Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Biologia

Apresentação em tema: "Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Biologia"— Transcrição da apresentação:

1 Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Biologia
Ensino Médio, 3° Ano Os princípios da mutação, recombinação gênica, seleção natural e adaptação

2 MUTAÇÃO, RECOMBINAÇÃO GÊNICA E SELEÇÃO NATURAL
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. MUTAÇÃO, RECOMBINAÇÃO GÊNICA E SELEÇÃO NATURAL São os mecanismos que determinam a Teoria Moderna da Evolução. Darwin e Wallace (1859) – Teoria evolucionista (importância do meio e da seleção natural); Gregor Mendel (1865) – Considerado o pai da genética, formalizou a herança dos caracteres; Hugo de Vries (1901) - Formalizou a Teoria da Mutação (processo de geração de diversidade); Walter Sutton (1902) – Teoria cromossômica da hereditariedade; Thomas Morgan (1910) – Explicação genética para as mutações. Imagem: Charles Darwin by G. Richmond / autor: George Richmond (1830) / public domain

3 MUTAÇÃO BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. MUTAÇÃO Alterações do material genético (DNA) que originam novas versões de um gene, definitivas e hereditárias; Acúmulo de mutações vantajosas ocorrem pela ação da seleção natural, durante os bilhões de anos de evolução biológica; São fontes primárias da variabilidade dos seres vivos; As mutações são feitas ao acaso, não têm qualquer relação com as necessidades do organismo; Ocorrem espontaneamente ou podem ser induzidas por agentes externos como radiações ionizantes e certas substâncias; Células germinativas (gametas) hereditariedade evolução; Células somáticas câncer.

4 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. O albinismo é causado por uma mutação na enzima tirozinase que transforma o aminoácido tirozina em pigmento da pele, a melanina. Em algum determinado momento, o gene que codifica a produção da substância responsável pela cor no organismo sofreu uma mutação. Essa mutação pode ocorrer em plantas e animais e, em geral, é hereditária. Imagem: Albinistic girl papua new guinea / autor: Muntuwandi / GNU Free Documentation License

5 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. TIPOS DE MUTAÇÃO Afetam a sequência de bases do gene que codifica uma determinada proteína. Afetam cromossomos

6 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. MUTAÇÕES GÊNICAS Mutações Gênicas Substituição: substituição de uma só base do DNA. Mutação silenciosa: é muito comum e responsável pela diversidade genética que não é expressa fenotipicamente; Mutação com perda de sentido: tem como consequência a substituição de um aminoácido por outro na proteína codificada. Ex.: anemia falciforme; Mutação sem sentido (nonsense): origina uma proteína mais curta ou mais longa do que a proteína normal. Deleção: remoção de uma ou mais bases do DNA. Inserção: adição de uma ou mais bases ao DNA.

7 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Cadeia-molde para a transcrição DNA após adição de um par de bases Proteína mutante + Proteína mutante - Proteína normal DNA após perda de um par de bases Mutação Gênica DNA em que houve perda de uma base DNA ORIGINAL DNA em que houve adição de uma base MET ALA TIR ISO ASP SER HIS LEU GLU TRE PHE Perda de um par de bases Adição de G C T A INSERÇÃO DE UMA BASES DELEÇÃO DE UMA BASE Representação esquemática de mutação gênica.

8 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Exemplo: mutação no gene que codifica a cadeia β da globina, alterando o códon GAC para GTC no RNAm, o que acarreta a troca do ácido glutâmico (Glu) pela valina (Val), caracterizando uma substituição de uma base. C T DNA hemoglobina normal DNA hemoglobina mutante mRNA hemoglobina mutante hemoglobina normal Val Glu G U A Anemia falciforme

9 MUTAÇÕES CROMOSSÔMICAS
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. MUTAÇÕES CROMOSSÔMICAS Mutações Cromossômicas Numéricas Euploidia: alteração completa do genoma. Haploidia: perda de metade do material genético; Poliploidia: ganho de material genético. Aneuploidia: existem cromossomos a mais ou a menos em relação ao número normal. Nulissomia – faltam os dois cromossomos de um par de homólogos (2n-2); Monossomia – ausência de um dos homólogos num dado par (2n-1); Polissomia – um ou mais cromossomos extras. Mutações Cromossômicas Estruturais Deleção: falta uma porção de um cromossomo; Duplicação: existência de duas cópias de uma dada região cromossômica; Translocação: transferência de segmentos entre cromossomos não homólogos; Inversão: remoção de um segmento de DNA e inserção numa posição invertida num outro local do cromossomo.

