IMPACTING THE TEACHING AND LEARNING OF BIOLOGY THROUGH AN EXPERIMENTAL CLASS: THE ACTION OF THE ENZYME CATALASE IN ANIMAL AND PLANT CELLS
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8061834
Tiago Maretti Gonçalves1
Resumo
A Biologia Celular é uma área que detém um aporte massivo de conteúdos e termos complexos. Assim, muitos alunos se sentem desafiados no ato de aprender, podendo ser uma tarefa hercúlea. No intuito de facilitar a aprendizagem de conteúdos voltados nesta área, este artigo possui como principal objetivo avaliar o impacto de uma aula experimental aos alunos do curso de Gestão Ambiental, na disciplina de Biologia Geral do IFMT, Campus de Sorriso, no que tange a contextualização da ação da enzima catalase em células animais e vegetais quando submetidos a presença de peróxido de hidrogênio (água oxigenada ou H2O2). A metodologia consistiu em uma aula experimental utilizando-se materiais simples e de baixo custo como folhas de vegetais colhidas e carne de fígado, onde foram analisadas a ação da enzima catalase sob seu substrato (água oxigenada), em ambos os materiais in natura e submetidos à fervura (cozimento). Como principal resultado do experimento, os alunos puderam perceber que os tecidos frescos apresentaram borbulhas quando em presença do peróxido de hidrogênio, devido a reação de decomposição deste composto por meio da ação da enzima catalase presente nos peroxissomos destas células. Já para os materiais fervidos não foi observado reação, uma vez que o calor desnaturar a enzima catalase, perdendo sua função catalítica de decomposição do peróxido de hidrogênio. Assim, concluímos que os alunos se mantiveram atentos e mostraram-se motivados em todo o percurso experimental, fazendo desta atividade uma excelente metodologia para contextualização do tema abordado, impactando positivamente sua aprendizagem.
Palavras-chave: Aula experimental; Biologia Celular; Catalase; Ensino; Peroxissomos.
Abstract
Cellular Biology is an area that has a massive contribution of complex content and terms. Thus, many students feel challenged in the act of learning, which can be a herculean task. In order to facilitate the learning of contents focused on this area, this article has as main objective to evaluate the impact of an experimental class to the students of the Environmental Management course, in the General Biology discipline of the IFMT, Campus de Sorriso, regarding the contextualization of the catalase enzyme action in animal and plant cells when submitted to the presence of hydrogen peroxide (oxygenated water or H2O2). The methodology consisted of an experimental class using simple and low-cost materials such as harvested vegetable leaves and liver meat, where the action of the catalase enzyme on its substrate (oxygenated water) was analyzed in both in natura and submitted materials. boiling (cooking). As the main result of the experiment, the students were able to perceive that the fresh tissues presented bubbles when in the presence of hydrogen peroxide, due to the decomposition reaction of this compound through the action of the catalase enzyme present in the peroxisomes of these cells. As for the boiled materials, no reaction was observed, since the heat denatured the catalase enzyme, losing its catalytic function of hydrogen peroxide decomposition. Thus, we conclude that the students remained attentive and were motivated throughout the experimental course, making this activity an excellent methodology for contextualizing the topic addressed, positively impacting their learning.
Keywords: Experimental class; Cell biology; Catalase; Teaching; Peroxisomes.
1. INTRODUÇÃO
A Biologia Celular é uma das áreas básicas da Biologia, estando presente em currículos de vários cursos superiores voltados a Ciências da Natureza, Ambiental e Médica. Segundo de Oliveira et al. (2022, p. 2), “a biologia celular é a área relacionada ao estudo das células juntamente a sua morfologia de maneira ultra estrutural. Ainda segundo os mesmos autores, essa ciência é dotada de conhecimentos fundamentais sendo encarada pelos alunos como de complexa contextualização. Ainda neste sentido, Orlando et al. (2009, p. 2) relatam que essa área “emprega conceitos bastante abstratos e trabalha com aspectos microscópicos”, aumentando seu nível de complexidade. O que é corroborado por da Rocha et al. (2017, p. 130), enfatizando que “boa parte de seus conteúdos possuem certa complexidade para o entendimento do aluno”.
