Biologia - vol 3 - 2º ano


Caderno do Aluno
ensino médio 2º série

Biologia


  SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1

  A ESTRUTURA DO DNA


Para começo de conversa

Página 3
• Espera-se que os alunos abordem temas relacionados a exames de paternidade,
   genética forense e material genético.


Página 3
1. A imagem é formada com várias fotografias de seres humanos de diferentes etnias ou
   aspectos físicos.
2. Um significado possível é que todos os seres humanos compartilham um mesmo tipo
   de DNA. O significado biológico será apresentado em outro momento, mas, para
   uma primeira aproximação, essa interpretação é suficiente.
3. O formato da molécula de DNA, que é semelhante a uma “escada” retorcida.




Páginas 5 - 6
1. A canção retrata a relação de um pai com sua filha, Daniela. Os versos a seguir
   reforçam essa ideia: “Quando você nasceu ouvi seu grito”; “Não me sentir capaz de
   ser seu pai”.
2. É o DNA.
3. As palavras são: DANça ; oNDA; NADa; DNA; DANiela.
4. As letras se alternam, da mesma forma que os componentes do DNA se alternam ao
   longo da molécula.
Revelando a organização da molécula de DNA
Página 6




Consolidando os conceitos

Página 7



Página 8
• Só são formados pares entre cores específicas, como o que ocorre entre as bases
     nitrogenadas.




Páginas 8 - 10
1. Alternativa e.
2. Alternativa a.
3. Alternativa c.
4.
     a) Os “corrimãos” correspondem a uma sucessão alternada de fosfato e
     desoxirribose (açúcar). Os “degraus” são constituídos por pares de bases
     nitrogenadas, unidas por ligações de hidrogênio, nos quais adenina pareia com
     timina, e citosina com guanina.
     b) A molécula de DNA contém genes que codificam as proteínas. Primeiramente, a
     informação contida nos genes é transcrita para uma molécula de RNA mensageiro
     (RNAm), que será lido pelos ribossomos no citoplasma. Ao ler os RNAm, os
     ribossomos sintetizam cadeias de aminoácidos (proteínas), cuja sequência é
     determinada pela sequência de nucleotídeos do RNAm.
     c) Duas proteínas podem ser diferenciadas por suas sequências de aminoácidos.
     Outra diferença diz respeito às suas estruturas tridimensionais, que definirão suas
     funções. A estrutura tridimensional de uma proteína depende da sequência de seus
     aminoácidos.


 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2

 A DUPLICAÇÃO DO DNA




Páginas 10 - 11
1. Durante a mitose, a quantidade de DNA da célula, que foi duplicada durante a
   interfase, está se dividindo para originar as duas células-filhas.
2. A quantidade de DNA duplicou, passou de C para 2C.
3. Começa com C e acaba com o mesmo valor, C. Isso mostra que durante a mitose são
   formadas novas células com a mesma quantidade de DNA da célula original.


A duplicação do DNA

Página 11
1. A molécula de DNA consegue replicar-se, pois utiliza suas duas fitas como moldes
   para a síntese de duas novas fitas. Dessa forma, as duas novas moléculas de DNA são
   constituídas de uma fita antiga e outra nova (recém-sintetizada). Em consequência
   disso, podemos concluir que as duas células geradas pela mitose terão duas cópias
   idênticas do material genético.


Atividade coletiva: simulando a replicação do DNA

Páginas 11 - 12
      Professor, veja a descrição da estratégia na página 22 do Caderno do Professor
volume 3 (2009).
      Para dar continuidade à discussão sobre a duplicação do DNA, organize a
dramatização a seguir para representar este processo com os alunos. Esta teatralização
vai envolver toda a classe.

     Inicialmente, é preciso organizar a classe em seis fileiras de carteiras, numeradas
de 1 a 6, com o mesmo número de carteiras e devidamente alinhadas. É possível,
também, organizar a sala em quatro ou oito fileiras, vai depender do número de alunos,
do espaço e do tempo disponíveis.


