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2.3 DNA: a receita da vida e o seu código
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Caro(a) professor(a),


É com grande satisfação que trazemos a você este guia com dicas para a utilização de objetos educacionais. Nossa intenção é ajudá-lo(a) a enriquecer ainda mais seu planejamento didático. Apresentamos algumas ideias que você poderá aproveitar dependendo de sua vontade, de sua proposta de trabalho e das condições existentes em sua escola.

Os objetos educacionais de Biologia foram produzidos para você e estão organizados em seis temas estruturadores. Este guia tratará de uma das quatro unidades temáticas que compõem o tema estruturador “Identidade dos seres vivos”. Trata-se da unidade “DNA: a receita da vida e o seu código”.

São seis os objetos educacionais que desenvolvemos para esta unidade temática. Eles complementarão o seu trabalho, realizado com o livro didático. Também indicaremos outros materiais que poderão ser úteis em suas pesquisas sobre o assunto, citados ao longo deste guia.

Os objetos educacionais da unidade temática “DNA: a receita da vida e o seu código” são os seguintes: 

  1. (Áudio) Biografias: James Watson e a descoberta da estrutura do DNA;
  2. (Áudio) Biografias: Rosalind Franklin, uma vida dedicada à Ciência;
  3. (Experimento) Extração de DNA;
  4. (Software) Síntese proteica;
  5. (Software) Qual é a palavra?
  6. (Experimento) Detecção de proteínas nos alimentos com uso do teste do biureto.


Todos esses objetos educacionais podem ser usados por você, professor(a), tanto de forma isolada quanto de forma integrada. 

Na página três deste guia apresentamos um roteiro com sugestões de uso integrado dos objetos educacionais para o desenvolvimento dos principais conceitos cobertos por esta unidade. Ele deve ser utilizado entre oito e dez aulas de 50 minutos.

Também apresentamos, neste guia, roteiros para o uso isolado de cada objeto educacional, com sugestões detalhadas para o(a) professor(a) que deseja usá-los de forma independente. Por exemplo, você pode achar conveniente utilizar apenas o áudio que relata a vida de James Watson, com o objetivo de complementar ou mesmo começar as aulas sobre a estrutura da molécula de DNA e a sua importância biológica. Ou então, preferir utilizar apenas o software sobre síntese proteica, com a finalidade de facilitar a compreensão dos alunos sobre o processo de tradução gênica. 

A partir da página quatro você encontrará as sugestões específicas para trabalhar com cada um dos objetos: 


Página quatro, sugestão de uso do áudio “Biografias: James Watson e a descoberta da estrutura do DNA”;

Página seis, sugestão de uso do áudio “Biografias: Rosalind Franklin: uma vida dedicada à Ciência”;

Página oito, sugestão de realização do experimento “Extração de DNA”;

Página oito, sugestão de uso do software “Síntese proteica”;

Página nove, sugestão de uso do software “Qual é a palavra”?

Página dez, sugestão de realização do experimento “Detecção de proteínas nos alimentos com uso do do teste do biureto”.


Professor(a), as sugestões que este guia apresenta não esgotam todas as possibilidades de utilização dos objetos educacionais disponibilizados. Na verdade, é você quem vai decidir sobre a escolha e o momento mais adequado para o uso desses objetos, baseado em sua própria experiência, nas condições que sua escola oferece e nas características de seus alunos. O importante é que você esteja disposto a inseri-los em suas aulas para aprender, aos poucos e na prática, qual metodologia funciona melhor com cada objeto. 

 

Conceitos desta unidade temática:

  • A estrutura da molécula de DNA;
  • A estrutura da molécula de DNA;
  • O papel do DNA na identidade dos seres vivos;
  • O conceito de gene;
  • A relação entre gene e proteína.


As competências e habilidades que poderão ser desenvolvidas são:

  • Localizar o material genético em células de diferentes tipos de organismo observados ao microscópio, em fotos e em representações esquemáticas;
  • Reconhecer a natureza universal do material genético em todos os seres vivos, relacionando a estrutura química do DNA com as suas propriedades de autoduplicação e transcrição;
  • Compreender e utilizar a tabela do código genético na resolução de problemas;
  • Estabelecer relação entre DNA, código genético, fabricação de proteínas e a determinação das características dos organismos;
  • Perceber que os conhecimentos biológicos são interpretações influenciadas pelo contexto sociocultural em que foram produzidas;
  • Perceber que a atividade científica, como qualquer outra atividade humana, sofre influências dos valores éticos e morais de quem a realiza, bem como dos interesses políticos e econômicos de diferentes grupos da sociedade;
  • Desenvolver a capacidade de fazer diagramas e elaborar resumos escritos;
  • Desenvolver a capacidade de síntese e de argumentação oral. 


 SUGESTÃO DE ROTEIRO DE USO DOS RECURSOS


A unidade “DNA: a receita da vida e o seu código” pode ser desenvolvida com o auxílio de cinco objetos educacionais. Eles estão publicados separadamente, em respeito à autonomia que você, professor(a), tem para escolher o(s) objeto(s) que considerar mais apropriado(s) para o trabalho que já realiza. 

Aqui vamos propor o uso integrado dos objetos, que poderão ser baixados e instalados em seu próprio computador ou no da escola. São eles:

  1. (Áudio) Biografias: James Watson e a descoberta da estrutura do DNA;
  2. (Áudio) Biografias: Rosalind Franklin, uma vida dedicada à Ciência;
  3. (Experimento) Extração de DNA;
  4. (Software) Síntese proteica;
  5. (Software) Qual é a palavra?
  6. (Experimento) Detecção de proteínas nos alimentos com uso do teste do biureto.


Professor(a), lembramos mais uma vez que a nossa sugestão para o uso integrado dos objetos educacionais é apenas uma dentre várias possibilidades. Na medida em que se sentir mais seguro no uso desses recursos, e com a criatividade e conhecimento que você tem, certamente poderá desenvolver muitas outras formas de utilização, que sejam até mais adequadas do que a que estamos propondo.

