Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Biologia Ensino Médio, 3º Ano As bases da hereditariedade

BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade “TAL PAI, TAL FILHO...” Leia a estrofe 28 do Canto Terceiro de um dos poemas mais famosos da literatura portuguesa, “Os Lusíadas”, de Luís Vaz de Camões, publicado em 1572: 28 Quando, chegado ao fim de sua idade, O forte e famoso húngaro extremado, Forçado a fatal necessidade, O espírito deu a quem lho tinha dado. Ficava o filho em tenra mocidade, Em quem o pai deixava o seu translado, Que do mundo os mais fortes igualava: Que tal pai tal filho se esperava. Fonte : LAURENCE, J.; MENDONÇA, V. Biologia: seres vivos: v.2., São Paulo: Editora Nova Geração, 2010.

Primeiras ideias sobre herança biológica BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Primeiras ideias sobre herança biológica “TAL PAI, TAL FILHO...” No poema Os Lusíadas, vê-se o primeiro registro dessa expressão popular. No poema, aparece referindo-se a Dom Afonso Henriques, o primeiro rei de Portugal, que teria herdado a coragem de seu pai. Mas como características hereditárias são transmitidas de pais para filhos? Perguntas como essa sempre foram alvo de muita especulação desde o início das civilizações e têm despertado a curiosidade do ser humano!

As origens da Genética: BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade As origens da Genética: a herança biológica desafia a curiosidade das pessoas desde a pré-história; o conhecimento empírico permitiu a produção de diversas plantas para o cultivo e a seleção de animais domésticos. Senso comum Selecionar plantas Selecionar animais ATUALIDADE: a seleção de plantas e animais também pode trazer sérios problemas para a vida das pessoas, como o que aconteceu com a introdução do caramujo africano. Quer saber mais? Acesse o site: http://chc.cienciahoje.uol.com.br/caramujo-africano-problema-gigante/ > Acesso em: 17 de maio de 2012.

Os filósofos gregos e a hereditariedade BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Os filósofos gregos e a hereditariedade Na Grécia antiga, os filósofos divergiam com muitas ideias para explicar os mecanismos de hereditariedade. Vejamos algumas dessas ideias: Alcmeon (500 a.C.) Homens e mulheres tinham sêmen que se originavam no cérebro. Empédocles (492-432 a.C.) O calor do útero era decisivo na determinação do sexo. Útero quente originava meninos e útero frio originava meninas. Anaxágoras (500-428 a.C) O sêmen ocorria apenas no homem e continha o protótipo do novo ser. Anaxágoras postulou a “Teoria direita e esquerda”: meninos eram gerados no lado direito; meninas, no lado esquerdo. AMABIS, J.M.; MARTHO, G.R. Biologia dos organismos. São Paulo: Editora Moderna, 2010.

A genética humana e o preconceito BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Tema para discussão A genética humana e o preconceito Diante das ideias apresentadas pelos filósofos gregos, o papel da mulher na reprodução era visto de modo inferior ao dos homens. A compreensão de que a herança biológica se baseia na transmissão de informações hereditárias contidas nos genes e de que homem e mulher têm igual participação na continuidade da vida abriu caminho para a queda de concepções errôneas. Pesquise em livros, jornais ou internet sobre o conhecimento da genética, explorando os domínios políticos, para justificar atitudes preconceituosas, como por exemplo, perseguição de grupos étnicos na história do mundo. Anote suas observações e descreva um texto com argumentos contrários a tais atitudes.

Hipócrates e a teoria da Pangênese BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Hipócrates e a teoria da Pangênese Figura 1- Hipócrates(460-370 aC.): defensor da pangênese. Hipócrates, conhecido como o “Pai da Medicina”, defendia a hipótese da Pangênese, segundo a qual cada órgão do corpo de um ser vivo produzia gêmulas que continham as informações hereditárias transmitidas aos descendentes. Isso explicaria as semelhanças entre pais e filhos. Imagem: Hippocrates pushkin02 / autor: shakko / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Aristóteles discordava da ideia da Pangênese BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Aristóteles discordava da ideia da Pangênese Figura 2- Aristóteles (384-322 a.C.): elaborou hipóteses pioneiras sobre a herança biológica. Aristóteles, filósofo grego que viveu um século depois de Hipócrates, escreveu um tratado sobre a reprodução e a hereditariedade dos animais, descrevendo quatro tipos de reprodução entre os seres vivos: reprodução assexuada por brotamento; reprodução sexuada com cópula; reprodução sexuada sem cópula e geração espontânea ou abiogênese. Pronunciou duras críticas à Teoria da Pangênese, por não explicar como seriam produzidas gêmulas de características como tom da voz, jeito de andar e formas de comportamentos. Imagem: Aristotle Altemps Inv8575 / autor: Jastrow (2006) / public domain

