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1 MÓDULO 8 CARO ALUNO No final do século XXI conhecemos pela televisão a ovelha mais famosa do mundo, a Dolly. Foi o resultado de muito tempo de pesquisas e a abertura de novos campos de aplicação da nova era da engenharia genética, a clonagem. Este módulo é dedicado ao estudo da reprodução dos seres vivos e um destaque especial à clonagem, que ela venha para melhorar a qualidade de nossas vidas e das futuras gerações. Principais pontos de estudo: - Mutação e suas conseqüências para as espécies. - Diferenças entre a reprodução sexuada da assexuada. - As vantagens e desvantagens obtidas para as espécies de acordo com o tipo de fecundação. - Os seres vivos e os tipos de reprodução e fecundação. - Diferenças entre a fecundação interna e a fecundação externa Esperamos que você aproveite bem este material que foi preparado com muito cuidado, sempre com o objetivo de melhor atendermos às suas necessidades. EQUIPE DE BIOLOGIA 2 CONHECENDO OS TIPOS DE REPRODUÇÃO Você sabe qual é a importância da reprodução humana ? Se alguém lhe perguntasse isso você responderia rapidamente: “Para a manutenção ou perpetuação da espécie. Se o homem não se reproduzisse nossa espécie acabaria em algum momento da história.” Esse raciocínio é correto e não serve apenas para a espécie humana. Todas as espécies de seres vivos realizam a reprodução para a continuação da vida. Já vimos que as características dos seres vivos são determinadas por genes, e que esses genes são passados de uma geração para outra. Esse processo descrito acima faz parte da reprodução das espécies. A reprodução garante a continuidade da vida de cada espécie preservando as suas características principais e alterando outras. Algumas espécies de seres vivos geram seus descendentes de maneira ASSEXUADA. Isto é, um indivíduo dá origem a outro indivíduo geneticamente idêntico. Essa reprodução é muito comum nos seres vivos unicelulares, como os protozoários. A reprodução assexuada produz pouca variabilidade entre os indivíduos formados. As diferenças que aparecem ficam por conta das mutações. Mas, o que são mutações ? Ainda hoje ocorrem mutações que originam novas espécies? O coqueiro-da-baía originou o coqueiro-anão, que é utilizado como planta ornamental. A laranja-da-baía surgiu de uma modificação da laranja comum. Tudo isso há pouco mais de 100 anos! MUTAÇÃO – são alterações no material genético que ocorrem com pouca freqüência e gera características diferentes nos organismos. É muito importante saber que nem todas as mutações causam doenças ou aberrações, e sim aumentam a variabilidade das espécies. 3 Observe a figura abaixo. Ela mostra a reprodução assexuada da hidra. Leia com atenção as informações. Responda em seu caderno: a) Quantos indivíduos estão envolvidos na reprodução assexuada? b) Escreva 2 exemplos de seres vivos que se reproduzem assexuadamente. A reprodução assexuada nas plantas 4 as EXISTE UM OUTRO TIPO DE REPRODUÇÃO A maioria dos seres vivos se reproduz de maneira diferente desta que descrevemos. O tipo de reprodução mais freqüente é a SEXUADA . Para ocorrer este tipo de reprodução é preciso a participação de dois indivíduos para que ocorra a mistura do material genético de cada um deles. Vamos compreender melhor o que significa mistura de material genético. Os seres vivos produzem gametas de dois tipos: feminino e masculino. • gameta feminino – óvulo • gameta masculino – espermatozóide Para ocorrer a reprodução sexuada é preciso que o material genético contido no núcleo do óvulo entre em contato com o material do núcleo do espermatozóide. Essa mistura se dá através da fecundação. Leia atentamente os textos abaixo e em seguida responda as questões: Texto 1 Em animais que vivem em ambientes aquáticos, é comum que o encontro do Óvulo e do espermatozóide ocorra no ambiente, fora do corpo da fêmea. Texto 2 Na maioria dos animais que vivem em ambientes terrestres, o encontro do óvulo e do espermatozóide ocorre dentro do corpo da mãe. APÓS A LEITURA DOS TEXTOS ACIMA, RESPONDA EM SEU CADERNO 1- O texto 1 descreve uma reprodução sexuada com fecundação: ( ) interna ( ) externa 2- O texto 2 descreve uma reprodução sexuada com fecundação: ( ) interna ( ) externa 5 Resumindo os tipos de fecundação temos: As espécies aquáticas encontram dificuldades para a fecundação, mas têm formas de aumentar a possibilidade do encontro dos gametas. A estrela- do- mar, por exemplo, liberam óvulos e espermatozóides de uma forma sincronizada ( ao mesmo tempo ), aumentando a chance do encontro