Projeto Bioquímica Aplicada para o Ensino Médio Experimental

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
CURSO DE QUÍMICA LICENCIATURA PLENA
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA EXPERIMENTAL
Projeto para Bioquímica Aplicada no Ensino Médio em Escolas Públicas sobre Aminoácidos 
Letícia Welter
Santa Maria, setembro de 2017
INTRODUÇÃO
Assim como as outras Ciências, o ensino de Química tem se mostrado muito tradicional, pois os estudantes não compreendem o motivo de estudá-la, tão pouco seus conceitos da forma que são transmitidos. Visto que a Química é parte integrante do nosso cotidiano, é importante a compreensão dessa Ciência por parte do estudante (FARIA, 2014). Neste sentido, a predisposição para aprender os conteúdos científicos deve partir do estudante e, para isso, é necessário a utilização de estratégias de ensino para que o mesmo possa desenvolver habilidades, como a sua comunicação e o seu pensamento crítico.
Nesta perspectiva, o “Projeto para Bioquímica aplicada no Ensino Médio em Escolas Públicas sobre aminoácidos” tem o intuito de abordar conteúdos científicos de bioquímica que estão relacionados com o conteúdo de aminoácidos, sendo eles: funções orgânicas e sua bioquímica envolvida.
Neste sentido, para os alunos que ingressam no Ensino Médio, a palavra aminoácidos tem significado muito restrito, muitas vezes, apenas associam a locais de ocorrência no organismo deixando de lado a fonte rica de alimentos que são encontradas nestas biomoléculas, o que se torna insuficiente para fundamentar os conteúdos a serem abordados nas diversas áreas do conhecimento.
JUSTIFICATIVA 
Os aminoácidos são essenciais para a produção de mais de 50 mil proteínas e mais de 15 mil enzimas, incluindo as enzimas digestivas, que devem estar em perfeito estado de funcionamento para o aproveitamento da alimentação seja feita ao nível máximo. Os aminoácidos também influenciam o humor, a concentração, a agressividade, a atenção e o sono.
Os aminoácidos são importantes para fazer a manutenção e reparação dos músculos, tendões, pele, ligamentos, glândulas, unhas e cabelo. Ajudam na produção das hormonas (como a insulina), dos neurotransmissores (substâncias químicas que transportam as mensagens no cérebro), de vários fluidos do corpo e das enzimas que desencadeiam as funções orgânicas. A falta de aminoácidos no corpo, ocasionada por uma dieta desequilibrada ou falta de suplementação, pode levar a infecções, estresse e desequilíbrios químicos no organismo.
Por isso, é necessário sempre ter uma alimentação saudável. Sempre em busca de alimentos que são boas fontes de aminoácidos. Isso inclui tanto alimentos de origem animal (carne vermelha, de porco, de aves, ovos, leite, lacticínios) quanto os alimentos de origem vegetal (leguminosas como o feijão, lentilha, cereais como o arroz, a quinoa, a aveia, além de frutas apesar do teor reduzido e hortaliças). Ao comermos os alimentos ricos em proteínas o nosso sistema digestivo transforma eles em vários aminoácidos. Estes depois são recombinados de modo a criar os tipos de proteínas que o nosso corpo precisa.
Além disso, existe uma grande importância deste trabalho para o Ensino Médio, pois é significativo que os estudantes consigam reconhecer ou identificar em quais alimentos estão presentes os aminoácidos e o que a sua falta gera no nosso organismo. 
OBJETIVOS:
 OBJETIVO GERAL;
Abordar e problematizar `a temática aminoácidos para favorecer a aprendizagem dos estudantes sobre conteúdos relacionados à química orgânica e a bioquímica.
 OBJETIVO ESPECÍFICO: 
Relacionar os conteúdos de funções orgânicas e de bioquímica com a temática aminoácidos, com o intuito de favorecer a aprendizagem dos estudantes;
Propor atividades experimentais para auxiliar os estudantes na verificação da presença de aminoácidos;
Identificar a presença aminoácidos por meio de testes qualitativos.
REFERENCIAL TEÓRICO
As proteínas são as macromoléculas mais abundantes, que são encontradas tanto dentro como fora das células, sendo de extrema importância para a vida dos seres vivos. Elas dispõem de ampla variedade de funções como: catálise de reações químicas, transporte de outras moléculas, transmissão de impulso nervosos, entre outras. Dessa forma, na alimentação humana as proteínas devem estar sempre incluídas, podendo ser encontradas em muitos alimentos como: ovo, peixe, carne, sementes (feijão, soja, etc), entre outros (ALMEIDA, et. al, 2013).
Dessa maneira, as proteínas são polímeros de aminoácidos. Esses aminoácidos são compostos por um grupo carboxila, um grupo amino, uma cadeia lateral R e um átomo de hidrogênio que estão ligados ao mesmo átomo de carbono, sendo denominado de carbono α (Figura 1). A diferença entre um aminoácido e outro está baseada na cadeia lateral R, que pode variar de tamanho, propriedades físico-química, entre outros (NELSON e COX, 2006). 
Figura 1. Estrutura básica de um aminoácido (JUNIOR e FRANSCISCO, 2006)
Neste contexto, para maior compreensão tornou-se necessário o conhecimento sobre as funções orgânicas presentes nos aminoácidos. Segundo Feltre (2000) função orgânica é a união de substâncias que apresentam propriedades químicas semelhantes e conforme Solomons e Fryhle (2013) grupo funcional é uma junção de átomos que apresentam características e propriedades semelhantes entre si.
Dessa forma, no Quadro 1, foram agrupadas as funções orgânicas que que serão abordadas neste trabalho durante a explicação do conteúdo sobre aminoácidos em sala de aula. As funções orgânicas presentes nos aminoácidos são: ácido carboxílico e amina. 
	
