(2) Divisão celular

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(2) Divisão celular

  1. 1. DIVISÃO CELULAR Biologia e Geologia 11º Ano 2010-2011
  2. 2. Ciclo Celular  De acordo com a teoria celular, as células, além de serem as unidades básicas de vida, asseguram a continuidade dessa mesma vida, na medida em que se dividem e originam novas células.  Quando as células se dividem, cada célula origina, em regra, duas células-filhas que são geneticamente iguais à célula-mãe.  Por sua vezes, cada uma das células- filha vão ser células-mães de uma outra geração celular.
  3. 3. Ciclo Celular  Este processo é responsável pela:  Perpetuação da Vida na Terra;  Crescimento dos organismos multicelulares;  Relembrar que no caso do ser humano (e de todos outros seres multicelulares) o organismos começa a partir de uma única célula.  Reconstituição de células e tecidos.
  4. 4. Ciclo Celular  Para seres unicelulares como bactérias, leveduras e alguns protozoários, seres unicelulares, o processo de divisão celular acaba por representar uma forma de reprodução… Reprodução Assexuada  Para seres multicelulares representa a forma de o organismos atingir e manter o número de células que o constitui.
  5. 5. Ciclo Celular  Comum tanto aos seres unicelulares como multicelulares é a precisão como o material genético é distribuído pelas duas células-filhas de cada célula-mãe.  Cada célula filha tem exactamente a mesma informação genética, que por sua vez era exactamente igual à da mãe.  Como é que moléculas tão grandes se dividem com tanta precisão entre duas células.
  6. 6. Organização do ADN  É mais fácil lidar com um novelo de lã do que com a lã toda espalhada.  É com este princípio que as células lidam com o problema de mover o ADN no seu interior.  Durante os períodos de tempo em que a célula não se está a dividir, o ADN tem tendência em encontrar-se relativamente esticado no núcleo, isso ajuda no processo de transcrição e replicação.  No entanto quando é preciso movimentar o ADN, essa forma não facilita o processo, por isso é necessário “enrolar” o ADN em unidades mais práticas de movimentar.
  7. 7. Organização do ADN  Nos eucariontes as moléculas de ADN encontram-se no núcleo associado a proteínas – as histonas – constituindo estruturas filamentosas denominados de cromossomas.  Os cromossomas podem apresentar- se na forma distendida ou condensada
  8. 8. Organização do ADN  Um cromossoma é então constituído por o ADN e as histonas, as quais constituem 50% do peso do cromossoma.  O ADN contém a informação genética.  As proteínas dão forma aos cromossomas e regulam também a actividade do ADN.  Durante alguns períodos de vida da célula, os cromossomas encontram-se constituídos por uma única molécula de ADN e as suas proteínas, dizendo-se que o cromossoma é constituído por um cromatídeo.
  9. 9. Organização do ADN  No entanto, durante a fase de divisão celular, cada cromossoma é constituído por duas cópias da mesma molécula de ADN.  São então constituídos por dois cromatídeos.  Os cromatídeos encontram-se unidos por uma estrutura sólida e resistente denominada de centrómero.  É uma zona de constrição do cromossoma, com uma sequência específica, ao qual se liga um disco proteico.  Durante a fase condensada o ADN fica 30000 menor do que quando está distendido.
  10. 10. Fases do Ciclo Celular  A vida celular é cíclica, de uma forma geral as células:  Crescem;  Aumentam o seu conteúdo;  Dividem-se.  Por outras palavras a vida de uma célula começa quando ela surge a partir da célula-mãe e acaba quando ela própria se divide e origina duas células- filhas.
  11. 11. Fases do Ciclo Celular  Ao conjunto de alterações que ocorrem desde o momento da formação de uma célula até ao momento em que se divide dá-se o nome de ciclo celular.
  12. 12. Fases do Ciclo Celular  Baseando-se na actividade da célula visível ao microscópio óptico um ciclo celular divide-se em:  Interfase  Compreende o período entre o fim de uma divisão celular e o início da seguinte.  Fase mitótica (Fase M) ou período da divisão celular.  Corresponde ao período durante o qual ocorre a divisão celular.
