SEQUÊNCIA DIDÁTICA: Extração do DNA de bananas

Sequência didática

Extração do DNA de bananas

Nessa sequência didática, os alunos farão uma atividade prática de extração do DNA de bananas. Depois da experimentação e da visualização de uma camada de DNA formada de uma mistura de bananas e outros ingredientes, haverá uma discussão conjunta sobre todas as etapas e conclusões da experiência.

Nas aulas seguintes, com base na leitura de textos, pesquisas na internet no livro do aluno, farão uma discussão e dramatização abordando a diversidade biológica e teorias evolucionistas.

A BNCC na sala de aula

Objetos de conhecimento	Hereditariedade. Ideias evolucionistas.
Competências específicas de Ciências da Natureza	2. Compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das Ciências da Natureza, bem como dominar processos, práticas e procedimentos da investigação científica, de modo a sentir segurança no debate de questões científicas, tecnológicas, socioambientais e do mundo do trabalho, continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva. 3. Analisar, compreender e explicar características, fenômenos e processos relativos ao mundo natural, social e tecnológico (incluindo o digital), como também as relações que se estabelecem entre eles, exercitando a curiosidade para fazer perguntas, buscar respostas e criar soluções (inclusive tecnológicas) com base nos conhecimentos das Ciências da Natureza.
Habilidades	(EF09CI08) Associar os gametas à transmissão das características hereditárias, estabelecendo relações entre ancestrais e descendentes. (EF09CI09) Discutir as ideias de Mendel sobre hereditariedade (fatores hereditários, segregação, gametas, fecundação), considerando-as para resolver problemas envolvendo a transmissão de características hereditárias em diferentes organismos. (EF09CI10) Comparar as ideias evolucionistas de Lamarck e Darwin apresentadas em textos científicos e históricos, identificando semelhanças e diferenças entre essas ideias e sua importância para explicar a diversidade biológica. (EF09CI11) Discutir a evolução e a diversidade das espécies com base na atuação da seleção natural sobre as variantes de uma mesma espécie, resultantes de processo reprodutivo.
Objetivos de aprendizagem	Realizar o processo de extração do DNA de bananas. Reconhecer a localização e as propriedades de moléculas de DNA. Representar o cariótipo humano indicando os pares de cromossomos homólogos e genes alelos. Diferenciar seleção artificial e seleção natural. Comparar as ideias evolucionistas de Darwin, Wallace e Lamarck.
Conteúdos	Hereditariedade. DNA. Cariótipo. Cromossomos homólogos. Genes alelos. Gametas. Seleção artificial. Seleção natural. Teorias evolucionistas de Darwin, Wallace e Lamarck.

Materiais e recursos (para 1 grupo)

2 bananas.

1 colher de sopa.

1 colher de chá.

1 copo ou recipiente de plástico transparente de 200 mL.

1 copo ou recipiente de plástico transparente de 500 mL.

1 colher de chá de sal de cozinha.

1 colher de sopa de detergente neutro (transparente).

100 mL de álcool comercial (98%).

Peneira ou coador de cozinha.

Lápis e borracha.

Desenvolvimento

Quantidade de aulas: 4.

Aulas 1 e 2

As atividades deverão ser realizadas em grupos de no máximo quatro pessoas. Cada grupo e o docente deverão ter seu próprio material enumerado em "Materiais e Recursos".

Programar as duas aulas, de preferência contínuas.

As atividades deverão ser realizadas em um laboratório com pia para lavagem dos materiais após o experimento e de fácil limpeza, ou em um ambiente externo, como pátio da escola, para evitar sujar materiais, mesas e chão da sala de aula.

Explicar que será realizada uma atividade para extração do DNA das bananas. E que, para isso, serão utilizados detergente e sal. E, depois, serão coados os fragmentos e misturados com álcool, para separar o DNA. As explicações mais detalhadas serão dadas no roteiro e durante as etapas de experimentação.

No local de realização do experimento, portando os materiais, entregar cópias do roteiro aos alunos.

Roteiro - Atividade de extração de DNA de bananas

Nome dos(as) alunos(as) do grupo: ___________________________________________________________

Etapa 1 - Organização dos materiais. Para realização da extração será necessário: 2 bananas. 1 colher de sopa. 1 colher de chá. 1 copo ou recipiente de plástico transparente de 500 mL. 1 copo ou recipiente de plástico transparente de 200 mL. 1 colher de chá de sal de cozinha. 1 colher de sopa de detergente neutro (transparente). 100 mL de álcool comercial (98%). 200 mL de água; Peneira ou coador de cozinha. Lápis e borracha.