Uma possibilidade para começar esta unidade temática é ter uma conversa inicial com os seus alunos para conhecer o que eles sabem sobre DNA, gene e cromossomo. Com tantas notícias sendo divulgadas na mídia, muito provavelmente eles têm algumas ideias prévias sobre o tema desta unidade. Apresente, por exemplo, questões mais gerais: Como certas características são transmitidas ao longo de gerações? De que forma essas informações estão presentes nos gametas? Essas informações estão presentes em todas as células do corpo? Como a informação genética é responsável pelas características de cada célula e de cada organismo? 

Evite apontar os erros conceituais dos alunos nesse momento, mas procure gerar conflitos que abalem as “certezas” que eles já têm, especialmente quando notar que algumas concepções estão equivocadas. Faça perguntas para a classe, coloque situações que os incentivem a falar. Mostre as ideias conflitantes que forem apresentadas. Explique que durante as próximas aulas as questões e dúvidas colocadas serão esclarecidas. E procure, durante as aulas que virão, verificar se as concepções dos alunos foram modificadas e se as dúvidas foram esclarecidas.

Anote na lousa as principais ideias dos alunos. Faça esquemas: como as informações genéticas são transmitidas? Relacione gametas com cromossomos, cromossomos com genes, genes com DNA. Como o DNA se relaciona com uma característica celular? Aproveite para relacionar DNA com proteínas e suas funções, por exemplo, o papel das  enzimas (proteínas) no funcionamento celular. Nesse momento, o objetivo principal é mostrar ao aluno que existe relação entre tudo isso, por isso não se prenda a detalhes e descrições aprofundadas. 

Será que eles têm ideia de quando e como os cientistas foram descobrindo a relação entre gene, DNA e proteína? Esta pergunta pode ser respondida com o auxílio de dois áudios: o que relata a biografia de James Watson e o que apresenta a biografia de Rosalind Franklin. Esses dois cientistas realizaram descobertas importantes sobre a estrutura do DNA e também protagonizaram um dos episódios mais “polêmicos” da história da Biologia. 

 Na página 14 há uma proposta detalhada para o uso do áudio sobre a vida de James Watson e a descoberta da estrutura do DNA. E na página 16 há outra proposta detalhada para o uso do áudio sobre a vida de Rosalind Franklin. Apresentar apenas um ou os dois áudios é uma opção sua, professor(a). Ouvi-los previamente vai ajudar na sua decisão. Leve em consideração o número de aulas que você tem para desenvolver este conteúdo, por exemplo. Considere também os seus objetivos e, se achar conveniente, pode adaptá-lo(s), reproduzindo apenas alguns trechos, ou então usar um deles durante a aula e deixar o outro para que os alunos ouçam em casa. Por estar no formato mp3, os áudios podem ser gravados e reproduzidos em qualquer equipamento que aceite esse tipo de arquivo.

Quando tiver terminado de usar o(s) áudio(s), utilize o livro didático disponível para aprofundar a aula sobre a estrutura do DNA. Conceitue nucleotídeos, explique a estrutura em dupla-hélice, como ocorre o pareamento das bases nitrogenadas. Relacione a sequência de bases com a identidade de cada molécula de DNA. Apresente as etapas da autoduplicação do DNA. Explique o conceito de mutação. Relacione o DNA com os cromossomos/cromatina e a sua localização na célula. 

Nesse momento sugerimos que você realize o experimento “Extração de DNA”. Você precisará organizar a sala previamente, conforme descrição detalhada do roteiro que sugerimos na página 20.  Mais do que apenas fazer com que os alunos repitam mecanicamente as etapas de extração, é importante que cada etapa e o uso dos diferentes tipos de reagentes sejam discutidos com eles. Essa aula possibilitará que os alunos relacionem as etapas da extração de DNA com a localização e a organização desse ácido nucleico na célula. 

Retornando à sala de aula, você poderá falar agora da segunda propriedade do DNA, a capacidade de transcrever o RNA. Usando o livro didático como apoio, apresente a molécula de RNA. Peça para os alunos compararem a molécula do DNA e do RNA: o que existe em comum e o que é diferente. Explique a organização do código genético. Mostre a tabela do código genético e discuta a sua universalidade. Para explicar as etapas da tradução sugerimos que você use o software “Síntese proteica”, que mostra o processo de forma interativa e bastante didática e que ajudará seus alunos a visualizarem melhor o que é a tradução gênica. Utilize o livro didático para realizar vários exercícios com os alunos. Discuta com eles as possíveis implicações que uma mutação no DNA poderia provocar na proteína sintetizada. 

Por fim, depois que os alunos tiverem compreendido melhor a relação entre DNA, gene e proteína e metabolismo celular, sugerimos a realização de mais uma atividade prática, o experimento “Detecção de proteínas nos alimentos com uso do teste do biureto”. Discuta a importância das proteínas na alimentação como fonte de aminoácidos e a utilização desses aminoácidos durante a tradução gênica.

Na aula posterior, finalize o trabalho deste eixo temático com o software “Qual é a palavra?”, em que os alunos precisarão reunir todos os conceitos aprendidos, as dificuldades poderão se tornar mais evidentes, ajudando você, professor(a), a retomar os pontos que considerar mal esclarecidos.



SUGESTÃO DE ROTEIRO PARA O USO ISOLADO DE CADA OBJETO EDUCACIONAL


(Áudio) Biografias: James Watson e a descoberta da estrutura do DNA

O áudio sobre a biografia do cientista James Watson pode ser um recurso interessante quando estiver iniciando o conteúdo sobre os ácidos nucleicos e a síntese de proteínas. 

Outra opção é usar o áudio com o objetivo de discutir a natureza da atividade científica, apresentando o episódio polêmico sobre o uso da fotografia de difração de raios-X do DNA (de autoria de Rosalind Franklin), fundamental para Watson desvendar a estrutura da molécula do DNA. Esse episódio pode desencadear uma discussão sobre a natureza humana da atividade científica, sobre o trabalho em equipe, a competição entre equipes e os aspectos éticos envolvidos no trabalho científico.

