Que processos são responsáveis pela unidade e variabilidade

SITUAÇÃO--PROBLEMA:
SITUAÇÃO
Que processos são responsáveis pela unidade e
variabilidade celular? Reprodução e variabilidade, que
relação?
 Que processos são responsáveis pela unidade celular?
 Qual a relação entre variabilidade e reprodução?
 Quais as alterações a que um indivíduo está sujeito ao longo do
seu ciclo de vida?
2. Reprodução
sexuada
1. Reprodução
assexuada
3. Ciclos de vida
Unidade 6
Reprodução
Reprodução
 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.
Reprodução assexuada
 sem intervenção de células sexuais e sem fecundação;
 descendência a partir de um único progenitor;
 os descendentes são geneticamente idênticos entre si e ao
progenitor.
Reprodução sexuada
 ocorre a fecundação, com fusão de gâmetas, geralmente
provenientes de dois progenitores diferentes, e formação de um ovo;
 os descendentes são únicos, geneticamente diferentes entre si e
dos progenitores.
Reprodução assexuada - estratégias
Bipartição ou cissiparidade
 Uma célula ou indivíduo divide-se em dois, semelhantes, com
posterior crescimento até atingir o tamanho do progenitor. Frequente
nos seres unicelulares (ex. paramécia, amiba).
Gemulação ou gemiparidade
 Na superfície da célula ou indivíduo forma-se uma dilatação – gomo
ou gema – que dá origem a um novo organismo após um processo de
crescimento e separação. Ocorre em seres unicelulares (ex. leveduras)
e em seres pluricelulares (ex. esponja, hidra).
Fragmentação
 Novos indivíduos são formados a partir da regeneração de
fragmentos de um indivíduo progenitor. Ocorre em animais pouco
diferenciados (ex. planária, estrela-do-mar, anémonas) e em algas
(espirogira).
Partenogénese
 Formação de um novo indivíduo a partir de um óvulo não
fecundado. Ocorre em abelhas, pulgões, e nalguns peixes, anfíbios e
répteis.
Os zangões resultam do desenvolvimento
de óvulos não fecundados.
O dragão-de-Komodo é um animal capaz de
reprodução por partenogénese, descoberta
em 2007.
Partenogénese em mamíferos
Em 2004, a revista britânica Nature publicou um artigo no qual um
grupo de cientistas japoneses e coreanos descrevem, pela primeira
vez, a ocorrência de um mamífero partenogénico, uma fêmea de
ratinho (Mus musculus) a que deram o nome de “Kaguya” e que
sobreviveu até à idade adulta, tendo produzido descendência fértil.
Neste trabalho, utilizaram-se, inicialmente, centenas de óocitos, que
foram modificados por transferência nuclear e maturados, de forma a
obter zigotos diplóides partenogénicos, os quais foram implantados
em fêmeas, algumas das quais ficaram prenhas. De um total de 598
óocitos utilizados no início do trabalho, resultaram apenas dois
embriões vivos, um dos quais foi sacrificado para estudos genéticos.
O restante, uma fêmea, recebeu o nome de “Kaguya”, sendo hoje
conhecido como o primeiro mamífero partenogénico da História da
Ciência.
Esporulação
 Formação de células reprodutoras especiais – os esporos – que,
por germinação, originam novos seres vivos. Comum em fungos (ex.
bolor-do-pão), algas e plantas (fetos e musgos).
Esporângios de um fungo (bolor do pão –
Rhizopus sp.)
Divisão múltipla (pluripartição ou esquizogonia)
Os plasmódios dividem-se por
esquizogonia no interior das hemácias.
Multiplicação vegetativa
 Certas
estruturas
vegetais
pluricelulares
originam,
por
diferenciação, novas plantas. Os casos mais comuns ocorrem a partir
de folhas, caules aéreos – estolhos (ex. morangueiro) – ou
subterrâneos, - rizomas (ex. fetos), tubérculos (ex. batateira) e bolbos
(ex. cebolas).
Estruturas especializadas na multiplicação vegetativa
 Folhas – Desenvolvimento nas margens da folha das plantas de
plântulas que quando caem no solo e enraízam originam uma nova
planta (ex.: Briófilo).