     A seguir, peça que os alunos escrevam em uma folha do caderno uma letra
representando uma das quatro bases nitrogenadas: esta será a identificação de cada
aluno. Neste momento, é importante garantir que o número de citosinas seja igual ao
número de guaninas e que o número de adeninas seja igual ao número de timinas. Peça
que os alunos fiquem em pé na frente das carteiras para que a atividade comece. Os
alunos em pé representam os nucleotídeos soltos no núcleo da célula.
     A ideia é formar sequências de nucleotídeos (uma fita, cadeia ou hélice do DNA)
que serão representadas pelas fileiras preenchidas com os alunos sentados. Depois,
forma-se uma dupla-hélice da molécula de DNA e, em seguida, a molécula se duplica.


     Situação 1
     Comece a atividade preenchendo as fileiras 2 e 3. Para preencher a fileira 2,
distribua aleatoriamente os alunos (nucleotídeos: A, G, C, T). Explique aos alunos que
eles acabaram de formar uma cadeia de nucleotídeos. Peça, a seguir, que a fileira 3 seja
preenchida, e, neste caso, deve-se respeitar a complementaridade das cadeias (A com T;
C com G). Quando as duas cadeias (fileiras 2 e 3) estiverem adequadamente
organizadas, explique aos alunos que se trata de uma analogia à dupla-hélice da
molécula de DNA, emparelhadas com as sequências complementares. A seguir,
explique o processo de replicação do DNA.


     Situação 2
     Agora os alunos das fileiras 2 e 3 vão representar a duplicação da molécula de
DNA. Para isto, você pode dizer: “A dupla-fita se separa”. Solicite que os alunos que
estão sentados na fileira 2 sentem-se na fileira 1, mantendo a ordem (sequência de
bases) da fileira 2. Dê um novo comando: “Os nucleotídeos que estão soltos no núcleo
(alunos em pé) começam a se ligar a cada uma das cadeias, agora, separadas”. Assim,
alguns dos alunos que estavam em pé devem sentar-se nas fileiras 2 e 4. Os alunos que
seguem para a fileira 2 devem sentar um por vez de acordo com o pareamento
                                                                                          5
                                                                Biologia – 2a série – Volume 3
GABARITO               Caderno do Aluno


complementar dos nucleotídeos da fileira 1. O procedimento se repete para os alunos
que formam a fileira 4, que fazem o pareamento com a fileira 3. Prossiga com a
descrição dos fenômenos: “O processo de adição de novos nucleotídeos continua até
que duas novas moléculas são formadas e a célula pode, então, se dividir”.


      Situação 3
      Agora, a célula que contém o DNA formado pelas fileiras 3 e 4 vai se duplicar. Dê
continuidade à narração: “A dupla-fita se separa”. Os alunos da fileira 4 devem, então,
passar para a fileira 6. “Os nucleotídeos que estavam soltos no núcleo (alunos que
restaram em pé) começam a se ligar a cada uma das fitas livres (cadeiras vazias das
fileiras 4 e 5)”. Continue com a narrativa: “Duas novas moléculas são formadas e a
célula pode se dividir novamente”. Se o número de alunos de sua classe for reduzido,
organize fileiras com poucos alunos. Quatro alunos por fileira é o suficiente.


Páginas 11 - 12

      Espera-se que os alunos descrevam no texto os passos de formação de novas
moléculas de DNA de acordo com a formação das novas fileiras.

      Espera-se que eles compreendam que o processo de replicação do DNA ocorre
pela adição de novos nucleotídeos (alunos) à cadeia em formação (fileira). Essa adição é
feita tendo como molde a fita antiga de DNA. O que realiza o processo de leitura da fita
antiga e construção da nova fita é a enzima DNA polimerase.