Se você, professor(a), optar por usar o áudio para desenvolver os conceitos relacionados com o DNA e a síntese de proteínas, sugerimos que realize uma atividade preliminar, com o objetivo de descobrir as concepções prévias de seus alunos sobre o assunto. Com tantas notícias nos jornais, revistas, internet e televisão divulgando as novas técnicas de manipulação gênica e as descobertas no campo da biologia molecular, muito provavelmente seus alunos já ouviram falar em DNA, gene e já desenvolveram ideias próprias sobre o assunto. Atualmente, até mesmo algumas novelas já incluem no repertório dos personagens palavras como “mutantes” e “exame de DNA”. Mas o que eles realmente entendem disso? Aproveite esse momento para mostrar de forma esquematizada a relação entre gene, DNA e hereditariedade. Use a própria lousa para fazer esquemas. Algumas das questões que você poderá levantar são: Uma característica hereditária é aquele que “passa” de pai para filho? Como isso ocorre? Onde a informação sobre a característica hereditária está “guardada”? É possível que alguns alunos respondam que a informação sobre a característica hereditária esteja no cromossomo e outros, que está no gene ou no DNA. Como gene, DNA e cromossomo se relacionam? São sinônimos? Aqui você poderá aproveitar para mostrar a eles a relação existente entre o DNA e o cromossomo, depois entre o DNA e o gene.

O tamanho do gene varia? E como a informação dele é capaz de fazer uma determinada característica se manifestar em um indivíduo? Cite alguns exemplos como o albinismo, a fenilcetonúria ou daltonismo. Aqui, relacione os conceitos de gene, proteína e metabolismo celular. Utilize o livro didático para ler os conceitos com os alunos. Discuta a relação entre DNA, gene, proteínas, controle do metabolismo celular e a consequência disso, que pode ser expressa em determinada característica. Mas como pode haver tantas características diferentes no seres vivos? Será que existem diferentes tipos de DNA? O que muda no DNA de um gato, de um cão ou de uma pessoa? Será que podemos considerar, então, que o DNA é, de certa forma, a molécula responsável pelo segredo da vida? Foi nisso que acreditou James Watson quando começou a se interessar pelo DNA. Para ele, quem descobrisse a estrutura do DNA estaria muito perto de descobrir o segredo da vida.

Após a discussão, você pode preparar os alunos para ouvirem o áudio na aula seguinte. Comente que eles ficarão sabendo em que circunstância Watson trabalhou e como chegou ao resultado que lhe valeu a posteridade.


Recomendações para ouvir o áudio

Professor(a), se o áudio for reproduzido de um único equipamento para a sala toda, assegure-se de que todos conseguirão ouvir claramente o programa. Você pode distribuir aos alunos um roteiro de trabalho, com algumas questões que os ajudem a entender melhor o programa apresentado. Você também poderá usar a transcrição do áudio para alunos com deficiência auditiva. 

Preparamos um roteiro como sugestão, apresentado no final deste guia. Fique à vontade para utilizá-lo ou montar um roteiro próprio, de acordo com seus objetivos.

Convém explicar para seus alunos que o roteiro contém orientações gerais e questões que têm o objetivo de ajudá-los a prestar atenção em pontos importantes do programa. Achamos interessante orientá-los a não responderem as perguntas durante a reprodução do áudio, porque isso irá atrapalhá-los. Deixe que eles leiam o roteiro algumas vezes e, só depois que estiverem acomodados e prontos, inicie a reprodução do áudio, evitando fazer interrupções ou comentários.

Após ouvir o programa pela primeira vez, pergunte aos alunos quais palavras eles desconhecem o significado e promova uma rápida discussão sobre elas. É importante que os esclarecimentos sejam realizados antes do programa ser reproduzido novamente. Além disso, sugerimos que deixe os alunos se acomodarem confortavelmente para acompanharem melhor o programa.

Para você avaliar se os alunos compreenderam o conteúdo do áudio, uma sugestão é promover uma discussão envolvendo questões que estão no roteiro: Quem foi James Watson? Em que ano ele realizou o maior feito de sua carreira? Tão brilhante quanto polêmico, Watson esteve envolvido em algumas situações conhecidas ao longo de sua carreira. Uma delas foi a descoberta da estrutura do DNA. Você pode pedir para os alunos discutirem o que ocorreu nesse episódio, até hoje não esclarecido. Será que a atividade científica também enfrenta dilemas éticos? Os valores e a visão preconceituosa de quem pratica a Ciência pode interferir no trabalho que realiza? O áudio da biografia de Rosalind Franklin pode ser ouvido para os alunos conhecerem a outra personagem envolvida na polêmica sobre a descoberta da estrutura do DNA. O debate pode, inclusive, ser deixado para depois que os alunos tiverem ouvido os dois programas.

Se houver tempo, peça que os alunos respondam as perguntas do roteiro, individualmente e por escrito, durante a própria aula. Depois, dê a eles algum tempo para que discutam as respostas com os colegas. A correção das questões pode ser feita em outra aula. Caso haja necessidade, os trechos do áudio poderão ser ouvidos novamente, e as dúvidas, discutidas e esclarecidas com os alunos.

Além dessas atividades, você pode sugerir pesquisas sobre diferentes temas, a aplicação das técnicas de manipulação gênica na medicina, na agricultura, na pecuária; o uso de técnicas de extração de DNA e a amplificação gênica na resolução de questões forenses. Se você acessar o site da revista Ciência Hoje (http://cienciahoje.uol.com.br), por exemplo, e digitar “DNA” em busca, poderá verificar a grande diversidade de artigos disponíveis.

 


(Áudio) Biografias: Rosalind Franklin: uma vida dedicada à Ciência

O áudio sobre a vida de Rosalind Franklin pode ser usado durante o desenvolvimento do conteúdo sobre ácidos nucleicos e proteínas. 

De uma forma geral, os livros didáticos atribuem a descoberta da estrutura em dupla-hélice do DNA apenas a James Watson e a Francis Crick. Poucos mencionam Maurice Wilkins e Rosalind Franklin. O próprio James Watson citou em seu livro, A dupla-hélice, que ter visto uma imagem da difração de raios-X do DNA, conhecida como fotografia 51 e tirada por Rosalind Franklin, foi fundamental para a sua descoberta. O que não costuma ser citado nos livros é que essa fotografia parece ter sido mostrada a Watson sem o conhecimento dela e que, segundo muitos pesquisadores, ela morreu sem ter sido informada disso. O áudio relata a vida da cientista, cujo trabalho com difração de raios-X foi fundamental para que James Watson desvendasse a estrutura do DNA.

Dependendo do objetivo de sua aula, professor(a), você poderá utilizá-lo com aquele que relata a vida de James Watson. Os dois áudios podem servir como ponto de partida para organizar uma discussão ou debate entre os alunos sobre a natureza da atividade científica. Depois que o programa for ouvido pelos alunos, eles podem, por exemplo, realizar pesquisas na internet para se aprofundarem a respeito do episódio envolvendo os dois cientistas. Será que houve mesmo injustiça histórica em se atribuir toda a notoriedade pela descoberta da estrutura do DNA apenas a Watson e Crick? Watson agiu de forma ética? A Ciência é uma atividade livre de interesses pessoais, governamentais ou corporativistas? A sociedade científica já reconhece e valoriza da mesma forma o trabalho realizado por homens e mulheres? E em outros campos de atuação? Há necessidade do meio científico criar regras que regulamentem a ética na atividade científica? Essas são algumas das questões que podem ser colocadas para debate entre os alunos e, na sua preparação, os conceitos relacionados com o áudio de Rosalin Franklin (estrutura molecular do DNA, nucleotídeos, gene) poderão ser aprofundados com o uso do livro didático. 

Caso opte por utilizar apenas o áudio sobre a vida de  Rosalind Franklin, sugerimos ainda um outro encaminhamento, professor(a). Você pode iniciar a aula apresentando para a classe algumas notícias envolvendo a identificação de pessoas pelo “teste de DNA” (paternidade, criminoso ou vítima, por exemplo), se o tema não tiver sido discutido ainda. Esses tipos de casos sempre despertam a curiosidade e podem ser usados como ponto de partida para o levantamento das concepções prévias dos alunos a respeito do DNA.

Você pode encontrar notícias sobre o uso forense do “teste de DNA” na internet com relativa facilidade, usando uma ferramenta de busca. Experimente digitar palavras-chave como “teste de paternidade”, “identificação do criminoso pelo DNA” ou “teste de DNA”. Escolha uma ou mais notícias que achar curiosas e, se puder, imprima e leve para os alunos lerem.

Distribua os alunos em grupos para que leiam a(s) notícia(s), façam um resumo de 5 linhas no máximo, e depois debatam e respondam as seguintes questões: Por que o DNA pode ser usado para identificar uma pessoa? Onde encontramos DNA em nosso corpo? Como é uma molécula de DNA? Qual a sua importância do DNA para o organismo? 

Se houver tempo, na mesma aula, faça um sorteio de alguns grupos para lerem o resumo do texto e também as questões propostas. Quais questões não foram respondidas? Quais questões tiveram respostas que foram diferentes de grupo para grupo? Nesse momento, você poderá complementar as informações dos alunos sobre a importância do DNA, relacioná-lo com os genes e os cromossomos e apresentar a estrutura em dupla-hélice. Utilize a lousa e o livro didático para trabalhar esses conceitos. 


Recomendações para ouvir o áudio

Os alunos devem ser avisados de que o programa contará um pouco sobre uma personagem quase desconhecida nas escolas, mas que foi fundamental na descoberta da estrutura do DNA.

Se o áudio for reproduzido de um único equipamento para a sala toda, assegure-se de que todos conseguirão ouvir claramente. Você pode distribuir aos alunos um roteiro de trabalho, com algumas questões que os ajudem a entender melhor o programa ouvido. Você também poderá usar a transcrição do áudio para alunos com deficiência auditiva. 

Preparamos um roteiro como sugestão, que está na página 16. Fique a vontade para utilizá-lo ou montar um roteiro próprio, de acordo com suas necessidades. Convém explicar a eles que o roteiro contém orientações gerais e questões que têm o objetivo de ajudá-los a prestar atenção em pontos importantes do programa. Recomendamos orientá-los a não responderem as perguntas durante a reprodução do áudio, porque isso irá atrapalhá-los. Deixe que eles leiam o roteiro algumas vezes e, só depois que estiverem acomodados e prontos, inicie a reprodução do áudio, evitando fazer interrupções ou comentários.

Após ouvir o programa pela primeira vez, pergunte aos alunos quais palavras eles desconhecem o significado e promova uma discussão sobre elas. É importante que os esclarecimentos sejam realizados antes do programa ser reproduzido novamente. Também sugerimos que deixe os alunos sentarem à vontade para acompanharem melhor o programa.

Para avaliar se eles compreenderam o conteúdo do áudio, promova uma discussão sobre as questões que estão no roteiro: Quem foi Rosalind Franklin? Em que época viveu? Ela enfrentou dificuldades para se tornar cientista? De que tipo? Por que muitas pessoas acreditam que se cometeu uma injustiça histórica com Rosalind? Por que a imagem da difração de raios-X do DNA foi importante para Watson? Rosalind fez outros trabalhos científicos importantes? Será que a atividade científica também enfrenta dilemas éticos? Se houver necessidade, os trechos do áudio poderão ser ouvidos novamente, e as dúvidas, discutidas e esclarecidas com os alunos.

Outra sugestão para a utilização do áudio, ao invés de todos os alunos receberem o mesmo roteiro de trabalho, pode ser a divisão dos alunos em grupos (de 4 a 5 alunos) para que cada equipe fique responsável por tarefas distintas. Uma ideia para isso pode ser:

  • Alguns grupos devem prestar atenção nas informações a respeito do contexto histórico do período em que Rosalind viveu (quando, características relativas à época);
  • Alguns grupos devem prestar atenção nas informações a respeito da trajetória de Rosalind (família, o que estudou, em que se formou e trabalhou);
  • Alguns grupos devem prestar atenção nas informações a respeito da personalidade de Rosalind (se era estudiosa, se era objetiva);
  • Alguns grupos devem prestar atenção nos principais trabalhos de Rosalind que foram citados no áudio.

Os integrantes de cada grupo devem discutir e organizar suas respostas durante alguns minutos depois de ouvirem o áudio para que, depois, elas sejam escritas na lousa. Promova uma discussão a respeito do que cada equipe colocou e pergunte se os alunos se lembram de outros aspectos que não estão relacionados com a tarefa de seu grupo. Antes de reproduzir o programa novamente, peça que prestem atenção nos outros aspectos colocados pelos demais grupos e que não tinham sido percebidos.

