3ª Séries AULA 9 - Desvendando os Experimentos da Origem da Vida

AULA 9

Teorias Científicas: Experimentos de Redi, Spallanzani e Pasteur

Aula 1: Desvendando os Experimentos da Origem da Vida

Objetivos

·  Analisar criticamente os experimentos de Redi, Spallanzani e Pasteur.

·  Comparar as explicações sobre o surgimento da vida em diferentes épocas com as teorias científicas atuais.

·  Desenvolver habilidades de trabalho em grupo e interpretação de textos científicos.

Duração: 50 minutos

Tópicos

1. Problematização Inicial 

◦ Afinal, como surgiu a vida? Pergunta central da aula, instigando os alunos a refletirem sobre as diferentes hipóteses que tentam explicar a origem da vida.

◦ Geração espontânea vs. Biogênese: Conceitos de abiogênese (geração espontânea) e biogênese, como essas teorias se opõem e como os experimentos científicos foram cruciais para o avanço do conhecimento nessa área.

1. Texto de Apoio: Uma Jornada pelos Experimentos (15 minutos)

◦ Francesco Redi (1668): O experimento de Redi com os pedaços de carne em diferentes frascos (abertos, fechados com gaze e totalmente fechados), destacando como ele demonstrou que as larvas surgem apenas onde as moscas têm acesso. Esse experimento começou a derrubar a teoria da geração espontânea para seres macroscópicos.

◦ Lazzaro Spallanzani (1768):O experimento de Spallanzani com os caldos nutritivos fervidos e selados, a vida não surge espontaneamente em ambientes estéreis. Spallanzani aprimorou o experimento de Needham, fervendo os caldos por mais tempo e selando os frascos hermeticamente, o que impediu o crescimento de microrganismos.

◦ Louis Pasteur (1859): O elegante experimento de Pasteur com os frascos de "pescoço de cisne", que permitiam a entrada de ar, mas impediam a contaminação por micro-organismos. Pasteur quebrou o "pescoço de cisne" dos frascos, permitindo que os micro-organismos entrassem em contato com o caldo nutritivo, o que resultou no crescimento microbiano.

◦ Linha do Tempo: Linha do tempo com os principais eventos e descobertas relacionados à origem da vida, os experimentos de Redi, Spallanzani e Pasteur, e a descoberta dos micro-organismos com o uso do microscópio.

Atividade:

1. Mapa Mental 

◦ Criem um mapa mental que conecte os experimentos, cientistas e teorias estudadas. O mapa mental deve destacar os principais pontos de cada experimento, as críticas e defesas das teorias, e como cada cientista contribuiu para o avanço do conhecimento sobre a origem da vida.

          2: Criação de um Podcast

◦ Em grupos criem um podcast sobre um dos experimentos estudados. O podcast deve explicar o experimento, seus resultados e sua importância para o avanço do conhecimento sobre a origem da vida. Para 11 de setembro

Texto de Apoio

A Saga da Origem da Vida: Uma Jornada Científica

Desde os tempos antigos, a humanidade se pergunta sobre a origem da vida. De onde viemos? Como surgiu o primeiro ser vivo? Ao longo da história, diversas teorias foram propostas, desde explicações religiosas e filosóficas até as teorias científicas que conhecemos hoje.

A Teoria da Abiogênese: A Geração Espontânea

Por muitos séculos, a teoria da abiogênese, também conhecida como geração espontânea, foi a mais aceita. Essa teoria defendia que a vida poderia surgir espontaneamente a partir de matéria não viva, como carne em decomposição, palha ou até mesmo lixo. Acreditava-se, por exemplo, que ratos poderiam surgir do lixo, moscas da carne podre e vermes do barro.

Os Experimentos que Derrubaram a Abiogênese

Apesar de sua popularidade, a abiogênese começou a ser questionada a partir do século XVII, com o surgimento do método científico e a realização de experimentos controlados. Três cientistas se destacaram nessa jornada: Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani e Louis Pasteur.

Francesco Redi (1626-1697): O Início da Queda

Francesco Redi, um médico e biólogo italiano, foi um dos primeiros a questionar a abiogênese de forma experimental. Em 1668, ele realizou um experimento simples, mas crucial: colocou pedaços de carne em três frascos diferentes:

1. Frasco aberto: Permitindo o acesso de moscas.

2. Frasco fechado com gaze: Impedindo o acesso de moscas, mas permitindo a entrada de ar.

3. Frasco totalmente fechado: Impedindo o acesso de moscas e de ar.

Após alguns dias, Redi observou que larvas surgiam apenas nos frascos abertos, onde as moscas podiam entrar e depositar seus ovos. Nos frascos fechados com gaze, as moscas eram atraídas pela carne, mas não conseguiam alcançá-la para depositar seus ovos, e nenhuma larva se desenvolvia. Já nos frascos totalmente fechados, nenhuma larva aparecia.

Com esse experimento, Redi demonstrou que as larvas não surgiam espontaneamente da carne, mas sim dos ovos depositados pelas moscas. Apesar de sua descoberta, a abiogênese ainda era defendida para micro-organismos, que eram considerados simples demais para seguir as mesmas regras dos seres macroscópicos.

Lazzaro Spallanzani (1729-1799): O Ataque aos Micro-organismos

Lazzaro Spallanzani, um padre e cientista italiano, decidiu investigar a abiogênese em micro-organismos. Em 1768, ele realizou um experimento com caldos nutritivos, que eram fervidos para eliminar qualquer micro-organismo presente. Em seguida, alguns frascos eram selados hermeticamente, enquanto outros permaneciam abertos.

Spallanzani observou que os caldos nutritivos dos frascos abertos rapidamente se tornavam turvos, indicando a presença de micro-organismos. Já os caldos dos frascos selados permaneciam estéreis por muito tempo.

Com esse experimento, Spallanzani demonstrou que os micro-organismos não surgiam espontaneamente nos caldos nutritivos, mas sim que vinham do ar e contaminavam os caldos. No entanto, seus resultados foram questionados por defensores da abiogênese, que argumentavam que o calor excessivo usado para ferver os caldos destruía a "força vital" necessária para a geração espontânea da vida.

Louis Pasteur (1822-1895): O Golpe Final

Louis Pasteur, um químico e microbiologista francês, foi o responsável por derrubar definitivamente a teoria da abiogênese. Em 1859, ele realizou um experimento engenhoso com frascos de "pescoço de cisne". Esses frascos tinham um tubo longo e curvado, que permitia a entrada de ar, mas impedia a entrada de micro-organismos presentes no ar, que ficavam retidos na curvatura do tubo.

Pasteur ferveu caldos nutritivos nesses frascos e observou que eles permaneciam estéreis por tempo indeterminado, mesmo com o contato com o ar. No entanto, se o "pescoço de cisne" fosse quebrado, permitindo que os micro-organismos entrassem em contato com o caldo, a contaminação ocorria rapidamente.

Com esse experimento, Pasteur demonstrou que a vida não surge espontaneamente, nem mesmo em micro-organismos. Ele provou que os micro-organismos estão presentes no ar e que a contaminação só ocorre quando eles têm acesso ao meio nutritivo.

A Teoria da Biogênese: A Vida que Vem da Vida

Com os experimentos de Redi, Spallanzani e Pasteur, a teoria da abiogênese foi definitivamente refutada, e a teoria da biogênese se consagrou. A biogênese afirma que todo ser vivo surge a partir de outro ser vivo preexistente. Essa teoria é um dos pilares da biologia moderna e é fundamental para entendermos a origem e a evolução da vida na Terra.

Linha do Tempo da Origem da Vida.

·   1668: Francesco Redi realiza seus experimentos com carne e moscas, demonstrando que as larvas não surgem espontaneamente.

·   1768: Lazzaro Spallanzani realiza seus experimentos com caldos nutritivos, demonstrando que os micro-organismos não surgem espontaneamente.

·    1859: Louis Pasteur realiza seus experimentos com frascos de "pescoço de cisne", derrubando definitivamente a teoria da abiogênese.

Questões de Múltipla Escolha

1. (ENEM 2012) Em certos locais, larvas de moscas, criadas em arroz cozido, são utilizadas como iscas para pesca. Alguns criadores, no entanto, acreditam que essas larvas surgem espontaneamente do arroz cozido, tal como preconizado pela teoria da geração espontânea.

Essa teoria começou a ser refutada pelos cientistas ainda no século XVII, a partir dos estudos de Redi e Pasteur, que mostraram experimentalmente que:

a) Seres vivos podem ser criados em laboratório.

b) A vida se originou no planeta a partir de micro-organismos.

c) O ser vivo é oriundo da reprodução de outro ser vivo preexistente.

d) Seres vermiformes e micro-organismos são evolutivamente aparentados.

e) Vermes e micro-organismos são gerados pela matéria existente nos cadáveres e nos caldos nutritivos respectivamente.

2. Os experimentos de Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani e Louis Pasteur foram fundamentais para refutar a teoria da abiogênese, que afirmava que a vida poderia surgir espontaneamente a partir de matéria inanimada. Cada cientista utilizou métodos experimentais inovadores para demonstrar que a origem de organismos vivos está sempre associada à presença de outros organismos preexistentes.

Sobre esses experimentos, analise as afirmações a seguir:

I. Redi demonstrou que larvas em carne podre surgem apenas se moscas tiverem acesso à carne, provando que elas não se formam espontaneamente. 

II. Spallanzani mostrou que micro-organismos só aparecem em caldos nutritivos se houver contato direto com o ar ou outras fontes externas de contaminação. 

III. Pasteur comprovou que o formato do pescoço de cisne de seus frascos impedia a entrada de partículas do ar, mas permitia a circulação do “princípio vital” necessário para a geração espontânea. 

IV. Os três experimentos fortaleceram a teoria da biogênese, demonstrando que a vida surge apenas de organismos vivos preexistentes.

Assinale a alternativa que contenha somente informações corretas:

a) Apenas I, II e IV estão corretas. 

b) Apenas I, III e IV estão corretas.

c) Apenas II e III estão corretas.

d) Todas as afirmações estão corretas.

e) Apenas I e II estão corretas.

Aula 1ª Séries: AULA 6 - Alternativas Sustentáveis para o Uso de Fertilizantes

AULA 6

Sequência de Aprendizagem: Alternativas Sustentáveis para o Uso de Fertilizantes

Aula 1: Alternativas Sustentáveis para o Uso de Fertilizantes: uma visão biológica

Objetivos

·  Analisar criticamente o impacto do uso de fertilizantes convencionais nos ciclos biogeoquímicos.

·  Identificar e descrever alternativas sustentáveis para a fertilização do solo.

·  Avaliar os benefícios e desafios da implementação de práticas agrícolas sustentáveis.

·  Promover ações individuais e coletivas para minimizar os impactos negativos da agricultura no meio ambiente.

Duração: 50 minutos

Tópicos

·    Problematização Inicial: O Dilema dos Fertilizantes

◦ Subtópico: A necessidade de fertilizantes na agricultura moderna e seus impactos ambientais.