Defesas de Aristóteles BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Defesas de Aristóteles Contribuição diferencial dos sexos: 6 MACHO FORNECIA A “ESSÊNCIA”, FONTE DA FORMA E DO MOVIMENTO 7 FÊMEA FORNECIA A “MATÉRIA BÁSICA” QUE NUTRIA O SER EM FORMAÇÃO desenvolvimento normal do feto: qualidades do pai prevaleceria; falhas no feto: novo ser seria parecido com a mãe; falhas maiores fariam prevalecer as características dos avós e, sucessivamente, de ancestrais mais distantes, até o limite de ser gerado um ser malformado, um monstro. Fonte: AMABIS, J.M.; MARTHO, G.R. Biologia dos organismos. São Paulo: Editora Moderna, 2010.

Linha do tempo: marcos da genética BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Linha do tempo: marcos da genética Até o final do século XIX, ocorreram poucos avanços nas ideias sobre hereditariedade. Grande parte dos naturalistas acreditava na Geração Espontânea. Construa uma linha do tempo sobre os principais avanços da Genética que ocorreram no século XX. Anote sua pesquisa em um editor de texto (Word, por exemplo). Salve seu trabalho para eventual consulta.

As bases da hereditariedade BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade As bases da hereditariedade Contribuições importantes para o conhecimento da herança biológica Figura 3 - Willian Harvey: primeiras ideias sobre fertilização. Willian Harvey (1578-1657): médico inglês, propôs que todo ser animal se origina de um ovo. Ele acreditava que o ovo produzido pela fêmea necessitava ser fertilizado pelo sêmen do macho, se opondo a geração espontânea, muito difundida na época. Nehemia Grew (1641-1711): botânico inglês, sugeriu ser o grão de pólen o elemento masculino das plantas com flores. Imagem: SS-harvey / autor: Cornelius Jansen / public domain

Pré-formação X Epigênese BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Pré-formação X Epigênese Figura 4 - Ilustração de um homúnculo feita em 1694. Primeiras ideias sobre fertilização: pré-formação ou pré-formismo: afirmava que, em um dos gametas masculino ou feminino, já havia um ser pré-formado. Duas correntes, então, dividiam a opinião dos estudiosos da época: os ovistas defendiam que o ser pré-formado estaria no óvulo; e os espermatistas, que o ser pré-formado estaria no esperma; epigênese: essa teoria afirmava que o ovo fertilizado continha um material inicialmente amorfo e homogêneo que iria se estruturando ao longo de desenvolvimento do novo ser. Imagem: HomunculusLarge / autor; Nicolaas Hartsoeker / public domain

A descoberta dos gametas BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade A descoberta dos gametas Figura 5- A descoberta dos gametas foi um dos pontos fundamentais para o estudo da herança biológica. Alguns avanços foram decisivos para o desenvolvimento da Genética: Antonie van Leeuwenhoeok (1632-1723) descobre que o sêmen contém estruturas microscópicas com longas caudas; Rudolf Albert von Kölliker (1817-1905) comprovou que os espermatozoides eram formados nos testículos; Karl Ernest von Baer (1792-1876) estudou os gametas femininos, contribuindo para a futura compreensão dessas células. Imagem: Gray3 / autor: Parte de Gray's Anatomy, / public domain

BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Gametas e fecundação Figura 6- processo da fecundação A partir da segunda metade do século XIX, consolidou-se a ideia de que tanto na reprodução de plantas como na de animais, a formação de um novo ser envolve a fusão de uma célula masculina e outra feminina. Imagem: 06fertilizado / autor: ScienceGenetics / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Articuladores da teoria celular BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Articuladores da teoria celular Em 1873, surgiram as primeiras descrições sobre a divisão celular. As ideias e convicções de alguns cientistas levaram à conclusão de que a célula é o constituinte fundamental dos seres vivos. Esse evento foi um marco na história da ciência. Figura 7 - Mathias Jacob Schleiden (1804-1881) Figura 8 - Theodor Schwann (1810-1882) Figura 9 - Rudolph Virchow (1821-1882 Imagens da esquerda para direita: (a) PSM V22 D156 Matthias Jacob Schleiden / autor: Desconhecido / public domain; (b) TheodorSchwann / autor: Desconhecido / public domain; (c) Rudolf Ludwig Karl Virchow / autor: Desconhecido / public domain

