Como mencionei em textos anteriores, foram vários os cientistas que seguiram os passos de Friderich Miescher! Você não lembra quem é Miescher e ainda acha que Watson e Crick descobriram o DNA?
Acesse no final desse post os primeiros textos da série “Redescobrindo o DNA” e conheça a verdadeira história sobre as pesquisas com essa importante molécula!
Nas décadas seguintes à descoberta da nucleína de Miescher vários cientistas concentraram esforços em uma série de pesquisas que revelaram detalhes sobre a molécula de DNA. Alguns dos importantes resultados foram a determinação de seus componentes primários (os nucleotídeos) e o modo como essas unidades juntavam-se entre si na formação da molécula. Sem as contribuições de todos esses pioneiros, Watson e Crick não teriam as fundações científicas que possibilitaram a eles elaborar os modelos teóricos sobre a estrutura tridimensional do DNA e talvez nunca alcançassem seus objetivos.
Erwin Chargaff (1905-2002) em foto de galã.
O personagem de hoje foi um dos pesquisadores que expandiram o trabalho de Levene (apresentado na 1ª parte da série “Redescobrindo o DNA”) ao descobrir mais detalhes sobre a estrutura do DNA, abrindo caminho para Watson e Crick. Ele é Erwin Chargaff, um bioquímico austríaco que teve a seu favor ter sido um dos primeiros a perceber a importância do trabalho publicado pelo grupo de pesquisas de Oswald Avery em 1944 (discutido na 2ª parte da série “Redescobrindo o DNA”).
Ao ler o trabalho em que Avery e seus colaboradores demontraram que as unidades hereditárias (os genes) eram compostos de DNA, ficou profundamente interessado no assunto. Esse trabalho teve um impacto tão profundo em Chargaff que o inspirou a lançar um programa de pesquisas focado exclusivamente na química de ácidos nucléicos. Ele escreveu sobre o trabalho de Avery:
“Essa descoberta, quase abruptamente, apareceu para pressagiar a química da hereditariedade e, além disso, fez provável o caráter de ácido nucléico do gene… Avery nos deu o primeiro texto de uma nova linguagem ou pelo menos nos mostrou onde procurá-la. Eu resolvi buscar esse texto.”
Para entender melhor o DNA como material hereditário, um dos primeiros passos em suas pesquisas foi investigar se havia diferenças entre o DNA de diferentes espécies. A partir desses estudos ele chegou a duas conclusões principais:
Que a composição de nucleotídeos do DNA varia entre as espécies, isto é, os mesmos nucleotídeos não se repetiam na mesma ordem como proposto por Levene em suas pesquisas.
Que quase todo o DNA, independentemente de qual organismo ou tecido tenha sido extraído, mantém algumas propriedades mesmo que sua composição seja variável. Em particular, ele demonstrou que a quantidade do nucleotídeo adenina (A) é sempre similar à quantidade do nucleotídeo timina (T), enquanto a quantidade de citosina (C) é similar à de guanina (G).
Em outras palavras, Chargaff descobriu que o total de purinas (A+G) e o total de pirimidinas (C+T) eram geralmente iguais. Essas observações ficaram conhecidas como as “Regras de Chargaff” e são resumidas no quadrinho abaixo:
A pesquisa de Chargaff foi vital para o trabalho de Watson e Crick. Foram as relações entre as bases nitrogenadas descobertas por ele que deram a Watson a ideia do pareamento dos nucleotídeos que constituem uma molécula de DNA em uma dupla-hélice.
Apesar disso, nem mesmo Chargaff imaginava qual poderia ser a explicação de seus achados e relações.
Avery, O. T. et al. (1944) Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. Journal of Experimental Medicine79, 137–157
Chargaff, E. (1950) Chemical specificity of nucleic acids and mechanism of their enzymatic degradation. Experientia 6, 201–209
Pray, L. (2008) Discovery of DNA structure and function: Watson and Crick. Nature Education 1(1)
Ao contrário do que muita gente acredita os cientistas James Watson e Francis Crick não foram os responsáveis pela descoberta do DNA!
Para relembrar, no século 19 um químico suíço chamado Friedrich Miescher conseguiu purificar o material nuclear de leucócitos (um dos tipos de “células brancas” do sangue) e o chamou de nucleína. Quer mais detalhes? Leia sobre esse feito acessando o texto anterior no final deste post!
Mas… por que os cientistas James Watson e Francis Crick são tão importantes? A grande contribuição deles foi elaborar um modelo da molécula de DNA concluindo algo tão inovador que rendeu um Prêmio Nobel: a descoberta de que a molécula de DNA existe como uma dupla-hélice tridimensional, um passo fundamental para entender como o DNA desempenha a função de armazenar a informação genética.