◦ Explicação: Discussão sobre a importância dos fertilizantes para garantir a produção de alimentos em larga escala. Apresente dados sobre o aumento da demanda por alimentos e a pressão sobre os recursos naturais. Introduza os problemas ambientais associados ao uso excessivo de fertilizantes químicos, como a eutrofização de corpos d'água, a contaminação do solo e a emissão de gases de efeito estufa. Exemplos práticos e locais para ilustrar esses impactos, como a poluição de rios e lagos por esgoto agrícola na sua região.

·     Conceitos Fundamentais: Alternativas Sustentáveis

◦ Subtópico: Definição e tipos de fertilizantes orgânicos e biofertilizantes.

◦ Explicação: Conceito de fertilizantes orgânicos (esterco, compostagem, húmus de minhoca) e biofertilizantes (bactérias fixadoras de nitrogênio, fungos micorrízicos, algas). Como esses produtos podem melhorar a fertilidade do solo de forma mais natural e equilibrada, promovendo a saúde do solo e a biodiversidade. Processos de produção e aplicação de cada tipo de fertilizante, destacando suas vantagens e desvantagens em relação aos fertilizantes químicos.

·     Estudos de Caso: Aplicações e Implicações

◦ Subtópico: Exemplos de sistemas agrícolas que utilizam alternativas sustentáveis.

◦ Explicação: Estudos de caso de agricultores e comunidades que adotaram práticas agrícolas sustentáveis, como a agricultura orgânica, a agroecologia e a permacultura. Descreva os resultados obtidos em termos de produtividade, qualidade dos alimentos, conservação do solo e da água, e redução dos impactos ambientais. Exemplos brasileiros, como projetos de agricultura familiar que utilizam biofertilizantes e técnicas de conservação do solo.

·     Ciclos Biogeoquímicos e a Sustentabilidade

◦ Subtópico: O papel dos ciclos do nitrogênio, fósforo e carbono na fertilidade do solo.

◦ Explicação: Como os ciclos biogeoquímicos são afetados pelo uso de fertilizantes químicos e como as alternativas sustentáveis podem contribuir para restaurar o equilíbrio desses ciclos. Detalhe o ciclo do nitrogênio, mostrando como as bactérias fixadoras de nitrogênio podem transformar o nitrogênio atmosférico em formas utilizáveis pelas plantas, reduzindo a dependência de fertilizantes nitrogenados. Da mesma forma, explique como os fungos micorrízicos podem aumentar a absorção de fósforo pelas plantas, diminuindo a necessidade de fertilizantes fosfatados.

   1: Leitura em Duplas e Discussão

◦ Em duplas e ler o artigo do @izzibio sobre Alternativas Sustentáveis para o Uso de Fertilizantes.

◦ Ler o texto atentamente e identificarem os principais pontos sobre o funcionamento, as aplicações e as implicações do uso sustentável de fertilizantes.

2: Roda de Conversa: Cenários e Opiniões:

▪ Um agricultor que decide substituir os fertilizantes químicos por biofertilizantes em sua lavoura de milho.

▪ Uma comunidade que implementa um sistema de compostagem para aproveitar os resíduos orgânicos e produzir adubo para as hortas comunitárias.

▪ Uma empresa que desenvolve uma tecnologia inovadora para produzir fertilizantes orgânicos a partir de algas marinhas.

Texto de Apoio: Alternativas Sustentáveis para o Uso de Fertilizantes

    A agricultura moderna enfrenta o desafio de produzir alimentos em quantidade suficiente para atender à crescente demanda global, ao mesmo tempo em que busca reduzir os impactos ambientais negativos associados às práticas agrícolas convencionais. O uso intensivo de fertilizantes químicos, em particular, tem sido apontado como um dos principais responsáveis pela degradação do solo, a poluição da água e a emissão de gases de efeito estufa.

    Diante desse cenário, a busca por alternativas sustentáveis para a fertilização do solo tem se tornado cada vez mais urgente e necessária. Essas alternativas visam promover a saúde do solo, a biodiversidade e a resiliência dos sistemas agrícolas, ao mesmo tempo em que reduzem a dependência de insumos externos e os impactos ambientais negativos.

Principais Alternativas Sustentáveis

·  Fertilizantes Orgânicos: São produtos de origem animal ou vegetal, como esterco, compostagem, húmus de minhoca, torta de mamona, entre outros. Esses fertilizantes liberam nutrientes de forma gradual e equilibrada, melhorando a estrutura do solo, a capacidade de retenção de água e a atividade microbiana.

·  Biofertilizantes: São produtos que contêm microrganismos benéficos, como bactérias fixadoras de nitrogênio, fungos micorrízicos, algas, entre outros. Esses microrganismos auxiliam as plantas na absorção de nutrientes, protegem contra doenças e pragas, e promovem o crescimento e o desenvolvimento vegetal.

·  Adubação Verde: Consiste no cultivo de plantas com o objetivo de melhorar a fertilidade do solo. Essas plantas podem ser leguminosas, que fixam o nitrogênio atmosférico, ou gramíneas, que aumentam a matéria orgânica do solo. Após o crescimento, as plantas são cortadas e incorporadas ao solo, liberando nutrientes e melhorando suas propriedades físicas e químicas.

·  Rotação de Culturas: Consiste na alternância de diferentes culturas em uma mesma área, com o objetivo de quebrar o ciclo de pragas e doenças, melhorar a fertilidade do solo e aumentar a diversidade biológica.

·  Sistema de Plantio Direto: Consiste no plantio direto sobre a palhada da cultura anterior, sem a necessidade de arar ou gradear o solo. Esse sistema reduz a erosão, aumenta a matéria orgânica do solo, melhora a infiltração de água e reduz a emissão de gases de efeito estufa.

Linha do Tempo: Evolução das Alternativas Sustentáveis

·  Século XIX: Início do uso de fertilizantes químicos na agricultura.