 Estolhos – Caules finos e longos de crescimento aéreo e horizontal
que quando tocam no solo enraízam (ex.: morangueiro).
 Tubérculos – Caules subterrâneos ricos em substâncias de reserva
– amido (ex.: batateira).
Os tubérculos possuem gomos com
capacidade germinativa, os quais dão
origem a novas plantas.
 Rizomas – Caules subterrâneos de crescimento horizontal, podendo
apresentar porções aéreas (ex.: lírio).
Os rizomas têm a capacidade de alongarse, originando gemas, que se diferenciam
em novas plantas.
 Bolbos – Caules subterrâneos de crescimento vertical. Folhas
externas escamosas e carnudas (ex.: cebola).
Quando as condições se tornam favoráveis,
formam-se gomos laterais, que se rodeiam de
novas folhas carnudas, e originam novas plantas.
Multiplicação vegetativa artificial
 Estacaria – consiste na introdução de fragmentos da planta no solo
(estacas), a partir dos quais surgem raízes e gomos que dão origem a
uma nova planta.
 Mergulhia – consiste em dobrar um ramo da planta até enterrá-lo no
solo. A parte enterrada irá criar raízes adventícias, originando, assim,
uma planta independente.
 Alporquia – é uma variante da mergulhia e
impossibilidade de dobrar o ramo da planta até ao solo.
usa-se
na
 Alporquia – utiliza-se um alporque, isto é, corta-se um pouco da
casca de um ramo e envolve-se esta parte num plástico contendo
terra, de forma a promover o aparecimento de raízes.
 Enxertia – consiste na junção das superfícies cortadas de duas
partes de plantas diferentes.
 As partes das plantas mais utilizadas em enxertia são pedaços de
caules ou gomos (gemas) e as plantas envolvidas são, normalmente,
da mesma espécie ou de espécies semelhantes.
 A parte da planta que recebe o enxerto chama-se cavalo ou porta
porta-enxerto e a parte da planta dadora chama-se garfo ou enxerto
enxerto.
Alguns tipos de enxertia
 Na enxertia por garfo
garfo, o cavalo é cortado transversalmente.
Seguidamente, efectua-se uma fenda perpendicular, na qual é
introduzido o garfo (constituído por um ou mais ramos da planta a
transferir). A zona de união é, então, envolta em terra húmida ou fita, o
que ajudará à cicatrização da união entre as duas plantas.
 Na enxertia por encosto
encosto, juntam-se os ramos de duas plantas,
previamente descascadas na zona de contacto, e amarram-se os
mesmos, de forma a facilitar a união. Após a cicatrização, corta-se a
parte do cavalo que se encontra acima da zona de união e a parte da
planta dadora do enxerto que se encontra abaixo da mesma zona. A
nova planta obtida por este método é constituída pelo sistema
radicular e tronco da planta receptora do enxerto e pelo ramo ou
ramos da planta dadora do enxerto.
 Na enxertia por borbulha
borbulha, é efectuado um corte em forma de T na
casca do caule da planta receptora do enxerto. Desta forma, é possível
levantar a casca e introduzir no local da fenda o enxerto, constituído
por um pedaço de casca contendo um gomo da planta dadora.
Seguidamente, a zona de união é atada, de forma a ajudar a
cicatrização.
Produção de plantas por cultura in vitro
 Prática actualmente muito utilizada. A partir de um fragmento
seleccionado produzem-se milhões de plantas geneticamente
idênticas.
 O rendimento é muito elevado.
 O produto final é robusto e livre de doenças.
Como se obtêm plantas por micropropagação?
1) De folhas jovens cortam-se fragmentos
pequenos que se passam primeiro por um
líquido desinfectante seguido de lavagem
em água destilada.
2) Os fragmentos tratados são colocados
em caixas de Petri contendo um meio de
cultura (elementos nutritivos e hormonas).
Os recipientes, hermeticamente fechados e
esterilizados, são colocados numa estufa
de cultura em condições de temperatura,
humidade e luz controladas.
3) Nos bordos dos fragmentos ocorre
proliferação celular, originando massas de
células indiferenciadas (tecido caloso ou
calo), onde posteriormente se formam
microrrebentos.