Phoebus Levene (1869-1940)
No entanto, existiram muitos pesquisadores importantes entre a descoberta da nucleína por Miescher em 1869 e o modelo da estrutura tridimensional proposto em 1953 por Watson e Crick. Sendo assim, preparei uma série de textos que contam um pouco sobre alguns desses principais momentos.
O personagem apresentado hoje é Phoebus Levene, um bioquímico russo que teve uma produção impressionante: foram mais de 700 artigos científicos sobre a química de moléculas biológicas. Ele foi um dos cientistas que continuou a investigar a natureza química da nucleína e pioneiro em muitos pontos da história do DNA, como:
Determinação da ordem em que os três componentes de um nucleotídeo, a unidade formadora de DNA e RNA, se organizam (fosfato-açúcar-base);
Identificação dos carboidratos (açúcares) que compõe o RNA (a ribose) e o DNA (desoxirribose);
Propor o arranjo correto das moléculas de RNA e DNA.
Como cada nucleotídeo tem várias possibilidades de ligação química, havia muitas formas alternativas dos mesmos se combinarem para formar os ácidos nucléicos. Depois de várias propostas de diferentes pesquisadores, o modelo de “polinucleotídeos” de Levene se mostrou correto. De acordo com seus estudos com leveduras esses ácidos eram compostos de uma série de nucleotídeos e cada nucleotídeo era formado por uma dentre quatro bases nitrogenadas, uma molécula de açúcar e um grupo fosfato.
Levene acertou na estrutura dos nucleotídeos.
A proposta inicial foi feita em 1919 e Levene usou os dados para desacreditar hipóteses de outros pesquisadores sobre a estrutura dos ácidos nucléicos. Em suas próprias palavras:
“Novos fatos e novas evidências podem causar sua alteração, mas não há dúvida sobre a estrutura de polinucleotídeos dos ácidos nucléicos de leveduras.”
Como previsto, vários fatos e evidências posteriores alteraram sua ideia. Apesar disso, a estrutura de polinucleotídeos era correta em muitos aspectos. Hoje sabemos que:
O DNA é composto de uma série de nucleotídeos e que cada nucleotídeo tem três componentes: um grupo fosfato, um açúcar (uma ribose no caso do RNA ou uma desoxirribose no caso do DNA) e uma única base nitrogenada.
Existem duas categorias básicas de bases nitrogenadas: as purinas (adenida [A] e guanina [G]), cada uma com dois anéis fundidos, e as pirimidinas (citosina [C], timina [T] e uracila [U]), cada uma com apenas um anel.
O RNA contém apenas A, G, C e U (sem T), enquanto o DNA contém A, G, C e T (sem U).
Com base nessas descobertas fica fácil entender que, sem o intenso trabalho de Phoebus Levene, talvez Watson e Crick jamais elaborassem a ideia do DNA como uma dupla-hélice que revolucionou a Biologia!
Referências bibliográficas e menções nesse post: Quem descobriu o DNA? (Ciensinando)
Levene, P. A. (1919) The structure of yeast nucleic acid. IV. Ammonia hydrolysis. Journal of Biological Chemistry 40, 415–424 (1919)
Dahm, R. (2007) Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research Human Genetics, 122 (6), 565-581 Pray, L. (2008) Discovery of DNA structure and function: Watson and Crick. Nature Education 1(1)
O senhor Whitson ensinava ciências para a 6ª série. No primeiro dia de aula ele nos falou sobre uma criatura chamada cattywampus, um animal noturno extinto durante a Era do Gelo. Ele passou para os alunos um crânio enquanto falava. Todos nós fizemos anotações e depois respondemos a um teste sobre a aula.
Quando recebi a prova corrigida fiquei surpreso. Havia um grande e vermelho X em todas as minhas respostas. Eu havia falhado. Devia haver algum engano! Eu havia escrito exatamente o que o professor Whitson havia dito na aula. Então percebi que todos na classe haviam falhado. O que havia acontecido?
Muito simples, o professor explicou. Ele havia inventado tudo o que falou sobre o cattywampus. Aquele animal nunca havia existido, ou seja, toda a informação em nossas anotações estava errada. Nós esperávamos crédito por respostas erradas?
Desnecessário dizer, nós ficamos revoltados. Que tipo de teste era esse e que tipo de professor ele era?
Nós deveríamos ter descoberto, o senhor Whitson disse. Afinal, equanto ele passava o crânio do cattywampus pela sala (que na verdade era o crânio de um gato), não estava afirmando que não havia sobrado nenhuma evidência do animal? Ele havia descrito sua incrível visão noturna, a cor de sua pelagem e muitos outros fatos que ele não poderia saber. Ele havia dado ao animal um nome ridículo e mesmo assim ninguém havia desconfiado. Os zeros em nossas provas iriam para a avaliação, ele disse. E eles foram.
