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Reprodução nos seres vivos

Biologia e Geologia11º Ano

Natércia Charruadas

Unidade 6 - Reprodução

• Que processos são responsáveis pela unidade e variabilidade celular?

• Reprodução e variabilidade, que relação?

• Quais as alterações a que um indivíduo está sujeito ao longo do seu ciclo de vida?

• Até que ponto a mitose permite assegurar os processos de reprodução dos seres vivos?

• Como explicar a variabilidade dos descendentes resultantes de processos de reprodução sexuada?

• Por que razão alguns seres se reproduzem assexuadamente quando o podem fazer de forma sexuada.

• O hermafroditismo compromete ou não a variabilidade dos seres vivos?

• De que modo as estratégias reprodutivas podem condicionar a adaptação ou a sobrevivência das populações de seres vivos?

ReproduçãoÉ a capacidade de constituir descendência

portadora de genes dos progenitores, assegurando a renovação contínua da espécie e a transmissão da informação

genética de geração em geração.

Todos os organismos têm capacidade para se reproduzirem, mas nem todos o

fazem de igual modo. Existe uma grande diversidade de mecanismos

reprodutores, que podem ser classificados em dois grandes grupos: a reprodução assexuada e a reprodução

sexuada.

Reprodução assexuadaOs descendentes são originados a partir de um único progenitor, tendo por base o processo de mitose. Os

descendentes são clones do progenitor, uma vez que são geneticamente iguais a ele. É característico dos organismos

unicelulares, embora também ocorra em alguns organismos pluricelulares. Não contribui para a variabilidade genética

das populações, porém, assegura o seu rápido crescimento e a colonização de ambientes favoráveis.

Os descendentes são formados a partir de dois progenitores que, por meiose, produzem células

sexuais (gâmetas) que se unem (fecundação), dando origem a um ovo.

A reprodução sexuada contribui para a variabilidade genética das espécies, facto fundamental para a

sobrevivência e evolução das mesmas.

Reprodução sexuada

Reprodução assexuada

Reprodução assexuadaCompetências a desenvolver

• Competências conceptuais:

• Identificar estratégias reprodutoras.

• Conhecer as semelhanças e as diferenças entre os vários casos de reprodução assexuada.

• Compreender que a reprodução assexuada origina organismos geneticamente iguais aos progenitores.

• Competências procedimentais:

• Recolher, organizar e interpretar dados de natureza diversa, relativamente a processos de reprodução assexuada em diferentes tipos de organismos.

• Relacionar a mitose com os processos de reprodução assexuada.

• Planificar e executar actividades laboratoriais e experimentais.

• Avaliar as implicações da reprodução assexuada ao nível da variabilidade e sobrevivência das populações.

• Competências atitudinais:

• Desenvolver atitudes críticas e fundamentadas acerca da exploração dos processos de reprodução assexuada dos seres vivos com fins económicos.

Reprodução assexuadaProcessos mais comuns

• Estratégia reprodutora característica de organismos unicelulares (ex.: paramécia e amiba), porém, também pode ocorrer em seres pluricelulares (ex.: planária).

• Consiste na divisão do organismo progenitor em dois organismos-filhos geneticamente iguais entre si e ao progenitor.

• Os organismos formados crescem até atingirem o tamanho característico da espécie. O progenitor deixa de existir.

Bipartição

• Estratégia reprodutora característica de organismos muito diferentes (ex.: estrela-do-mar, planária, minhoca e espirogira).

• Consiste na divisão do organismo progenitor em diversos fragmentos. Independentemente da sua constituição interna, cada um dos fragmentos consegue regenerar todos os tecidos e órgãos em falta, de modo a constituir um organismo.

Fragmentação

• Estratégia reprodutora característica de organismos como as leveduras e as hidras.

• O progenitor emite uma gema (ou gomo), contendo material genético, que cresce até atingir o tamanho característico da espécie.

• A gema pode-se individualizar do progenitor, formando um organismo autónomo, ou pode permanecer unido ao progenitor formando uma colónia.

Gemulação

• Estratégia reprodutora característica de organismos como as abelhas, pulgões e alguns peixes, anfíbios e répteis.

• Os descendentes formam-se a partir de óvulos não fecundados.

• É uma estratégia reprodutora alternativa para alguns seres que se reproduzem sexuadamente, quando na população não existem machos da espécie.

