Roteiro da Semana 6

DNA | cromossomo | gene | genoma | herança

Do Organismo ao Genoma (Profª Eliana Dessen)

A série de 5 painéis “do organismo ao genoma” tem por objetivo mostrar que os organismos vivos são formados por células que funcionam de acordo com instruções contidas no DNA, o material genético. Identificar os agentes envolvidos no fluxo de informação que ocorre na célula e entender a relação entre eles é um primeiro passo para a compreensão dos fenômenos daí decorrentes. Outro importante aspecto dessa série de painéis é explicitar a estreita relação que existe entre os atores apresentados (moléculas, organelas, códigos etc.) com as funções por eles desempenhadas.

Painel 1

Todo ser vivo é formado por uma ou mais células. O corpo humano, por exemplo, é composto por trilhões delas. As células são tão pequenas que é preciso um microscópio para visualizá-las.

Sugestões de temas para correlações:

• introduzir ou reforçar o conceito de que todos os seres vivos, a espécie humana entre eles, são formados por células.
• são necessários equipamentos ópticos para visualizar as células e estudá-las. Como funcionam esses instrumentos?
• combinar o conteúdo com uma aula prática, que possibilite a elaboração de preparações citológicas simples e a observação de células pelos próprios alunos.
• enfatizar que os vegetais também são formados por células.

Painel 2

O nosso corpo é constituído de trilhões de células, organizadas em diversos tipos de tecidos. Todas essas células se originam de uma única célula , denominada zigoto que, por sua vez, é o resultado da união de duas outras: o espermatozóide e o óvulo. À medida que o embrião cresce, grupos de células vão se tornando diferentes em estrutura e função, em decorrência de um processo chamado diferenciação celular.

Sugestões de temas para correlações e atividades em sala de aula:

• Introduzir ou reforçar o conceito de célula como unidade fundamental de todos os seres vivos, inclusive da espécie humana.
• motivar os alunos para a necessidade de conhecer o funcionamento de instrumentos como os microscópios, fundamentais para a visualização e estudo das células.
• relacionar a forma e o tamanho dos diferentes tipos de células com as funções que elas desempenham. Para tornar esta discussão mais lúdica, conferir o jogo “Baralho Celular”.
• construir, com os alunos, um protocolo de aula prática capaz de levar à visualização de diferentes preparações citológicas. Se possível, montar a aula para que os alunos possam visualizar diferentes tipos de células, como células da epiderme de vegetais (cebola, tomate) ou da mucosa bucal. (kits para aulas práticas estão disponíveis para empréstimo na Diretoria de Ensino Norte 2).
• colocar para discussão a pergunta: Por que os organismos pluricelulares necessitam de tecidos formados por diferentes tipos de células se existem organismos como as bactérias e protozoários formados por uma única célula?
• introduzir o conceito de diferenciação celular.

Painel 3

No núcleo das células eucarióticas estão os cromossomos

Cromossomo é cada um dos filamentos observáveis no núcleo da célula eucariótica, formados por DNA e proteínas. Durante a interfase, os cromossomos são visualizados com um emaranhado de fios. Por essa razão, é impossível observá-los como unidades individualizadas e o conjunto deles é denominado cromatina. Na divisão celular, os filamentos tornam-se altamente compactados e visíveis em microscopia óptica como unidades com tamanhos e formas diversas. O número e o tamanho dos cromossomos são os mesmos em todas as células somáticas de um mesmo organismo, mas variam em organismos diferentes. Nas células somáticas humanas, o DNA está distribuído por 23 pares de cromossomos.

Todo o DNA contido em um gameta ( n ) corresponde ao seu genoma. Assim sendo, as células somáticas, originadas da união dos gametas materno e paterno, possuem dois genomas.

