Eu e o meu corpo by Casa Ciências

INSTITUTO GULBENKIAN DE CIÊNCIA

CÉLULAS DE PLASTICINA

Programa de Divulgação de Ciência nas Escolas

http://www.igc.gulbenkian.pt/node/view/116

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ANOS ESCOLARES A QUE SE DESTINA 1º ciclo do ensino básico (3º e 4º anos) 2º ciclo do ensino básico (5º e 6º anos)

LIGAÇÃO AO CURRÍCULO Estudo do Meio (1º ciclo) Ciências da Natureza (2º ciclo)

ÁREA CIENTÍFICA Biologia Celular

BREVE DESCRIÇÃO Nesta actividade os alunos exploram (alunos do 2º ciclo) ou descobrem (alunos do 1º ciclo) o conceito de célula: morfologia, função e relação com os órgãos do corpo. Especificamente, os alunos: (1) fazem corresponder diferentes órgãos à respectiva localização no corpo humano; (2) observam ao microscópio uma ou mais preparações celulares definitivas; (3) constroem células de diferentes órgãos do corpo humano utilizando plasticina.

Para uma melhor compreensão dos conceitos abordados, a execução desta actividade pode/deve ser complementada com a apresentação da animação “Eu e o meu corpo” (também disponível no site da Casa das Ciências). O vídeo, uma ideia original do IGC, pode ser introduzido antes ou depois da actividade.

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OBJECTIVOS Esta actividade permite aos alunos do 1º ciclo: 1) abordar pela primeira vez o conceito de célula, o seu tamanho e sua existência em diferentes formas e funções no organismo humano; 2) contactar e aprender a manipular o microscópio óptico; 3) investigar ao microscópio óptico a forma de diferentes preparações de células humanas; 3) aplicar os conhecimentos adquiridos, e explorar a criatividade dos alunos, através da construção de diferentes células com plasticina.

Esta actividade permite aos alunos do 2º ciclo: 1) recordar/abordar o conceito de célula: tamanho, tipos e constituição interna; 2) reforçar o contacto com o microscópio óptico: partes constituintes, manipulação; 3) visualizar, ao microscópio óptico, diferenças morfológicas entre células de diferentes órgãos; 3) aplicar os conhecimentos adquiridos, e explorar a criatividade dos alunos, através da construção de diferentes células com plasticina.

DURAÇÃO/ TEMPO NECESSÁRIO Apresentação da actividade - 5 minutos Actividade 1-corpo humano – 10 minutos Actividade 2-microscópio – 15 minutos Actividade 3-plasticina – 20 minutos Actividade 4-desenho (opcional) – 20 minutos Total – 70 minutos

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MATERIAL NECESSÁRIO Corpo humano (tamanho mínimo impresso em A3; imagem fornecido pelo IGC); Órgãos à escala do corpo humano (coração, cérebro, músculo do braço/perna, pele, intestino, osso do braço/perna; imagens fornecidas pelo IGC); Microscópio óptico (ampliações 10x, 40x); Preparações de diferentes células humanas coradas para a membrana celular e núcleo (pelo menos). NOTA: muitas escolas do ensino básico - 2º e 3º ciclo - e secundário possuem nos seus laboratórios preparações celulares deste tipo. No caso dos professores do 1º ciclo, sugerimos pedir emprestado à escola sede de agrupamento. Existem empresas que comercializam estas preparações definitivas. Previamente à realização da actividade, o professor(a) deve investigar quais as preparações, e respectivas estruturas coradas, mais facilmente identificáveis ao microscópio pelos alunos. Em baixo, sugerimos apenas alguns exemplos que, pela nossa experiência, têm resultado bem mas o(a) professor(a) pode explorar livremente esta parte da actividade.

Plasticina de diversas cores; Caixas de Petri; NOTA: a caixa de Petri simboliza uma técnica de investigação das células em laboratório. Neste caso, serve sobretudo como suporte físico para o transporte da célula construída. Não obstante, qualquer outro tipo de material pode ser utilizado.

Cartões com imagens das células e respectivos órgãos do corpo humano.