desses gametas. A sincronização desse processo pode ser feita através de substâncias químicas, produzidas pelos próprios animais, o que estimularia a liberação dos gametas pelos indivíduos que encontrassem em contato com a substância. Outros estímulos podem ser as marés e as mudanças de temperatura. Uma outra informação que precisamos Ter é de que esses animais liberam milhares de gametas. Vários são perdidos e morrem. Havendo grande produção de gametas aumentam as chances de união entre os óvulos e os espermatozóides. ATIVIDADES Complete os espaços em branco: Os seres vivos se reproduzem de forma________________ ou _______________. A reprodução assexuada não permite uma maior variabilidade entre os descendentes porque não há mistura do material genético dos pais, como acontece na reprodução _____________. Todos os animais têm reprodução sexuada e produzem gametas diferenciados: os gametas masculinos são chamados de _________________ enquanto que os gametas femininos são chamados de ____________. Geralmente, os _____________ são produzidos em maior quantidade. Para ocorrer encontro entre os gametas masculinos e femininos, a fecundação pode ser ____________ ou ______________ Normalmente as espécies com fecundação __________ produzem um número muito maior de gametas do que as espécies com fecundação ______________. A fecundação interna ocorre dentro do corpo da mãe e tem mais facilidade de ocorrer, enquanto que a fecundação externa ocorre fora do corpo da mãe e encontra mais dificuldades para ocorrer. 6 CUIDADO PARENTAL Podemos encontrar espécies que têm muitos filhotes e outras, como o golfinho, que geram apenas um filhote. Por que isso acontece ? Esse estudo precisa ser feito analisando as duas situações: Quando há muitos filhotes Quando há poucos filhotes Óvulos e espermatozóides são liberados no ambiente A fecundação ocorre dentro do corpo da fêmea. Os ovos formados não receberão cuidados Após o nascimento, a mãe cuida dos filhos Os filhotes estão sujeitos a ação dos predadores. Existe a presença do cuidado parental. LEIA COM MUITA ATENÇÃO O TEXTO ABAIXO: Nas ostras, a taxa de mortalidade é elevada. Porém essa taxa é compensada pela grande quantidade de ovos produzidos. Cerca de 99 % dos ovos e larvas irão morrer e apenas 1 % chegará à vida adulta. Essas larvas estão sujeitas também a grandes tempestades, derramamento de petróleo, despejo de esgoto e outros fatores acarretarão p aumento das mortes dessas espécies. Assim como algumas espécies possuem muitos descendentes, outras geram poucos filhotes. Os golfinhos são mamíferos que geram apenas um filhote por gestação. A gestação demora um ano e a mãe amamenta o filhote até uma no e meio de idade. Esse comportamento é chamado de cuidado parental . Durante o período em que o filhote fica como pai, ele passa por um aprendizado. Ele poderá observar seus pais buscando alimento e aprender o método para a captura dos peixes. Além disso, ele aprenderá a se defender e a fugir dos predadores. O convívio com outros filhotes permite uma série de brincadeiras que servirão como treino para a vida adulta. 7 Se compararmos os animais que têm cuidado parental com aqueles que não cuidam dos seus filhotes, podemos perceber que no primeiro caso a taxa de mortalidade juvenil é menor. ATIVIDADES Para um aproveitamento melhor do material, as atividades precisam ser respondidas no seu caderno. 1-Muitos animais garantem a continuação da espécie produzindo uma grande quantidade de filhotes, mas isso não acontece com os mamíferos, que costumam produzir poucos filhotes. Por que isso acontece? 2- O desenvolvimento do filhote de uma galinha ocorre fora do corpo. Podemos afirmas que a sua reprodução é sexuada com fecundação externa ? Explique. 3 - Assinale a alternativa correta: Embora as aves e os anfíbios sejam ambos ovíparos, existe uma diferença básica na reprodução desses animais quanto a fecundação. Podemos afirmar que: a) A fecundação das aves é interna enquanto que os anfíbios têm fecundação externa. b) Os anfíbios têm fecundação interna e as aves fecundação externa. c) Os dois grupos de animais têm fecundação interna. d) Os dois grupos têm fecundação externa. 4– Em geral, as fêmeas dos peixes desovam milhões de óvulos. Por que então poucos filhotes conseguem sobreviver e chegar à vida adulta ? 