No âmbito de vencermos esses obstáculos, a utilização de aulas experimentais como uma metodologia concomitante entre as aulas teóricas, se desponta em sala de aula como um rico recurso de ensino e aprendizagem. Nesta ótica, Interaminense (2009, p. 346) ressalta que:
“As aulas práticas e/ou aquelas experimentais, representam uma modalidade didática de grande importância. Nestes casos os educandos passam a acompanhar uma prática a partir das hipóteses e ideias observadas em sala de aula acerca dos fenômenos naturais ou tecnológicos do cotidiano. Com as aulas práticas e experimentais, tem-se uma expectativa maior de que este possa construir um conhecimento bem mais significativo. Evita-se portanto, aquele conhecimento que advém de uma simples reprodução de conceitos, sem nenhum valor”.
Já Costa et al. (2021, p. 83519) discutem “que a utilização de práticas de laboratório proporciona a interação entre os alunos, facilita a compreensão de uma forma mais simples e dinâmica, proporcionando ao aluno o ato de questionar e buscar novas formas para buscar conhecimento”.
Ainda pode-se destacar outro percalço no processo de ensino e aprendizagem, que é aquele relacionado ao uso excessivo de aulas expositivas. Esse tipo de metodologia torna o discente incapaz de ser ativo no processo de ensino e aprendizagem, levando-o o mesmo apenas a “decoreba” reproduzindo o conteúdo (GONÇALVES e YAMAGUCHI, 2023). Nesta problemática, a autora Krasilchik (2019), reitera que as aulas que envolvem o método expositivo permite causar no discente um incremento no déficit de atenção dos alunos, o que permite afetar de maneira negativa sua aprendizagem.
De acordo com Santana, Silva e Landim (2016, p. 1), “a aprendizagem dos conhecimentos biológicos pode contribuir para um efetivo exercício da cidadania, sendo a utilização de recursos didáticos variados, de forma contextualizada, de grande valor para o sucesso desse processo”. Nesta ótica, um dos recursos que podem permitir essa contribuição efetiva é o uso de aulas experimentais na contextualização de assuntos voltados à Biologia Celular aos alunos de cursos superiores.
Dessa forma, o objetivo deste trabalho é avaliar o impacto de uma aula experimental aos alunos do curso Superior em Gestão Ambiental da disciplina de Biologia Geral do IFMT campus de Sorriso, no que tange a ação da enzima catalase em células animais e vegetais, submetidas em condições naturais e em fervura utilizando-se como substrato a água oxigenada ou peróxido de hidrogênio (H2O2).
2. METODOLOGIA
2.1 PÚBLICO ALVO
A aula experimental aconteceu no laboratório de Biologia e Microbiologia do Instituto Federal do Mato Grosso (IFMT), Campus de Sorriso, e teve como público alvo os alunos do primeiro período da disciplina de Biologia Geral do curso Superior em Gestão Ambiental. A aula aconteceu logo após a explanação do conteúdo teórico de Biologia Celular, (Peroxissomos), com duração de 50 minutos.
2.2 MATERIAIS NECESSÁRIOS PARA A ATIVIDADE E PROTOCOLO EXPERIMENTAL
Abaixo, estão dispostos os materiais utilizados na aula prática bem como o protocolo realizado pelo professor aos alunos.
Para cada grupo de alunos, foram utilizados cerca de uma fatia de carne de fígado crua, placas de Petri e folhas colhidas no jardim do campus, além de 1 unidade de água oxigenada a 3% adquirida em farmácias e pipetas Pasteur.
Para a realização da atividade, a turma foi dividida em pequenos grupos e foram distribuídos quatro tratamentos: 1) fígado crú + algumas gotas de água oxigenada; 2) folhas frescas colhidas no jardim do campus + gotas de água oxigenada; 3) fígado cozido + gotas de água oxigenada e por fim o último tratamento que continha folhas fervidas + algumas gotas de água oxigenada.
Logo após o procedimento experimental supracitado, os alunos observaram os fenômenos e anotaram no caderno os resultados. No intuito de promover discussão e problematização do conhecimento, foram realizadas questões sobre o assunto vivenciado (Figura 1).
Figura 1 – Questões disponibilizadas aos alunos no final da aula prática.