  13. 13. Fases do Ciclo Celular Ciclo Celular Interfase Período G1 Período S Período G2 Fase Mitótica Mitose Citocinese
  14. 14. Centríolos  Existem estruturas essenciais para o normal desenrolar da interfase e mitose, podendo destacar-se os centríolos.  Os centríolos são organelos de forma cilíndrica, constituídos por nove conjuntos de tripletos, que se encontram nas células animais e na maioria dos protistas.  Encontram-se em pares, fazendo ângulos quase rectos um com o outro, perto da membrana nuclear.  A região onde se encontram os centríolos dá-se o nome de centrossoma.
  15. 15. Centríolos  Os centríolos são essenciais no processo mitótico.  Ajudam na construção dos microtúbulos, tubos longos e ocos de uma proteína chamada tubulina.  Os microtúbulos influenciam a forma celular, movimenta os cromossomas e formam uma estrutura interna funcional para os flagelos e cílios.  Os centrossomas podem-se encontrar em áreas denominadas de Centros Organizadores de Microtúbulos (MTOC).  Antes da divisão celular os Centríolos duplicam.
  16. 16. Interfase  Cerca de 90% da vida de uma célula é passada em interfase.  É um período de intensa actividade biossintética.  Verifica-se o crescimento e a duplicação do conteúdo celular, incluindo o conteúdo genético.  Durante esta fase, os cromossomas encontram-se distendidos, pelo que não são visíveis ao MOC.  A replicação do ADN de uma célula ocorre durante uma fase da interfase, denominada de período S ou de síntese, sendo precedido e seguido, respectivamente por dois intervalos G1 e G2 (G de gap ou seja intervalo).
  17. 17. Fase G1  A célula acabou de sair de uma mitose, é mais pequena do que o normal.  Intensa actividade biossintética, nomeadamente de proteínas estruturais, enzinas e RNA.  Formam-se organelos celulares e como consequência a célula aumenta.
  18. 18. Fase S  Tendo dos os organelos suficientes e o devido tamanho a célula auto-replica cada uma das moléculas de ADN, passando nesse momento cada cromossoma a ser constituído por dois cromatídeos ligados pelo centrómero.  Nas células que os apresentam, há duplicação dos centríolos, formando- se dois pares.
  19. 19. Fase G2  É a etapa final antes da mitose.  Ocorre uma intensa actividade biossintética de biomoléculas necessárias à divisão mitótica.  A célula aumenta mais um pouco o seu tamanho.
  20. 20. Fase Mitótica  O processo mitótico pode apresentar algumas diferenças de célula para célula, no entanto, de um modo geral nos eucariontes o processo decorre da seguinte forma:  Mitose ou cariocinese – divisão do núcleo;  Citocinese – divisão física do citoplasma.
  21. 21. Mitose  Conjunto de transformações durante os quais os núcleos das células eucarióticas se dividem.  As células reorganizam os seus microtúbulos na forma de um fuso bipolar estando o MTOC nos pólos desse fuso.  Podem distinguir-se quatro fases:  Profáse;  Metafáse;  Anáfase;  Telofáse.
  22. 22. Prófase  Os filamentos de cromatina condensam-se tornando-se cada vez mais grossos e curtos.  Formam-se os cromossomas com dois cromatídeos unidos pelo centrómero.  Os dois pares de centríolos começam a afastar-se em sentidos opostos, formando entre eles o fuso acromáticos ou mitótico.  Trata-se de um complexo de microtúbulos proteicos.  Quando os centríolos atingem os polos opostos, a membrana nuclear desintegra- se e os nucléolos desaparecem.
  23. 23. Metáfase  Os cromossomas atingem o seu máximo encurtamento.  O centríolos estão nos polos da célula;  O fuso acromático completa a sua formação.  A cada cromossoma ligam-se dois microtúbulos provenientes de centríolos diferentes.  Os microtúbulos ligam-se, cada um, a um cromatídio diferente.  Os cromossomas dispõem-se com os centrómeros no plano equatorial, voltados para o centro desse plano e com os braços para fora. Os cromossomas assim imobilizados e alinhados em placa formam a chamada placa equatorial.