O professor pode aproveitar esta oportunidade para:

• enfatizar a organização básica que todas as células animais possuem,
• localizar o material genético no interior das células eucarióticas,
• referir-se às diferentes formas e tamanhos que os cromossomos apresentam,
• comparar a organização básica das células animais com a das vegetais,
• comparar a organização básica das células eucarióticas com a das procarióticas,
• contrastar a organização da célula com a dos vírus,
• comentar as diferentes organizações que o material genético apresenta na interfase e durante a divisão celular,
• apresentar os cromossomos como portadores da informação genética,
• apresentar cariótipos de espécies diversas,
• comentar que a análise do cariótipo permite a identificação de portadores de doenças causadas por alterações na forma ou no número dos cromossomos, e
• definir genoma.

Painel 4

Cada cromossomo é formado por uma única e longa molécula de DNA associada a proteínas. Como mencionado anteriormente, durante a divisão celular, o grau de empacotamento do DNA nos cromossomos atinge seu grau máximo (metáfase), possibilitando que eles sejam observados como unidades individualizadas.

O DNA (ácido desoxirribonucléico) é uma molécula em forma de dupla fita com arranjo helicoidal. Cada uma das fitas é formada por uma série de nucleotídeos ligados entre si. Cada nucleotídeo é composto por uma molécula de açúcar (a desoxirribose), um fosfato e uma base nitrogenada. Existem quatro tipos possíveis de bases nitrogenadas no DNA, adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). As duas fitas da molécula de DNA são mantidas unidas pelo emparelhamento dessas bases: A sempre emparelha com T e C, com G. A sequência de bases nitrogenadas na molécula é muito importante, pois determina as instruções contidas no DNA. Cada molécula de DNA possui uma longa lista de instruções ou receitas, que, quando executadas, dão às células formas e funções características. Cada instrução pode ser comparada a uma receita para a realização de uma determinada função dentro da célula. A maioria das funções na célula é desempenhada por proteínas, moléculas orgânicas que são sintetizadas no citoplasma segundo instruções ou receitas, contidas no DNA. Cada receita corresponde a um gene. Do ponto de vista molecular, o gene é um segmento de DNA, cuja sequência de nucleotídeos especifica a sequência de aminoácidos de uma determinada proteína.

O professor pode aproveitar esta oportunidade para:

• enfatizar a composição de um cromossomo,
• ressaltar as diferentes formas de organização (níveis de empacotamento) do material genético na interfase e durante a divisão celular,
• salientar que o cromossomo metafásico está duplicado e que apresenta duas cromátides,
• que cada uma das cromátides contém uma longa molécula de DNA,
• que um gene corresponde a um segmento de DNA que contém uma receita, ou seja, a síntese para uma molécula, geralmente proteína (ele pode também codificar RNA transportador e ribossômico, que não serão traduzidos em proteínas), e
• que os genes estão ativos na interfase.

Painel 5

Como mencionado anteriormente, no genoma estão todas as instruções contidas no DNA. Tais instruções estão escritas numa linguagem que pode ser entendida pela célula, isto é, numa série de apenas quatro letras: A, T, C e G. Se a sequência de cerca de 3 bilhões de letras do genoma humano fosse alinhada como as letras contidas nas páginas de um livro, com 4.000 letras por página, seriam necessárias 750.000 páginas, o equivalente a duas pilhas de livros de 25 metros cada.

Os cientistas descobriram, na década de 60, o código usado pela célula para traduzir a linguagem em código contida no DNA. Esse código, denominado código genético, é válido para as regiões do genoma que contêm genes ou receitas para a síntese de proteínas, cerca de 2% do genoma.

Informações complementares para o professor

O produto de um gene pode ser um RNA que não vai ser traduzido, como os RNAs transportadores e RNAs ribossômicos, por exemplo, ou então um RNA mensageiro que será traduzido em uma proteína. As proteínas são formadas por uma série de aminoácidos ligados entre si e desempenham várias funções na célula. Elas podem, por exemplo, funcionar como enzimas que atuam no metabolismo celular (como as quinases), ou ser estruturais (como a queratina), ou desempenhar funções fisiológicas (como a hemoglobina e a insulina), ou de transporte (como a hemoglobina), ou então ser uma proteína reguladora (como os fatores de transcrição que controlam o funcionamento dos genes).

Complementação

Caso queira saber mais sobre este assunto, leia o texto complementar "Organização da célula eucariótica".

E Painéis “Do Organismo ao Genoma”.