O professor Whitson disse que esperava que aprendêssemos uma lição dessa experiência. Professores e livros didáticos não são infalíveis. Na verdade, ninguém é. Ele nos disse para nunca deixar nosso cérebro ficar desatento e a tomar satisfação sempre que pensássemos que ele ou qualquer livro estivessem errados.
Toda aula com o professor Whitson era uma aventura. Ainda posso lembrar de algumas aulas de ciências do começo até o final. Um dia ele nos disse que seu carro era um organismo vivo. Nós demoramos dois dias para bolar um argumento contrário que ele aceitasse. Ele não nos deixava sossegar até que houvéssemos provado não só que sabíamos o que era um organismo, mas também que tínhamos força para defender a verdade.
Nós levamos nosso recém-adquirido ceticismo para todas as nossas aulas. Isso causou problemas para os outros professores, que não estavam acostumados a serem desafiados. Nosso professor de história começava a falar sobre algum assunto e de repente alguém limpava a garganta com um “ram-ram” e dizia “cattywampus”.
Se alguém me pedisse uma proposta para solucionar os problemas de nossas escolas, ela seria o professor Whitson. Eu não fiz nenhuma grande descoberta científica, mas ele deu a mim e meus colegas de classe algo tão importante quanto: a coragem de olhar outra pessoa no olho e dizer que ela está errada. Ele também nos mostrou que você pode se divertir nesse processo.
Nem todo mundo vê valor nisso. Uma vez contei sobre o senhor Whitson a um professor de ensino fundamental, que ficou horrorizado. “Ele não devia ter enganado você assim”, disse.
Eu o olhei nos olhos e disse que ele estava errado.
O texto acima é um dos materiais mais interessantes que já vi sobre como o professor pode – e deve – ser o veículo de transformação de maior importância para os alunos. Sou da opinião que a proposta de ensino do prof. Whitson deve ser a pedra fundamental na formação de novos professores e na reciclagem dos veteranos, principalmente – mas não somente – nas disciplinas ligadas à Ciência.
Esse texto é uma tradução de um artigo de David Owen publicado no Reader´s Digest (Edição Asiática) em abril de 1992, extraído e disponibilizado na página do professor Aaron Tan Tuck Choy, da Universidade Nacional de Singapura. Chegou a mim via Twitter por um RT da @NatureNews dado por Leonardo Gedraite (@LeoGed).
É com muito orgulho que indico o artigo “O encontro da ciência, da educação e da internet.” publicado no site do Sindicato dos Professores de São Paulo, o Sinpro-SP.
O texto elaborado pelos repórteres Elisa Marconi e Francisco Bicudo foi resultado de pouco mais de meia hora de uma ótima conversa sobre como a melhoria na educação científica das pessoas leva, finalmente, à formação de melhores cidadãos.
O link do artigo está no final deste post, espero que gostem!
O início do estudo de Química traz um problema para alunos e professores: a horrível Tabela Periódica e suas várias regras, nomes e “decorebas”. Mas aprender sobre os elementos químicos precisa ser assim?
Primeiro: o que é a Tabela Periódica e desde quando esse pesadelo dos alunos existe?
Dimitri Mendeleev: alguma dúvida de que ele era russo?
A tabela é uma forma de classificar e comparar os diferentes elementos químicos. Desde que Lavoisier publicou em 1789 uma lista com 33 elementos agrupados em gases, metais, não metais e terrosos, outros químicos gastaram o próximo século buscando uma maneira de classificação mais precisa. Vários deles identificaram relações entre grupos pequenos de elementos, mas não conseguiram construir um sistema que organizasse todos os elementos descritos até o momento.
Foi então que Dimitri Mendeleev e Julius Lothar Meyer publicaram, em 1869 e 1870, suas tabelas periódicas. Eles as construíram de modo similar: listaram os elementos em ordem de massa atômica e começando uma nova linha quando as características dos elementos começavam a repetir.
O sucesso da tabela de Mendeleev veio de duas decisões que ele tomou:
Deixar lacunas quando parecia que o elemento correspondente não havia sido descoberto; isso foi feito de modo tão preciso que vários elementos químicos descobertos depois tinham seus lugares já reservados na tabela original.
Ignorar a ordem sugerida pelos pesos atômicos de alguns elementos para melhor classificá-los em famílias químicas.