Vamos refletir um pouco? BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Organizando as ideias Como vimos, as descobertas científicas são fruto de um trabalho de cooperação e busca conjunta entre os pesquisadores. Vamos refletir um pouco? Você acha que a ciência proporciona um conhecimento verdadeiro aceito por todos? O conhecimento científico sempre traz benefícios ou melhoras para a vida das pessoas? Os cientistas são pessoas inteligentes, estranhas que vivem trancadas em seus laboratórios?

Pesquisadores notáveis BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Pesquisadores notáveis No Brasil, temos muitos pesquisadores que desenvolveram trabalhos de referência mundial e contribuíram para o desenvolvimento científico nacional. Acesse o site e saiba um pouco mais sobre a vida e obra de alguns cientistas brasileiros que se destacaram na área da genética. http://www.canalciencia.ibict.br/menu/listaNotaveis.html > Acesso em: 16 de maio de 2012.

A descoberta dos cromossomos BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade A descoberta dos cromossomos Em 1882, o anatomista alemão Walther Flemming (1843-1905) descreveu com detalhes o comportamento dos filamentos nucleares durante o processo de divisão celular. Posteriormente, esses filamentos foram chamados de cromossomos . Algumas observações merecem destaque: verificou-se que o número, a forma e o tamanho dos cromossomos variam entre as espécies; entre indivíduos da mesma espécie, o número de cromossomos é constante; o conjunto de cromossomos típico de cada espécie é denominado cariótipo.

A mitose e os cromossomos BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade A mitose e os cromossomos Figura 10- representação das fases da mitose . Walter Flemming analisou as formas e os aspectos dos cromossomos detalhadamente durante as fases da mitose. Ele observou que os filamentos cromossômicos se tornam progressivamente mais grossos, separam- se em dois grupos e migram para as células-filhas. Imagem: Gray2 / autor: Parte de Gray’s Anatomy / public domain Uma célula humana tem 46 cromossomos com tamanhos e formas característicos.

BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Os embates da ciência A verificação de que o número de cromossomos se mantém constante ao longo das gerações levantou uma nova questão: Se o óvulo e o espermatozoide se fundem juntando os seus cromossomos para formar um novo indivíduo, por que o número cromossômico não dobra a cada geração? Em 1885, o biólogo August Friedrich Weismann (1834-1914) formulou a hipótese de que, durante a formação dos gametas, ocorreria uma redução do número de cromossomos para a metade do número presente na célula-mãe.

BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade A meiose e os gametas Na formação dos gametas, ocorrem duas divisões sucessivas. Esse processo é atualmente conhecido como meiose. Figura 11- esquema da meiose com um par de cromossomos homólogos. Imagem: MajorEventsInMeiosis variant pt / autor: Jakov, tradução por PatríciaR / public domain

BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade O trabalho de Mendel Gregor Mendel dedicou-se a estudar a hibridação de plantas e realizou experimentos com ervilhas. Em 1863, descobriu, por meio de cruzamentos entre variedades contrastantes, que as características hereditárias são herdadas de acordo com regras bem definidas. Figura 12 - Gregor Mendel (1822-1884), o monge que lançou as bases da hereditariedade. Imagem: Mendel Gregor 1822-1884 / autor: Parte de The History of Biology de Erik Nordenskiöld / public domain As ideias de Mendel eram tão avançadas que não foram compreendidas na sua época.

A descoberta da Lei da Segregação BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade A descoberta da Lei da Segregação 35 anos depois, outros cientistas chegaram às mesmas conclusões que Mendel sobre as leis que regem a hereditariedade. Você acha que os avanços da genética têm contribuído para o bem-estar de populações em desenvolvimento? Aplicando conhecimentos: pesquise sobre variedades de plantas que, por meio de técnicas de melhoramento genético, tornaram-se mais produtivas e mais nutritivas. Registre suas observações.

