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

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

2 Biodesafios 12 U2 – Património genético e alterações do material genético U1 – Reprodução e manipulação da fertilidade U5 – Preservar e recuperar o meio ambiente U3 – Imunidade e controlo de doenças U4 – Produção de alimentos e sustentabilidade

3 Biodesafios 12 Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade U1 Reprodução e manipulação da fertilidade

4 Biodesafios 12 De que modo os processos reprodutivos interferem na qualidade de vida dos seres humanos? Situação Problemática 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? Como controlar a fertilidade humana? Como diminuir a fertilidade humana? Como aumentar a fertilidade humana? Essencial para compreender Capítulo 2. Contracepção e métodos contraceptivos Capítulo 1. Fecundação, desenvolvimento embrionário e gestação Capítulo 2. Técnicas de reprodução medicamente assistida Capítulo 1. Anatomia, gametogénese e controlo hormonal Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade

5 Biodesafios 12 No Homem, a transmissão das características à descendência processa-se de forma sexuada. O ciclo de vida do Homem é diplonte, em que a fase haplonte se resume à formação dos gâmetas. Os gâmetas são as células reprodutoras, contendo n cromossomas (23) - haplóides. Da união dos gâmetas resulta o zigoto, contendo 2n cromossomas (46) – diplóide. A formação dos gâmetas implica a ocorrência de meiose e designa- se por gametogénese. Os gâmetas são produzidos nas gónadas, e são as únicas células com n cromossomas. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

6 Biodesafios 12 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 testículos produzem os espermatozóides e a testosterona. No escroto ocorre a maturação final dos espermatozóides e a sua acumulação até serem ejaculados. 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

7 Biodesafios 12 São compostos por túbulos seminíferos, muito enrolados e compactados, que ocupam reduzidas dimensões. Estes tubos alojam espermatogónias (em diversos estádios de diferenciação) e células de Sertoli (nutrem, protegem e fornecem suporte). Como é constituído o sistema reprodutor masculino? Produzem espermatozóides e testosterona. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

8 Biodesafios 12 Nos interstícios dos túbulos, localizam-se as células de Leydig, responsáveis pela produção de testosterona. As células germinativas primitivas formam-se durante o desenvolvimento embrionário até à adolescência. Na puberdade, estas células iniciam o processo de divisão meiótica para formar os espermatozóides. Como é constituído o sistema reprodutor masculino? Célula de Leydig Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

9 Biodesafios 12 Formação de espermatozóides Formam-se espermatozóides aptos a fecundar. As células primitivas sofrem divisões mitóticas, diferenciando-se em espermatogónias. Após o aumento de volume e diferenciação originam os espermatócitos 1.º. 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). A etapa final corresponde à diferenciação dos espermatídeos para formar espermatozóides maduros – espermiogénese. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

10 Biodesafios 12 Produção de espermatozóides – espermiogénese Ocorre uma redução do volume do citoplasma e modificação da forma do espermatozóide. 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. O núcleo torna-se compacto. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

11 Biodesafios 12 Como se encontra regulado o sistema reprodutor masculino? 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 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 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

12 Biodesafios 12 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. O aumento da concentração de testosterona inibe a síntese de GnRH, que no final provocará a diminuição da síntese 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. Como se encontra regulado o sistema reprodutor masculino? Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

13 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

14 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

15 Biodesafios 12 Após a ovulação, ocorre degeneração do corpo lúteo. Em cada mês, apenas um oócito I finalizará o seu desenvolvimento até ocorrer a ovulação. Como se processa a produção dos gâmetas femininos? Desenvolvimento embrionário – até à meiose I. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

16 Biodesafios 12 Como se explica o funcionamento cíclico do sistema reprodutor feminino? A remoção dos ovários afecta o funcionamento do útero, não acontecendo o contrário. O folículo produz estrogénios. 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). 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

17 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

18 Biodesafios 12 Tal como nos homens, as mulheres apresentam essencialmente mecanismos de retroalimentação negativa. 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. Como se encontra regulado o sistema feminino? Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