4) Desenvolvimento de plântulas.
5) Após o desenvolvimento das plântulas,
estas são transferidas para vasos com solo
rico em nutrientes e colocadas numa
estufa, antes de serem comercializadas.
Exploração
 Por que pode afirmar-se que a micropropagação é um processo
de reprodução assexuada?
 Compare as condições em que se verifica a propagação
tradicional utilizada pelo ser humano e a cultura in vitro.
 Indique duas vantagens da micropropagação.
Reprodução assexuada
 Os processos de reprodução assexuada estão associados à
divisão celular por mitose uma vez que um único progenitor dá
origem a um conjunto de indivíduos que lhe são geneticamente
idênticos – clones
clones.
 Clone – grupo de células geneticamente idênticas e descendentes
de uma só célula inicial. Também se aplica a uma linhagem de
indivíduos geneticamente idênticos.
 Clonagem – processo através do qual se obtém um clone.
Clonagem em mamíferos
Em 1997, um grupo de investigadores escoceses, liderados por Ian
Wilmut, anunciou ter clonado uma ovelha adulta. Para isso, este grupo
de investigadores transplantou uma célula das glândulas mamárias de
uma ovelha para um óvulo de outra ovelha.
Após ter cultivado estas células num meio de cultura apropriado, este
grupo parou o ciclo celular em G0. Seguidamente, fundiu estas células
com óvulos de ovelha, aos quais havia sido removido o núcleo. As
células resultantes desenvolveram embriões que foram implantados
numa outra ovelha. Só um, dos duzentos e setenta e sete embriões
produzidos inicialmente, completou o seu desenvolvimento. Desta
forma, tinha sido conseguido o primeiro clone de mamífero
manipulado pelo Homem.
Ian Wilmut (n. 1944) e a ovelha
Dolly.
Que técnica tornou possível a obtenção da ovelha
Dolly?
Clonagem de animais por transferência de núcleos
 O núcleo de uma célula do animal que se pretende clonar é
transferido para um óvulo de outro animal da mesma espécie, ao
qual se retirou o núcleo.
Reprodução sexuada
 Reprodução sexuada – os novos indivíduos são originados a
partir de um ovo, célula que resulta da fusão de dois gâmetas
(FECUNDAÇÃO) e apresentam diferenças mais ou menos
acentuadas (variabilidade genética), quer entre si, que em relação
aos progenitores.
 Reprodução sexuada – forma preponderante de reprodução nos
animais e nas plantas.
Fecundação – duplicação cromossómica
 Fecundação – fusão (cariogamia) de duas células sexuais
(gâmetas
gâmetas) resultando o ovo ou zigoto
zigoto, portador da soma dos
cromossomas transportados pelos gâmetas – duplicação
cromossómica.
cromossómica
Cromossomas homólogos
 O ovo ou zigoto possui dois conjuntos de cromossomas, um de
origem paterna e outro de origem materna.
 Cada cromossoma de um destes conjuntos possui um
cromossoma correspondente (homólogo) – com forma e estrutura
idêntica e genes correspondentes – no outro conjunto.
Cromossomas homólogos
 As células que, como o ovo, cujos núcleos possuem pares de
cromossomas homólogos, denominam-se células diplóides e a sua
constituição cromossómica representa-se, simbolicamente, por 2n.
 Células diplóides (2n) – possuem núcleos com pares de
cromossomas homólogos, tendo cada par forma e estrutura
idênticas e genes com informação para as mesmas características.
 O número de cromossomas de cada espécie permanece constante
ao longo das gerações devido à meiose
meiose.
Fecundação
 Na fecundação ocorre uma duplicação cromossómica, mas o
número de cromossomas mantém-se constante ao longo das
gerações graças à ocorrência de um processo de divisão nuclear
responsável pela produção de gâmetas com o número
cromossómico reduzido a metade (n), designado meiose.
Meiose
 A meiose implica a passagem da diploidia para a haploidia, porque
as células por este processo originadas, os gâmetas, são células
haplóides (n), pois os seus núcleos possuem um só cromossoma de
cada par de homólogos.