Ácido Carboxílico 
	
	
	
Amina
	R-NH2
(primária) 
R-NH-R2
(secundárias)
R1-NR3-R2
(terciárias)
	
Quadro 1: Funções orgânicas
A seguir, apresenta-se uma breve descrição das funções orgânicas que serão trabalhadas em sala de aula. 
As aminas constituem um grupo numeroso e muito importante de compostos orgânicos. Elas fazem parte da estrutura de organismos vegetais e animais. Do ponto de vista da indústria, as aminas são importantes para a produção de corantes e medicamentos (FELTRE, 2000). Dessa forma, segundo Solomons e Fryhle (2013), as aminas podem ser classificadas como aminas primárias, secundárias ou terciárias. Esta classificação está baseada na quantidade de compostos orgânicos que apresenta-se ligado ao átomo de nitrogênio (SOLOMONS e FRYHLE, 2013).
R-NH2
(primária)
R-NH-R2
(secundárias)
R1-NR3-R2
(terciárias)
Enquanto os ácidos carboxílicos são substâncias muito importantes porque dão origem a vários outros grupos de compostos orgânicos, como sais, os ésteres, os anidridos, entre outros. Por outro lado, são muito úteis na indústria, pois servem como ponto de partida para a fabricação de solventes, perfumes, plásticos, entre outros (FELTRE, 2000). Dessa forma, segundo Solomons e Fryhle (2013), um ácido carboxílico apresenta um grupamento carbonila que está ligado ao grupo hidroxila e, a junção desses dois grupos forma o grupo funcional característico de um ácido carboxílico chamado de carboxila (carbonila + hidroxila).
Fórmula geral 
Nesta perspectiva, os aminoácidos que estão presentes nas moléculas de proteínas são ligados covalentemente uns aos outros por uma ligação denominada de ligação peptídica. Esta ligação é formada a part/ir de uma reação química (reação de condensação), que ocorre entre duas moléculas que se combinam (aminoácidos) para formar uma única molécula, eliminando outra molécula menor (H2O) durante esse processo. Neste caso, a reação ocorre entre um grupo carboxílico de um aminoácido e um grupo amina de outro (JUNIOR e FRANSCISCO, 2006). Na figura 5 está representado a reação de condensação entre dois aminoácidos.
Figura 5. Reação de condensação entre dois aminoácidos (JUNIOR e FRANSCISCO, 2006)
Atualmente, são conhecidos 20 aminoácidos que aparecem no código genético, os quais estão divididos em:
Não essenciais:são sintetizados no organismo (Alanina, Arginina, Aspartato, Asparagina, Cisteína, Glicina, Glutamato, Glutamina, Leucina, Prolina, Serina e Tirosina);
Essenciais: São aqueles que não produzimos, sendo necessária a ingestão de determinados alimentos. São eles: triptofano, valina, fenilalanina, treonina, lisina, isoleucina, leucina, histidina e metionina. A maioria deles nós encontramos em alimentos de origem animal: carne, leite, ovos, etc.
Os aminoácidos podem ainda sofrer outras divisões, segundo a cadeia lateral “R” de cada um deles, sendo dividido em quatro classes distintas:
Aminoácidos com grupamento R apolar ou hidrofóbico: o grupo “R” é uma cadeia lateral apolar, ou seja, são hidrofóbicos. É o caso da alanina, leucina, valina, cisteína, glicina, prolina, isoleucina, metionanina, triptofano e fenilalanina.
 Aminoácidos com grupamento R polar não-carregado: o grupo “R” é uma cadeia lateral polar sem carga elétrica, ou seja, neutra. São hidrofílicos e geralmente contêm hidroxilias, sulfidrilas e aminas. São os: Glicina, Serina, Treonina, Cisteína, Tirosina, Asparagina e Glutamina.
Aminoácidos polares ácidos: São hidrofílicos e o grupo “R” é uma cadeia lateral com carga negativa, normalmente possuem grupo carboxila, além daquela da estrutura geral. É o ácido glutâmico e ácido aspártico.
Aminoácidos polares básicos: São hidrofílicos e o grupo “R” é uma cadeia lateral básica, carregada positivamente, possuem grupo amino. São eles: Histidina, lisina e arginina.
Dessa forma, as proteínas podem sofrer alteração ou destruição da sua estrutura a partir de um processo conhecido como desnaturação proteica. Um exemplo é quando fritamos o ovo e sua clara muda de cor, ficando branca. Isso ocorre porque no momento do aquecimento ocorre a aglutinação e precipitação da albumina, a proteína mais encontrada na clara do ovo.