Partenogénese

• Estratégia reprodutora característica de organismos que vivem longos períodos em condições adversas e organismos patogénicos (ex.: Plasmodium).

• Artificialmente foram desenvolvidas técnicas para potenciar a multiplicação vegetativa (ex.: estaca, mergulhia, alporquia e enxertia).

• Quando a membrana do progenitor se rompe os descendentes libertam-se.

Divisão multipla

• Estratégia reprodutora característica de plantas que possuem estruturas especializadas a partir das quais se originam os descendentes (ex.: folhas, estolhos, tubérculos, rizomas e bolbos).

• Artificialmente foram desenvolvidas técnicas para potenciar a multiplicação vegetativa (ex.: estaca, mergulhia, alporquia e enxertia).

Multiplicação vegetativa

• Estratégia reprodutora característica de fungos (ex.: bolor do pão), algas e plantas (ex.: fetos e musgos).

• Ocorre formação de células reprodutoras especiais (esporos) que originam novos seres vivos por germinação.

• os esporos podem ser disseminados pelo ar, água ou organismos. Podem conservar-se durante muito tempo e germinar apenas quando as condições forem favoráveis.

Esporulação

• Desvantagens:

• Pelo facto de a variabilidade intraespecífica ser muito reduzida entre os seres que se reproduzem assexuadamente, tal pode ser problemático se ocorrerem alterações nefastas do meio ambiente, o que pode levar à extinção das espécies menos adaptadas às novas características ambientais. O homem, ao seleccionar artificialmente as espécies, está a contribuir para a diminuição da biodiversidade.

• Vantagens:

• obtenção de um maior número de descendentes;

• rapidez na obtenção de descendentes;

• selecção de variedades de plantas, de modo a obter a descendência

• A reprodução assexuada apresenta vantagens e desvantagens:

• A reprodução é um processo vital para as espécies.

• Existem dois tipos de reprodução: assexuada e sexuada.

• Na reprodução assexuada originam-se descendentes, geneticamente iguais ao progenitor, através de mitose.

• Os organismos que se reproduzem assexuadamente têm estratégias reprodutoras diferentes, tais como: bipartição, gemulação, fragmentação, divisão múltipla, partenogénese e esporulação.

• A multiplicação vegetativa tem um amplo sucesso nas plantas pelo facto destas apresentarem grande capacidade de regeneração de tecidos e algumas das células reverterem a diferenciação.

• A micropropagação vegetativa é uma técnica de multiplicação, que recorre a técnicas laboratoriais, tendo como resultado final um elevado número de clones.

• A reprodução assexuada apresenta como principal potencialidade a obtenção de um elevado número de descendentes num curto espaço de tempo, tendo impactes económicos e sociais, tais como uma maior disponibilidade de alimentos para uma população humana em crescimento.

• O facto de os organismos que se reproduzem assexuadamente apresentarem uma reduzida variabilidade, pode conduzir à extinção em caso de alterações ambientais, por exemplo.

Conclusão:

Para aplicar...• Comente as seguintes afirmações:

• “As diversas estratégias de reprodução assexuada têm por base divisões mitóticas e por objectivo a produção de clones.”

• “O desenvolvimento da agricultura e o aumento da produção vegetal têm por base técnicas de multiplicação vegetativa naturais e artificiais”.

• Explique a importância para a multiplicação vegetativa de as células vegetais conseguirem reverter a diferenciação.

• Em todas as estratégias de reprodução assexuada obtêm-se clones. Avalie as implicações de tal facto, ao nível da variabilidade e sobrevivência das populações.

Reprodução sexuada

Reprodução sexuadaCompetências a desenvolver

• Competências conceptuais:

• Conhecer os fenómenos que ocorrem em cada uma das etapas da meiose.

• Compreender as divisões reducional e equacional da meiose.

• Conhecer os aspectos que distinguem a meiose da mitose.

• Identificar os acontecimentos da meiose que contribuem para a variabilidade dos seres vivos.

• Identificar os gametângios como locais onde ocorre a produção de gâmetas.

• Compreender o hermafroditismo como uma condição que não implica a autofecundação.

• Competências procedimentais:

• Prever em que tecidos de um ser vivo se poderão observar imagens de meiose.

• Interpretar, esquematizar e legendar imagens relativas aos principais acontecimentos da meiose.

• Discutir de que modo a meiose e a fecundação contribuem para a variabilidade.