Etapa 2 - Preparo da mistura. Pegar um copo ou recipiente de 500 mL e nele colocar as 2 bananas. Amassar as duas bananas com a colher de sopa até formar uma massa pastosa homogênea. Misturar 1 colher de sopa de detergente neutro (transparente) e 1 colher de chá de sal de cozinha com as bananas amassadas; e mais 200 mL de água. Mexer vagarosamente para não formar espumas na mistura. Mexer até a mistura ficar homogênea. Deixar a mistura parada por 15-20 minutos.

Durante a espera, responder: 1) O que é DNA? Onde ele está presente? 2) Por que foram utilizados sal e detergente?

Etapa 3 - Filtração da mistura e separação do DNA. Colocar a peneira ou o coador sobre o copo ou recipiente de plástico transparente de 200 mL e filtrar a mistura. Recolher o líquido filtrado do recipiente e descartar o resíduo retido no coador (é importante que o filtrado encha cerca de metade do recipiente). Adicionar um pouco menos de 100 mL de álcool ao líquido filtrado (não deixar transbordar). Mexer devagar para não formar espuma e para deixar a mistura de álcool e líquido filtrado homogênea. Em pouco tempo, haverá a formação de uma camada esbranquiçada na superfície da mistura.

Perguntas: 3) Qual foi o papel do álcool no experimento? 4) O que é a camada esbranquiçada que se formou na superfície da mistura?

Ao realizar a etapa 1, pedir aos alunos que leiam atentamente o que está disposto no roteiro. Pedir que dividam as tarefas e evitem sujeira ou desperdício.

Realizar o experimento em conjunto com os alunos para demonstrar como fazer. Descartar as cascas das bananas no lixo orgânico.

Enquanto se esperam os 15-20 minutos (entre as etapas 2 e 3), conforme orientação no roteiro, responder às perguntas propostas com os alunos e explicar os processos ocorridos.

1. O que é DNA? Onde ele está presente na banana?

Resposta: DNA é uma molécula que carrega informações capazes de condicionar características dos seres vivos. São transmitidas dos genitores aos seus descendentes. Moléculas de DNA estão presentes no núcleo das células da banana.

2. Por que foram utilizados sal e detergente?

Resposta: O detergente agiu para desintegrar as moléculas lipídicas da membrana da célula da banana e de seu núcleo, liberando o DNA que antes estava contido nele. O sal neutraliza o DNA, permitindo que ele se aglutine mais.

Após a realização da etapa 3, responder com os alunos às próximas perguntas:

3. Qual foi o papel do álcool no experimento?

Resposta: O álcool, junto com sal de cozinha, proporciona a formação de uma solução heterogênea, favorecendo a aglutinação das moléculas de DNA, formando a camada esbranquiçada na superfície do recipiente.

4. O que é a camada esbranquiçada que se formou na superfície da mistura?

Resposta: A camada formada é constituída de muitas moléculas de DNA aglutinadas.

Orientar os alunos a descartar o material orgânico no lixo apropriado e a limpar a bancada ou a mesa onde fizeram os experimentos.

Entregar mais uma cópia do roteiro para cada grupo e pedir a um representante do grupo que escreva os nomes dos integrantes e as respostas adequadas. A folha entregue pelo grupo servirá como um fator de avaliação.

Sugerir aos alunos que colem seus roteiros no caderno ou que os arquivem em uma pasta.

Aula 3

Nesta aula, iniciar retomando o experimento anterior que objetivou extrair o DNA da banana. Explicar que, em suas origens, a banana assim como outros frutos, não era da forma com que os conhecemos atualmente. As bananas, por exemplo, apresentavam sementes grandes. Mas, com o passar do tempo, o cultivo destes frutos pelo ser humano acabou modificando-os, gradualmente. Isto é, em tempos passados, o ser humano selecionou e cultivou as plantas com características consideradas importantes, como o tamanho dos frutos e das sementes, resistência a doenças, etc. Explicar que esse tipo de seleção é denominada seleção artificial.