Teoria Cromossômica da Herança BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Teoria Cromossômica da Herança O estudo do comportamento dos cromossomos durante as divisões celulares - mitose e meiose - foi fundamental para o desenvolvimento da genética. Em 1903, os cientistas Walter Sutton (1877-1916) e Theodor Boveri (1862-1915) confirmaram que os cromossomos são a base física da herança genética. . Figura 14 - Theodor Boveri (1862-1915) Figura 13 - Walter Sutton (1877-1916) Imagem: Walter sutton / autor: Desconhecido / public domain Imagem: Theodor Boveri / autor: Desconhecido / public domain

Teoria Cromossômica da Herança BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Teoria Cromossômica da Herança Na década de 1910, o pesquisador Thomas Morgan e seus colaboradores estabeleceram as bases da Teoria Cromossômica da Herança, realizando uma série de experimentos com a mosca-do-vinagre (Drosophila melanogaster). Estudando milho, Barbara McClintock, pesquisadora norte-americana, também confirmou que os fatores hereditários estavam localizados nos cromossomos. Figura 16 – Barbara McClintock (1902-1992) Figura 15 - Thomas Morgan(1866-1945). Imagem: Barbara McClintock at C.S.H. 1947-2 / autor: Desconhecido / public domain Imagem: Thomas Hunt Morgan / autor: Desconhecido / public domain

A descoberta do modo de ação do gene BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade A descoberta do modo de ação do gene Em meados de 1930, os cientistas George W. Beadle (1903-1989) e Edward Tatum (1909-19775) descobriram, por meio de experimentos com moscas e, posteriormente, com fungos, que os genes atuam no controle e na síntese de enzimas. Os resultados desses experimentos consolidaram a teoria um gene - uma enzima, sendo ampliada para um gene - um polipeptídeo. HORA DA LEITURA: leia o texto A vida nas pontas dos cromossomos disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/revista-ch-2006/229/a-vida-nas-pontas-dos-cromossomos > Acesso em :17 de maio de 2012. Faça um resumo dos pontos mais importantes da leitura do texto.

Ferramentas da ciência BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Ferramentas da ciência Após a descoberta da natureza química do material genético e da elucidação do modelo da estrutura molecular do Ácido Desoxirribonucleico (DNA), pelos cientistas James Watson e Francis Crick em 1952, a biologia molecular tomou novos rumos. O Projeto Genoma Humano, iniciado em 1990, procura descobrir a posição e o sequenciamento das bases de cada gene. Em abril de 2003, foi estabelecida a sequência de 99,99% dos genes humanos. A mídia não se cansou de repetir que os conhecimentos gerados iriam revolucionar a medicina.

Ciência, tecnologia e sociedade BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Ciência, tecnologia e sociedade Atualmente, com os avanços da genética, algumas questões polêmicas são divulgadas em jornais, sites e outras mídias. Como a sociedade participa dos debates científicos? Qual a importância dessa participação? Escolha um tema polêmico relacionado com a manipulação genética e seres humanos. Pesquise sobre as implicações políticas, religiosas, sociais e econômicas relacionadas a ele. Anote suas observações e conheça opiniões de pessoas do seu convívio sobre o tema. Discuta argumentos contra e a favor.

Os eleitos pela Genética BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade É interessante ler Os eleitos pela Genética “(...) ‘Vamos ter de conviver, cada vez mais, com informações sobre o nosso DNA’, diz o especialista em reprodução humana Eduardo Motta, de São Paulo. De fato, a seleção genética da espécie pode nos conduzir a outra relação com o tempo e com nós mesmos. Graças a ela, investiga-se o passado para melhorar o futuro das próximas gerações. Esse conhecimento antecipado sobre riscos potenciais à saúde ou determinadas características comportamentais, no entanto, deve influenciar também a maneira como cada um se comporta no seu dia a dia. ‘A vida não é só gene’, lembra Eduardo Motta. ‘De nada adiantaria selecionar um embrião sem o código do colesterol elevado se a pessoa mantiver um estilo de vida pouco saudável’. Assim, na nova era da seleção genética, não se deve abandonar o velho conceito de que, antes de tudo, é preciso saber viver bem o presente.” Tarantino, M. C. R. Os Eleitos. Revista Superinteressante. Disponível em: http://www.istoe.com.br/reportagens/5420_OS+ELEITOS+PELA+GENETICA > Acesso em maio de 2012.