Reprodução sexuadaCompetências a desenvolver

• Competências procedimentais (continuação):

• Recolher e organizar dados de natureza diversa, relativamente às estratégias de reprodução utilizadas por seres hermafroditas.

• Competências atitudinais:

• Apreciar criticamente as implicações éticas e morais que envolvem a utilização de processos científico-tecnológicos na manipulação da reprodução humana e/ou de outros seres vivos.

Reprodução sexuada“Uma das mais fascinantes questões da Biologia evolutiva envolve as razões da manutenção da reprodução sexuada entre os seres vivos. Esse processo está associado a um elevado dispêndio energético (disputas territoriais e acasalamentos) e expõe os indivíduos a uma série de riscos, como predação, parasitismo e ferimentos causados em disputas por fêmeas.A reprodução é o mecanismo que garante a transmissão das características genéticas de um indivíduo para a sua prole. Os organismos mais adaptados ao ambiente têm maior sucesso reprodutivo e, com o passar do tempo, os genes que conferem essa vantagem evolutiva aos seus portadores tornam-se mais representados na população.As fêmeas fazem um “selecção sexual” dos machos mais aptos para se reproduzirem. Como não é possível avaliar directamente os genes desses indivíduos, a selecção baseia-se em características como plumagem, coloração e uma série de comportamentos exibidos pelos machos durante o período de acasalamento. Essas características, contudo, tornam esses indivíduos mais vulneráveis a predadores. Esse risco também é elevado durante o período em que as fêmeas ou o casal têm de cuidar da sua prole. Portanto, se existem tantos riscos e gastos energéticos envolvidos com a reprodução sexuada, por que motivo os seres vivos não passam a reproduzir-se assexuadamente como as bactérias e outros organismos primitivos?”

adaptado de: Ceticismo, Ciência e Tecnologia.htm

Os processos de formação de gâmetas e a fecundação, que ocorrem na reprodução sexuada, promovem a variabilidade genética das populações, justificando a opção por este tipo de estratégia.

A presença de populações geneticamente heterogéneas é um factor chave para a sobrevivência a longo prazo das espécies do nosso planeta. Quanto mais cópias diferentes dos seus genes uma espécie possuir, mais apta estará para enfrentar mudanças ambientais e novas pressões selectivas, evitando, por mais tempo, a sua extinção.

A meiose, conjugada com a fecundação, permite a manutenção do número de cromossomas característico de cada espécie.

Reprodução sexuada. Porquê?

O que acontece na fecundação?

A meiose e a fecundação asseguram a manutenção do número de cromossomas da espécie

• 2n x 2n = 2n ???

• Nos indivíduos diplontes (2n), as células que originam os gâmetas sofrem divisão nuclear, de modo a que haja redução para metade, do número de cromossomas. Deste modo, os gâmetas são

células haplóides (n), pois não possuem cromossomas homólogos e originam-se por um processo de divisão nuclear chamado meiose.

• O ovo (célula diplóide) resulta da fusão dos gâmetas durante a fecundação, apresentando um conjunto de cromossomas proveniente de cada progenitor, sendo a sua constituição cromossómica representada por 2n.

Como é que na reprodução sexuada o número de cromossomas se mantém constante ao longo das gerações?

• Identifique as células haplóides e as diplóides.

• Indique no ciclo de vida do Homem os processos responsáveis pela formação de células haplóides e pela reposição da diploidia.

• Preveja no Homem os tecidos onde poderão ser observadas imagens de meiose.

• Quantas células-filhas se produzem a partir de uma célula progenitora, através de meiose?

Células haplóides: gâmetas (espermatozóide e óvulo). Células diplóides: todas as restantes com excepção dos gâmetas

Formação de células haplóides - meiose. Reposição da diploidia - fecundação.

A meiose pode ser observada nos testículos e nos ovários.

Na meiose produzem-se quatro células-filhas a partir da célula progenitora.

Como é que na reprodução sexuada o número de cromossomas se mantém constante ao longo das gerações?

• Apresente uma explicação para o facto de o n.º de cromossomas das espécies que se reproduzem sexuadamente se manter constante ao longo das gerações.

• Comente a afirmação: “Nem todas as células sofrem meiose”.

• Caso ocorram erros na meiose, aquando da formação dos gâmetas, quais poderão ser as consequências?

A meiose reduz para metade o número de cromossomas da espécie e na fecundação repõe-se a diploidia, pelo que são fenómenos que no seu conjunto vão permitir a

manutenção do número de cromossomas característico da espécie.

