Biodesafios Programa de Biologia – 12.º ano Novo programa

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1 Biodesafios Programa de Biologia – 12.º ano Novo programa
A BIOLOGIA E OS DESAFIOS DA ACTUALIDADE

2 U2 – Património genético e alterações do material genético
U1 – Reprodução e manipulação da fertilidade U3 – Imunidade e controlo de doenças U4 – Produção de alimentos e sustentabilidade U5 – Preservar e recuperar o meio ambiente

3 Biodesafios U1 U1 Reprodução e manipulação da fertilidade

4 Biodesafios U1 Situação Problemática Reprodução e manipulação
da fertilidade De que modo os processos reprodutivos interferem na qualidade de vida dos seres humanos? Situação Problemática Capítulo 1. Anatomia, gametogénese e controlo hormonal Capítulo 1. Fecundação, desenvolvimento embrionário e gestação Como é constituído o sistema reprodutor humano e como funciona? Em que difere a morfofisiologia dos sistemas reprodutores masculino e feminino? Que mecanismos regulam o seu funcionamento? Quais as modificações que o organismo feminino sofre após a fecundação? Quais são as condições essenciais para que ocorra a fecundação? Capítulo 2. Contracepção e métodos contraceptivos Capítulo 2. Técnicas de reprodução medicamente assistida Essencial para compreender Como controlar a fertilidade humana? Como diminuir a fertilidade humana? Como aumentar a fertilidade humana?

5 Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade
Reprodução humana No Homem, a transmissão das características à descendência processa-se de forma sexuada. A formação dos gâmetas implica a ocorrência de meiose e designa-se por gametogénese. Os gâmetas são as células reprodutoras, contendo n cromossomas (23) - haplóides. Os gâmetas são produzidos nas gónadas, e são as únicas células com n cromossomas. Da união dos gâmetas resulta o zigoto, contendo 2n cromossomas (46) – diplóide. O ciclo de vida do Homem é diplonte, em que a fase haplonte se resume à formação dos gâmetas.

6 Como é constituído o sistema reprodutor masculino?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como é constituído o sistema reprodutor masculino? O sistema masculino é composto pelas gónadas, as vias genitais, os órgãos anexos e o órgão copulador. Os vasos deferentes são vias genitais que transportam os espermatozóides do escroto até à uretra. As vesículas seminais produzem o líquido seminal, importante no fornecimento de nutrientes para os espermatozóides, compondo grande parte do esperma. A próstata produz o líquido prostático, essencial na manutenção das condições de pH do esperma. Os testículos produzem os espermatozóides e a testosterona. No escroto ocorre a maturação final dos espermatozóides e a sua acumulação até serem ejaculados.

7 Como é constituído o sistema reprodutor masculino?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como é constituído o sistema reprodutor masculino? São compostos por túbulos seminíferos, muito enrolados e compactados, que ocupam reduzidas dimensões. Produzem espermatozóides e testosterona. Estes tubos alojam espermatogónias (em diversos estádios de diferenciação) e células de Sertoli (nutrem, protegem e fornecem suporte).

8 Como é constituído o sistema reprodutor masculino?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como é constituído o sistema reprodutor masculino? As células germinativas primitivas formam-se durante o desenvolvimento embrionário até à adolescência. Nos interstícios dos túbulos, localizam-se as células de Leydig, responsáveis pela produção de testosterona. Célula de Leydig Na puberdade, estas células iniciam o processo de divisão meiótica para formar os espermatozóides.

9 Formação de espermatozóides
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Formação de espermatozóides As células primitivas sofrem divisões mitóticas, diferenciando-se em espermatogónias. Após o aumento de volume e diferenciação originam os espermatócitos 1.º . A etapa final corresponde à diferenciação dos espermatídeos para formar espermatozóides maduros – espermiogénese. Na 1.ª divisão da meiose, ocorre uma separação dos cromossomas homólogos (passagem de 2n para n). Após a redução cromossómica, ocorre a separação dos cromatídeos (2.ª divisão da meiose). Formam-se espermatozóides aptos a fecundar.