1. Espera-se que aqui os alunos possam relacionar o período “S” da mitose com a
   dramatização que acabaram de realizar e que o aumento na quantidade de DNA (de
   C para 2C) deve-se à duplicação do DNA.


2.




     No esquema, a relação entre fita de DNA e fileira de carteiras é que cada
sequência de alunos corresponde a uma cadeia da molécula de DNA e o pareamento
entre os alunos corresponde ao pareamento de bases entre as duas cadeias
complementares do DNA. Uma molécula de DNA com duas cadeias abre-se e gera dois
moldes. Paralelamente, a cada molde irá se formar uma nova fita complementar (de
acordo com o pareamento AT e CG) e ao término haverá duas moléculas de DNA iguais
entre si. Esse processo de replicação é denominado semiconservativo, pois as moléculas
novas apresentam uma fita nova e outra antiga.
     Existem sites na internet com animações da replicação que podem auxiliar os
alunos a compreenderem esse processo. Por exemplo, www.odnavaiaescola.com e
http://www.ensino.ib.unicamp.br/bdc/



Página 13

   O aluno deverá estruturar um texto que mostre o processo de replicação do DNA.
É importante que esse texto apresente a estrutura da molécula e ressalte o fenômeno da
complementaridade entre as bases nitrogenadas. A seguir, o texto deve mostrar como
esse fenômeno possibilita a replicação – cada uma das fitas da molécula de DNA
servindo de molde para a síntese de duas novas fitas.




Páginas 13 - 14
• O aluno deve compreender que o papel da enzima é utilizar nucleotídeos livres
   obtidos, por exemplo, por meio da alimentação e incorporá-los às fitas de DNA que
   estão sendo construídas. É importante que o aluno compreenda que a enzima DNA
   polimerase é dependente de molde, ou seja, ela produz uma nova fita tendo outra por
   molde. Além disso, o aluno precisa entender que a replicação deve começar em
   vários pontos ao longo da molécula de DNA.

       Espécie    Jiboia     Ser  Gafanhoto Cebola Salamandra Ameba
                           humano
                    61        90         269        521      4 630        19 387
         Dias


• Espera-se que os alunos consigam perceber que a velocidade apresentada
   corresponde à de uma molécula da proteína DNA polimerase, mas muitas moléculas
   dessa proteína podem atuar simultaneamente, diminuindo o tempo necessário para
   duplicar o DNA de uma célula.



Páginas 15 - 16
1. Alternativa d.
2. Alternativa c.
3. Alternativa b.
4. Uma reta sem as fases S, G2 e M, pois, se a célula não se multiplica, ela não
     duplicará seu DNA.
5.
     a) No tubo B, a densidade é intermediária devido à presença do isótopo normal e
     do isótopo pesado, dada a característica da duplicação do DNA ser semiconservativa,
     ou seja, uma fita antiga servir de molde para uma fita nova.
     b) Na faixa superior também há X de DNA, com densidade menor (isótopo
     normal).



  SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3

  DO DNA À PROTEÍNA




O papel das macromoléculas

Página 17

   Nesse caso, a intenção é que os alunos percebam a importância das proteínas para a
organização e funcionamento dos seres vivos. E que percebam também a diversidade de
formas e funções dessas macromoléculas.


Características do DNA e do RNA

Página 18

                                                           DNA                          RNA
                                                   Ácido
1. Qual é o significado da sigla?
                                                                               Ácido ribonucleico
                                                   desoxirribonucleico
2. O nucleotídio deste ácido nucleico é formado
                                                   Desoxirribose              Ribose
   por qual tipo de açúcar?

3. Quais são as bases nitrogenadas que podem       Adenina, timina,            Adenina, uracila,
   formar um nucleotídeo deste ácido nucleico?     guanina, citosina           guanina, citosina

4. A molécula deste ácido nucleico é formada por
                                                   Dupla-fita                  Fita simples
   fita simples ou dupla-fita?