Fonte: Autor (2023)
2.3 ANÁLISE DOS RESULTADOS
A presente pesquisa foi de cunho didático, e teve seus resultados analisados sob a ótica qualitativa, com a percepção do professor perante o engajamento, participação e motivação dos alunos durante a realização da aula prática. Além disso, os resultados do impacto da atividade experimental foram avaliados por meio de questões que foram entregues logo após a condução da aula prática pelo professor responsável pela disciplina.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Como principal resultado, a aula experimental em questão permitiu impactar positivamente a aprendizagem dos alunos, facilitando a assimilação do conteúdo vivenciado na teoria. Pela observação do professor, a maioria dos alunos responderam corretamente as questões propostas, evidenciando a eficácia da atividade. Este resultado é corroborado por Oliveira (2017, p. 226), relatando que “as aulas práticas são excelentes condutoras da aprendizagem. Pela prática o professor consegue aproximar o conteúdo da vivência do aluno e fazer com que este visualize aquilo que está sendo estudado”. Dessa forma, ocorre uma grande integração entre a teórica e a prática, ressignificando o processo de ensino e aprendizagem permitindo assim facilitar a contextualização do conhecimento. Ainda no que tange a sua eficácia no processo de ensino e aprendizagem, Lavor (2020) reitera que a abordagem de aulas experimentais possibilita uma aprendizagem mais efetiva e significativa, construindo seu conhecimento de maneira mais crítica no que tange aos resultados obtidos.
Outro resultado impactante, foi a grande participação de toda turma durante todo o percurso da aula prática, fator esse que permitiu aumentar a motivação dos alunos (Figura 2) Neste sentido, na literatura Rivas, Pinho e Brenha (2011) ao aplicarem uma aula prática em sala de aula constataram que uma parcela massiva de mais de 80% dos discentes se mantiveram estimulados e motivados em aprender, sendo portanto uma metodologia de ensino eficaz, fato esse também relatado por Educo (2023).
Figura 2 – Alunos empenhados e motivados na condução da atividade experimental proposta da ação da enzima catalase em células animais e vegetais.
Fonte: Autor (2023).
De acordo com esses resultados, foi verificado que o fator motivacional permitiu aos alunos gravar e registrar os fenômenos observados na atividade experimental por meio do uso de seus smartphones, veiculando esses materiais em suas redes sociais. Na literatura o fator motivação é de suma importância no processo de aprendizagem do educando pois segundo Santos (2008) ele está intimamente ligado com o interesse e a autoestima, influenciando a solidez no aprendizado do discente.
Na figura 3, estão dispostos os resultados experimentais da atividade prática. Na parte superior da figura, os tratamentos in natura, receberam a intervenção por meio da aplicação de gotas do peróxido de hidrogênio (H2O2). Houve grande desprendimento de bolhas. Esse fenômeno ocorre, uma vez que a água oxigenada está sendo decomposta por meio de uma reação química de decomposição que ocorre nas células vegetais (folha) e animais (fígado), por meio da enzima catalase que está presente nas organelas denominadas peroxissomos. Já na parte inferior da figura, os tratamentos foram submetidos a uma fervura prévia. Como resultado, os alunos puderam constatar a inativação pelo calor da enzima catalase, não sendo possível a ocorrência de nenhum fenômeno. (Figura 3).
Figura 3 – Resultados experimentais da aula prática proposta. Acima: Atividade positiva para a enzima catalase onde pode ser observado a liberação de bolhas (oxigênio) pela reação de decomposição do peróxido de hidrogênio (H2O2) pela catalase. Abaixo, tratamentos submetidos à fervura o que levou a desnaturação da enzima catalase e ausência de fenômeno.
Fonte: Autor (2023).
A aula prática também permite ao professor trabalhar com os alunos a interdisciplinaridade entre a Biologia e Química. Neste sentido, a Química pode ser contemplada no que tange ao calor que quando em excesso pode causar a desnaturação da enzima (proteína) e consequentemente a perda da atividade catalítica da mesma. Outro ponto de interesse é a cinética das reações, que só pode ocorrer por meio de um catalisador, que no caso do experimento vivenciado é a ação de decomposição da enzima catalase. Essa enzima, age no seu substrato (água oxigenada), transformando-a em gás oxigênio (bolhas que são visíveis na reação que se desprendem para o meio externo), além de produção de água e calor, o que se configura como sendo uma reação exotérmica de decomposição.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Por meio da aplicação da aula experimental do presente estudo, foi possível observar que houve um impacto positivo no processo de ensino e aprendizagem, facilitando a contextualização do tema abordado pelos alunos. Além disso, a aula prática permitiu aumentar a motivação, interação e troca de informação entre os alunos e o professor, fato esse que permitiu desmistificar que a Biologia Celular é uma área complexa e desafiadora.
REFERÊNCIAS
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Instituto Federal do Mato Grosso (IFMT) – Campus de Sorriso – MT, Brasil. ID – ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8971-0647