10 Produção de espermatozóides – espermiogénese
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Produção de espermatozóides – espermiogénese O núcleo torna-se compacto. Formação de um capuz sobre o núcleo, por agregação de vesículas do complexo de Golgi, formando o acrossoma. As mitocôndrias são deslocadas para as peças intermédias. O flagelo permite a deslocação pela acção dos batimentos. Ocorre uma redução do volume do citoplasma e modificação da forma do espermatozóide.

11 Como se encontra regulado o sistema reprodutor masculino?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como se encontra regulado o sistema reprodutor masculino? O aumento da concentração de testosterona provoca uma diminuição da concentração de LH. Este mecanismo é cíclico e mantém a concentração das hormonas dentro de intervalos fixos. O aumento da concentração de LH provoca um aumento da concentração de testosterona, de uma forma desfasada. A LH estimula, assim, a actividade das células de Leydig. O aumento da concentração de GnRH estimula a produção de LH que, por sua vez, estimula a produção de testosterona, associada à produção de espermatozóides e ao aparecimento de caracteres sexuais 2.º. No Homem só se constata a existência de mecanismos de retroalimentação negativa.

12 Como se encontra regulado o sistema reprodutor masculino?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como se encontra regulado o sistema reprodutor masculino? O aumento da concentração de testosterona inibe a síntese de GnRH, que no final provocará a diminuição da síntese de testosterona. O GnRH produzido no hipotálamo estimula a produção de LH e FSH na hipófise. As hormonas luteínicas estimulam a espermatogénese e a produção de testosterona. A diminuição da concentração de testosterona impede a retroalimentação negativa, aumentando a produção de GnRH e LH. Este controlo hormonal, impede que ocorram variações significativas no teor de todas as hormonas.

13 Como é constituído o sistema reprodutor feminino?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como é constituído o sistema reprodutor feminino? O sistema feminino é composto pelas gónadas e pelas vias genitais, encontrando-se anatomicamente separado do sistema urinário. Os ovários correspondem às gónadas, produzindo células sexuais e hormonas associadas. As trompas de Falópio são tubulares e permitem a deslocação das células reprodutoras (óvulos e espermatozóides). O útero é um órgão muito musculado, responsável pelo alojamento de uma gravidez. A vagina é composta pelas vias genitais; a vulva pelos órgãos genitais externos. Os órgãos sexuais femininos produzem os óvulos, recebem os espermatozóides e nutrem o embrião.

14 Como se processa a produção dos gâmetas femininos?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como se processa a produção dos gâmetas femininos? Ainda durante o desenvolvimento embrionário ocorre a multiplicação das oogónias, em elevado número, que apresentam 2n cromossomas, sendo, como tal, células diplóides, pois formam-se a partir da meiose. Após a maturação, ocorre a formação dos oócitos I, totalmente formados antes do nascimento, permanecendo em meiose I. Em cada ciclo ovárico, alguns oócitos I continuam o seu desenvolvimento, prosseguindo a meiose e originando um oócito II que é libertado durante a ovulação.

15 Como se processa a produção dos gâmetas femininos?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como se processa a produção dos gâmetas femininos? Após a ovulação, ocorre degeneração do corpo lúteo. Desenvolvimento embrionário – até à meiose I. Em cada mês, apenas um oócito I finalizará o seu desenvolvimento até ocorrer a ovulação.

16 O folículo produz estrogénios.
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como se explica o funcionamento cíclico do sistema reprodutor feminino? A remoção dos ovários afecta o funcionamento do útero, não acontecendo o contrário. O corpo lúteo produz elevadas quantidades de estrogénios e progesterona. Aquelas hormonas são responsáveis pela fase secretora (aumento da vascularização do endométrio e desenvolvimento de glândulas). O folículo produz estrogénios. Estimulam a proliferação do endométrio uterino - fase proliferativa - de modo a preparar o útero para uma gravidez. Com a diminuição da concentração de hormonas, deixa de ocorrer estimulação do útero e este entra na fase menstrual.