Além do calor, outros fatores também podem causar a desnaturação proteica, como alteração do pH e uso de detergentes e solventes orgânicos.
METODOLOGIA
Esta proposta de aula será desenvolvida para o terceiro ano do Ensino Médio. No primeiro momento da aula, será aplicado um questionário inicial (Apêndice 1), a fim de verificar os conhecimentos prévios dos estudantes sobre conteúdos científicos relacionados a temática aminoácidos.
No segundo momento, serão abordados os conhecimentos científicos referentes a temática, destacando-se:
Funções orgânicas presentes em sua estrutura;
Sua importância na alimentação;
Alimentos ricos em aminoácidos;
A divisão dos 20 aminoácidos em essenciais e não essenciais;
Sua classificação quanto ao grupamento R;
Desnaturação proteica.
No terceiro momento, será desenvolvido uma atividade experimental sobre desnaturação das proteínas, realizaremos a desnaturação das proteínas presentes na clara do ovo (albumina) por mudança de temperatura e pH. Para realizar esse experimento, você precisará somente de:
Materiais e reagentes:
1 Ovo (se desejar, separe somente a clara, pois essa é a parte que interessa nesse experimento);
Álcool;
Vinagre;
1 béquer.
3 tubos de ensaio; 
Lamparina;
Fósforo para acender a lamparina;
Pipeta de pasteur;
Procedimento experimental:
1- Quebre o ovo no béquer;
2- Retire com a pipeta de pasteur um pouco da amostra da clara de ovo;
3- Adicione a amostra da clara de ovo nos três tubos de ensaio;
4- Em um deles adicione o vinagre e no outro o álcool; 
5- Aguarde alguns instantes e observe o que acontece.
6- O tubo de ensaio que foi adicionado apenas amostra da clara de ovo, leve ao aquecimento e observe o que acontece. 
Após, a atividade experimental os estudantes irão responder algumas perguntas, como:
Desenhe e descreva os resultados observados durante a prática experimental. 
Como você explica o que foi observado com: 
a. A clara de ovo durante o aquecimento.
b. A clara de ovo com a adição do álcool e o vinagre.
O aluno será avaliado individualmente pela participação em aula, tanto teórica como prática, e terá que entregar na aula seguinte as questões propostas logo após da atividade experimental.
Logo após, a realização da prática experimental todos os materiais utilizados para o desenvolvimento, devem ser descartados de maneira correta. Como não será utilizado nenhum reagente químico, o descarte pode ser feito em lixo orgânico. 
REFERÊNCIAS 
ALMEIDA, V. V.; CANESIN, E. A; SUZUKI, R. M.; PALIOTO, G. F. Análise Qualitativa de Proteínas em Alimentos Por Meio de Reação de Complexação do Íon Cúprico. Química Nova na Escola (Impresso), v. 35, p. 34-40, 2013
FARIA, F. L. de. O estudo de caso aplicado ao Ensino Médio: o olhar do professor e do aluno sobre essa estratégia de ensino. 2014. Dissertação (Mestrado em Educação em Química) – Universidade Federal de Juiz de Fora, 2014.
FELTRE, R. Química orgânica. 15ªed. v.3. São Paulo: Moderna, 2000.
FOGAÇA, J. Aula experimental sobre desnaturação das proteínas. In: Canal do educador. Disponível em: < http://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/aula-experimental-sobre-desnaturacao-das-proteinas.htm> acesso em: 20.09.2017.
JUNIOR, W. E. F. e FRANCISCO, W. Proteínas: Hidrólise, Precipitação e um Tema para o Ensino de Química. Revista: Quimica Nova na Escola, nº 24, nov 2006.
NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger Príncípios de Bioquímica. 4ªed. São Paulo: SARVIER,2006.
SOLOMONS, T.W.G; FRYHLE,C.B. Química orgânica. 10ªed. v.1 Rio de Janeiro, RJ: LTC,2013. 
 
Wilmo Ernesto JUNIOR, W. E. F. e FRANCISCO, W. Proteínas: Hidrólise, Precipitação e um Tema para o Ensino de Química. Revista: Química Nova na Escola. nº 24, 2006. 
ÂPENDICE
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXTAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
QUÍMICA LICENCIATURA
 
1. Identifique os grupos funcionais das estruturas abaixo: 
 
2. O que são aminoácidos?
3. Qual ligação química está presente na formação das proteínas?
4. Qual é a importância de uma alimentação rica em aminoácidos?
5. Cite alimentos que apresentam aminoácidos.