10 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Síndrome de Down Trissomia 21 (47, XX + 21 ou 47, XY + 21), um cromossomo a mais. É a aneuploidia mais viável no Homem. Imagem: Boy with Down Syndrome / autor: Vanellus Foto / GNU Free Documentation License Imagem: Down Syndrome Karyotype / autor: National Human Genome Research Institute / public domain Síndrome de Down Trissomia do 21

11 RECOMBINAÇÃO GÊNICA BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. RECOMBINAÇÃO GÊNICA Mistura de genes provenientes de indivíduos diferentes que ocorre na reprodução sexuada; Ocorre por meio de dois processos que acontecem na meiose (crossing-over e segregação independente); Produz gametas com diferentes combinações de alelos (genes); Os genes dos pais recombinam-se e são transmitidos aos descendentes; Ocorrem novos arranjos nos indivíduos nos quais a seleção natural atua; Gera maior variabilidade genética.

12 A variabilidade genética
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. A variabilidade genética As trocas de pedaços das cromátides homólogas provocam o surgimento de novas sequências de genes ao longo dos cromossomos. Imagem: Meiosis crossover / Boumphreyfr / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Quiasma Cromossomos Homólogos

13 A variabilidade genética
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. A variabilidade genética Os alelos de cada gene localizados em diferentes pares de cromossomos homólogos se separam independentemente e determinam as características distintas. Imagem: Independent assortment & segregation / autor: LadyofHats / public domain

14 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Alterações no material genético Gametas com as variações Variações nos indivíduos de uma mesma espécie Descendentes com características variadas

15 SELEÇÃO NATURAL BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. SELEÇÃO NATURAL Atua sobre os fenótipos (interação entre o genótipo e o meio); Indivíduos mais adaptados ao ambiente são privilegiados e os menos adaptados são eliminados; Indivíduos mais adaptados tendem a deixar descendentes capazes de atingir a época reprodutiva (herdam combinações gênicas favoráveis à sobrevivência); Atua sobre traços herdáveis e esses são transmitidos apenas pela linhagem germinativa; As mutações e recombinações genéticas causam as variações sobre as quais age a seleção natural.

16 Pré-requisitos para haver a seleção natural
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Pré-requisitos para haver a seleção natural Variabilidade Variabilidade genética (hereditária); Alto número de descendentes na prole; Luta pela existência; Sobrevivência e reprodução diferenciada. Imagem: O'ahu tree snail shells / Wmpearl / public domain

17 Tipos de Seleção Natural
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Tipos de Seleção Natural Estabilizadora - favorecimento de um fenótipo intermediário. Ex.: polimorfismo balanceado – vantagem dos heterozigotos - anemia falciforme e malária na África; Direcional - desvio direcionado da variação. Ex.: resistência ao DDT em insetos; Disruptiva - favorecimento de ambos os extremos da variação. Ex.: borboletas de rabo de andorinha africanas.

18 Recombinação genética Variabilidade genética
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Seleção natural Mutação Recombinação genética Variabilidade genética Adaptação

19 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Adaptação Adequação do organismo ou suas características ao meio; Apenas a seleção natural pode melhorar o valor adaptativo de uma característica; Adaptação geralmente produz um ótimo fenótipo; Todos os traços (fenótipos) possuem evolução independente.

20 Rã-dardo-venenosa-azul (Dendrobates azureus)
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Rã-dardo-venenosa-azul (Dendrobates azureus) Sua pele azul serve como um aviso aos predadores; As glândulas de veneno de alcaloides, localizadas na pele, servem como um mecanismo de defesa para os predadores em potencial; Esses venenos paralisam e, às vezes, matam o predador. Imagem: Dendrobates azureus (Dendrobates tinctorius) / autor: Michael Gäbler /  Creative Commons Attribution 3.0 Unported Insetos parasitas de plantas adquiriram resistência ao inseticida Dicloro-Difenil-Tricloroetano (DDT), sobrevivendo a doses cada vez mais elevadas. Imagem: Lasius Niger / autor: Jens Buurgaard Nielsen / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

21 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Bactérias resistentes a antibióticos que, no passado, tinham sobre elas efeito fulminante; Os mecanismos de mutação e seleção de bactérias naturais as tornam resistentes aos antibióticos. Imagem: Antibiotic resistance / autor: Wykis / public domain Nível de resistência População final Depois da seleção Antes da seleção Baixo Alto