Em 1923 o físico Henry Moseley identificou algumas inversões na ordem correta da Tabela Periódica e corrigiu um erro cometido por falta de conhecimento e tecnologia: os elementos devem ser ordenados por seu número atômico (o número de prótons em seu núcleo), e não por sua massa, como era costume.
Assim, a estrutura da tabela periódica demonstra propriedades químicas recorrentes (daí o nome “periódica”), sendo os elementos listados em ordem crescente de número atômico. Até Março de 2010, os antes 60 elementos da tabela organizada por Mendeleev eram 118.
Segundo: é preciso decorar os elementos e suas propriedades?
Nesse caso não há muito o que fazer. É muito bom que se conheça pelo menos os elementos mais comuns em exercícios e provas (como H, O, C, Na, Cl, S, P, K, F, etc.). Mas isso não quer dizer que o ensino e o estudo dos elementos químicos precise ser cansativo, atividades interessantes podem fazer com que se aprenda os elementos e suas propriedades sem precisar decorar o conteúdo dos livros!
Dica 1: melhor do que ler é VER!
Faz tempo que acompanho o blog Tabela Periódica, mantido pelo professor Luis Brudna. Nele você tem acesso a uma tabela interativa em que cada elemento possui uma página especial com suas características importantes.
“Ué, vou deixar de ler no livro para ler na internet? o que muda?!”
Acontece que o blog tem muita coisa diferente do que se vê nos livros e pode ser uma ótima ferramenta de estudos quando você começa a pensar em jogar seu livro didático pela janela (ou na cabeça do professor).
A coisa mais legal que se pode ver são os vídeos. Eles contém explicações sobre cada elemento e reações químicas interessantes. Algumas delas são um pouco explosivas, como a reação de um punhado de sódio metálico (Na) com água mostrada abaixo!
Com vídeos e curiosidades sobre cada elemento, o estudo das propriedades da tabela fica mais fácil!
Dica 2: por que não aprender Química num jogo entre os colegas de sala?
Estudar a tabela é sempre um desafio. Há dificuldade em entender propriedades periódicas, aperiódicas, como os elementos foram dispostos na tabela e como essas propriedades se relacionam na formação das substâncias.
Modelo de carta do jogo.
Assim, um trabalho publicado na edição de Fevereiro de 2010 da revista Química Nova na Escola abordou o desenvolvimento e a aplicação de um jogo sobre a Tabela Periódica e suas propriedades para alunos de Ensino Fundamental e Médio.
O jogo foi desenvolvido baseado no jogo de cartas comercialmente existente chamado Super Trunfo®, e permitiu aos alunos tratarem o tema de maneira dinâmica. As comparações entre os elementos químicos durante o jogo ajudam a entender o posicionamento de cada elemento químico na Tabela Periódica, facilitanto o aprendizado duradouro.
O jogo discutido no artigo foi desenvolvido com 98 elementos químicos e trabalhou as seguintes propriedades: numero atômico, massa atômica, ponto de ebulição, ponto de fusão, densidade, eletronegatividade e configuração eletrônica. Claro que isso não é obrigatório, cada um pode desenvolver o seu jogo pensando nas maiores dificuldades dos seus alunos!
A produção das cartas é muito simples e uma dica é fazer isso em conjunto com os alunos, para que a atividade seja interessantes desde sua criação. Com cartolina, régua, tesoura, canetas e um livro didático, todas as cartas são preparadas e distribuídas em quantidades iguais entre os participantes.
O jogo é simples: se você for o primeiro a jogar, deve escolher uma carta e dizer qual informação quer confrontar com as cartas do adversário. Por exemplo: maior ponto de ebulição ou menor densidade. Quando o adversário escolher a carta que ele colocará em disputa, vocês devem colocar as cartas na mesa e comparar os valores. Quem tiver o valor mais alto ou mais baixo, ganha as cartas da mesa!
O objetivo da brincadeira é ficar com todas as cartas do adversário por meio dos confrontos de valores de cada elemento e, claro, aprender mais sobre cada elemento químico!
As regras e mais sobre o jogo podem ser acessadas no artigo listado abaixo.
Gostou das sugestões? Teste a iniciativa em sua sala de aula ou leve a ideia para o seu professor de Química!
Texto elaborado com base no artigo:
GODOI, T. A. de F.; de OLIVEIRA, H. P. M; CODOGNOTO, L. Tabela Periódica – Um Super Trunfo para Alunos do Ensino Fundamental e Médio.Química Nova na Escola, v.32, n.1, p. 22-25, 2010.
Para entender melhor o DNA como material hereditário, um dos primeiros passos em suas pesquisas foi investigar se havia diferenças entre o DNA de diferentes espécies. A partir desses estudos ele chegou a duas conclusões principais:
