Plantas transgénicas

FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE DO PORTO

SEMINÁRIO SOBRE A DIDÁCTICA E METODOLOGIA DA BIOLOGIA

EXPERIÊNCIA EDUCATIVA – ENSINO SECUNDÁRIO

BIOTECNOLOGIA NA ESCOLA

3

Aulas previstas

.Referir sucintamente aplicações práticas da engenharia genética, salientando a sua aplicação ao nível da Agricultura. E na produção de alimentos geneticamente modificados..Projecção e interpretação de esquemas representativos da transformação mediada por Agrobacterium tumefaciens: Manipulação genética natural e o Sistema binário..Conhecer a transformação por bombardeamento de partículas e as vantagens da sua aplicação..Salientar as vantagens e limitações dos métodos de transformação de plantas..Realização da actividade prática:” Transferência Natural de Genes –Agrobacterium tumefaciens “..Perante a leitura, análise e discussão de artigos veiculados nos meios de informação (nomeadamente jornais e internet) destacar a importância da engenharia genética na modificação e melhoramento da diversidade dos seres vivos por intervenção directa no genoma..Referir que no âmbito da aplicação desta tecnologia algumas situações representam progresso e benefício enquanto outras terão de ser controladas rigorosamente ou então rejeitadas. Discutir a necessidade de se estabelecerem limites éticos nas aplicações práticas.

.Agrobacterium tumafaciens

.OGM’s (Organismos geneticamente modificados)

.Plantas transgénicas

.Transformação

.Bombardeamento de partículas

.Compreender o mecanismo de transferência de genes e modificação do património genético.

.Identificar as diferentes etapas do mecanismo.

.Compreender a importância que a engenharia genética desempenha na obtenção de novas variedades de plantas.

. HEREDITARIEDADE

.GENÉTICA APLICADA -princípios básicos de Engenharia Genética.

- Organismos geneticamente modificados –aplicação na Agricultura.

ESTRATÉGIASTERMOS ECONCEITOS

OBJECTIVOSCONTEÚDOS

Tabela 1: Planeamento da experiência educativa do Ensino Secundário (11º. Ano)

1º. MOMENTO

1º. MOMENTO: PLANIFICAÇÃO

REVISÃO DO CONCEITO DE BIOTECNOLOGIA

Biotecnologia:

Nome dado a um grande número de tecnologias, no domínio da Agricultura, Indústria e Medicina, que utiliza organismos vivos (microrganismos, plantas ou animais) ou então parte deles (ex: células isoladas ou proteínas) de modo a obter novos produtos.

1º. MOMENTO: PLANIFICAÇÃOÁREAS DE APLICAÇÃO DA BIOTECNOLOGIA

. Remoção de herbicidas

. Degradação de pesticidasAmbiente

. Cereais resistentes a doenças

. Resistência a pesticidas

. Bio-insecticidas

. Fixação do azoto

Agricultura

Proteínas: . Insulina . Albumina sérica humana. Hormona humana de crescimento. Activador plasminogénico de tecidos. Factores de coagulação do sangue

Vacinas: . Hepatite B. Herpes. Gripe. Malária

Medicina


REFERÊNCIA A NOTÍCIAS

Na dúvida não coma transgénicos

in: Jornal de Notícias; 2 de Abril de 2000

Luz verde para os alimentos geneticamente modificados

in: www.sic.pt, 21 de Agosto de 2002


RECONHECIMENTO DA APLICAÇÃO DA BIOTECNOLOGIA ÀS PLANTAS -

BIOTECNOLOGIA VEGETAL -

PLANTAS TRANSGÉNICAS

Plantas transgénicas

Plantas transformadas, que possuem nas suas células um gene introduzido de novo.


EXISTÊNCIA DE DIVERSIDADE DE TÉCNICAS NA BIOTECNOLOGIA VEGETAL

- ENGENHARIA GENÉTICA -

Engenharia Genética

Consiste na criação de uma nova molécula de DNA, geralmente pela recombinação de DNA de diferentes organismos, por meios artificiais, utilizando enzimas de restrição, e a consequente produção de muitas cópias de DNA recombinante.

Vantagens da engenharia genética


Delimitação do problema a estudar:

- Métodos e procedimentos específicos da engenharia genética de plantas.

- Aplicações desenvolvidas e aplicações em estudo.

REVISÃO DE CONCEITOS:- DNA

- Cromossoma

- Gene

- Vector

- Hospedeiro

- Dador

- Plasmídio

- Enzima de restrição

- Transformação


TRANSFORMAÇÃO MEDIADA POR Agrobacterium tumefaciens

- Manipulações genéticas naturais -

- Características de Agrobacterium tumefaciens

Plasmídio Ti

Genoma T DNA

1º. MOMENTO: PLANIFICAÇÃO- Caracterização do plasmídio Ti

ori

T- DNA

vir

Limite direitoLimite esquerdo

Catabolismo das opinas

- Descrição do processo de transformação

Núcleo

Poro nuclear

Plasmídio Ti

Genoma

Indução dos genes vir

T DNA

Núcleo

Poro nuclear

Plasmídio Ti

GenomaProteínas vir T-DNA

integrado no genoma nuclear

T-DNA excisado

AgrobacteriumFenóis

Secretados

Célula vegetal num tecido ferido


Tumor

Transferência do plasmídio Ti para a

célula vegetal

- Descrição do processo de transformação

1º. MOMENTO: PLANIFICAÇÃOTRANSFORMAÇÃO MEDIADA POR Agrobacterium tumefaciens

-Sistema Binário -

- Dificuldades de manipular moléculas grandes.

- Alteração da zona do T-DNA: - possui limites direito e esquerdo;

- eliminação dos genes tumorais e do gene da opina são substituídos pelos genes de interesse.

- Sistema binário: - genes vir e T-DNA estão presentes em plasmídiosindependentes.

Núcleo

Poro nuclear

Vector de clonagem binário

Transformação

Amplificação do vector: clonagem em E.coli

Isolamento

Transformação

Plasmídio helper

Genes vir

A OBTENÇÃO DE PLANTAS TRANSGÉNICAS em laboratório


TRANSFORMAÇÃO POR BOMBARDEAMENTO DE PARTÍCULAS

-Também designado de biolística

- Transformar cereais não atacados por Agrobacterium tumefaciens.


PROPOR A REALIZAÇÃO DO TRABALHO PRÁTICO

- Método compatível com as condições físicas da escola.

- Como se deve fazer?

- Qual o material que deve ser utilizado?

1º. MOMENTO: PLANIFICAÇÃOtrabalho de casa

- Fornecimento de notícias veiculadas na internet e na imprensa escrita


- Os alunos devem reflectir para cada uma das aplicações:

. Alteração da qualidade nutricional;

. Contribuição para acabar com a fome;

. Consequências ambientais;

. Impacto económico

. Avaliar riscos e benefícios da sua aplicação;

. Manifestar opinião acerca da concordância ou não com a aplicação em causa.

2º. MOMENTO

2º. MOMENTO: EXECUÇÃO

DIVISÃO DA TURMA EM GRUPOS

INFORMAR OS ALUNOS ACERCA DAS PRECAUÇÕES

ESPECIAIS

LEITURA DO PROTOCOLO


ESTRUTURA DA SALA DE AULA

1

2

3

4

5


TRANSFERÊNCIA NATURAL DE GENES

- Agrobacterium tumefaciens -

OBJECTIVOS:

Com a realização desta actividade prática a planta Bryophyllum ou Kalanchoe sp. (ambas propagam-se muito facilmente e crescem rapidamente) é infectada com a estirpe selvagem de Agrobacterium tumefaciens. Em quatro semanas é possível observar um tumor (crowngall).

2º. MOMENTO: EXECUÇÃOOBJECTIVOS (continuação):

A. Modo de infecção:

- ferir a planta e infectá-la imediatamente com Agrobacterium tumefaciens;

- ferir a planta, e no dia seguinte espalhar sobre essa superfície Agrobacterium tumefaciens;

- ferir a planta e infectá-la com Agrobacterium tumefaciens. A superfície ferida é coberta com um pedaço de toalhete de papel húmido;

- ferir a planta no entanto não deve ser infectada com a bactéria;

- aplicar Agrobacterium tumefaciens a uma planta não ferida.

B. Locais de infecção

- caule

- superfície da folha


PREPARAÇÃO

1. Propagação das plantas hospedeiras (os alunos podem mesmo fazê-lo em casa, se tiverem condições para tal).

2. Preparação do meio nutritivo e as culturas de Agrobacterium tumefaciens. As culturas devem ser preparadas pelo menos 2 semanas antes de serem utilizadas.

ORGANIZAÇÃO

Crescimento das plantas hospedeiras: 4 meses.

Preparação da cultura de Agrobacterium: 2 semanas.

Infecção das plantas com Agrobacterium: 20 minutos.

Observação do crescimento do tumor: 3 a 4 minutos.

2º. MOMENTO: EXECUÇÃOMaterial(que deve estar em cada grupo)

- Água esterilizada

- Ansa de inoculação

- Agulha

- Microscópio óptico

- Tesouras

- Etiquetas

- Marcador

- Fita adesiva

- Toalhas de papel

- Etanol

- Cultura de A.tumefaciens (em agar nutritivo)

- Plantas Kalanchoe (Bryophyllum)

- Bico de Bunsen


PROCEDIMENTO

1. Cada planta deve ser identificada com a data e com o tratamento que vai receber. Também se podem identificar os locais da planta que são infectados com o recurso a fita adesiva.

2. Após o tratamento, as plantas devem ser colocadas num local iluminado e devem ser mantidas húmidas.

3. Observar e registar o desenvolvimento do tumor durante as semanas seguintes (4-6). Após este tempo os tumores devem ser observados ao microscópio e comparados com órgãos da planta que não foram infectados.