5. Quais podem ser as funções desempenhadas por “Armazenar” a                  Traduzir a informação
   moléculas deste ácido nucleico?              informação genética            genética em proteína

                                                                               No núcleo e no
6. Em uma célula humana, onde são encontradas
                                                   No núcleo (e também
                                                                               citoplasma (e também
   as moléculas deste ácido nucleico?
                                                   na mitocôndria)
                                                                               na mitocôndria)


RNA mensageiro

Páginas 18 - 21
• Pode ser que alguns alunos interpretem corretamente a ideia de que os RNAs
   mensageiros trazem a informação do núcleo da célula para o citoplasma; porém,
   normalmente, o termo “mensageiro” suscita várias interpretações dos alunos, alguns
   acham que deve ser o próprio gene, outros acham que o RNA é quem copia a
   mensagem, e não que seja uma cópia da mensagem (do gene).
1. RNA mensageiro, RNA transportador e RNA ribossômico. O RNA mensageiro é um
   molde do DNA que leva a informação do DNA até o ribossomo. O RNA
   transportador identifica sequências do RNA mensageiro e libera o aminoácido
   correspondente no ribossomo. O RNA ribossômico forma o ribossomo, estrutura
   responsável pela ligação entre o RNA mensageiro e o RNA transportador, além da
   reunião dos aminoácidos.
2. AUG.
3. No núcleo.
4. No citoplasma.
5. Na sequência UAG.
6. Podemos substituí-la por “polipeptídio” ou por “proteína”.
7. Nesse texto é importante que os alunos apresentem:
• os diferentes tipos de RNAs (RNAm, RNAt e RNAr);
• identifiquem o processo de transcrição como sendo o processo pelo qual novas
   moléculas de RNA são produzidas a partir da leitura de um trecho de uma das fitas
   da molécula de DNA;
• reconhecer o papel das diferentes moléculas de RNA no processo de tradução;
• reconhecer o papel dos ribossomos na leitura do RNA mensageiro, na acoplagem
   dos RNAt e união dos aminoácidos (síntese proteica).


Decifrando o código genético

Página 22
1. Espera-se que o aluno relacione código a uma linguagem cifrada com símbolos que
   permitem escrever ou representar algum tipo de informação.

2. Há um equívoco muito comum entre os alunos, e também na mídia, de considerar
     código genético como sinônimo de DNA ou de genoma. Caso isso ocorra na sua
     turma, não é preciso conceituar precisamente neste momento; porém, é bom chamar
     a atenção dos alunos para o fato.
3. Da bactéria Xylella, causadora do amarelinho em plantas cítricas, como as laranjas.
4. É uma doença causada por bactérias que acomete as plantas de laranja.
5. É um projeto científico cujo objetivo em mapear o DNA, genoma, da bactéria
     Xylella.
6. No caso, o genoma da Xylella é o conjunto de informações genéticas contido no
     DNA da bactéria e que define suas características biológicas.




Página 23
 Códon: trinca de nucleotídeos presente no RNA mensageiro que codifica um
     aminoácido na proteína.




Páginas 24 - 25
1. A sequência de bases nitrogenadas do DNA humano, chamada de genoma humano, é
     confundida com a expressão “código genético” da espécie. Esse sequenciamento do
     genoma humano foi finalizado por volta do ano 2000. Dessa forma, a manchete
     apresentada contém um erro conceitual muito comum em alguns noticiários sobre
     Ciência: a confusão entre o código genético e o genoma.
     Código genético é a relação entre os códons (trincas de nucleotídeos) do RNAm ou
     do DNA e os aminoácidos, que integram as proteínas. Há 61 códons codificando 20
     aminoácidos e 3 códons de parada.
     Genoma, por outro lado, pode ser entendido como conjunto haploide de
     cromossomos característico de uma espécie, ou, o conjunto de genes alocados nas
     moléculas de DNA característico de uma espécie.
2.
     a) AUG.
     b) Metionina, lisina, glicina.
3. Esse é um códon de parada e define quando a síntese da proteína, adição de novos
     aminoácidos, se encerra.
4. UGA, UAA.
5. Arginina – CGU, CGC, CGA, CGG; triptofano – UGG.
6. Que o código genético é degenerado, ou seja, existe mais de um códon para codificar
     o mesmo aminoácido.
7. Significa dizer que essa relação entre códons e aminoácidos é encontrada em todos
     os seres vivos. Ou seja, tanto em seres humanos como em insetos ou plantas, a
     tradução de uma informação genética em proteína obedece ao mesmo código.
8.

                                  Do DNA à proteína
     Fita   do    DNA   a   ser            TAC GGA GTA GCT ATA ATT
        transcrita

                                           AUG CCU CAU CGA UAU UAA
     RNA mensageiro

                                              met – pro – his – arg – tyr
     Proteína




Páginas 25 - 27
1. Alternativa c.
2. Alternativa c.
3. Não. De acordo com o código genético, diferentes trincas de nucleotídeos podem
     especificar o mesmo aminoácido.
4.
     a) AUG AGU UGG CCU G
     b) Serina – triptofano – prolina
     c) Metionina – serina – glicina


Efeito das mutações

Páginas 28 - 29
1. Espera-se que os alunos respondam que: valina – histidina – leucina – treonina –
     prolina – ácido glutâmico – ácido glutâmico – lisina.
2. Espera-se que os alunos respondam que: apesar da mutação, não haverá alteração na
     proteína, porque tanto o códon CAC como o CAT codificam para o mesmo
     aminoácido – valina.
3. Espera-se que os alunos respondam que: nesse caso, a mutação produz um códon que
     codifica um aminoácido diferente – metionina. Por isso, haverá mudança na proteína.
4.
     a) Espera-se que os alunos respondam que: nesse caso, a primeira mutação causará
     a produção de um códon de parada e, portanto, os aminoácidos subsequentes não
     serão adicionados na proteína.
     b) A segunda mutação acarretará a reorganização de todos os códons a partir da
     mutação (…CAC – GTG – ACT – GAG – GAC – TCC – TCT – TC…), sendo que a
     terceira trinca (ACT) codifica um códon de parada.
5. É esperado que os alunos encontrem alguns exemplos de mutações relacionadas à
     anemia falciforme. O exemplo mais comum é a mutação pontual no gene beta-
     globina. Esse tipo de hemoglobina é chamado de hemoglobina S.

 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4

 DO DNA À CARACTERÍSTICA




Para começo de conversa

Páginas 29 - 30
• Espera-se que os alunos retomem e relacionem os conceitos anteriormente
   trabalhados relacionados aos genes como instruções hereditárias das células. Solicite
   que os alunos prestem especial atenção na relação entre os genes e a manifestação
   das características.




Páginas 31 - 34
1. É uma proteína com função metabólica, controla determinada reação química. No
   caso da enzima SBE-1, ela controla a adição de novas moléculas de glicose nas
   ramificações do amido.
2. As células dos cotilédones podem armazenar mais ou menos água ao longo de seu
   desenvolvimento, dependendo do teor de amido ramificado. Cotilédones com muito
   amido não ramificado acumulam mais água e, quando secam, ficam com aspecto
   enrugado. Já os cotilédones com muito amido ramificado acumulam pouca água ao
   longo do desenvolvimento e, quando secam, perdem pouca água e permanecem com
   o volume praticamente inalterado, mantendo-se lisos.
3. Fita complementar de DNA:
   sementes lisas: ATG AGA TAC TTG GAG CAA TTT CAT GAT TTG TGA;
   sementes rugosas: ATG AGA TAC TTG GAG CAA TTT CAT GAT TTA TCT TTT TGA AA.
4. RNA mensageiro:
   sementes lisas: AUG AGA UAC UUG GAG CAA UUU CAU GAU UUG UGA;
   sementes rugosas:
   AUG AGA UAC UUG GAG CAA UUU CAU GAU UUA UCU UUU UGA AA.

5.

      Tipo de semente                      Sequência de aminoácidos
                              metionina; arginina; tirosina; leucina; ácido glutâmico;
      Lisa
                            glutamina; fenilalanina; histidina; ácido aspártico; leucina;




                              metionina; arginina; tirosina; leucina; ácido glutâmico;
      Rugosa
                            glutamina; fenilalanina; histidina; ácido aspártico; leucina;
                                                serina; fenilalanina;




* Professor, é interessante informar ao aluno que a partir do códon de parada, o RNAm
     não é lido e o complexo de tradução formado pelo ribossomo, RNAm e RNAt é
     desarticulado.
6.
     a) •       É a sequência de aminoácidos que compõe uma proteína.
         •      Representa a existência de diferentes domínios, regiões, na estrutura de
                uma proteína, com formatos importantes para a função que a proteína
                desempenha.
         •      É o formato final de uma proteína e está diretamente associado à função
                que a proteína executa.
     b) TAC TCT ATG AAC CTC GTT AAA GTA CTA AAT AGA AAA ACT TT.
     c) TAC TCT ATG AAC CTC GTT AAA GTA CTA AAC ACT.


7. O alelo R (codifica a proteína I) e o alelo r (codifica a proteína V).
8. Não, pois um tipo possui uma cópia do alelo R, e o outro, duas. Além disso, a ervilha
     heterozigota deve produzir cerca de metade de suas moléculas de amido com
     ramificações e a outra metade sem ramificações, enquanto a ervilha homozigota
     (RR) deve produzir apenas amido com ramificações.
9. Semente lisa.


Integrando conceitos

Páginas 34 - 36

     Ao construir esse mapa de conceitos, é importante considerar tanto os conceitos
mendelianos quanto os moleculares e estabelecer entre eles as correlações possíveis. Por
exemplo, é importante que seja representada a relação entre o conceito de alelo (aspecto
molecular) com a designação “r” e “R” proveniente das ideias de Mendel.




Páginas 37 - 39
1. Alternativa b.
2. Alternativa a.
3. Alternativa a.
4.
     a) Gene é um segmento do DNA localizado nos cromossomos. Possui um código
     químico representado por sequências de bases nitrogenadas (adenina, guanina,
     citosina e timina). Cada trinca de bases é capaz de codificar um aminoácido de uma
     proteína. A sequência de trincas determinará a sequência dos aminoácidos de um
     polipeptídeo.
     b)   Mutações são modificações na sequência ou na composição das bases do DNA
     (gene), que podem causar a produção de uma proteína alterada ou mesmo a não
     produção da proteína.
     c) A substituição de uma base nitrogenada no DNA pode não causar nenhuma
     alteração na proteína produzida pela célula porque o código genético é degenerado,
     ou seja, um mesmo aminoácido pode ser codificado por diferentes trincas de bases.
5.
     a)
          •       Proteína normal: Val – Leu – Tre – Pro – Tir – Val – Lis
          •       Indivíduo A: Val – Leu – Tre – Pro
          •       Indivíduo B: Val – Leu – Tre – Pro – Tir – Val – Lis
          •       Indivíduo C: Val – Met – Tre – Pro – Tir – Val – Lis


   b) A é afetado porque produz uma proteína menor. B é normal, apesar da
   substituição de uma base nitrogenada em seu DNA, porque o código genético é
   degenerado. C é afetado porque possui um aminoácido diferente em sua proteína.


Leitura e Análise de Esquema

Página 39

   Espera-se que os alunos possam relacionar o papel fundamental das proteínas na
organização e no funcionamento das células e dos seres vivos com os processos
moleculares envolvendo as informações genéticas: replicação, transcrição e tradução.