges e Lima (2007), o experimento da extração do DNA pode ser um ótimo recurso para o entendimento do conteúdo de DNA, auxiliando a sanar a dificuldade que os alunos tem de relacionar o conceito abstrato do DNA a uma molécula real. A prática de extração do DNA vegetal se tornou uma das práticas mais frequentes no ensino básico (FURLAN et al, 2011), porém é preciso atentar para o fato do DNA se tornar macroscópico, a sua aparência não auxilia a esclarecer como realmente é o material genético em nossas células. Não se pode cair no equívoco de que a experimentação é um fim em si mesmo. A contextualização durante o processo de ensino, é essencial para alcançar o objetivo almejado pela experimentação. No entanto, é preciso ter a sensibilidade de reconhecer, que apenas uma experimentação pode não colmatar as dificuldades de compreensão dos conteúdos, necessitando de outras atividades que deem maior visualização para o aluno. Deste modo, se torna relevante práticas complementares como o uso de maquetes e modelos, que ajudem a elucidar estes temas mais complexos e abstratos como DNA, cromossomos e genes.
Este trabalho tem por objetivo relatar e analisar as práticas realizadas com alunos do terceiro ano do ensino médio numa escola estadual de Pelotas, sobre os conteúdos de genes, cromossomo e DNA.
Percurso metodológico
Este trabalho de natureza qualitativa, foi realizado numa turma noturna do 3º ano do ensino fundamental, de uma escola estadual pública do município de Pelotas. A atividade contou com a participação de 20 alunos, durante a regência do Estagio Supervisionado IV, e teve por objetivo abordar os conteúdos de cromossomos, genes e DNA. Para trabalhar esses conceitos foram realizadas o experimento da extração do DNA e o manuseio da maquete representando o cromossomo 22 humano, em dois períodos de 35 minutos cada. Estas atividades surgiram após análise dos conceitos prévios dos alunos sobre cromossomos, genes e DNA, constatando que os alunos tinham dificuldades em compreender esses conceitos como algo concreto e real. Para tentar encurtar essa distância entre o real e o concreto, foram aplicadas essas atividades, intercaladas com explanações teóricas.
Para a avaliação das práticas, foram aplicados questionários avaliativos2 no final das atividades, pedindo que fossem apontados as lacunas, as dificuldades encontradas, pontos fortes e sugestões de melhorias.
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Para este relato de experiência, foram utilizados os dados coletados nas fichas de observação e avaliação dos alunos. As fichas de observação foram respondidas em grupo, e as fichas de avaliação da atividade foram individuais. Também fizeram parte da análise, a observação direta durante a realização das atividades e da discussão realizada após os experimentos. De acordo com Lüdke e André (1986), a observação direta como método de obtenção de dados possibilita um contato pessoal e estreito do pesquisador com o fato pesquisado. Nesse tipo de pesquisa, os dados são analisados a partir de um processo frequentemente indutivo, mas a partir do referencial teórico do estudo. As respostas das fichas de avaliação e observação direta, foram analisadas de acordo com a Técnica de Elaboração e Análise de Unidades de Significado proposta por Moreira, Simões e Porto (2005). Através do relato ingênuo dos alunos nesta primeira etapa, se procura entender o discurso dos sujeitos em sua forma bruta. Em seguida procede-se a uma identificação de atitudes, separando as unidades mais significativas do discurso dos sujeitos, criando categorias de análise. Posteriormente está técnica sugere que se efetue uma interpretação do pensamento do sujeito, identificando a ideia geral de cada sujeito. Por meio das fichas de observação da atividade, foi possível observar se os alunos realmente compreenderam as etapas da realização da atividade pelas perguntas efetuadas.
Relato das atividade e análise dos resultados
Apresentaremos em seguida, como foi realizado cada atividade, e quais temas puderam ser trabalhados em cada atividade.