MATERIAL QUE ACOMPANHA A ACTIVIDADE (FORNECIDO PELO IGC) Exemplo de imagem de corpo humano (PDF); Exemplos de imagens de órgãos do corpo humano por recortar (PDF); Exemplos de imagens de diferentes células (PDF).

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PREPARAÇÃO DA ACTIVIDADE Palavras-chave: corpo humano, órgão, célula, microscópio, morfologia. [O texto seguinte introduz brevemente alguns conceitos teóricos inerentes à actividade. Serve apenas para contextualizar os professores e, deste modo, fazer a ligação ao currículo.]

Animais, plantas, fungos e bactérias são todos classificados como seres vivos porque respondem a estímulos do ambiente, crescem, reproduzem-se, mantêm a homeostasia do organismo e metabolizam substâncias. Todos eles são constituídos por unidades monoméricas, chamadas células. É no interior destas unidades que ocorrem todas as funções vitais de um organismo; para além disso, as células contêm a informação genética necessária para a regulação das suas próprias funções e para a transmissão de informação entre gerações. As várias funções de uma célula são desempenhadas em compartimentos no seu interior, os organelos, separados uns dos outros por membranas (invólucros) e suspensos num meio líquido de água, sal e moléculas orgânicas, o citoplasma. Cada organelo está especializado para desempenhar uma determinada função na célula: a respiração, a degradação do 'lixo' da célula, a produção de proteínas, o transporte de proteínas, de gorduras, etc. É no núcleo das células, de animais e de plantas, que se encontra o ADN, o armazenador da informação genética da célula. As bactérias e os fungos não contêm núcleo. Enquanto que as bactérias e fungos têm apenas uma célula (são seres unicelulares), os animais e as plantas apresentam mais do que uma célula (são seres multicelulares).

[A partir daqui serão explorados alguns órgãos e respectivas funções no corpo humano. A linguagem adoptada é simples e, principalmente, usa exemplos da vida real das pessoas, neste caso das crianças. São situações e analogias que temos utilizado nas nossas visitas a escolas mas que, não sendo exclusivas, podem sempre ser adaptadas pelo(a) professor(a).] O corpo humano é formado por uma grande variedade de órgãos, cada um dos quais executa uma função específica no organismo. No entanto, todos trabalham em equipa para manter o corpo humano vivo e saudável: coração, pulmões, intestinos, músculos, ossos e pele, são “máquinas” vitais para o funcionamento desta nossa “fábrica” que inclui o corpo humano. Os intestinos, órgão em forma de tubo, depois da digestão dos alimentos no estômago, absorvem os nutrientes da comida passando-os da sua cavidade interna para o sangue que corre nos vasos sanguíneos. Desta forma a energia necessária chega a todas as partes do corpo humano. O 5