Refletindo e concluindo BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Refletindo e concluindo Como vimos, a partir dos muitos questionamentos e das muitas tentativas de respondê-los, foi que a humanidade chegou até aqui. É, portanto, um privilégio poder acompanhar essa evolução. Você não acha? Avalie o que você aprendeu durante a apresentação da aula e exponha suas ideias e opiniões escrevendo um texto argumentativo sobre o que a Genética tem a ver com a sua vida. Bom trabalho!

Referências BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Referências AMABIS, J.M.; MARTHO, G.R. Biologia das Populações, v3. São Paulo: Editora Moderna, 2010. BIZZO, N. Ciências: fácil ou difícil? São Paulo: Ática, 1998. JÚNIOR, C.S.; SASSO, N.S.; JÚNIOR, N.C. Biologia, v3. São Paulo: Editora Saraiva, 2010. LAURENCE, J.; MENDONÇA, V. Biologia: Ser humano, Genética e Evolução, v3., São Paulo: Editora Nova Geração,2010. LINHARES, S.; GEWANDSZNAJDER, F. Biologia hoje: genética, evolução e ecologia. São Paulo: Editora Ática, 2011. LOPES, S.; ROSSO, S. Bio:v.2, 1ªed. São Paulo: Saraiva, 2010. MARANDINO, M.; SELLES, S.E.; FERREIRA, M.S. Ensino de Biologia: histórias e práticas em diferentes espaços educativos. São Paulo: Editora Cortez, 2009. PESSOA, O. Frota. Biologia. v. 3, São Paulo: Scipione, 2005. PEZZI, A.; GOWDAK, D.O.; MATTOS, N.S. Biologia: genética, evolução e ecologia, v3. São Paulo: FTD, 2010.

Referências BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio As bases da hereditariedade Referências POZZO, J. I.; CRESPO, M. A.G. A aprendizagem e o ensino de ciências: do conhecimento cotidiano ao conhecimento científico. Porto Alegre: Artmed, 2009. SANTOS, F.S. (Org.) Biologia:ser protagonista .v3. São Paulo: Edições SMS, 2010. TARANTINO, M. C. R. Os Eleitos. Revista Superinteressante. Disponível em: http://www.istoe.com.br/reportagens/5420_OS+ELEITOS+PELA+GENETICA > Acesso em maio de 2012.

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   7 Peter Paul Rubens / domínio público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hippocrates_rubens.jpg 21/08/2012 8 Busto de Aristóteles / Jastrow / National Museum of Rome – Palazzo Altemps/ domínio público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aristotle_Altemps_Inv8575.jpg 11 Autor desconhecido / disponibilizada por Evengard / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:William_Harvey-Foto.jpg 12 Homunculus - Nicolaas Hartsoeker's / disponibilizada por Liangent / United States Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HomunculusLarge.png 13 Edwin Grant Conklin / disponibilizada por Martin H. / Domínio púlico http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PSM_V84_D528_Facts_and_factors_of_decvelopment_fig1.jpg?uselang=pt-br 14 Espermatozoide fecundando um óvulo / disponibilizado por ScienceGenetics / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:06fertilizado.jpg

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   15.a Gravura a partir de fotografia por Carl Schenk / disponibilizado por F.chiodo / United States Public domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Matthias_Jacob_Schleiden.jpg 21/08/2012 15.b Autor desconhecido / disponibilzado por Materialscientist / United States Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:TheodorSchwann.jpg 15.c Autor desconhecido / disponibilizado por Polarlys / United States Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rudolf_Ludwig_Karl_Virchow.jpg 19 Autor desconhecido / disponibilizado por Pngbot / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gray2.png 21 Visão geral dos principais eventos da meiose / disponibilizado por PatríciaR / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:MajorEventsInMeiosis_variant_pt.svg 23 Autor desconhecido / disponibilizado por QWerk / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mendel_Gregor_1822-1884.jpg

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   24.a Autor desconhecido / disponibilizada por Earthdirt / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Walter_sutton.jpg 21/08/2012 24.b Autor desconhecido / Disponibilizado por Nina / United States Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Theodor_Boveri.jpg 24.c Autor desconhecido / disponibilizada por Materialscientist / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thomas_Hunt_Morgan.jpg 25 Barbara McClintock no laboratório de Cold Spring Harbor, em 1947 / Autor desconhecido / disponibilizado por Bff / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Barbara_McClintock_at_C.S.H._1947-2.jpg