Após conversa inicial, a turma foi dividida em 4 grupos. Seguindo o roteiro entregue pela estagiária, os alunos montaram o experimento da extração do DNA, atentando para cada etapa realizada. Cada grupo deveria registrar as alterações ocorridas numa ficha de observação, para posterior análise.
Para a extração do DNA, foi utilizada como fontes de tecido celular o morango e a banana. A atividade seguiu as orientações do protocolo sugerido por Rodrigues et al (2008), rigorosamente escolhido, para se evitar resultados equivocados. Mesmo sabendo que a banana pode não ser a melhor escolha para este procedimento, por possuir grandes quantidades de pectina, que se confundiria com o DNA extraído, foi utilizado por ser o mais econômico, de fácil manuseio e para se ter uma outra variedade de tecido vegetal. A cebola seria a melhor escolha para este procedimento por possuir pequenas quantidades de pectina (RODRIGUES et al, 2008), porém o odor forte do ácido poderia prejudicar o desenvolvimento da atividade. Quanto ao morango, este atendeu as expectativas
para o experimento. Se pensou na possibilidade de se utilizar o muco bocal para a extração do DNA do próprio corpo humano, mas esta proposta não foi bem aceite pelos alunos.
Os materiais utilizados durante a atividade foram: álcool etílico (90%) gelado, sal, coador de café, água morna, copos plásticos lisos e transparentes de 200ml, bastão de 20cm e detergente líquido neutro.
Após cada grupo amassar as frutas, estas foram filtradas e colocadas numa solução aquosa preparada com água, detergente e sal. Depois de descansar o preparado por mais ou menos 5 minutos, foi adicionado vagarosamente o álcool etílico gelado. Terminada esta etapa, cada grupo deveria responder o roteiro de observação, com algumas questões indagativas, para depois se abrir para o debate conjunto. No roteiro, continha perguntas como: O que foi observado ao se adicionar o álcool etílico gelado? Descreva qual o aspecto da substância encontrada e em que região da solução se encontra. Qual a importância da etapa do maceramento? Qual o papel do detergente e do sal na solução.
Após o debate, procedeu-se ao manuseio da maquete do cromossomo 22, para compreender melhor os cromossomos como uma estrutura compactada formada pelo DNA. Esta seguiu as orientações, com algumas adaptações do Ponto Ciência (2012), a qual se deve os créditos deste experimento. A maquete não foi feito em aula, pelo curto tempo disponível das aulas, mas foi feita em casa pela estagiária. Escolheu-se o cromossomo 22 como modelo para a maquete, por ser um dos menores cromossomos humanos, permitindo desse modo, representar de forma mais precisa, os genes deste cromossomo. Esta maquete é uma representação proporcional do cromossomo 22, com cada gene pintado em seu devido espaço, permitindo uma maquete mais confiável para se trabalhar em aula. Como o cromossomo 22 possui aproximadamente 51 milhões de pares de bases, o Ponto Ciência (2012) utilizou 51 metros de barbante, equivalendo a 1 milhão de pares de bases em cada metro de barbante. Para a maquete aqui apresentada, foram utilizados apenas 10,2 metros de barbante, correspondendo a 5,1 milhões de pares de base em cada metro. O barbante simulando as fitas de DNA, foi pintado nas cores azul e vermelho. Os genes em azul, representam os que se encontram de uma lado da fita do DNA (lado esquerdo), e em vermelho aqueles que se encontram do lado direito da fita de DNA. Os genes que possuíam menos de 10 mil pares de bases não foram representados, por serem muito pequenos. As partes dos nucleotídeos que não correspondiam a nenhum gene, ficaram sem pintar. O centrômero foi demarcado na cor marrom. Depois de pintado, o barbante foi introduzido dentro de duas garrafas transparentes, uma de 100 ml, e outra de 50 ml coladas uma à outra, deixando um pequeno orifício de passagem para o barbante (Figura 1). O tamanho total da maquete foi de 14 centímetros.
Figura 1: Maquete representando o cromossomo 22 humano.
Ao realizar o experimento da extração do DNA, os grupos observaram que haviam diferentes aparências de substâncias dentro da solução. Na parte superior havia uma substancia gelatinosa com bolhas de ar, e na parte inferior uma substancia de finos filamentos semelhantes a fios de algodão. Interpretando esses resultados, foi preciso esclarecer com os alunos a diferença dessas duas substancias como sugere Furlan et al (2011). O DNA ao ser extraído das células, precipita com o álcool, ficando na parte inferior da fase alcoólica, já a substância de aspecto gelatinoso, seria a pectina. O emaranhado de DNA após ser extraído, apresenta aspecto de nuvem, e quando é retirado do experimento com um bastão, este gruda e apresenta aspecto de filamento fino que não se desagregam. Já a pectina, apresenta aspecto gelatinoso, e quando retirado da solução, goteja e desmancha (RODRIGUES et al 2008). Para os alunos, a primeira reação foi de estranheza com o resultado, que ainda permanecia obscuro. Somente após retirar o emaranhado de DNA com um bastão, e explicar a diferença entre as substancias, é que conseguiram visualizar melhor o que seria o DNA. A admiração frente ao experimento foram notáveis e expressos por palavras de empolgação “é assim que o DNA sai”, “pensei que não tinha DNA no morango”, “ah professora, então eu como DNA todo dia”. Essas palavras esboçam, um pouco, que o experimento estava alcançando os objetivos pretendidos, que era de uma melhor compreensão do conceito de DNA e sua presença nos tecidos vegetais. Quanto a importância do maceramento, e da adição do detergente e sal, os alunos não conseguiram explicar muito bem, pelo pouco conhecimento que tinham. O que se queria que eles soubessem, era que o detergente dissolvia a camada lipídica da membrana celular, dispersando as substancias de dentro da célula, incluindo o DNA. Após a ruptura da membrana, o material genético disperso na solução precipita com a adição do álcool, ficando na camada inferior da solução alcoólica, já que o DNA é insolúvel em álcool etílico, e essa insolubilidade se acentua quanto mais gelado estiver o álcool. Talvez para um próxima prática, fazer com que os alunos pesquisem antes sobre a estrutura das células e o que pode destruir uma celular, ajudaria a explanar melhor essa prática.
Após explicar o que ocorreu no experimento da extração, era preciso esclarecer como realmente seria um cromossomo, tentando aproximar o conceito teórico do DNA com uma visualização mais concreta. Primeiro foi abordado sobre as principais estruturas de um cromossomo, e em seguida a maquete foi passando de grupo em grupo, para que explorassem mais detalhadamente as estruturas. Conforme ia passando, era possível que os alunos “abrissem” o cromossomo, e verificar como seria um cromossomo por dentro da estrutura (Figura 2). É importante ressaltar que o DNA não se encontra condensado dentro de uma estrutura física, mas que o seu formato e empacotamento formando o cromossomo, se devem às proteínas estruturais – Histonas. A
contextualização durante esse processo foi essencial para que os alunos não associassem o conceito estritamente ligada ao objeto. A maquete apenas faz uma representação arbitrária do que seria um cromossomo dentro das células, e não uma representação exata desta estrutura. Teve-se o cuidado de deixar claro essa associação. Assim como foi observado durante a extração do DNA, que este não se apresenta como normalmente é representado nas imagens, a maquete também não representa o real. No entanto a analogia efetuada permitiu uma concepção mais clara do conceito do cromossomo, possibilitando conhecer melhor essa estrutura.
Figura 2: Maquete do Cromossomo 22 humano, expondo as fitas de DNA e os genes.
O manuseio da maquete do cromossomo 22, possibilitou expor os filamentos de DNA que se encontram compactados dentro da maquete, tornando-se análogo aos finos filamentos de DNA que foram extraídos do experimento. Os alunos puderam esticar o barbante em toda a extensão da sala, verificando que a fita de DNA também é alongada, ficando compactada dentro das células. Como cada gene foi pintado de acordo com sua localização no cromossomo 22, foi interessante trabalhar que existem inúmeras partes da fita do DNA que não possuem genes que codificam alguma proteína, os considerados DNA não-codificante. Essas sequencias de nucleotídeos são mais evidentes na parte do braço curto do cromossomo 22, onde possuía quase 3 metros de barbante sem nenhum gene codificante. Além da ausência dos genes em certas regiões da fita de DNA, a maquete foi importante para trabalhar a questão da deleção de certas partes da fita de DNA. Como foi exposto aos alunos, se cada cor na maquete representa um gene, que codifica algum peptídeo, caso um dessas partes forem deletadas, haveriam consequências diversas em nosso organismo. Alguns exemplos de doenças relacionadas aos cromossomos foram expostos, como a Trissomia 22, Olho de gato e Síndrome da deleção 22q11.2, que são doenças ligadas ao cromossomo 22 humano, que serviram de base para as próximas aulas.
Ao analisar o questionário da avaliação da atividade, os alunos apontaram que gostaram muito do experimento da extração do DNA, pois conseguiram “ver o DNA mais de perto”. Mesmo conhecendo o formato representacional do DNA em dupla hélice, esta representação acaba se tornando apenas uma simples imagem para o aluno, não conseguindo ter a consciência dessa estrutura como algo concreto. Muitos apontaram que realmente não tinham consciência de que o DNA se encontrava nas células vegetais, mas que com esse experimento ficou mais claro, “não sabia que tinha DNA dentro da banana também”. Essa dificuldade em reconhecer o DNA presente nas células vegetais, muitas vezes se deve à falta de exemplos sobre esse tipo de células (BANET; AYUSO, 1995). Os professores ao trabalhar as estruturas intracelulares, acabam exemplificando apenas a partir das células animais, gerando confusão dos alunos ao transpor esse conhecimento nas células vegetais. Quanto a maquete, os alunos expressaram que gostaram de “ver que o DNA é comprido”, e “cheio de genes”, mas que apesar disso, tem muitos partes que “não servem para muita coisa”.
Atividades desse tipo são normalmente bem aceites pelos alunos, mas é preciso se ter um planejamento bem estruturado e fundamentado para que se atinja os objetivos pretendidos. Por vários motivos, algo pode não ocorrer como planejado, ou como aconteceu nesta aula, não ser do agrado dos alunos. Assim sendo, é preciso além do planejamento, adequar a prática à dinâmica da turma para se alcançar o objetivo da proposta de ensino, para que a aprendizagem dos alunos ocorra da melhor forma possível.
O tempo, foi alguma das dificuldades apontadas, pois os alunos queriam explorar mais os experimentos, mas foram limitados pelo tempo. Para outros experimentos do tipo, sugeriram usar outras frutas. Para permitir uma melhor coordenação da atividade, foram divididos 4 grupos, mas para os alunos essa divisão não ficou muito boa, pois muitos não conseguiam interagir porque, uns “mexiam” e não deixavam os outros participarem também. Também sugeriram que houvesse mais maquetes, ou que fizessem em aula, para que cada um pudesse levar para casa, mas isto seria inviável pelo pouco tempo de aula disponível.
Conclusão
Para os alunos, as práticas foram produtivas, pois permitiu que eles visualizassem o DNA macroscopicamente, e reconhecer que os vegetais também possuem material genético. Através da maquete do cromossomo 22, puderam perceber a complexidade do nosso material genético, localizando as principais estruturas de um cromossomo de forma mais concreta. Estas duas práticas foram muito bem aceitas pelos alunos, facilitando a associação da teoria com a prática. Experimentos
do tipo deveriam ser mais exploradas pelos professores, pois auxiliariam muito a compreensão dos alunos, evitando desgastes tanto por parte do professor em planejar longas aulas, quanto para os alunos que conseguem assimilar melhor o conteúdo quando lhes é apresentado esse tipo de prática.
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