22 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Camaleão Camuflagem Alguns animais podem ter a capacidade de se camuflarem ao meio em que vivem para tirar alguma vantagem. Bicho-folha Imagem: Calumma Parsonii Ste Marie Madagascar / autor: JialiangGao / GNU Free Documentation License Mimetismo Semelhante à camuflagem, só que ao invés de se parecerem com o meio, os animais que praticam o mimetismo tentam se parecer com outros animais, com o intuito de parecer quem não são. Imagem: Kallima paralekta (Collodi’s ‘Butterfly House’) / autor: Flavio (back for a while...) / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

23 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. Seleção sexual Favorece os fenótipos que dão vantagens individuais na atração e manutenção da(o) parceira(o), assegurando maior sucesso reprodutivo; Padrões de plumagens, canto, estruturas usadas para luta, ferormônios, sinais coloridos ou luminosos etc.; Frequentemente resulta em dimorfismo sexual, agindo, principalmente, em machos; Fêmeas, geralmente, investem mais na prole do que fazem os machos. Imagem: Peacocks dating / autor: Paulo Juntas / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic Pavão ((Pavo Cristatus)

24 “Esperar que o mundo receba uma nova verdade ou mesmo uma velha
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. “Esperar que o mundo receba uma nova verdade ou mesmo uma velha verdade, sem desafiá-la, é como procurar milagres que não ocorreram” Alfred Russel Wallace Imagem: ARWallace / autor: Linnean Society / public domain

25 X BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO EXERCÍCIO 1
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. EXERCÍCIO 1 (UFRS) Em uma comparação sob o ponto de vista de favorecimento evolutivo e adaptação, a reprodução sexuada é mais importante que a assexuada. Qual das alternativas abaixo, com relação à reprodução sexuada, melhor justifica esta afirmativa? Sempre se processa após a meiose, que produz gametas. b) É exclusiva de formas de vida mais evoluídas. c) Dá origem a um maior número de descendentes. d) Permite uma maior constância no genoma dos descendentes. e) Promove uma maior variabilidade genética na população. X

26 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. EXERCÍCIO 2 (Coperve-PE) Leia a notícia extraída da Folha de S.Paulo, em 4 de outubro de 1998: “A evolução das espécies pode estar ajudando os elefantes africanos a contornar um dos grandes obstáculos à sua sobrevivência: a pressão da caça. Caçadores costumam matar os elefantes por suas presas de marfim e, segundo Eve Abe, autoridade da vida selvagem de Uganda, não possuir presas passou a ser uma característica que aumenta suas chances de sobrevivência. Levantamentos da década de 1930 constataram que elefantes adultos sem presas constituíam cerca de 1% da população. Hoje, são cerca de 30%. Considerando essas informações, explique como a evolução das espécies estaria evitando a extinção dos elefantes africanos”.

27 BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO
Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. VÍDEOS SELEÇÃO NATURAL

28 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIO Princípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIZZO, N. Novas bases da Biologia: O ser humano e o futuro. 1ª ed. São Paulo: Editora Ática, Vol. 3. SONIA, L.; SERGIO, R. Bio. 1ª ed. São Paulo: Editora Saraiva, Vol. 2. AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Biologia: Biologia das populações. 3ª ed. São Paulo: Editora Moderna, Vol. 3. MAYR, E.; Biologia, Ciência única: Reflexões sobre a autonomia de uma disciplina científica. São Paulo: Companhia Das Letras, 2009.

29 Tabela de Imagens n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso 2 Charles Darwin by G. Richmond / autor: George Richmond (1830) / public domain 14/08/2012 4 Albinistic girl papua new guinea / autor: Muntuwandi / GNU Free Documentation License 10a Boy with Down Syndrome / autor: Vanellus Foto / GNU Free Documentation License 10b Down Syndrome Karyotype / autor: National Human Genome Research Institute / public domain 12 Meiosis crossover / Boumphreyfr / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 13 Independent assortment & segregation / autor: LadyofHats / public domain 16 O'ahu tree snail shells / Wmpearl / public domain

30 Tabela de Imagens n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso 20a Dendrobates azureus (Dendrobates tinctorius) / autor: Michael Gäbler /  Creative Commons Attribution 3.0 Unported 14/08/2012 20b Lasius Niger / autor: Jens Buurgaard Nielsen / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic 21 Antibiotic resistance / autor: Wykis / public domain 22a Calumma Parsonii Ste Marie Madagascar / autor: JialiangGao / GNU Free Documentation License 22b Kallima paralekta (Collodi’s ‘Butterfly House’) / autor: Flavio (back for a while...) / Creative Commons Attribution 2.0 Generic 23 Peacocks dating / autor: Paulo Juntas / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic 24 ARWallace / autor: Linnean Society / public domain