·  Início do Século XX: Primeiras críticas aos impactos ambientais dos fertilizantes químicos.

·  Décadas de 1970 e 1980: Surgimento da agricultura orgânica e da agroecologia como alternativas sustentáveis.

·  Década de 1990: Desenvolvimento de biofertilizantes e técnicas de adubação verde.

·  Século XXI: Crescente interesse em sistemas agrícolas sustentáveis e na busca por soluções inovadoras para a fertilização do solo.

Resumo das Etapas

1. Problematização: Impactos ambientais do uso de fertilizantes químicos.

2. Conceituação: Definição e tipos de alternativas sustentáveis para a fertilização do solo.

3. Exemplificação: Apresentação de estudos de caso de sistemas agrícolas que utilizam alternativas sustentáveis.

4. Análise: Discussão sobre os benefícios e desafios da implementação de práticas agrícolas sustentáveis.

5. Ação: Promoção de ações individuais e coletivas para minimizar os impactos negativos da agricultura no meio ambiente.

Questões de Múltipla Escolha

1. Qual dos seguintes é um exemplo de fertilizante orgânico?

◦ a) Ureia

◦ b) Superfosfato simples

◦ c) Cloreto de potássio

◦ d) Esterco

◦ e) NPK 

2. Qual dos seguintes microrganismos é utilizado como biofertilizante para fixar o nitrogênio atmosférico?

◦ a) Fungos micorrízicos

◦ b) Bactérias do gênero Rhizobium

◦ c) Algas marinhas

◦ d) Vírus

◦ e) Protozoários 

3. Qual dos seguintes sistemas agrícolas é considerado uma alternativa sustentável para a fertilização do solo?

◦ a) Monocultura intensiva

◦ b) Uso excessivo de agrotóxicos

◦ c) Sistema de plantio direto

◦ d) Irrigação por aspersão

    ◦ e) Drenagem superficial 

2ª Séries: AULA 6 - Introdução ao CRISPR e suas Aplicações Éticas

AULA 6

Sequência de Aprendizagem: Engenharia Genética: CRISPR

Lição 1: Introdução ao CRISPR e suas Aplicações Éticas

Objetivos

·  Compreender os princípios básicos da engenharia genética e da tecnologia CRISPR.

·  Analisar as aplicações do CRISPR em diferentes áreas, como medicina, agricultura e pesquisa.

·  Debater as implicações éticas e sociais do uso do CRISPR, considerando diferentes perspectivas.

·  Desenvolver habilidades de argumentação e pensamento crítico sobre temas científicos controversos.

Duração: 50 minutos

Tópicos

1. Engenharia Genética: Uma Visão Geral

◦ O que é Engenharia Genética: A engenharia genética, também conhecida como modificação genética, é o processo de alterar o material genético de um organismo. Isso pode envolver a modificação, a adição ou a remoção de genes.

◦ Aplicações da Engenharia Genética: A engenharia genética tem uma ampla gama de aplicações, incluindo a produção de alimentos geneticamente modificados, o desenvolvimento de terapias genéticas para doenças hereditárias e a criação de novos medicamentos.

◦ Histórico da Engenharia Genética: A engenharia genética é uma área relativamente nova da ciência, mas tem avançado rapidamente nas últimas décadas. A primeira modificação genética bem-sucedida de um organismo ocorreu em 1973, quando cientistas inseriram um gene de bactéria em uma bactéria diferente.

2. CRISPR: A Revolução na Edição Genética

◦ O que é CRISPR: CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) é uma tecnologia de edição genética que permite aos cientistas modificar o DNA de organismos com alta precisão.

◦ Como o CRISPR Funciona: O sistema CRISPR consiste em duas moléculas-chave: uma enzima chamada Cas9 e uma molécula de RNA guia. O RNA guia se liga a uma sequência específica de DNA no genoma, e a enzima Cas9 corta o DNA nesse local. Uma vez que o DNA é cortado, a célula tenta repará-lo, e os cientistas podem usar esse processo para inserir, remover ou modificar genes.

◦ Vantagens do CRISPR: O CRISPR é uma tecnologia de edição genética mais rápida, mais barata e mais precisa do que as tecnologias anteriores. Ele também é mais fácil de usar, o que significa que mais cientistas podem realizar experimentos de edição genética.

3. Aplicações do CRISPR

◦ Medicina: O CRISPR tem o potencial de revolucionar o tratamento de doenças genéticas. Ele pode ser usado para corrigir genes defeituosos que causam doenças como fibrose cística, anemia falciforme e doença de Huntington.

◦ Agricultura: O CRISPR pode ser usado para melhorar as culturas, tornando-as mais resistentes a pragas, doenças e condições climáticas adversas. Ele também pode ser usado para aumentar o rendimento das culturas e melhorar seu valor nutricional.

◦ Pesquisa: O CRISPR é uma ferramenta poderosa para a pesquisa biológica. Ele pode ser usado para estudar a função dos genes, desenvolver novos modelos de doenças e identificar novos alvos para medicamentos.

4. Implicações Éticas e Sociais do CRISPR

◦ Edição da Linhagem Germinativa: A edição da linhagem germinativa envolve a modificação do DNA de espermatozoides, óvulos ou embriões. Essas modificações seriam transmitidas para as gerações futuras. A edição da linhagem germinativa é uma questão ética controversa, pois levanta preocupações sobre as consequências a longo prazo para a saúde humana e a diversidade genética.

◦ Melhoramento Humano: O CRISPR pode ser usado para melhorar características humanas, como inteligência, força física e aparência. O uso do CRISPR para melhoramento humano levanta questões sobre justiça, igualdade e o que significa ser humano.

◦ Acesso e Equidade: É importante garantir que o CRISPR seja acessível a todos, independentemente de sua renda ou localização geográfica. Se o CRISPR for usado apenas para beneficiar os ricos, isso pode aumentar as desigualdades sociais.

Atividades 

·  1: Leitura em Duplas e Discussão

◦ Em duplas busque o texto no @izzibio sobre CRISPR.

◦ Em duplas ler o texto atentamente e identificar os principais pontos sobre o funcionamento, as aplicações e as implicações éticas do CRISPR.

◦ Após a leitura, as duplas devem preparar um breve resumo dos pontos identificados e apresentar para a turma.

◦ Discussão sobre os diferentes pontos de vista apresentados pelas duplas, incentivando o debate e o pensamento crítico.

·  2: Roda de Conversa Ética

◦ Organize uma roda de conversa sobre as implicações éticas do CRISPR.

◦ Apresentando os diferentes cenários hipotéticos envolvendo o uso do CRISPR, como a edição de genes para prevenir doenças hereditárias ou o melhoramento de características físicas.

◦ Expressar as opiniões sobre cada cenário, considerando os benefícios e os riscos envolvidos.

Texto de Apoio: Engenharia Genética e CRISPR

    A engenharia genética é uma área da biologia que permite aos cientistas modificar o material genético de um organismo. Isso pode ser feito de várias maneiras, como a inserção de um novo gene, a remoção de um gene existente ou a alteração de um gene existente.

    O CRISPR é uma tecnologia de edição genética que revolucionou a área da biologia. Ele permite que os cientistas editem o DNA de um organismo com alta precisão e eficiência. O CRISPR tem uma ampla gama de aplicações, incluindo a correção de defeitos genéticos, o desenvolvimento de novas terapias para doenças e a melhoria de culturas agrícolas.

    No entanto, o uso do CRISPR também levanta questões éticas importantes. Por exemplo, algumas pessoas se preocupam com a possibilidade de que o CRISPR seja usado para criar "bebês de designer" com características genéticas aprimoradas. Outras pessoas se preocupam com a possibilidade de que o CRISPR seja usado para criar armas biológicas.

    É importante que a sociedade discuta as implicações éticas do uso do CRISPR e que sejam estabelecidas regulamentações para garantir que essa tecnologia seja usada de forma responsável.

Linha do Tempo da Engenharia Genética e CRISPR

·  1953: James Watson e Francis Crick descobrem a estrutura do DNA.

·  1973: Stanley Cohen e Herbert Boyer realizam a primeira modificação genética bem-sucedida de um organismo.

·  1982: A Food and Drug Administration (FDA) aprova o primeiro medicamento produzido por engenharia genética, a insulina humana.

·  1990: É realizada a primeira terapia genética em humanos.

·  2012: Jennifer Doudna e Emmanuelle Charpentier descobrem o sistema CRISPR-Cas9.

·  2020: Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna ganham o Prêmio Nobel de Química pela descoberta do sistema CRISPR-Cas9.

Questões de Múltipla Escolha

1. Qual das seguintes opções descreve melhor a tecnologia CRISPR?

◦ (a) Uma técnica para amplificar o DNA em laboratório.

◦ (b) Um método para sequenciar o genoma de um organismo.

◦ (c) Uma ferramenta para editar genes com alta precisão. 

◦ (d) Um processo para criar organismos transgênicos.

◦ (e) Uma forma de terapia genética para tratar doenças hereditárias.

2. Qual das seguintes aplicações do CRISPR levanta mais preocupações éticas?

◦ (a) A correção de defeitos genéticos em células somáticas.

◦ (b) O desenvolvimento de novas terapias para doenças infecciosas.

◦ (c) A melhoria de culturas agrícolas para aumentar a produção de alimentos.

◦ (d) A edição da linhagem germinativa para prevenir doenças hereditárias. 

◦ (e) A criação de modelos animais para estudar doenças humanas.

3. Qual das seguintes opções é um argumento a favor do uso do CRISPR para melhoramento humano?

◦ (a) O CRISPR pode levar à criação de uma sociedade desigual, onde apenas os ricos têm acesso a características genéticas aprimoradas.

◦ (b) O CRISPR pode ter consequências desconhecidas para a saúde humana a longo prazo.

◦ (c) O CRISPR pode ser usado para criar armas biológicas.

◦ (d) O CRISPR pode melhorar a qualidade de vida das pessoas e aumentar seu potencial. 

◦ (e) O CRISPR pode levar à perda da diversidade genética humana.

2ª Séries: AULA 4 - Tradução do RNA: A Síntese de Proteínas

AULA 4

Sequência de Aprendizagem: RNA – Tradução

Lição 1: Tradução do RNA: A Síntese de Proteínas

Objetivos

• Compreender o processo de tradução do RNA e sua importância na síntese de proteínas.

• Identificar os componentes chave envolvidos na tradução, como o RNA mensageiro (mRNA), RNA transportador (tRNA) e ribossomos.

• Descrever as etapas da tradução: iniciação, alongamento e terminação.

• Analisar como o código genético é decifrado durante a tradução para produzir proteínas específicas.

• Debater as implicações de erros na tradução e sua relação com doenças genéticas, como a fibrose cística.

Tópicos

• Problematização Inicial:

  • Discussão: "Se o DNA é o projeto de um ser vivo, como esse projeto se torna realidade?". 

  • Justificativa: Essa abordagem inicial visa a relevância do tema para a compreensão da vida e do funcionamento do corpo humano.

• Conceitos Fundamentais

  • RNA Mensageiro (mRNA):

    • Explicação: O mRNA é uma cópia do gene do DNA, levando a informação genética do núcleo para o citoplasma, onde ocorre a síntese de proteínas. É como se fosse um "pendrive" que carrega as instruções para a produção de uma proteína específica.