Como atividade complementar, você ainda pode sugerir a construção de um modelo tridimensional da dupla-hélice do DNA. Na bibliografia complementar são apresentadas algumas sugestões usando diferentes recursos. Um exemplo disso pode ser visto na página “Modelling the DNA double helix using recycled materials” (Disponível em: http://scienceinschool.org/2006/issue2/dna). Apesar das instruções estarem em inglês é possível, por meio da visualização das fotos, compreender como o modelo é construído. Outros materiais podem ser usados, como dobradura de papel, pedaços de papelão recortado, botões e o que mais a criatividade dos alunos permitir. Uma proposta original e fácil, que está disponível no Portal do Professor, é o experimento prático que mostra a construção de um objeto semelhante a uma molécula de DNA, usando materiais de baixo custo (arame, jujuba e palitos), disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=9859. Os modelos construídos podem ser fotografados e publicados no blog da escola, por exemplo. Existe também a possibilidade de construir uma linha do tempo com as principais descobertas envolvendo o DNA e a hereditariedade.


(Experimento): Extração de DNA

Sugerimos a realização do experimento depois que você tiver trabalhado a estrutura do DNA, o conceito de gene e cromossomos, e a localização do DNA na célula com os alunos. O experimento de extração do DNA utiliza materiais simples, que você provavelmente encontrará na escola ou que os alunos podem trazer de casa. Essa aula pode também ser realizada como um complemento das aulas teóricas de biologia molecular e genética. 

Se você for desenvolver esse experimento, é conveniente também que na aula preparatória leve para os seus alunos algumas notícias sobre a identificação de pessoas pelo DNA. Uma das etapas desse processo consiste na obtenção do DNA das pessoas envolvidas por meio de uma técnica semelhante à que será executada pelos alunos. Essa informação provavelmente tornará a atividade mais atraente. Vale lembrar, entretanto, que na maioria das vezes o técnico conta com amostras muito menores de material biológico para extrair o DNA.  

Retome com os alunos alguns conceitos básicos, como por exemplo: Qual é o papel biológico nos seres vivos? Onde ele é encontrado nas células eucarióticas? O DNA é o próprio cromossomo? Retome com eles, se necessário, os níveis de organização do material genético (de cromossomos até a dupla-hélice do DNA) para lembrar que o DNA se encontra associado às moléculas de proteínas. Essas informações serão úteis para o aluno compreender melhor cada etapa do processo de extração do DNA. 

Também é muito importante recordar com os alunos o aspecto das dimensões. É possível enxergar células a olho nu? E o seu núcleo? E os cromossomos? E a dupla-hélice? Isso é fundamental para não criar no aluno a expectativa de que a atividade permitirá que ele visualize a “dupla-hélice” do DNA.

Depois dessa discussão você pode apresentar aos seus alunos o roteiro de trabalho, explicando o objetivo do experimento e o procedimento que será seguido. Na página 20 você encontrará a explicação do experimento e também o protocolo experimental a ser entregue para os alunos. Nele preparamos algumas perguntas que são importantes para a classe compreender a atividade.

Episódios de filmes sobre crimes e investigação forense podem ser usados como desencadeadores da discussão que as técnicas de extração, amplificação e sequenciamento de DNA oferecem.

Por se tratar de uma atividade prática, a sua avaliação pode levar em consideração não apenas os conteúdos conceituais, mas também os procedimentos e as atitudes, como a manipulação correta dos reagentes, a preparação do material, a limpeza da mesa e dos materiais e a divisão de tarefas no grupo. As questões que sugerimos abaixo podem ser usadas para avaliar se os alunos compreenderam o processo de extração, o papel dos reagentes para a obtenção do DNA.

  1. Como se apresentou o DNA extraído? Faça um desenho das frações obtidas, identificando onde o DNA está presente. Descreva o aspecto do material constituído por DNA.
  2. Para que serve a etapa de maceramento?
  3. Qual o papel da solução de lise, especificando as funções do detergente e do sal?
  4. Qual o papel do etanol na extração do DNA?

(Software): Síntese proteica

Professor(a), antes de utilizar o software sobre a síntese proteica, recomendamos que procure resgatar os conceitos básicos já trabalhados com os alunos, requisito necessário para a compreensão do que será apresentado nesse objeto educacional. Você poderá fazer algumas perguntas para a classe e assim ter uma visão do que já aprenderam e quais dúvidas e confusões persistem. Por exemplo: Como o DNA se relaciona com o RNA? Que diferenças existem entre DNA e RNA? Há base nitrogenada timina no DNA? E uracila? Como é o processo de transcrição? Quais são os três tipos de RNA? Como as bases do DNA se complementam como as do RNA mensageiro? E as do RNA mensageiro com as do RNA transportador? Onde encontramos ribossomos na célula? Onde são sintetizadas as proteínas da célula? Qual é a fonte dos nucleotídeos de DNA e RNA que chegam até o núcleo da célula? Qual molécula contém a informação inicial para a síntese de uma proteína? 

Você pode trabalhar com o livro didático para responder tais perguntas e aproveitar para discutir com seus alunos as relações entre cada uma destas moléculas e fazer um esquema, começando desde o DNA até chegar a uma proteína. Você pode também aproveitar esse momento para falar dos códons de iniciação e finalização, as sequências que codificam aminoácidos etc. Após essa introdução ao tema, organize os alunos em grupos de acordo com o número de computadores disponíveis e inicie o uso do software. Explique qual é o tema do software e como ele funciona.

Durante o uso do simulador, você pode chamar a atenção de seus alunos para alguns aspectos, como qual a direção da síntese proteica, quais códons levam à iniciação e à finalização da síntese, qual a participação de cada molécula de RNA durante a tradução, os sítios de ligação nas moléculas etc. O próprio software trará, conforme o aluno conseguir progredir na tradução, algumas explicações sobre o processo. 

As instruções para uso desse material estão no própio software.

Para ilustrar melhor como é a síntese de proteínas e a sua estrutura, você pode utilizar alguns materiais disponíveis no Portal do Professor. Dentre eles estão:

(Software): Síntese proteica

    Este software consiste em um jogo para que o aluno treine os conhecimentos adquiridos de forma lúdica. O objetivo é acertar a palavra que responde a dica apresentada, escolhendo uma letra por vez. Para abordar os assuntos indicados neste guia temático, o software irá trazer questões relacionadas às moléculas de DNA e RNA, síntese de proteínas, genótipo e fenótipo, genes dominantes e recessivos, dentre outras. 

    Por agregar conhecimentos sobre os demais recursos educacionacionais abordados neste guia, sugerimos que você proponha este jogo como um fechamento do estudo deste eixo temático, quando as possíveis dúvidas já tenham sido esclarecidas. Destacamos que, em virtude da existência de uma variedade de nomes em Biologia, este software pode ser interessante para possibilitar ao aluno o treino dos mesmos, associando-os aos conceitos a que se referem. 

    Antes de iniciar a exploração do software, distribua aos alunos o “roteiro de trabalho” (página 19). Você pode utilizá-lo da forma como sugerimos, alterá-lo ou criar outro de acordo com suas estratégias didáticas. Convém explicar para eles que o roteiro contém orientações gerais e questões que têm o objetivo de ajudá-los a prestar atenção em pontos importantes do programa. Oriente-os para não responderem às perguntas durante a exploração do software, porque isso poderá atrapalhá-los. Deixe que eles leiam o roteiro algumas vezes e, só depois que estiverem acomodados e prontos, peça para que comecem a jogar. Após explorarem o programa pela primeira vez, pergunte aos alunos quais palavras eles desconhecem o significado e promova uma discussão a respeito delas. É importante que os esclarecimentos sejam realizados. Ao final, peça para os estudantes responderem o questionário proposto no roteiro. 


AVALIAÇÃO
Para avaliar se os alunos compreenderam o conteúdo do jogo, promova uma discussão: O que acharam dele? Foi possível entender todas as informações? O que não entenderam direito? A correção do roteiro pode ser feita na lousa, com os alunos escrevendo as respostas. Há respostas diferentes? Em que diferem? Sugira que os alunos joguem novamente, pois há perguntas que não são mostradas apenas em uma exploração inicial do software, sendo necessário pelo menos três usos para que todas as questões tenham sido visualizadas.

(Experimento): Detecção de proteínas nos alimentos com uso do teste do biureto

Professor(a), o experimento pode ser usado para você finalizar a unidade “DNA: a receita da vida e o seu código”, pois ele trata da detecção de proteínas nos alimentos. 

Muito frequentemente os alunos têm dificuldade para entenderem que os nucleotídeos e os aminoácidos utilizados pelas nossas células na construção de novas moléculas de DNA, RNA e proteínas são provenientes dos alimentos que ingerimos. Assim, esse experimento pode ser utilizado para que, a partir da detecção de proteínas nos alimentos, seja feita uma discussão sobre os papéis que as proteínas podem desempenhar no organismo e o que ocorre com elas depois que sofrem a hidrólise pelas enzimas digestivas. 

Se você for realizar o experimento com esses objetivos, é importante que os alunos já tenham aprendido os conceitos de síntese e estrutura proteica. 

Na página 18 você encontrará a explicação do experimento e também um protocolo experimental a ser entregue para os alunos, que contém sugestões de algumas perguntas que consideramos importantes para uma melhor compreensão da atividade.

Você também pode apresentar aos alunos outras técnicas envolvendo o estudo das proteínas. Com a animação, disponível no Portal do Professor neste link: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=10133.Você pode demonstrar aos seus alunos a técnica de separação eletroforética de proteínas, um método de caracterização de proteínas por diferenças na massa molecular.

O outro recurso disponível é o experimento de identificação de proteínas no leite, por meio de adição de hidróxido de sódio, disponível em http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=16049.