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coração, órgão com o tamanho aproximado de um punho fechado, por cada vez que bate, bombeia sangue com força suficiente para percorrer todo o corpo. O mesmo sangue leva consigo o oxigénio, que recebemos do ar que respiramos e que é libertado pelos pulmões; ao mesmo tempo transporta os nutrientes necessários para um bom funcionamento do nosso organismo; no sentido contrário, transporta o dióxido de carbono, que é o resíduo resultante do funcionamento do organismo e libertado para o exterior através dos pulmões. Os músculos existem para nos movimentar e para dar postura ao nosso corpo. Com a ajuda dos ossos, os músculos movem-se, os órgãos estão seguros e alguns, como o coração, o cérebro e os pulmões estão até protegidos. O conjunto de todos os ossos do corpo humano forma o esqueleto. A pele é o maior órgão do corpo humano pois cobre toda a sua superfície. Existe para proteger o corpo humano da entrada de micróbios e da luz do sol, assim como para evitar que a água saia. O cérebro, órgão que se assemelha a uma grande, rugosa e cinzenta esponja, controla todas as acções do nosso corpo até quando estamos a dormir. Cada órgão do corpo humano não é mais do que um grupo de tecidos formados por células. As células são como os tijolos de uma casa, são as unidades construtoras de todos os seres vivos. São estruturas muito pequenas que não conseguimos ver (daí usar-se um microscópio) e, no corpo humano, existem tantas que é quase impossível contá-las. Intestinos, coração, pele, músculos, cérebro e ossos têm todos células com formas e tamanhos diferentes. Daí que estes órgãos tenham um aspecto tão diferente e funcionamento também distinto. O corpo humano é constituído por cerca de 200 tipos de células diferentes mas todas trabalham em conjunto para que possamos pensar, andar, falar, rir, etc… As células epiteliais do intestino, através de umas estruturas muito pequenas e que se assemelham a dedos da mão, agarram os nutrientes provenientes da digestão dos alimentos, possibilitando que estes sejam entregues ao sangue para exercer a sua função em todas as partes do organismo. O sangue, que percorre os vasos sanguíneos (que incluem as veias e as artérias), possui vários tipos de células, entre elas os glóbulos vermelhos. São estas células que transportam o oxigénio no sangue, desde os pulmões às restantes partes do nosso corpo. Os miócitos do coração são as células responsáveis por bombeiar o sangue a todo o corpo; são também elas que provocam as batidas que sentimos quando colocamos a mão no lado esquerdo do peito. Sempre que fazemos ginástica ou qualquer desporto, sente-se o coração bater mais depressa. Isso acontece porque os miócitos estão a bombear sangue fortemente, para que não falte nem oxigénio nem nutrientes no organismo à medida que se gasta energia. os músculos, responsáveis pelo movimento e postura do nosso corpo, têm células musculares esqueléticas. Se experimentarmos contrair o braço, repara-se que o músculo do antebraço sobe, muito ou pouco dependendo da força que se faz! E quando se relaxa o braço, o músculo volta ao normal. Isso acontece porque as células esqueléticas dos músculos têm no seu interior 6

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um género de fios ou filamentos proteicos (actina e miosina são as proteínas) que “deslizam” cruzando e descruzando entre eles. Durante a contracção dos músculos, os filamentos cruzam fazendo com que as células encolham e por isso o músculo fica mais curto subindo; quando os músculos relaxam, esses fios descruzam, as células voltam a ficar mais longas e o músculo volta ao seu tamanho normal. Os osteócitos são células presentes nos ossos e responsáveis pelo armazenamento de cálcio, um elemento essencial para a saúde do esqueleto humano. É verdade quando se diz que beber leite faz bem aos ossos, pois os osteócitos têm à sua volta uma massa (de colagénio) onde armazenam o cálcio presente no leite. É desta forma que, ao longo do crescimento do corpo, os ossos da cabeça, tronco e membros se mantêm fortes e saudáveis. A pele, tal como os intestinos, tem também células epiteliais mas neste caso estão todas muito juntas e empilhadas em várias camadas; para além disso são elásticas e flexíveis. Este tipo de distribuição das células na pele permite proteger o corpo humano da entrada de micróbios e raios solares e controla a entrada e saída da água. Os neurónios são um tipo de células do cérebro. Levam a informação que recebem do exterior, na forma de impulsos nervosos, desde o cérebro até às várias partes do corpo e vice-versa. Acções tão simples como sorrir quando estamos alegres, surgem do facto do nosso cérebro enviar essa informação, através dos neurónios, até aos músculos da boca.

[No decorrer da actividade, a esta altura o aluno já aprendeu o conceito de célula. É agora importante elucidar e/ou enfatizar que as células são de um tamanho muito pequeno e que, não sendo visíveis a olho nu, só com um microscópio é possível observá-las. Afinal é mesmo esse o objectivo desta actividade. Pode ainda comparar-se o microscópio a uma lupa muito potente, que amplia enormemente o tamanho real da célula, assim como transmitir-se a noção de que aquele instrumento é utilizado pelos cientistas na investigação científica das células. Na página seguinte é apresentada uma escala de tamanhos que o(a) professor(a) poderá adaptar para uma melhor elucidação dos alunos quanto ao tamanho das células.]