    • Exemplo: Imagine que o DNA é um livro de receitas guardado na biblioteca (núcleo) e o mRNA é uma cópia xerox de uma receita específica que você leva para a cozinha (citoplasma) para preparar um prato (proteína).

  • Trincas (Códons):

    • Explicação: O mRNA é lido em grupos de três nucleotídeos, chamados códons. Cada códon corresponde a um aminoácido específico ou a um sinal de "início" ou "fim" da tradução. É como se cada palavra da receita (mRNA) fosse formada por três letras, e cada palavra indicasse um ingrediente (aminoácido) a ser adicionado.

    • Exemplo: O códon AUG é o sinal de "início" da tradução e também codifica o aminoácido metionina. Os códons UAA, UAG e UGA são sinais de "fim" da tradução.

  • RNA Transportador (tRNA):

    • Explicação: O tRNA é uma molécula que transporta um aminoácido específico para o ribossomo, onde ele será adicionado à cadeia polipeptídica em crescimento. Cada tRNA possui um anticódon, que se liga ao códon correspondente no mRNA. É como se o tRNA fosse um "entregador" que leva o ingrediente (aminoácido) correto para o "chef" (ribossomo) na hora certa.

    • Exemplo: Se o códon no mRNA é GUA, o tRNA com o anticódon CAU (complementar a GUA) irá se ligar a ele e entregar o aminoácido correspondente.

  • Ribossomos:

    • Explicação: Os ribossomos são as "fábricas" onde a síntese de proteínas ocorre. Eles leem o mRNA e unem os aminoácidos na ordem correta para formar a proteína. É como se fosse a "cozinha" onde o "chef" (ribossomo) segue a receita (mRNA) e usa os ingredientes (aminoácidos) entregues pelos "entregadores" (tRNA) para preparar o prato (proteína).

    • Exemplo: Os ribossomos são formados por duas subunidades (maior e menor) que se unem ao mRNA durante a tradução.

  • Polipeptídeos, Aminoácidos e Proteínas:

    • Explicação: Aminoácidos são os "blocos de construção" das proteínas. Eles se ligam uns aos outros para formar polipeptídeos, que se dobram e se organizam no espaço para formar proteínas funcionais. É como se os aminoácidos fossem as "peças de Lego" que se encaixam para formar uma estrutura maior e mais complexa (proteína).

    • Exemplo: Existem 20 aminoácidos diferentes que podem ser usados para construir proteínas. A ordem dos aminoácidos na cadeia polipeptídica determina a estrutura e a função da proteína.

  • Genótipo e Fenótipo:

    • Explicação: O genótipo é a constituição genética de um organismo, enquanto o fenótipo são as características observáveis resultantes da interação entre o genótipo e o ambiente. As proteínas desempenham um papel fundamental na determinação do fenótipo. É como se o genótipo fosse o "manual de instruções" de um ser vivo e o fenótipo fosse o resultado da execução dessas instruções, influenciado também por fatores externos.

    • Exemplo: A cor dos olhos é um fenótipo determinado por genes (genótipo) que codificam proteínas envolvidas na produção de pigmento.

• Texto de Apoio (15 minutos)

  Tradução do RNA: A Síntese de Proteínas

  A tradução é o processo de síntese de proteínas a partir da informação contida no RNA mensageiro (mRNA). Esse processo ocorre nos ribossomos, estruturas complexas localizadas no citoplasma das células. A tradução envolve a participação de diversos componentes, incluindo o mRNA, RNA transportador (tRNA), ribossomos, aminoácidos e enzimas.

  O mRNA carrega a informação genética do DNA para o citoplasma, onde será utilizada como molde para a síntese de proteínas. O mRNA é lido em códons, que são sequências de três nucleotídeos que especificam um aminoácido ou um sinal de "início" ou "fim" da tradução.

  O tRNA transporta aminoácidos específicos para o ribossomo. Cada tRNA possui um anticódon, que é uma sequência de três nucleotídeos complementar a um códon no mRNA. Quando o tRNA se liga ao códon correspondente no mRNA, ele entrega o aminoácido que carrega para o ribossomo.

  Os ribossomos são as "fábricas" onde a síntese de proteínas ocorre. Eles leem o mRNA e unem os aminoácidos na ordem correta para formar a proteína. A tradução começa com o códon de início AUG, que especifica o aminoácido metionina. O ribossomo se move ao longo do mRNA, lendo cada códon e adicionando o aminoácido correspondente à cadeia polipeptídica em crescimento. A tradução termina quando o ribossomo encontra um códon de parada (UAA, UAG ou UGA), que sinaliza o fim da síntese da proteína.

  As proteínas desempenham uma variedade de funções importantes nas células, incluindo a catálise de reações químicas, o transporte de moléculas, a sinalização celular e a estruturação das células e tecidos. A tradução é um processo essencial para a vida, pois garante que as células produzam as proteínas de que necessitam para funcionar corretamente.

  Erros na tradução podem levar à produção de proteínas defeituosas, o que pode causar doenças genéticas. A fibrose cística, por exemplo, é causada por uma mutação no gene que codifica a proteína CFTR, que regula o transporte de cloro nas células. Essa mutação leva à produção de uma proteína CFTR defeituosa, o que causa o acúmulo de muco espesso nos pulmões e em outros órgãos.

Atividades 

• Análise de Casos de Doenças Genéticas 

  • Descrição: Em dupla, pesquise uma doença genética causada por erros na tradução, como a fibrose cística. Pesquisem sobre a doença, incluindo a causa genética, os sintomas e os tratamentos disponíveis.