  • References
    1. 1. Matéria do Jornal da USP sobre a celebração dos 50 anos da publicação do artigo de Watson e Crick, descrevendo a estrutura do DNA. Disponível em: www.usp.br/jorusp/arquivo/2003/jusp642/pag1011.htm - acesso em 11 de setembro de 2009.
    2. 2. Arquivo em pdf que contém slides de uma apresentação sobre erros inatos do metabolismo. Disponível em: www.unirio.br/dmp/Graduacao/Medicina/Patologia/Erros%20Inatos%20do%20Metabolismo.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    3. 3. Documento digitalizado da Revista Scientific American Brasil, em pdf, disponibilizado pelo Instituto de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), a respeito do splicing alternativo. Disponível em: www.icb.ufmg.br/big/big623/artigo-%20splicing%20alternativo.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    4. 4. Reportagem especial do Caderno Ciência do jornal Folha de S. Paulo, que apresenta os principais personagens envolvidos na descoberta da estrutura do DNA, além de apresentar uma animação sobre a replicação e a expressão gênica. Disponível em: www1.folha.uol.com.br/folha/especial/2003/dna - acesso em 11 de setembro de 2009.
    5. 5. Animação da Editora Saraiva com as etapas da síntese de proteínas. O arquivo deve ser usado online, a não ser que o(a) professor(a) tenha o flash instalado para baixar o arquivo. Disponível em: http://biosonialopes.editorasaraiva.com.br/navitacontent_/userFiles/Flash/SoniaLopes_Esquemas_Animados/sintese_proteica.swf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    6. 6. Atividade da Fundação Vanzolini sobre a síntese de proteínas. Há também uma animação representando o processo. Disponível em: www.vanzolini-ead.org.br/pecem/bio/index_m1s3.htm - acesso em 11 de setembro de 2009.
    7. 7. Arquivo que contém instruções para a construção de um modelo tridimensional da molécula de DNA usando origami. Disponível em: www.bioinfo.ufpb.br/difusao/pdf/odnaemorigami.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    8. 8. Arquivo que contém instruções para a construção de um modelo tridimensional da molécula de DNA usando caixas de fósforo. Disponível em: www.ccmn.ufrj.br/curso/trabalhos/pdf/biologia-trabalhos/genetica/genetica5.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    9. 9. Arquivo que contém instruções para a construção de um modelo tridimensional da molécula de DNA usando garrafas PET e latas de refrigerantes. Apesar de estar em inglês, o arquivo possui imagens bastante esclarecedoras. Disponível em: www.scienceinschool.org/repository/docs/issue2dna.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    10. 10. Atividade baseada na resolução de um problema de troca de bebês no hospital, em que são desenvolvidos conceitos sobre o DNA e os princípios básicos de um exame de DNA. Disponível em: http://cbme.usp.br/cbme/index.php/news_site/content/download/1800/20222/file/Roteiro_prof_DNA.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    11. 11. Alguns dos programas de áudio da série Ciência ao pé do ouvido tratam de temas relacionados com o DNA: biotecnologia, clonagem, teste de DNA, transgênicos. Disponível em: http://cbme.usp.br/cbme/index.php/news_site/radio_cbme/ciencia_ao_pe_do_ouvido - acesso em 11 de setembro de 2009.
    12. 12. Neste endereço é possível encontrar sugestões de várias atividades sobre biologia molecular destinadas ao Ensino Médio. Os arquivos estão em pdf e incluem, por exemplo, uma revisão sobre células, um breve histórico e os modelos de DNA desenvolvidos, um jogo sobre a síntese proteica e uma atividade simulando um teste de paternidade/criminalística: Instituto de Física de São Carlos. USP. Biologia Molecular - Módulo de Atividades para o Ensino Médio. Disponível em: http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2003/siteprojeto/projeto.htm - acesso em 11 de setembro de 2009.
    13. 13. Artigo que descreve uma atividade lúdico-pedagógica de baixo custo e que utiliza o próprio corpo dos alunos para demonstrar o processo de autoduplicação do DNA. Para baixar o arquivo é necessário se cadastrar na Biblioteca Digital de Ciências da Unicamp: MOREIRA, L. M. (2007). O uso do corpo como ferramenta pedagógica: um modelo alternativo que desconsidera a ausência de recursos específicos para o ensino de bioquímica e biologia molecular. RBEBBM, 2007: artigo E. Disponível em: www.bdc.ib.unicamp.br/bdc/visualizarMaterial.php?idMaterial=475 – acesso em 11 de setembro de 2009.
    14. 14. Este arquivo contém sugestões de atividades didáticas sobre o código genético e a síntese de proteína. Disponível em: www.moderna.com.br/moderna/didaticos/em/biologia/temasbio/atividades/TB07.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    15. 15. Este arquivo propõe a simulação de um exame de DNA. Nele, os alunos poderão se confrontar com duas situações diferentes: a identificação de um criminoso e um teste de paternidade. Disponível em: www.moderna.com.br/moderna/didaticos/em/biologia/temasbio/atividades/TB01.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    16. 16. Este arquivo contém o texto de atualização DNA: Passado, Presente e Futuro, que traça um panorama muito bom do contexto científico em que se deu a descoberta da estrutura do DNA e coloca questões importantes relacionadas com a manipulação do DNA. Disponível em: http://biosonialopes.editorasaraiva.com.br/navitacontent_/userFiles/File/SoniaLopes_Powerpoints/SoniaLopes_Textos_Atualiza_o/dna.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    17. 17. Arquivo contendo a atividade Cada locus por si mesmo: por onde andam esses genes?, que relaciona vários conceitos: cromossomo, gene, alelo, DNA, cromatina e cromátide. Disponível em: www.ccmn.ufrj.br/curso/trabalhos/PDF/biologia-trabalhos/genetica/genetica4.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    18. 18. Animação em flash mostrando a relação entre o cromossomo e a molécula de DNA. Disponível em: www.marketingemsaude.com.br/video/index.htm - acesso: 11 de setembro de 2009.
    19. 19. Página do DNA vai à escola, uma organização sem fins lucrativos que contém diversos recursos como atividades práticas e textos para debates. Disponível em: www.odnavaiaescola.com - acesso: 11 de setembro 2009.
    20. 20. Página do Núcleo de Difusão Biotecnológica da Universidade Federal da Paraíba, que disponibiliza vários textos de atualização e sugestões de atividades práticas. Disponível em: www.bioinfo.ufpb.br/difusao - acesso em 11 de setembro de 2009.
    21. 21. Página do MSN vídeo que disponibiliza diversas reportagens, em português, do New York Times Journal e da agência de notícias Reuters. Se você digitar “DNA”, por exemplo, serão apresentados diversos vídeos sobre o assunto. Disponível em: http://video.msn.com/?mkt=pt-br – acesso em 11 de setembro de 2009.
    22. 22. A atividade Do DNA ao cromossomo tem o objetivo de estabelecer a relação entre o DNA, o gene e o cromossomo por meio da construção de um modelo com bastões de espuma ou rolos de papel toalha. Disponível em: www.educarede.org.br/educa/index.cfm?pg=ensinar_e_aprender.turbine_interna&id_dica=58 – acesso em 11 de setembro de 2009.
    23. 23. Página com várias animações de biologia molecular, em português. Disponível em: www.johnkyrk.com/index.port.html - acesso em 11 de setembro de 2009.