  24. 24. Anáfase  Dá-se a clivagem de cada um dos centrómeros, separando-se os cromatídios, que passam a constituir que passam a constituir dois cromossomas independentes.  Os microtúbulos ligados aos cromossomas encurtam-se e estes começam a afastar-se migrando para pólos opostos.  A este processo dá-se o nome de ascensão polar dos cromossomas-filhos.  No final desta etapa, os dois pólos da célula têm conjuntos completos e equivalentes de cromossomas, logo têm a mesma informação genética.
  25. 25. Telófase  A membrana nuclear reorganiza-se à volta dos cromossomas de cada célula-filha.  Os nucléolos reaparecem.  Dissolve-se o fuso mitótico.  Os cromossomas descondensam-se e alongam-se.  A célula fica assim constituída por dois núcleos e com uma constrição na zona da placa equatorial.
  26. 26. Citocinese  Corresponde a divisão do citoplasma e consequente individualização das células-filhas.  Este processo inicia-se aquando do final da anáfase quando se forma um anel contráctil de filamentos proteicos, ao nível do plano equatorial.  O sulco de clivagem prossegue até as duas células estarem completamente individualizadas.
  27. 27. Divisão Celular
  28. 28. Divisão Celular em células vegetais  O processo de divisão celular apresenta algumas diferenças entre as células animais e vegetais.  Tais diferenças assentam essencialmente nas diferenças apresentadas entre as duas células.  Embora ambas sejam eucariontes, apresentam diferenças estruturais e mesmo funcionais.
  29. 29. Divisão Celular em células vegetais Célula animal Célula vegetal MTOC apresenta centríolos visíveis, isto é, o centrossoma é visível. MTOC sem centríolos visíveis, isto é, o centrossoma não é visível. Citocinese por anel de constrição. Citocinese por deposição de vesículas do Complexo de Golgi (1). (1) Nas células animais a Citocinese ocorre por estrangulamento da célula pelo plano equatorial. No entanto as células vegetais apresentam uma parede celular, que por se rígida não consegue sofrer estrangulamento. Assim neste caso, vesículas derivadas do Complexo de Golgi alinham-se na região equatorial e fundem-se. As membranas das vesículas vão formar a membrana plasmática das células-filhas e o conteúdo das vesículas contem percursores da parede celular.
  30. 30. Regulação do Ciclo Celular  As células possuem mecanismos de regulação que actuam em três fases distintas, na fase G1, G2 e durante a mitose.  No final da fase G1 as células fazem uma avaliação, para verificarem se a célula possui todas as condições internas necessárias para prosseguir para a fase S.  Se a avaliação for negativa a células permanece num estado denominado de G0.  O tempo de permanência em G0 depende não só das condições internas mas também das externas.  As células normalmente possuem um período de G0 muito reduzido.  Algumas como as células cerebrais e as musculares perdem a capacidade de se dividirem permanecendo nesta fase durante anos ou mesmo até morrerem.  Sob o estimulo correcto as células podem passar da fase G0 seguindo assim o ciclo celular.
  31. 31. Regulação do Ciclo Celular  Se após a fase G1 o material genético não estiver nas devidas condições, a célula desencadeia um processo de apoptose celular ou morte celular.
  32. 32. Regulação do Ciclo Celular  No final da fase G2 ocorre nova verificação.  Se o DNA tiver sido bem replicado, o processo de divisão celular prossegue.  Caso contrário, se o DNA não tiver sido todo replicado ou se estiver danificado por Raios X ou Raios Solares o processo termina.  Também durante a mitose ocorre nova verificação.  Se a cariocinese não tiver sido bem efectuada, isto é, de forma equitativa o processo termina.
  33. 33. Regulação do Ciclo Celular  Os mecanismos de regulação de extrema importância para o normal funcionamento do ciclo celular.  Estando as células expostas a tantas agressões quer internas como externas, não são incomuns situações que levam ao anormal funcionamento das células.  Os cancros ou neoplasia malignas são situações que surgem por um descontrolo do ciclo celular.