Questões de Múltipla Escolha

1. Qual das seguintes moléculas carrega a informação genética do DNA para o ribossomo, onde ocorre a síntese de proteínas?

   • a) tRNA

   • b) rRNA

   • c) mRNA 

   • d) DNA

   • e) Proteína

2. Qual é a função do tRNA no processo de tradução?

   • a) Carregar a informação genética do DNA para o ribossomo.

   • b) Formar a estrutura do ribossomo.

   • c) Transportar aminoácidos específicos para o ribossomo 

   • d) Catalisar a formação de ligações peptídicas entre os aminoácidos.

   • e) Sinalizar o fim da tradução.

3. Qual dos seguintes códons sinaliza o início da tradução?

   • a) UAA

   • b) UAG

   • c) UGA

   • d) AUG

   • e) GUA

4. Qual das seguintes doenças genéticas é causada por um erro na tradução?

   • a) Hemofilia

   • b) Síndrome de Down

   • c) Fibrose cística 

   • d) Anemia falciforme

   • e) Daltonismo

Atividade em Duplas: Leitura e Mapa Mental

1. Em duplas.

2. LLeia o texto de apoio fornecido.

3. Construa um mapa mental que contemple os seguintes tópicos:

   • Definição de tradução

   • Componentes envolvidos na tradução (mRNA, tRNA, ribossomos, aminoácidos)

   • Etapas da tradução (iniciação, alongamento, terminação)

   • Importância da tradução para a síntese de proteínas

   • Exemplos de doenças genéticas causadas por erros na tradução (fibrose cística)

1ª Séries AULA 4 - Sequência Didática: Interferência Humana nos Ciclos Biogeoquímicos: Fertilizantes

AULA 4  

Sequência Didática: Interferência Humana nos Ciclos Biogeoquímicos: Fertilizantes

Aula 1: Tipos de Fertilizantes e Impactos no Ciclo do Nitrogênio

Habilidade: (EM13CNT105) Analisar os ciclos biogeoquímicos e interpretar os efeitos de fenômenos naturais e da interferência humana sobre esses ciclos, para promover ações individuais e/ou coletivas que minimizem consequências nocivas à vida.

Objetivos

·  Diferenciar os tipos de fertilizantes (orgânicos e inorgânicos).

·  Analisar os impactos da interferência humana no ciclo do nitrogênio, com ênfase no uso de fertilizantes.

·   Promover a reflexão sobre práticas agrícolas sustentáveis e seus benefícios para o meio ambiente.

Duração: 50 minutos

Tópicos

1. Fertilizantes: Conceito e Importância

◦ O que são fertilizantes: Substâncias naturais ou sintéticas adicionadas ao solo para fornecer nutrientes essenciais às plantas, como nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K).

◦ Por que usar fertilizantes:

▪ Esgotamento do solo: Práticas agrícolas intensivas, como a monocultura, podem levar à exaustão dos nutrientes do solo, tornando necessária a reposição por meio de fertilizantes.

▪ Aumento da produtividade: Os fertilizantes garantem que as plantas recebam os nutrientes necessários para um crescimento saudável e uma produção abundante.

◦ Tipos de fertilizantes:

▪ Fertilizantes orgânicos: Derivados de materiais naturais, como esterco animal, compostagem, restos de culturas e farinha de ossos.

▪ Fertilizantes inorgânicos (minerais ou químicos): Produzidos industrialmente a partir de minerais extraídos ou sintetizados, como ureia, superfosfato e cloreto de potássio.

2. Tipos de Fertilizantes: Orgânicos e Inorgânicos

◦ Fertilizantes Orgânicos:

▪ Origem: Derivados de materiais naturais, como esterco animal, compostagem de resíduos vegetais e restos de culturas.

▪ Vantagens:

– Melhoram a estrutura do solo, aumentando sua capacidade de retenção de água e nutrientes.

– Liberam nutrientes de forma gradual, proporcionando uma nutrição mais equilibrada às plantas.

– Contribuem para a atividade microbiana benéfica no solo.

▪ Desvantagens:

– Concentração de nutrientes geralmente mais baixa e variável, podendo exigir maiores quantidades para suprir as necessidades das plantas.

– Podem conter patógenos ou sementes de plantas daninhas se não forem devidamente processados.

◦ Fertilizantes Inorgânicos (ou Minerais):

▪ Origem: Produzidos industrialmente a partir de minerais ou processos químicos, como o nitrato de amônio e o superfosfato.

▪ Vantagens:

– Possuem alta concentração de nutrientes, permitindo aplicações em menores volumes.

– Fornecem nutrientes de forma imediata, atendendo rapidamente às necessidades das plantas.

▪ Desvantagens:

– Uso excessivo pode levar à salinização e acidificação do solo.

– Podem ser facilmente lixiviados (escoados do solo), causando poluição de corpos d'água e afetando ecossistemas aquáticos.

3. Impacto dos Fertilizantes no Ciclo do Nitrogênio

◦ O ciclo do nitrogênio: Processo biogeoquímico fundamental para a vida, no qual o nitrogênio é convertido em diferentes formas químicas e circula entre a atmosfera, o solo e os organismos vivos.

◦ Fertilizantes orgânicos e o ciclo do nitrogênio:

▪ Liberam nitrogênio de forma gradual, conforme a matéria orgânica se decompõe.

▪ Promovem a atividade de microrganismos que participam das transformações do nitrogênio no solo, como a fixação biológica e a mineralização.

◦ Fertilizantes inorgânicos e o ciclo do nitrogênio:

▪ Fornecem grande quantidade de nitrogênio em formas prontamente disponíveis, como nitratos e amônios.