Apresentar aos alunos que, na natureza, as modificações que ocorrem nas espécies são, muitas vezes, decorrentes da ação da seleção natural - seleção que não envolve atuação do ser humano. Explicar que a ideia da seleção natural, proposta por Charles Darwin (1809-1882) e Alfred Russel Wallace (1823-1913), estabelecia que os indivíduos que apresentassem características que favorecessem sua sobrevivência no ambiente teriam maior probabilidade de sobreviver e se reproduzir, produzindo maior número de descendentes que também portariam estas características (devido à hereditariedade). Assim, a cada geração, os indivíduos com características favoráveis aumentariam na população. Estes cientistas acreditavam que a evolução das espécies de seres vivos ocorria por meio da seleção natural.

Um exemplo que pode ser citado para explicar a seleção natural seria o estudo de das mariposas da espécie Biston betularia, desenvolvido pelo pesquisador inglês Bernard Kettlewell (1907-1979). Na população destas mariposas, existiam indivíduos de coloração clara e indivíduos de coloração escura. Em ambientes poluídos, o pesquisador notou que a proporção de mariposas escuras era maior em relação às claras. O contrário ocorria em ambientes menos poluídos. A explicação dada pelo pesquisador foi de que em ambientes poluídos, as mariposas de coloração escura se camuflariam nos troncos das árvores, escurecidos pela poluição. Estando camufladas, são menos predadas do que as claras, que ficavam em destaque. Em contrapartida, em ambientes menos poluídos, as mariposas claras se camuflariam nos troncos das árvores e seriam menos predadas que as mariposas escuras. Assim, na próxima geração, a população de mariposas escuras aumentaria em áreas poluídas, enquanto que a de mariposas claras aumentaria em áreas menos poluídas.

Para trabalhar o assunto, organizar os alunos em grupos e propor a leitura dos seguintes textos:

Texto 1: "Sementes grandes e pouca polpa: como eram os vegetais antigamente". Disponível em: <https://revistagalileu.globo.com/Sociedade/noticia/2017/11/sementes-grandes-e-pouca-polpa-como-eram-os-vegetais-antigamente.html>. Acesso em: 23 nov. 2018.

Texto 2: "Seleção Natural e Artificial". Disponível em: <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/ovinos_de_corte/arvore/CONT000fzwxu2xr02wx5ok0q43a0rs5c4ndv.html>. Acesso em: 23 nov. 2018.

O texto 1 apresenta como diversos frutos eram no passado. Apresentar este texto primeiro, solicitando que os alunos identifiquem diferenças nos frutos mencionados no texto no passado e como o são hoje. Enfatizar a banana.

O texto 2 apresenta uma explicação, breve, de seleção natural e seleção artificial. Utilizar este texto para esclarecer possíveis dúvidas dos alunos sobre estes tipos de seleção.

Ao final da aula, solicitar que os alunos respondam as seguintes questões:

1. A banana que conhecemos atualmente possuiu sempre as mesmas características, desde suas origens? Justifique sua resposta.

Resposta: Não. Em suas origens, as bananas possuíam grandes sementes. No passado, com o cultivo desenvolvido pelos seres humanos, as bananas foram selecionadas artificialmente e gradualmente se modificando, resultando na forma com que conhecemos atualmente.

2. Qual a diferença entre seleção artificial e seleção natural?

Resposta: Seleção artificial é aquela em que o ser humano seleciona os indivíduos que irão se reproduzir, considerando características que considera importantes. Seleção natural atua selecionando indivíduos que possuam características de maior valor adaptativo.

3. Quais cientistas propuseram a teoria da seleção natural?

Resposta: Charles Darwin e Alfred Russel Wallace.

Aula 4

Por fim, após a extração do DNA de bananas, leitura e discussão de textos sobre seleção artificial e seleção natural, propor uma dramatização, dividindo a turma em duas: uns representantes e defensores da Evolução por Seleção Natural (De Darwin e Wallace) e outros defensores das ideias de Lamarck.

A dramatização pode ser feita na forma de debate, entre os grupos. Apesar de Lamarck não ser contemporâneo a Darwin e Wallace, as discussões podem ser encabeçadas por alunos e alunas que representem esses cientistas. Durante as dramatizações, com base nas ideias evolucionistas, suas circunstâncias da época e limitações, os estudantes deverão expor as semelhanças e as diferenças entre as teorias.