8 5 - Leia com atenção as informações e responda as questões que seguem: a) O que você entendeu por Ciclo de Vida ? b) O que você entendeu por metamorfose ? Vamos conhecer a reprodução nos animais vertebrados. Faremos um breve resumo da reprodução nos peixes, nas aves, nos anfíbios, répteis e mamíferos. Iniciaremos o estudo pelos peixes. A REPRODUÇÃO NOS PEIXES Os peixes de água doce sobem até a cabeceira dos rios para a desova. Ali encontram águas mais tranqüilas, mais oxigenadas e com menor número de predadores. A fêmea coloca os óvulos na água e o macho deposita sobre eles os espermatozóides. Mesmo assim o número de filhotes que atingem a idade adulta não é muito grande. 9 A REPRODUÇÃO NOS ANFÍBIOS Nos anfíbios, os machos e as fêmeas executam um abraço nupcial, para a excitação dos animais. Nesse momento ocorre a eliminação dos gametas ( óvulo e espermatozóide ).Podemos afirmar que a fecundação é externa como nos peixes. Os filhotes nascem completamente diferente dos adultos, passando por uma seqüência de transformações chamada de metamorfose. A REPRODUÇÃO NOS RÉPTEIS Os répteis ocorre a fecundação interna geralmente por órgãos copuladores, ou seja, o macho introduz o órgão copulador na fêmea e lá deposita os seus espermatozóides. São animais ovíparos. Algumas cobras são vivíparas, outras são ovovivíparas, isto é, quando o ovo é colocado para fora o embrião já está desenvolvido. A REPRODUÇÃO NAS AVES CURIOSIDADE CAVIAR – uma comida que não passa de uma ova Você já ouviu falar em caviar ? O caviar é uma comida requintada feita de ovas de peixes. As ovas são os ovários com os ovos. Geralmente é comido com torradas. Em comparação com os outros animais, a maioria dos peixes têm órgãos reprodutores enormes. Os ovários da fêmea do salmão, por exemplo, chegam a pesar de um quinto a um quarto do peso total do seu corpo. Das ovas da fêmea do salmão se faz o caviar vermelho. Mas o legítimo caviar é o preto, feito com as ovas do esturjão, um peixe do hemisfério norte. Os ovários são batidos e passados na peneira para separar os ovos das membranas e gorduras; a seguir, são salgados. Infelizmente, o futuro de muitas espécies de esturjão está ameaçado pela pesca ilegal de muitas fêmeas adultas para a produção do caviar. 10 Todas as aves são ovíparas, isto é, põem ovos. Apenas o pato e o avestruz possuem órgão copulador.. Nas demais , o encontro sexual se dá apenas pelo encontro das cloacas do macho e da fêmea. Se o óvulo for fecundado pelo espermatozóide, haverá a formação do ovo, caso contrário ele será eliminado da mesma maneira. É o que acontece com a maioria dos ovos das granjas que comemos. Na realidade, são óvulos não fecundados e não ovos. A REPRODUÇÃO NOS MAMÍFEROS Em geral, a reprodução dos mamíferos é realizada com fecundação interna. O desenvolvimento do filho se dá no interior do corpo da fêmea ( vivíparos). Uma rara exceção é o ornitorrinco que bota ovos. Estudamos até agora os tipos de reprodução que podem ocorrem naturalmente, sem a interferência e manipulação homem. Vamos conhecer um pouco de um processo muito falado nos meios de comunicação, a clonagem. Clone é uma palavra usada há muito tempo em Biologia para nomear indivíduos originados de outros por reprodução assexuada. A produção de clones é uma prática freqüente de multiplicação de vegetais voltada para interesse econômico, alimentar e ornamental. Quando um agricultor planta pedaços de caule de mandioca ou de cana-de-açúcar para a obtenção de uma cultura homogênea ( igual ), ele está fazendo clonagem. Com animais , essa prática iniciou-se da década de 1950, quando se produziram sapos a partir do enxerto de núcleos células intestinais de girinos em óvulos. Na década de 1960, ratos foram clonados a partir de células embrionárias. Em 1986, foram obtidos clones de cabras e vacas, por meio da utilização de células embrionárias. Cloaca – abertura comum aos sistemas digestivo, excretor e reprodutor 11 SAIBA MAIS: A ovelha Dolly, clonada pelos britânicos Ian Wilmut e Keith Campbellem 1997, tem um "tio" brasileiro, o paulistano Lawrence C. Smith, de 42 anos. Estrela da Universidade de Montreal, onde leciona atualmente, Smith acredita que a clonagem de embriões humanos para fins terapêuticos será realidade já nesta década.. COMO FOI POSSÍVEL ? O escocês Ian Wilmut, um brilhante embriologista de 52 anos, anunciou a primeira clonagem de um animal adulto, uma ovelha. Todo mundo só falou disso. Agora você vai entender o que isso significa. Acompanhe: Em fevereiro de 1997, foi anunciado por Ian Wilmut, do Instituto Roslin, na Escócia, o nascimento de Dolly, um clone de ovelha. Em 1998 nasceu Bonnie, filha de Dolly, provando que, apesar de sua origem pouco usual, ela foi capaz de se reproduzir! 