▪ Aplicações inadequadas podem resultar em excesso de nitrogênio no solo, aumentando a emissão de óxidos de nitrogênio (gases de efeito estufa) e a lixiviação (escoamento dos nutrientes do solo) de nitratos, contaminando corpos d'água.

Introdução 

1. Relembrando o ciclo do nitrogênio: 

◦ Quais organismos são responsáveis por fixar o nitrogênio atmosférico?

◦ Como outros organismos vivos conseguem nitrogênio para suas moléculas orgânicas?

3. Leitura e discussão: Leiam o texto individualmente e discutam em sala de aula sobre os principais pontos abordados:

◦ O que são fertilizantes e por que são utilizados na agricultura?

◦ Quais são os tipos de fertilizantes e quais as vantagens e desvantagens de cada um?

◦ Como os fertilizantes afetam o ciclo do nitrogênio?

Atividades 

·       Debate sobre os impactos dos fertilizantes

1. Divisão de grupos: Grupos, duplas ou individual:

▪ Defenda o uso de fertilizantes, destacando seus benefícios para a produção de alimentos.

▪ Apresente os impactos negativos do uso excessivo de fertilizantes no meio ambiente.

Texto de Apoio

Fertilizantes: Conceito, Importância e Tipos

Os fertilizantes são substâncias adicionadas ao solo para fornecer nutrientes essenciais ao crescimento das plantas, melhorando sua produtividade. Eles podem ser de origem orgânica ou inorgânica, naturais ou sintéticos, e desempenham um papel crucial na agricultura moderna, pois aumentam a disponibilidade de nitrogênio no solo.

Por que usamos fertilizantes?

O empobrecimento do solo pode ser causado por diferentes motivos. Atividades como desmatamento e mineração podem alterar a composição química do solo, fazendo com que nutrientes necessários para sustentar a vida não estejam presentes. Práticas incorretas de irrigação podem também “lavar” os nutrientes do solo, carregando-os para reservatórios subterrâneos de água.

A prática agrícola contínua, especialmente em sistemas de monocultura, pode levar ao esgotamento dos nutrientes do solo. A monocultura, caracterizada pelo cultivo repetitivo de uma única espécie vegetal na mesma área, intensifica a extração de nutrientes específicos, resultando na degradação da fertilidade do solo. Para compensar essa perda e garantir colheitas saudáveis e abundantes, a aplicação de fertilizantes torna-se necessária.

Impacto dos Fertilizantes no Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio é um nutriente essencial para as plantas, fundamental na formação de proteínas e clorofila. No ciclo natural do nitrogênio, este elemento é convertido entre diferentes formas químicas por meio de processos biológicos e químicos no solo e na atmosfera.

·         Fertilizantes orgânicos:

◦ Liberam nitrogênio de forma gradual, conforme a matéria orgânica se decompõe.

◦ Promovem a atividade de microrganismos que participam das transformações do nitrogênio no solo, como a fixação biológica e a mineralização.

·         Fertilizantes inorgânicos:

◦ Fornecem grande quantidade de nitrogênio em formas prontamente disponíveis, como nitratos e amônios.

◦ Aplicações inadequadas podem resultar em excesso de nitrogênio no solo, aumentando a emissão de óxidos de nitrogênio (gases de efeito estufa) e a lixiviação (escoamento dos nutrientes do solo) de nitratos, contaminando corpos d'água.

O uso consciente e equilibrado de fertilizantes é fundamental para manter a saúde do solo, a produtividade agrícola e a sustentabilidade ambiental. A escolha entre fertilizantes orgânicos e inorgânicos deve considerar as características do solo, as necessidades específicas das culturas e os impactos ambientais potenciais.

Organize o esquema do mapa mental no caderno:

Mapa Mental: Tema Central 

1. Tipos de Fertilizantes 

**Orgânicos** 

  - Origem natural (esterco, compostagem) 

  - Liberação lenta de nutrientes 

  - Melhora a estrutura do solo 

  - Menor impacto ambiental  

**Inorgânicos (Químicos)** 

  - Produção industrial 

  - Alta concentração de nutrientes 

  - Ação rápida 

  - Potencial de poluição

 2. Ciclos Biogeoquímicos Afetados 

**Ciclo do Nitrogênio** 

  - Excesso de nitratos → eutrofização 

  - Emissão de óxidos de nitrogênio (gases de efeito estufa) 

**Ciclo do Fósforo** 

  - Acúmulo em corpos d’água 

  - Proliferação de algas 

- **Ciclo da Água (indiretamente)** 

  - Lixiviação de nutrientes 

  - Contaminação de aquíferos

 3. Impactos Ambientais 

- Eutrofização de lagos e rios 

- Redução da biodiversidade aquática 

- Acidificação e salinização do solo 

- Contaminação de águas subterrâneas 

- Emissão de gases de efeito estufa

4. Alternativas Sustentáveis 

- Agricultura orgânica 

- Adubação verde 

- Compostagem 

- Uso racional de fertilizantes 

- Educação ambiental e políticas públicas

Questões: 

Questão 1: O uso excessivo de fertilizantes químicos pode causar desequilíbrios em qual ciclo biogeoquímico, resultando em impactos como a eutrofização?

A) Ciclo do carbono 

B) Ciclo da água 

C) Ciclo do nitrogênio 

D) Ciclo do fósforo 

E) Ciclo do oxigênio 

Questão 2: Qual das alternativas representa um impacto ambiental direto do uso indiscriminado de fertilizantes fosfatados?

A) Aumento da camada de ozônio 

B) Redução da biodiversidade aquática 

C) Diminuição da acidez do solo 

D) Estímulo à fixação biológica de nitrogênio 

E) Formação de ilhas de calor