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Estrutura Ovo humano Células vegetais Células animais Célula da pele Glóbulo vermelho Núcleo Cloroplasto Mitocôndria Bactéria E.coli Neurónio (diâmetro) Célula procariota Vírus Influenza Membrana Celular (espessura) Hélice de DNA (diâmetro) Aminoácido Átomo de Carbono

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Tamanho 100 µm (1/10 de 1mm) 10-100 µm 10-30 µm 30 µm 8 µm 6 µm 5 µm 3 µm 1 µm 1 µm 1-10 µm 130 nm 10 nm 2 nm 0.8 nm 340 pm

[Em baixo são apresentadas características para cada uma das células que, ao distingui-las umas das outras, ajudarão os alunos na sua concretização com a plasticina. As imagens enviadas em anexo ilustram igualmente essas características mas, se necessário, o(a) professor(a) poderá elucidar o aluno chamando a atenção para as diferentes morfologias.] Tipo de célula Células Epiteliais do Intestino

Glóbulos vermelhos

Miócitos Células musculares esqueléticas Osteócitos

Células Epiteliais da Pele Neurónios

Características morfológicas células organizadas numa só camada com um núcleo por célula; cada célula apresenta várias vilosidades (prolongamentos em foram de dedos) que se estendem apra o interior (lúmen) do intestino. células sem núcleo; apresentam uma cor vermelha pela presença de ferro no seu interior. um núcleo por célula. cada célula tem a forma de cilindro e contém vários núcleos; várias células associam-se para formaar uma fibra muscular. células em forma de estrela com um núcleo; comunicam entre si através de canais; têm à sua volta uma massa de colagénio que dá força aos tendões e ligamentos. células muito juntas e distribuídas em camadas; cada uma tem um núcleo. cada tem um núcleo e um prolongamento, chamado axónio, que termina em múltiplas ramificações destinadas a comunicar com os outros neurónios. É através de impulsos nervosos/eléctricos que percorrem o neurónio, que ocorre a transmissão da informação pelo sistema nervoso. 8

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GUIA DE ACTIVIDADE Esta actividade foi pensada para pequenos grupos de alunos (máximo 5), em esquema rotativo mas sequencial.

ACTIVIDADE 1 O Nosso Corpo e as Células (10 minutos) Usando um modelo de corpo humano impresso em tamanho A3 ou maior e imagens de órgãos humanos recortadas, os alunos fazem corresponder os órgãos à respectiva localização no corpo humano.

NOTA: Para que o aluno possa integrar esta actividade nos conteúdos abordados nas aulas, pensamos ser importante recordar inicialmente as funções de determinados órgãos do corpo humano. A escolha dos órgãos surgiu sobretudo do facto de serem abordados durante os 3º e 4º anos; mas também porque são aqueles que apresentam tipos de células morfologicamente mais distintos e que, por isso, poderão ser mais facilmente representados e memorizados pelos alunos. É de referir que em cima expomos situações concretas do dia-a-dia do aluno e que temos usado para nos auxiliar nas nossas visitas às escolas. No entanto, a forma de apresentação dos conteúdos da actividade, não sendo única, pode sempre ser adaptada pelo(a) professor(a).

ACTIVIDADE 2 Microscópio (15 minutos) Os alunos observam ao microscópio uma preparação celular, ou várias, corada(s) pelo menos para o núcleo e membrana celular. As seguintes preparações costumam estar disponíveis nas escolas para utilização nas aulas práticas de laboratório e têm sido aquelas que melhor e mais facilmente se visualizam ao microscópio: - Fibras nervosas - Esfregaço sanguíneo (glóbulos vermelhos) - Tecido muscular estriado - Tecido ósseo compacto - Músculo liso

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ACTIVIDADE 3 Plasticina (20 minutos)

Sugestão: A escolha da célula a ser

Apoiando-se em imagens ilustradas de

construída poderá ser justificada à

diferentes células do corpo humano

professora, ou aos restantes elementos do

(material em anexo), os alunos

grupo , em termos da morfologia e função da

constroem as “suas” próprias células de

célula ou do órgão. Desta forma, os alunos

diferentes órgãos do corpo humano

articulam alguns dos conhecimentos

utilizando plasticina.

adquiridos durante a actividade.

ACTIVIDADE 4 Desenho (20 minutos)  opcional Os alunos representam o que aprenderam ou o que mais gostaram na actividade em formato de desenho.