Genômica e Bioinformática

Protocolo 02:
A Bioinformática e o Código Genético

Lucas Donizetti Vieira
Mariane Brom Sobreiro
Luciana Oliveira Barateli
Elisandra Carneiro de Freitas Cardoso
Angela Adamski da Silva Reis
Rodrigo da Silva Santos

Introdução

O genoma humano consiste em uma sequência de nucleotídeos que funcionam como códigos altamente criptografados capazes de criar e manter um organismo funcional. A Biologia Molecular é a ciência que se encarrega de estudar os padrões moleculares, baseados em aprofundamento genético e bioquímico, destes códigos. Estes padrões contemplam as estruturas e funções do material genético e seus produtos de expressão (proteínas).

A Bioinformática é um campo interdisciplinar que aplica técnicas de informática ao estudo de biologia e, por isso, é muito utilizado no processamento de dados obtidos a partir da biologia molecular. A bioinformática pode ser abordada a partir de uma vertente clássica e outra estrutural.

A bioinformática clássica aborda principalmente problemas relacionados a sequências de nucleotídeos e aminoácidos. No entanto, a bioinformática estrutural aborda questões biológicas a partir de um ponto de vista tridimensional. A compreensão dessas duas vertentes é indispensável para o melhor entendimento dos alunos que estão estudando Biologia Molecular.

Por se tratar de uma ciência nova e necessitar de computadores especializados para sua condução, o ensino da Bioinformática pode ser dificultado em escolas sem tais recursos. No entanto, é necessário buscar meios de ensinar essa disciplina de forma construtivista. Uma perspectiva construtivista entende que o aprendizado significativo é construído internamente pelo aluno, devido a suas experiências sensoriais do mundo.

Objetivos

Sendo assim, o objetivo desta atividade é:

• Relembrar princípios da biologia molecular como os processos de transcrição e tradução;
• Demonstrar a importância da bioinformática para o processamento de dados obtidos a partir da Biologia Molecular, a exemplo durante a identificação de sequências de proteínas;
• Instigar o questionamento da dificuldade de realizar esse procedimento ao lidar com muitas sequências de DNA;

Materiais

• Sequências de DNA;
• Folha contendo a tabela do Código Genético;
• Folhas A4;
• Cola;
• Fichas representando os aminoácidos;

Procedimentos

1. Disponibilizar uma sequência de DNA para cada aluno ou para grupos. Estas sequências podem ser escritas no quadro-negro (sequências curtas) ou impressas, mas o interessante é disponibilizar sequências codificantes conhecidas, tais como: insulina, hemoglobina e rubisco;
2. Pedir para os alunos rescreverem a sequência de DNA como uma molécula de RNA, representando a transcrição do RNA;
3. Disponibilizar tabelas contendo o código genético para os alunos;
4. Distribuir as fichas contendo os aminoácidos para que os alunos possam transformar a molécula de RNA em uma sequência de aminoácidos, representando assim, a tradução;
5. Colar as fichas de aminoácidos na mesma ordem em que os códons aparecem na molécula de RNA;
6. Comparar as diferentes sequências obtidas por aluno ou por grupo;
7. Atentar os alunos sobre à importância da bioinformática ao lidar com várias sequências de forma rápida e eficiente;

Avaliação

1. A sequência encontrada pertence a alguma proteína conhecida? Se sim, qual a importância dela?
2. Qual a importância da Bioinformática para:
   • Montagem de sequências de DNA;
   • Transformação das sequências de DNA em RNA;
   • Transformação das sequências de RNA em Proteínas
3. Em quais possíveis áreas da Biologia Molecular podem ser aplicadas as ferramentas desenvolvidas na Bioinformática?
4. O que é um algoritmo? Qual é o papel em Bioinformática?
5. Seria possível montar um genoma ou transcriptoma sem o uso da Bioinformática? Se sim ou não, justifique sua resposta.

Referências

GRIFFITHS, A. J. F, et al. Introdução à Genética. Guanabara Koogan, 10ª ed. 2013.

SAUNDERS, Walter L. The constructivist perspective: Implications and teaching strategies for science. School Science and Mathematics, v. 92, n. 3, p. 136-141, 1992.

VERLI, H. Bioinformática, da Biologia à flexibilidade molecular. Porto Alegre, Brasil, v. 1, p.1, 2014.