    24. 24. Áudio sobre a profissão de biotecnólogo, da série Profissões, que auxilia na compreensão das principais tecnologias utilizadas para a obtenção do DNA recombinante e discute o potencial da utilização da biotecnologia moderna para a melhoria da qualidade da vida, além dos problemas éticos envolvidos em algumas pesquisas. Disponível em: www.embriao.ib.unicamp.br.
    25. 25. Abordagem química na extração de DNA do tomate. Artigo que apresenta um experimento mais complexo sobre extração de DNA de tomate, discutindo os aspectos químicos do processo. LIMA, R.; FRACETO, L. F. Adordagem química na extração de DNA de tomate. Química Nova na Escola. n° 25, maio 2007. Disponível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc25/eeq04.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    26. 26. Eletroforese de Ácidos Nucleicos: Uma Prática para o Ensino de Genética. Artigo que apresenta uma aula prática de eletroforese de DNA em gel de amido de uso culinário. MARTINEZ, E. R. M.; PAIVA, L. R. S. Eletroforese de Ácidos Nucléicos: Uma Prática para o Ensino de Genética. Revista Genética na Escola. 03.01, 43-48, 2008. Disponível em: www.geneticanaescola.com.br/ano3vol1/9.pdf - acesso em 11 de setembro de 2009.
    27. 27. Animações em biologia celular. Tópicos variados como DNA, mitose e meiose, apresentados por meio de animações computacionais. Marques-Santos, L. F. Animações em Biologia Celular - Biblioteca Digital de Ciências. Disponível em: www.ib.unicamp.br/lte/bdc/visualizarMaterial.php?idMaterial=545 – acesso em 11 de setembro de 2009.
    28. 28. Página do Centro Federal de Educação Tecnológica de Química de Nilópolis/RJ, que contém várias informações sobre a descoberta, estrutura e papel da molécula de DNA. Há também algumas sugestões de atividades educativas. Disponível em: www.cefeteq.br/dna/aplicacoes/genesmed/genesmed.htm - acesso em 11 de setembro de 2009.
    29. 29. Especial da revista Ciência Hoje das Crianças sobre o DNA. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br/2157 - acesso em 11 de setembro de 2009.
    30. 30. A Sociedade Brasileira de Genética disponibiliza os artigos da Revista Genética na Escola, que apresenta muitas atividades educativas. Disponível em: www.geneticanaescola.com.br – acesso em 11 de setembro de 2009.
    31. 31. Gattaca, uma experiência genética é um filme que pode ser utilizado depois que os alunos já tiverem conhecimento da estrutura do DNA. Várias discussões podem ser desencadeadas a partir do filme, produzido em 1990, mas que apresenta diversas técnicas de manipulação gênica e expõe situações de natureza ética.
    32. 32. Frankensteinianas é uma crônica de Luiz Felipe Ponde, disponível em http://www1.folha.uol.com.br/fsp/ilustrad/fq0405200919.htm - acesso em 11 de setembro de 2009, que trata da manipulação gênica.
    33. 33. De volta ao Éden, de Lee M. Silver, editora Mercuryo, é um livro muito interessante e agradável de ler que trata da manipulação gênica em seres humanos.
  • Textbooks
    1. ADOLFO, A. CROZETTA, M. LAGA, S. Biologia. Volume único. 2a Edição – 2005. editora IBEP. os temas propostos no livro do aluno são distribuídos em 10 unidades. Para tratar dos assuntos sugeridos neste guia, você pode trabalhar com as unidades “Biologia molecular e celular” e “genética”.
    2. AMABIS, José Mariano. MARTHO, Gilberto Rodrigues. Biologia. Volumes 1, 2 e 3. 2a Edição – 2005. Editora Moderna. Os temas dessa obra estão distribuídos entre os volumes de acordo com os níveis de organização da vida: as células, os organismos e as populações. O primeiro volume está organizado em cinco partes e você pode trabalhar com as partes I (“A natureza da vida”), que contém três capítulos sobre características gerais dos seres vivos, origem da vida e noções de bioquímica), II (“Organização e processos celulares”, que apresenta cinco capítulos que tratam de conteúdos de biologia celular) e III (“Metabolismo celular”, que trata, em três capítulos, de processos como respiração, fermentação, fotossíntese, quimiossíntese, transcrição e síntese de proteínas).
    3. FAVARETTO, J. A. MERCADANTE, C. Biologia. Volume único. 1a Edição – 2005. editora moderna. A obra “Biologia”, de Favaretto e Mercadante, possui três unidades e em “A unidade da vida” (capítulos 7-18) você poderá encontrar conteúdos que se destinam ao estudo de biologia celular, genética e evolução.
    4. FROTA-PESSOA, O. Biologia. Volumes 1, 2 e 3. 1a Edição – 2005. Editora Scipione. Indicamos a consulta à unidade “A química da vida”, no primeiro volume. No terceiro, verifique “A genética molecular”, “A transmissão dos genes”, “Genética humana” e “Aplicações da genética”, que apresentam os conceitos básicos da genética e técnicas derivadas dessa ciência, além de “Mecanismos de evolução” e “Métodos de estudo”, que apresentam métodos usados na biologia evolutiva.
    5. LAURENCE, J. Biologia. Volume único. 1a Edição – 2005. Editora Nova Geração. o livro do aluno encontra-se organizado em seis unidades que agrupam ao todo 41 capítulos. A unidade VI, “genética e evolução”, discute genética e processos evolutivos, com capítulos dedicados à genética mendeliana, biologia molecular e evolução.
    6. LINHARES, S. GEWANDSZNAJDER, F. Biologia. Volume único. 1a Edição – 2005. Editora Ática. Essa obra é dividida em nove unidades. A unidade “citologia” reúne capítulos sobre bioquímica e biologia celular, tratando das diversas organelas celulares, de processos metabólicos fundamentais, ácidos nucleicos, enge- nharia genética e divisão celular. A unidade “genética” traz capítulos sobre conteúdos básicos relacionados a esse assunto.
    7. LOPES, S. ROSSO, S. Biologia. Volume único. 1a Edição – 2005. Editora Saraiva. O livro do aluno é composto por sete unidades. Na unidade “citologia”, há seis capítulos sobre bioquímica e biologia celular, em que são abordados tanto aspectos estruturais quanto funcionais das células. A quinta unidade reúne sete capítulos sobre genética e biotecnologia e dois capítulos sobre evolução estão presentes na sexta unidade.
    8. PAULINO, W. W. Biologia. Volumes 1, 2 e 3. 1a Edição – 2005. editora Ática. O primeiro volume dessa obra é composto por cinco unidades temáticas e você poderá trabalhar com “Bioquímica celular e origem da vida”, que inclui quatro capítulos sobre a composição química dos seres vivos e um capítulo sobre a origem da vida. O terceiro volume apresenta quatro unidades temáticas, com destaque para “genética”, que compreende seis capítulos sobre os mecanismos básicos da hereditariedade.
    9. SILVA JÚNIOR, C. SASSON, S. Biologia. Volumes 1, 2 e 3. 8a Edição – 2005. Editora Saraiva. Do primeiro volume dessa obra, você pode utilizar as unidades “a química da célula” (quatro capítulos) e “o metabolis- mo celular” (quatro capítulos). Já do terceiro volume, é possível trabalhar com as unidades “genética” (dez capítulos) e “evolução” (seis capítulos). a primeira expõe conteúdos centrais da genética, incluindo temas ligados à saúde, como as anomalias genéticas e questões contemporâneas relacionadas à biotecnologia. e a segunda discute as origens da diversidade genética, especiação e processos microevolutivos.
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