12 A evolução passa pelo sexo há cerca de 500 milhões de anos. Havendo espermatozóides e óvulos trocando cargas genéticas, as possibilidades de nascerem indivíduos diferentes é maior, pois os genes do pai se misturam aos da mãe num organismo novo. O que é bom: mais indivíduos diferentes significa mais chance de evolução. Se todos fossem como as bananeiras, os filhotes seriam sempre idênticos aos pais, geração após geração, e a evolução seria muito lenta, causada só por uma ou outra mutação dos genes. Nas espécies que se reproduzem por óvulos e espermatozóides, que são a maioria, a natureza criou uma sábia proibição: nenhuma outra célula do corpo está autorizada a participar da reprodução. Só as células sexuais cuidam disso. Foi aí que Wilmut anunciou um revertério assustador, derrubando a velha lei. Fabricados 277 embriões, só um vingou Ele conseguiu transformar 277 células comuns em embriões, que foram depois implantados no útero de outras ovelhas, usadas como mães-de-aluguel. Mas desse conjunto inteiro só um filhote chegou a nascer: Dolly. A imaginação entre os mitos e a realidade Depois de Dolly, a imaginação de todomundo disparou na linha de clonar gente. Vamos com calma. Muito do que se fala por aí é mito. Primeiro, não é verdade que um cidadão poderia ressuscitar na forma de um clone. Não. Nasceria um ser muito parecido com o primeiro, mas não é aquele primeiro reencarnado. Isto aqui é Genética, não espiritismo. Mais uma coisa: não dá para clonar morto. A célula tem de estar viva. Assim, o clone não ficaria igual a quem lhe deu origem. Apenas os genes seriam iguais. Mas clone e clonado são diferentes, assim como são diferentes os gêmeos idênticos, que também têm o mesmo material genético. Há diferenças porque, além dos genes, o ambiente, a cultura, a comida, tudo influi no jeitão do indivíduo. Promessas para os próximos anos • Os cientistas podem investigar mistérios tão profundos quanto os do câncer. • Será possível estudar qualquer enfermidade genética. • Na opinião do cientista, o progresso mais rápido acontecerá nas doenças pulmonares das crianças. • Fabricação de drogas e terapias genéticas por meio da técnica dos clones. 13 Clonagem de seres humanos é rejeitada por 83,8% dos brasileiros EDUARDO CUCOLO da Folha Online – 13/12/2001 A maioria dos brasileiros é contra a clonagem de seres humanos, mesmo que seja para gerar células com fins medicinais. É o que revela a pesquisa CNT/Sensus. Segundo a pesquisa, apenas 54% dos 2.000 entrevistados sabem o que é clonagem. Destes, 83,8% são contra experiências desse tipo que envolvam seres humanos. No caso da clonagem de humanos para geração de células com fins medicinais, a resistência é menor: 51,4% se colocam contra, 42,8% apoiam e 5,7% não sabem. Também foi abordada a questão dos transplantes de órgãos. 30,3% dos entrevistados disseram que não doariam seus órgãos após a sua morte. A pesquisa foi realizada em todas as regiões do país, entre os dias 6 e 11 de dezembro. A margem de erro é de até 3 pontos percentuais. ATIVIDADES 1- Dê a sua opinião sobre a clonagem. 2- Levante hipótese para o resultado da pesquisa apresentada no módulo. 14 3- Descreva o processo da clonagem. 4- Por que a clonagem é um fato que quebrou as leis de reprodução? 5- Escreva alguns mitos que as pessoas pensam quando se fala em clonagem que não têm fundamentos pela ciência. 6- Diferencie a reprodução sexuada da reprodução assexuada. 7- Diferencie os tipos de fecundação. 8- Exemplifique a reprodução sexuada da assexuada. 15 BIBLIOGRAFIA Enciclopédia Barsa Enciclopédia Encarta 2001 Enciclopédia Ilustrada Medicina e Saúde Superinteressante 10 Anos de Revista em CD – Rom O Corpo Humano Guia Multimídia sobre o Corpo e Seu Funcionamento Biologia – Citologia Coleção Nova Geração Autor : J. Laurence Biologia Educacional Autora: Maria Ângela dos Santos Biologia Atual Autor Wilson Roberto Paulino Biologia Autores: Demétrio GowdaK Neide S. de Mattos Biologia Texto organizado pelo Biological Sciences Curriculum Study Biologia Autores: César e Sezar Biologia das Populações Autores: Amabis e Martho Biologia Moderna 16 Autores: Amabis e Martho Ensino Médio e Formação Profissional Autor; Marco Antonio dos Santos Editora Didática Paulista Expoente Material Didático de Educação Infantil ao Pré- Vestibular Revista Globo Ciência Revista Galileu Revista Superinteressante MATERIAL ELABORADO Equipe de Biologia Antonio Caetano de Arantes Aparecida Ferreira da Silva Edilma Alves da Silva Professor Coordenador Neiva Aparecida Ferraz Nunes Centro Estadual de Educação Supletiva de Votorantim - CEESVO ANO – 2002 Apoio Prefeitura Municipal de Votorantim. 17