Apenas sofrem meiose as células que vão originar os gâmetas.

Os erros podem originar a formação de gâmetas com um número ou composição cromossómica errada e que, caso participem na fecundação, podem formar um

indivíduo com anomalias cromossómicas

Meiose - redução cromossómica

Meiose - redução cromossómica

• A meiose é um mecanismo constituído por duas divisões nucleares - divisão I e divisão II - durante o qual há a redução do número de cromossomas para metade.

• Na divisão I da meiose, um núcleo diplóide (2n) origina dois núcleos haplóides (n). Pelo facto de ocorrer esta redução do número de cromossomas, a divisão I também se designa divisão reducional.

• Na divisão II, ocorre a separação dos cromatídeos, obtendo-se assim quatro núcleos haplóides (n), cujos cromossomas são constituídos por um cromatídeo. Pelo facto de se manter o número de cromossomas durante a divisão II, esta também se denomina divisão equacional.

Divisões da meiose

Meiose - redução cromossómica

Meiose - redução cromossómica

• Tal como na mitose, antes da meiose ocorre um período de interfase, durante o qual há replicação do material genético e síntese de biomoléculas. Como resultado, cada cromossoma passa a apresentar dois cromatídeos unidos pelo centrómero.

• Inicia-se a meiose com a primeira divisão. A divisão I da meiose é constituída pelas etapas: profase I, metafase I, anafase I e telofase I.

• À divisão I da meiose segue-se, em geral, a citocinese, que no caso das células animais é visível com o aparecimento de um anel contráctil na zona equatorial, ainda durante a telofase I. Permite a individualização de cada uma das células-filhas.

• Entre a divisão I e a divisão II da meiose não ocorre replicação do DNA, porque cada cromossoma já é constituído por dois cromatídeos.

• A partir de cada uma das células haplóides formadas na divisão I vão-se formar duas células-filhas na divisão II da meiose. Esta inclui as seguintes fases: profase II, metafase II, anafase II e telofase II. As células-filhas são haplóides, divergindo das que lhe deram origem , pelo facto de apresentarem cromossomas com apenas um cromatídeo.

• A citocinese ocorre novamente e permite a individualização das quatro células-filhas recém-formadas.

Meiose - redução cromossómica

Explorar a Figura 92 - Etapas da meiose, pág. 78 do manual.

Alterações a nível dos cromossomas

• Como podem ocorrer mutações cromossómicas numéricas?

Actividade 18 - pág. 79 do manual.

Mutações cromossómicas

Mutações numéricas Mutações estruturais

Anomalias em que há alteração do número de

cromossomas

Envolvem alterações no número ou arranjo dos genes, mas mantém-se o

número de cromossomas.

Mutações

Mutações génicas

Ver ficha informativa

sobre mutações

Alterações a nível dos cromossomas

• As mutações podem ser espontâneas ou induzidas por agentes externos (como

raios x ou determinados agentes químicos).

• A maioria das mutações cromossómicas são prejudiciais para o indivíduo portador

ou para os seus descendentes.

• No entanto, algumas mutações podem ser benéficas, melhorando a capacidade

de sobrevivência dos indivíduos.

• As mutações são uma fonte importante de variabilidade genética, permitindo a diversidade de organismos e a evolução

das espécies.

Meiose e Mitose - aspectos comparativos

Mitose e Meiose- Parte 1 de 2

Meiose e Mitose - aspectos comparativos

Mitose e Meiose - Parte 2 de 2

Meiose e Mitose - aspectos comparativos

Explorar a Figura 95 - Comparação entre mitose e meiose, pág. 81 do

manual.

Reprodução sexuada e variabilidade genética

• Actividade 19, pág. 83 do manual.

• A reprodução sexuada promove a variabilidade genética das populações, pelo que os organismos que se reproduzem

sexuadamente deverão estar mais aptos para sobreviverem em situações de alterações ambientais.

• Na reprodução sexuada a variabilidade genética é elevada devido aos processos de meiose e fecundação:

•à meiose porque ocorrem fenómenos de crossing-over e devido à separação ao acaso dos cromossomas homólogos;

• à fecundação porque ocorre união ao acaso de gâmetas, com informação genética diferente.

Diversidade de estratégias na reprodução sexuada

• Os seres que se reproduzem sexuadamente apresentam estruturas próprias onde se produzem os gâmetas:

Gónadas - órgãos onde, nos animais, se formam os gâmetas.

Gametângios - órgãos onde, nas plantas, se formam os gâmetas.

• Nos animais as gónadas masculinas denominam-se testículos, sendo os locais onde se produzem os espermatozóides (gâmetas masculinos).

• Os ovários são as gónadas femininas, onde se produzem os óvulos (gâmetas femininos).

!

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Diversidade de estratégias na reprodução sexuada

! !

• Há animais em que os testículos e os ovários se encontram no mesmo indivíduo, sendo designados por hermafroditas.

• Quando os sexos são separados, os animais dizem-se unissexuados.

Actividade 20 - pág. 86 do manual.Exploração das pág. 87 e 88 do manual.

Diversidade de estratégias na reprodução sexuada

• Nas plantas existem os gametângios masculinos - os anterídios - onde são produzidos os gâmetas masculinos, denominados anterozóides.

• Os gametângios femininos - arquegónios - constituem os locais onde são produzidos os gâmetas femininos, chamados oosferas.

• Existe uma grande diversidade de gametângios nas plantas. O aparecimento de plantas com flor foi um importante aspecto evolutivo. Existem flores que apenas produzem um tipo de gâmetas (unissexuadas), enquanto outras produzem os dois tipos de gâmetas (hermafroditas).

Diversidade de estratégias na reprodução sexuada

• Nas plantas com flor, os órgãos reprodutores masculinos são os estames e os órgãos reprodutores femininos são os carpelos.

• O estame é constituído pela antera e o filete.

• Nas anteras existem sacos polínicos

Referências - Vídeos• http://www.youtube.com/watch?v=3cD3U2pgb5w&feature=related

• http://www.youtube.com/watch?v=l7JYvXPRPlE&feature=related

• http://www.youtube.com/watch?v=WQLfsHMc6jQ

• http://videos.sapo.pt/gq621WONZfowoe5rItj9

• http://2.bp.blogspot.com/_kTIzZESHgXw/RvPjfZJroKI/AAAAAAAAAA4/zhStKOu4SFY/s320/abelha+rainha.jpg

• http://www.youtube.com/watch?v=XOzIUiCpNAM

• http://www.youtube.com/watch?v=47vf2m-Iyb8

• http://www.youtube.com/watch?v=nXg-WunKFQ0&feature=related

• http://www.youtube.com/watch?v=Qlk_dKOXrHc&feature=related

• http://www.youtube.com/watch?v=oIAVrBioKKU&feature=related

• http://www.youtube.com/watch?v=nDUhJpET0qk&feature=related

•

Referências - Imagens• http://beckstrom.com/images/d/d1/SpottedLinkiaRegenerating.jpg

• http://4.bp.blogspot.com/_1c0wmap1eQc/R1V4lraui9I/AAAAAAAAACk/jhP5dPBjwPk/s320/Planária.jpg

• http://static.blogstorage.hi-pi.com/photos/margaridapena.bloguepessoal.com/images/gd/1195396999/Leveduras.gif

• http://2.bp.blogspot.com/_6lpOFr_o5sM/RgQsofoS3oI/AAAAAAAAADE/R5Pvm3Bwci0/s400/Ameba.jpg

• http://quiprona.files.wordpress.com/2009/07/plasmodium.jpg

• http://www.esec-odivelas.rcts.pt/BioGeo/Fichas%20unidade%206/08.JPG

• http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/biologia/imagens/11reprodassex09.jpg

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• http://i196.photobucket.com/albums/aa14/Inibace_2007/homem.jpg

• http://images.google.com/imgres?imgurl=http://i197.photobucket.com/albums/aa29/sarajkl/Semttuloaaa.jpg&imgrefurl=http://e-porteflio.blogspot.com/2008/11/mitose-e-meiose-aspectos-comparativos.html&usg=__ZhUg085K-JSOmNeHPLsRWxRaLCM=&h=776&w=652&sz=101&hl=pt-PT&start=8&um=1&tbnid=LMxTi8mOny0o5M:&tbnh=142&tbnw=119&prev=/images%3Fq%3Dmitose%2Bvs%2Bmeiose%26ndsp%3D20%26hl%3Dpt-PT%26client%3Dsafari%26rls%3Den%26sa%3DN%26um%3D1

Referências - Imagens

• http://www.cientic.com/imagens/pp/reproducao/sl_41.jpg

• http://i.scribd.com/profiles/images/i7wbyk6b52hq-large.jpg

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