2º. MOMENTO: EXECUÇÃOPROCEDIMENTO (continuação)

Modo de infecção com Agrobacterium tumefaciens

TRATAMENTO 1

1. Mergulhar a agulha em álcool e levá-la ao rubro pelo calor do bico de Bunsen. Ferir a superfície da planta uma ou mais vezes, com a agulha.

2. Infectar as feridas com Agrobacterium. Primeiro deve esterilizar-se, ao rubro pelo calor a ansa de inoculação e deixá-la arrefecer um pouco. Posteriormente introduz-se a ansa no interior do frasco com a cultura e deve retirar-se um pouco de material biológico. Este material é espalhado na superfície da ferida. Após este procedimento a ansa deve ser esterilizada novamente.

Etanol: Inflamável

Bico de Bunsen

Ferir a planta com agulha esterilizada

Esterilização da agulha

Aplicar a bactéria à ferida

Cultura de A.tumefaciens

Levar ao rubro a ansa de inoculação antes e após a sua

utilização


PROCEDIMENTO

TRATAMENTO 2

1. Ferir a planta (como indicado no tratamento 1).

2. Espalhar Agrobacterium ao longo da área infectada após 24h.

TRATAMENTO 3

1. Ferir e infectar a planta (como indicado no tratamento 1).2. Cortar a toalhas de papel em pequenos pedaços e humedecer em

água esterilizada. Colocá-los sobre a ferida e prendê-los com fita adesiva. O papel deve ser mantido húmido durante 2 dias.



PROCEDIMENTO

TRATAMENTO 4

1. Ferir a planta (como indicado no tratamento 1) no mesmo local que a planta

1 (superfície da folha) e também num segundo local. As feridas não são

infectadas com Agrobacterium.

TRATAMENTO 5

1. Não ferir a planta.

2. Aplicar Agrobacterium, utilizando uma ansa de inoculação esterilizada, a

um ou mais locais da superfície não ferida.


Etanol: Inflamável

Bico de Bunsen

Ferir a planta com agulha esterilizada

Esterilização da agulha

Aplicar a bactéria à ferida

Cultura de A.tumefaciens

Levar ao rubro a ansa de

inoculação antes e após a sua

utilização

2º. MOMENTO: EXECUÇÃODIVISÃO DE TAREFAS

DISCUSSÃO INTRA-GRUPO (antes da execução da experiência)

DISCUSSÃO (durante e após a execução da experiência)

INTRA-GRUPO:

- Reflectir sobre os procedimentos que estão a executar e o porquê da sua realização.

- Perceber o que acontece a nível microscópico.

- Previsão dos resultados.

INTER-GRUPO

- Partilha de opiniões

2º. MOMENTO: EXECUÇÃORECOLHA DOS RESULTADOS (DURANTE 3-4 SEMANAS)- Elaboração e preenchimento de uma tabela-resumo

1º. DIA DE VISUALIZAÇÃO DO TUMOR

PRESENÇA DE TUMORTRATAMENTO


DISCUSSÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS

RETIRAR CONCLUSÕES

3º. MOMENTO

3º. MOMENTO: SÍNTESE

ESTRUTURA DA SALA DE AULA


FORMAÇÃO DE GRUPOS

BREVE DISCUSSÃO INTRA-GRUPO

Discussão das implicações dos alimentos transgénicos (âmbito social, ambiental, económico, ambiental e ético)


Estas permitem:

. Melhoramento das características agronómicas:

Resistência a insectos – Plantas Bt

Resistência a herbicidas

Alteração da maturação dos frutos

Tolerância a condições ambientais adversas.

. Melhoramento das qualidades nutritivas:

Aumento dos níveis de metionina

Aumento dos níveis de Vitamina E

. Aumento da produção.

. Manipulação da Pigmentação floral.

BENEFÍCIOS:


HOMEM

- Alergias;

- Aumento das substâncias tóxicas;

- Aumento da resistência a antibióticos;

- Alteração do metabolismo humano.

RISCOS :

AMBIENTE

- Aparecimento de efeitos imprevistos e desconhecidos;

- Mudança no consumo de herbicidas;

- Aparecimento de “super” ervas daninhas;

- Alteração do metabolismo humano;

- Redução da biodiversidade.


RISCOSBENEFÍCIOSAPLICAÇÃO

PREENCHIMENTO DE UMA TABELA RESUMO

AVALIAÇÃOAVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM DO ALUNO

AVALIAÇÃO DA LIÇÃO

Informal: - Empenhamento (Interesse, Participação, Atenção);

- Cooperação (cumprimento das regras do trabalho de grupo);

- Responsabilidade (Respeito, Compreensão de normas sociais);

- Iniciativa (Intervenção na resolução de problemas);

- Autonomia (Capacidade de executar projectos diversos);

- Organização (Recolha de dados e utilização da informação).

Formal

- Envolvimento, entusiasmo e interesse comunicado pelos alunos

SEMINÁRIO SOBRE A DIDÁTICA E METODOLOGIA DA BIOLOGIA

EMERÊNCIA RAQUEL DA SILVA MENDONÇA TEIXEIRA

FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE DO PORTO

PORTO, 12 DE DEZEMBRO DE 2002

Plantas transgénicas

Education

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