17 Como se encontra regulado o sistema feminino?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como se encontra regulado o sistema feminino? Os ovários correspondem às gónadas, produzindo células sexuais e hormonas associadas. O aumento da concentração de FSH e LH estimula o desenvolvimento do folículo e o aumento da concentração de estrogénios. LH FSH Ocorre uma inibição da síntese de FSH e LH com o aumento de estrogénios – retroalimentação negativa. No entanto, no 12.º dia do ciclo ocorre uma retroalimentação positiva, com aumento significativo de LH e FSH para estimular a ovulação. Aquele aumento também estimula o desenvolvimento do corpo lúteo e a produção de estrogénios e progesterona, que actuam segundo um mecanismo de retroalimentação negativo sobre o LH e o FSH.

18 Como se encontra regulado o sistema feminino?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Como se encontra regulado o sistema feminino? No entanto, também possuem um mecanismo de retroalimentação positivo, entre o 12 – 14.º dias, em que o aumento dos estrogénios favorece a produção de LH e FSH, de modo a estimular, de uma forma muito intensa, a ovulação. Tal como nos homens, as mulheres apresentam essencialmente mecanismos de retroalimentação negativa.

19 Que modificações ocorrem no organismo feminino após a fecundação?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Que modificações ocorrem no organismo feminino após a fecundação? Dos milhões de espermatozóides, apenas alguns atingem as trompas de Falópio, e só um fecunda o óvulo, pois a movimentação dos espermatozóides depende de muitos factores. Sofrem uma reacção acrossómica, em que se libertam enzimas do acrossoma que permitem degradar a camada de células que rodeiam o oócito. Esta degradação permite a entrada da cabeça do espermatozóide no oócito – fecundação.

20 Que modificações ocorrem no organismo feminino após a fecundação?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Que modificações ocorrem no organismo feminino após a fecundação? Aquando da entrada do espermatozóide, ocorre a formação de uma estrutura (membrana de fertilização), que impede a entrada de mais espermatozóides. Após a entrada do núcleo do espermatozóide no oócito, este completa a meiose II, formando o óvulo (n), cujo núcleo se ligará ao do espermatozóide.

21 Que modificações ocorrem no organismo feminino após a fecundação?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Que modificações ocorrem no organismo feminino após a fecundação? O zigoto sofre uma série de divisões mitóticas, deslocando-se da trompa de Falópio até ao útero.

22 Que modificações ocorrem no organismo feminino após a nidação?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Que modificações ocorrem no organismo feminino após a nidação? Após a implantação do blastocisto, este passa a sintetizar uma hormona semelhante à LH. A hormona hCG mantém o corpo lúteo a produzir hormonas, impedindo uma fase menstrual, mantendo assim o embrião ligado ao endométrio. O blastocisto implanta-se no endométrio, pela formação de projecções semelhantes a dedos, que permitem a fixação do novo ser. A nidação e as primeiras fases de gestação encontram-se sob estreito controlo hormonal.

23 Que modificações ocorrem no organismo feminino durante a gravidez?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Que modificações ocorrem no organismo feminino durante a gravidez? Os anexos embrionários incluem: saco vitelino; âmnio e córion; placenta; cordão umbilical. A partir do 2.º mês, e após o desenvolvimento da placenta: diminui a síntese de hCG; aumenta a produção de estrogénio e progesterona por parte da placenta.