Sugerir os seguintes pontos a serem abordados nas discussões:

Convergências entre suas ideias:

As características das espécies não são fixas, ou seja, elas sofrem alterações entre as gerações com o passar do tempo;

Seres vivos transmitem características aos seus descendentes;

A adaptação do ser vivo resulta da interação entre ele e o ambiente que habita.

Divergências entre suas ideias:

Lamarck:

Acreditava que o ambiente induz os seres vivos a mudar para se adaptar às necessidades impostas pelo ambiente;

Uma estrutura que é muito utilizada tende a se desenvolver, enquanto uma estrutura que não é muito utilizada tende a se atrofiar, e essas modificações adquiridas são transmitidas aos descendentes;

Outra ideia de Lamarck era que as espécies evoluem de um nível de complexidade mais simples em direção a maior complexidade.

Darwin:

Os indivíduos com características mais favoráveis têm maiores chances de sobrevivência e de se reproduzir, e por isso, são selecionados pela natureza;

Os seres vivos possuem um ancestral comum;

Os seres vivos não se modificam com a finalidade de se adaptar ao ambiente (Darwin e Wallace não tinham condições de explicar a fonte da variabilidade);

Comparou a seleção natural à seleção que os seres humanos fazem com outros seres vivos (seleção artificial): as características mais favoráveis ou desejáveis são selecionadas em ambos os casos.

Para trabalhar dúvidas

Explicar que não é possível visualizar a estrutura da dupla-hélice de DNA no experimento porque a molécula de DNA é muito pequena (possui aproximadamente 2 nanômetros de diâmetro). O que se vê é uma camada formada por muitas moléculas de DNA oriundas de várias células de banana.

Durante os procedimentos, a fim de evitar tumulto e erros, demonstrar antes, com seu próprio material, aos alunos, o que eles deverão fazer.

Na aula 3, explicar que a domesticação de plantas e de animais ocorreu há poucos mil anos atrás, resultando em organismos de características diferentes do que eram no passado.

Avaliação

Utilizar os seguintes fatores para avaliação:

Nome do(a) aluno(a): __________________________________________________________________
1. Participou do trabalho em grupo?	( ) Sim.	( ) Não.
2. O grupo seguiu o roteiro e realizou o experimento de forma satisfatória?	( ) Sim.	( ) Não.
3. Compreendeu o papel de cada substância na extração do DNA?	( ) Sim.	( ) Não.
4. Compreendeu a diferença entre seleção artificial e seleção natural?	( ) Sim.	( ) Não.

Ampliação

Montagem do cariótipo humano

Em grupos, de no máximo 4 alunos, montar o cariótipo humano, utilizando cartolina, lápis, borracha e lápis de cor ou massa de modelar e câmera fotográfica.

Cada grupo deverá produzir um cartaz contendo um cariótipo humano (masculino ou feminino) ou montá-lo com massinhas de modelar e depois fotografá-lo.

Separar os cromossomos, material genético duplicado, em pares, representando os cromossomos homólogos. Indicar o número dos pares, de 1 a 23. Indicar quais são os cromossomos sexuais.

As representações do cariótipo devem ser da seguinte forma:

Kateryna Kon/Shutterstock.com

Representação do cariótipo humano feminino.

O cartaz com o desenho do cariótipo ou a fotografia de sua representação com massa de modelar pode ser usado na avaliação.

Ao final da atividade, propor as seguintes questões:

1. O que são cromossomos homólogos? E qual a origem de cada um deles?

Resposta: São cromossomos semelhantes que juntos formam um par. Cada par de cromossomos homólogos é formado por um cromossomo recebido do pai e outro, da mãe.

2. O que são genes alelos?

Resposta: São aqueles que ocupam a mesma região (locus genico) em dois cromossomos homólogos.

3. Desenhe dois cromossomos homólogos representando quatro genes: cor dos olhos, tipo sanguíneo, cor de cabelo e altura. Faça a indicação de correspondência dos genes alelos nos cromossomos homólogos.

Exemplo de resposta:

joshya/Shutterstock.om

Representação de genes alelos em cromossomos homólogos.

4. Como são os gametas produzidos por uma pessoa com o genótipo Aa? São produzidos em qual proporção?

Resposta: Ela produz metade dos gametas com o gene A e a outra metade com os genes a.

Fonte: PNLD