Docente: Cecília Ferreira Página 1

ESCOLA SECUNDÁRIA JAIME MONIZ

Disciplina: Biologia e Geologia Ano Lectivo: 2011/2012

Tema: Universalidade e variabilidade da molécula de DNA

Nome: __________________________________________________________ Nº: ___ T: ___

DOCUMENTO DE TRABALHO

DOC.1 – Vírus

Anthony van Leuwenhoek (1632 – 1723), aos microrganismos que encontrou em diversos locais chamou “animáculos muito pequenos”. Durante mais de um século após as suas descobertas, era do saber comum que estes pequenos “animais” surgiram espontaneamente da matéria inanimada. O químico Louis Pasteur (1822 – 1895), e o físico John Tyndall (1820 – 1839), mostraram de forma conclusiva que, tal como os grandes organismos, os micróbios são produzidos somente por outros micróbios. Todos os organismos são seres unicelulares ou são compostos de células.

As formas de vida que questionavelmente não se encaixam nesta descrição são os vírus. Estudando os vírus, os investigadores entram na esfera da “nanobiologia”, onde as estruturas são medidas em nanómetros – um nanómetro (nm) é igual a 10

-9 metros. Os vírus tê,

tipicamente, 50 a 100 nm de diâmetro.

Figura 1 – Diferentes formas de vírus, © Silva, A. et al., (2008).

Os vírus, compostos de DNA (ácido desoxirribonucleico) ou RNA (ácido ribonucleico) envolvidos por uma capa de natureza proteica, são muito mais pequenos do que as células. Eles só podem replicar-se quando estão dentro de células e usando os dispositivos de vida destas.

Fora das células os vírus não podem reproduzir-se, alimentar-se ou crescer. Alguns vírus podem mesmo cristalizar como minerais. Neste estado, sobrevivem durante anos sem se transformar, até que entram em contacto com tecidos vivos específicos dos quais necessitam para de poderem replicar.

Lynn Margulis & Karlene Schwartz, Cinco Reinos

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QUESTÃO DE EXPLORAÇÃO:

A – Justifique porque os vírus dependem sempre de um ser celular (hospedeiro).

DOC.2 – DNA – Uma nova era das ciências biológicas

O DNA constitui o suporte universal de toda a informação genética que define as características de cada organismo vivo. Esta informação encontra-se codificada nas sequências nucleotídicas, derivadas das quatro bases púricas (A e G) e pirimídicas (T e C), que compõem as moléculas do DNA genómico (Esquema I da Figura 2).

Figura 2 – Esquema I – Bases púricas e pirimídicas constituintes do DNA, © Silva, A. et al., (2008).

A identificação da estrutura helicoidal do DNA nativo, macromolécula linear em cadeia dupla, constituída por sequências polinucleotídicas complementares e antiparalelas, que culminou, em 1953, com os trabalhos de James Watson & Francis Crick, marca o início de uma nova era das ciências biológicas (Esquema II da Figura 2).

Figura 2 – Esquema II – Estrutura molecular do DNA em cadeia helicoidal. Emparelhamento das cadeias antiparalelas (5’→3’; 3’→5’), assente na complementaridade de bases A-T, G-C, © Silva, A. et al., (2008).

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Com efeito, é a partir desse momento que se torna possível abordar a questão do modo como na natureza se encontra codificado todo o programa que comanda o desenvolvimento dos organismos vivos – determinando as características estruturais e funcionais próprias de cada célula e de cada espécie – e como essa informação é conservada e transmitida de geração em geração, presidindo à manutenção das respectivas características genéticas.

O modelo molecular da dupla hélice do DNA permitiu a Francis Crick enunciar, em 1958, o princípio universal que se designou por Dogma Central da Biologia Molecular, que se pode

resumir como o representado no Esquema III da Figura 2.

Figura 2 – Esquema III – Dogma Central da Biologia Molecular. A informação genética contida nas moléculas de DNA flui do DNA para as proteínas através de moléculas intermediárias de RNA, que, reflectindo a estrutura de cada gene, funcionam como moldes para a síntese de proteínas, © Silva, A. et al., (2008).

Baseado na informação do emparelhamento das bases constituintes dos nucleótidos que compõem o DNA, A-T, G-C, e no dado entretanto já adquirido das respectivas proporções constantes características de cada espécie, Francis Crick, avançou a hipótese de que o DNA genómico de uma dada célula contém em si a capacidade de se autoduplicar. A síntese de duas novas cadeias polinucleotídicas, também complementares e antiparalelas de cada uma das cadeias constituintes da molécula original, resulta na formação de duas moléculas – filhas, rigorosamente idênticas à molécula parental, Desta forma e através da replicação do DNA, cada célula ao dividir-se dá origem a duas células, cujo equipamento genético é em tudo idêntico ao da célula original.

A expressão fenotípica dos genes resulta da síntese do conjunto único das proteínas e respectivas proporções alélicas, que definem cada tipo celular.

Adaptado de Molecular Cell Biology, Lodish, S. et al., (2005).

QUESTÕES DE EXPLORAÇÃO:

B – Identifique os termos/expressões relativos à estrutura da molécula de DNA.

C – Explicite o Dogma Central da Biologia Molecular.

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D – Fundamente a expressão que se segue: “DNA – Uma Nova era das ciências

biológicas.”

DOC.3 – Um genoma discreto

As mitocôndrias contêm genes que durante muito tempo foram negligenciados. No decurso de vários anos, os cientistas respondiam que esses genes não serviam para nada. Mas, actualmente, descobriu-se que os genes mitocondriais influenciam a morfologia do cérebro e o comportamento.

Figura 3 – Imagem por foto fluorescência do DNA mitocondrial (mitDNA) onde é possível observar-se as moléculas de DNA a delimitar as cristas internas da mitocôndria, © Silva, A. et al., (2008).

Milhares de vezes mais curto do que o genoma nuclear, o genoma mitocondrial é constituído por uma molécula de DNA localizada na matriz da mitocôndria, por vezes ligada à membrana interna. Tanto quanto se sabe, todos os produtos resultantes da transcrição mitocondrial ficam no organelo. Centenas de proteínas estão envolvidas nos processos que garantem a integridade funcional das mitocôndrias e apenas uma pequena parte é sintetizada nestes organelos. Proteínas codificadas pelo núcleo, sintetizadas no citoplasma, são importadas pelas mitocôndrias, onde são posteriormente distribuídas.

É natural que existam mecanismos de comunicação entre os sistemas genéticos nuclear e mitocondrial, mas pouco se conhece sobre as relações núcleo/mitocôndrias. É um processo que continua a merecer a atenção dos biólogos.

Adaptado de Molecular Cell Biology, Lodish, S. et al., (2005).

QUESTÃO DE EXPLORAÇÃO:

E – Cite, tendo por base o texto e os conhecimentos que possui, a forma como é feita a construção em ciência e o conhecimento científico.

Observação:

Na resposta a esta questão deverá ter em conta os três pressupostos do Ensino Por Pesquisa (EPP), a saber:

Aprender Ciência;

Aprender sobre Ciência;

Aprender a fazer Ciência.