24 Que modificações ocorrem no organismo feminino durante o parto?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Que modificações ocorrem no organismo feminino durante o parto? Com o aproximar do parto ocorre um incremento das contracções uterinas, provocadas pelo aumento da pressão do feto, destacando-se a produção de: Oxitocina – é produzida na hipófise, provocando o aumento das contracções. Prostaglandinas – facilitam a dilatação dos músculos do útero, para que ocorra o parto. Sinais químicos que inibem a produção de progesterona, pois esta hormona impede as contracções.

25 Que modificações ocorrem no organismo feminino durante o aleitamento?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana Que modificações ocorrem no organismo feminino durante o aleitamento? Diversas hormonas estão associadas à produção de leite. As elevadas concentrações de estrogénios e progesterona estimulam o desenvolvimento dos ductos e alvéolos, mas inibem a produção de leite. A expulsão da placenta no parto provoca uma diminuição abrupta daquelas hormonas. A oxitocina e prolactina são as hormonas associadas à produção e ejecção de leite, com picos de produção associados a episódios de amamentação.

26 Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade
Qual é a importância de possuirmos técnicas de controlo da fertilidade? Actualmente possuímos conhecimentos e técnicas capazes de controlar a fertilidade, de modo a: Diminuir a fertilidade humana Aumentar a fertilidade humana Contracepção e métodos contraceptivos Técnicas de reprodução medicamente assistida

27 Qual é a importância de dispormos de métodos contraceptivos?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Qual é a importância de dispormos de métodos contraceptivos? Contracepção e métodos contraceptivos

28 Qual é a importância de dispormos de métodos contraceptivos?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Qual é a importância de dispormos de métodos contraceptivos? A contracepção pode ser realizada de três formas: Os métodos contraceptivos podem ser: naturais; tecnológicos. Não existem métodos 100% eficazes (com excepção da abstinência). A combinação de dois ou mais métodos aumenta a eficácia na prevenção de uma gravidez. Os contraceptivos, enquadrados numa política de planeamento familiar, são indispensáveis na diminuição do crescimento da população humana.

29 Métodos contraceptivos naturais
Biodesafios U1 Processos reprodutivos Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Métodos contraceptivos naturais A medição diária da temperatura à mesma hora, permite identificar o período fértil. O muco é mais elástico no período fértil para facilitar a movimentação dos espermatozóides. Todos estes métodos têm de ter em conta o período de vida dos gâmetas (período fértil feminino), procurando impedir a fecundação. Estes factores podem variar entre mulheres, apresentando variações ao longo do tempo, pelo que podem falhar.

30 Métodos contraceptivos tecnológicos – métodos cirúrgicos
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Métodos contraceptivos tecnológicos – métodos cirúrgicos É removida uma pequena secção do canal deferente, impedindo a libertação de espermatozóides – vasectomia. Na laqueação, ocorre um corte nas trompas de Falópio que impedem a deslocação dos óvulos e dos espermatozóides. A maioria dos homens desenvolve anticorpos contra os próprios espermatozóides, pelo que na maioria dos casos corresponde a uma esterilização irreversível. Esta cirurgia não afecta a produção de gâmetas femininos, nem a resposta sexual.

31 Métodos contraceptivos tecnológicos – métodos barreira
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Métodos contraceptivos tecnológicos – métodos barreira Todos estes métodos visam impedir o encontro dos gâmetas, e designam-se por métodos barreira. No caso dos preservativos masculino e feminino ainda permitem proteger das DST´s.

32 Métodos contraceptivos tecnológicos – métodos químicos
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Métodos contraceptivos tecnológicos – métodos químicos A administração de contraceptivos orais inibe a síntese de hormonas pela hipófise, impedindo o desenvolvimento de folículos com células sexuais, num mecanismo de retroalimentação negativo. Antes da ovulação ocorre um aumento significativo da concentração das duas hormonas, estimulando o desenvolvimento do folículo e, consequentemente, a ovulação. Novos contraceptivos orais estão a ser desenvolvidos, com maior eficácia e menores falhas na administração.