19 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

20 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

21 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

22 Biodesafios 12 Após a implantação do blastocisto, este passa a sintetizar uma hormona semelhante à LH. O blastocisto implanta-se no endométrio, pela formação de projecções semelhantes a dedos, que permitem a fixação do novo ser. A hormona hCG mantém o corpo lúteo a produzir hormonas, impedindo uma fase menstrual, mantendo assim o embrião ligado ao endométrio. A nidação e as primeiras fases de gestação encontram-se sob estreito controlo hormonal. Que modificações ocorrem no organismo feminino após a nidação? Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

23 Biodesafios 12 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. Que modificações ocorrem no organismo feminino durante a gravidez? Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

24 Biodesafios 12 Com o aproximar do parto ocorre um incremento das contracções uterinas, provocadas pelo aumento da pressão do feto, destacando-se a produção de: Que modificações ocorrem no organismo feminino durante o parto? Oxitocina – é produzida na hipófise, provocando o aumento das contracções. Sinais químicos que inibem a produção de progesterona, pois esta hormona impede as contracções. Prostaglandinas – facilitam a dilatação dos músculos do útero, para que ocorra o parto. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

25 Biodesafios 12 Que modificações ocorrem no organismo feminino durante o aleitamento? As elevadas concentrações de estrogénios e progesterona estimulam o desenvolvimento dos ductos e alvéolos, mas inibem a produção de leite. Diversas hormonas estão associadas à produção de leite. A oxitocina e prolactina são as hormonas associadas à produção e ejecção de leite, com picos de produção associados a episódios de amamentação. A expulsão da placenta no parto provoca uma diminuição abrupta daquelas hormonas. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Reprodução humana

26 Biodesafios 12 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 Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

27 Biodesafios 12 Qual é a importância de dispormos de métodos contraceptivos? Contracepção e métodos contraceptivos Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

28 Biodesafios 12 Qual é a importância de dispormos de métodos contraceptivos? Os contraceptivos, enquadrados numa política de planeamento familiar, são indispensáveis na diminuição do crescimento da população humana. 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

29 Biodesafios 12 Métodos contraceptivos naturais Estes factores podem variar entre mulheres, apresentando variações ao longo do tempo, pelo que podem falhar. 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. Bio desafios U1 Processos reprodutivos Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

30 Biodesafios 12 Métodos contraceptivos tecnológicos – métodos cirúrgicos É removida uma pequena secção do canal deferente, impedindo a libertação de espermatozóides – vasectomia. A maioria dos homens desenvolve anticorpos contra os próprios espermatozóides, pelo que na maioria dos casos corresponde a uma esterilização irreversível. Na laqueação, ocorre um corte nas trompas de Falópio que impedem a deslocação dos óvulos e dos espermatozóides. Esta cirurgia não afecta a produção de gâmetas femininos, nem a resposta sexual. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

31 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

32 Biodesafios 12 Métodos contraceptivos tecnológicos – métodos químicos Antes da ovulação ocorre um aumento significativo da concentração das duas hormonas, estimulando o desenvolvimento do folículo e, consequentemente, a ovulação. 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. Novos contraceptivos orais estão a ser desenvolvidos, com maior eficácia e menores falhas na administração. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

33 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

34 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

35 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

36 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

37 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

38 Biodesafios 12 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. Injecção intracitoplasmática de espermatozóides – associada à FIV, em que o núcleo do espermatozóide é injectado directamente no óvulo. Inseminação artificial – deposição de espermatozóides na cavidade uterina, não se expondo às condições adversas do muco cervical e auxiliando o seu transporte. 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

39 Biodesafios 12 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. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

40 Biodesafios 12 Técnicas de reprodução medicamente assistida – Fertilização in vitro Esta técnica aplica-se na maioria das situações de infertilidade (masculina e feminina). Os blastocistos que se formam são analisados e aproximadamente seis são transferidos para o útero. Após a aspiração dos folículos maduros, estes são avaliados ao microscópio. Os gâmetas são colocados num meio de cultura próprio, onde ocorrerá a fecundação. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade

41 Biodesafios 12 Técnicas de reprodução medicamente assistida – Injecção intracitoplasmática de espermatozóides Perfuração do oócito com uma pipeta, contendo um espermatozóide seleccionado. Remoção da pipeta do óvulo, ocorrendo entretanto a fecundação, com a união dos gâmetas. Deposição do espermatozóide no interior do oócito II, que finaliza a divisão da meiótica. Bio desafios U1 Reprodução e manipulação da fertilidade Manipulação da fertilidade


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