33 Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade
Qual é a importância de dispormos de técnicas de reprodução medicamente assistida? A infertilidade pode dever-se a causas associadas ao homem e à mulher. Algumas são desconhecidas, pelo que necessitam de estudo. Para os vários factores de infertilidade masculina existem tratamentos específicos que visam essencialmente a produção de espermatozóides. A infertilidade feminina deve-se essencialmente a disfunções ováricas e a problemas ao nível da prossecução de uma gravidez.

34 Quais são as principais causas da infertilidade masculina?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Quais são as principais causas da infertilidade masculina? O número de espermatozóides tem diminuído significativamente ao longo das últimas décadas, com impactos na fertilidade. O sucesso de uma gravidez depende da existência de um elevado número de espermatozóides no esperma. O desenvolvimento de formas anómalas de espermatozóides é uma das causas de infertilidade masculina.

35 Quais são as principais causas da infertilidade masculina?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Quais são as principais causas da infertilidade masculina? Para identificar as possíveis causas de infertilidade masculina e implementar tratamentos adequados, têm de ser realizados diversos testes clínicos.

36 Quais são as principais causas da infertilidade feminina?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Quais são as principais causas da infertilidade feminina? A idade da mulher é um dos principais factores de infertilidade. Afecta a produção e transporte de gâmetas, e a maioria das mulheres opta por constituir família tardiamente. A endometriose é uma das doenças mais comuns e caracteriza-se pelo desenvolvimento de endométrio fora do útero, que permite a nidação do zigoto fora do útero, ou introdução de alterações anatómicas e fisiológicas.

37 Quais são as principais causas da infertilidade feminina?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Quais são as principais causas da infertilidade feminina? Para identificar as possíveis causas de infertilidade feminina e implementar tratamentos adequados, têm que ser realizados diversos testes clínicos.

38 Qual é a importância das técnicas de reprodução medicamente assistida?
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Qual é a importância das técnicas de reprodução medicamente assistida? Estas técnicas visam ultrapassar os problemas de infertilidade do casal, aplicando-se em função da história clínica dos pacientes e dos problemas que apresentam. Inseminação artificial –deposição de espermatozóides na cavidade uterina, não se expondo às condições adversas do muco cervical e auxiliando o seu transporte. Injecção intracitoplasmática de espermatozóides – associada à FIV, em que o núcleo do espermatozóide é injectado directamente no óvulo. Fecundação in vitro – o encontro entre os gâmetas ocorre fora do organismo feminino, sendo o embrião posteriormente transferido. Estas técnicas são frequentemente associadas à indução da ovulação. Com tratamentos hormonais, estimula-se a produção de oócitos, que podem ser recuperados e utilizados nas diferentes técnicas.

39 Técnicas de reprodução medicamente assistida – Inseminação artificial
Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade Técnicas de reprodução medicamente assistida – Inseminação artificial Número reduzido de espermatozóides, que também podem ser incompatíveis com o muco cervical, ou mesmo impotência, obrigam à deposição do esperma directamente na cavidade uterina. Se esta técnica for complementada com a indução da ovulação podem originar o aparecimento de gravidezes múltiplas.

40 Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade
Técnicas de reprodução medicamente assistida – Fertilização in vitro Esta técnica aplica-se na maioria das situações de infertilidade (masculina e feminina). Após a aspiração dos folículos maduros, estes são avaliados ao microscópio. Os blastocistos que se formam são analisados e aproximadamente seis são transferidos para o útero. Os gâmetas são colocados num meio de cultura próprio, onde ocorrerá a fecundação.

41 Biodesafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade
Técnicas de reprodução medicamente assistida – Injecção intracitoplasmática de espermatozóides Perfuração do oócito com uma pipeta, contendo um espermatozóide seleccionado. Deposição do espermatozóide no interior do oócito II, que finaliza a divisão da meiótica. Remoção da pipeta do óvulo, ocorrendo entretanto a fecundação, com a união dos gâmetas.