  34. 34. Regulação do Ciclo Celular  Nas neoplasias as células perdem a capacidade de se controlarem, dividindo-se interminavelmente.  Por essa razão cria-se uma massa de células que de divide continuamente.  Estas células podem invadir outros tecidos à medida que crescem ou entrar na corrente sanguínea e alugarem-se em outros órgãos. Neste caso diz-se que ocorreu metastização.
  35. 35. Estabilidade do programa genético  Durante a divisão celular, o programa genético é transmitido às células filhas com precisão, o que permite a estabilidade do programa genético.  Durante a fase S, a célula-mãe, duplica o material genético duplica, passando os cromossomas a serem constituídos por dois cromatídeos.  Isto é, a informação genética foi duplicada.  Este fenómeno ocorre com vista a que cada célula-filha receba uma cópia do programa genético exactamente igual.  Essa separação ocorre na anáfase.
  36. 36. Estabilidade do programa genético  Se este processo ocorrer sem falhas, a mesma informação genética é perpetuada ao longo de inúmeras gerações.  E os indivíduos serão geneticamente idênticos.
  37. 37. Crescimento e regeneração celular  Os organismos multicelulares iniciam o seu desenvolvimento a partir da célula-ovo que através inúmeras divisões celulares permite atingir o número final e total de células do organismo.  No entanto é normal ao longo da vida o organismo perder inúmeras células, pelo que têm que ser repostas.  No corpo humano os eritrócitos vivem em média 120 dias, pelo que diariamente a medula óssea produz cerca de 150 a 200 mil milhões destas células para repor as células perdidas.  Tal como estas as células da epiderme, do fígado e dos intestinos são continuamente repostas.  É também através deste processo que organismos conseguem regenerar tecidos.  Organismos de maior complexidade são capazes de regenerar tecidos em menor escala.  Por exemplo, os anfíbios são capazes de regenerar membros, tal como as estrelas-do-mar.
  38. 38. Diferenciação celular  Todas as células de um organismo se formaram a partir da célula-ovo, pelo que têm exactamente a mesma informação.  No entanto quando observamos as células dos diferentes tecidos desse organismo verificamos que elas diferem em forma e em função.  No corpo humano calcula-se que existam cerca de 200 tipos diferentes de células.
  39. 39. Diferenciação celular  A organização de diferentes tipos de células permite obter estruturas complexas especializadas em diferentes funções.  Ao longo do desenvolvimento do organismo ocorre um conjunto de processos através dos quais células geneticamente idênticas são especializadas no sentido de desempenharem diferentes funções.  A esta especialização bioquímica e morfológica denomina-se de diferenciação celular.  Descobriu-se que, num determinado momento da vida de uma célula, apenas 5 a 10% do ADN de uma célula está activo.
  40. 40. Diferenciação celular  Inicialmente os biólogos colocaram a hipótese de as células perdiam parte dos seus genes, retendo aqueles que eram funcionais num determinado órgão. Página 55 – Actividade 13  Os estudos sobre a diferenciação celular estão na origem do desenvolvimento da técnica de clonagem.  Através da clonagem obtêm-se clones, que podem ser ao nível do gene, célula ou indivíduos celulares, geneticamente idênticos entre si e que são descendentes de um único ancestral.
  41. 41. Diferenciação celular  Durante os estudo os investigadores verificaram que em determinadas circunstâncias, as células diferenciadas, podem perder a sua especialização transformando-se em células indiferenciadas.  Estas células recuperam assim a capacidade de originarem todos os tipos de células de uma organismo… readquirem a totipotência.  Verifica-se assim que mesmos as células diferenciadas conservam toda o seu ADN, já que podem dar origem a qualquer célula do organismo.  No entanto em cada tipo de célula, apenas um pequeno número de genes encontra-se “ligados”.
  42. 42. Utilidade da técnica de clonagem  O exercito de clones da Guerra das Estrelas puderá ainda estar longe mas…  A clonagem e o estudo das células totipotentes é hoje em dia uma das áreas de investigação mais importantes da biologia.  Não para obter indivíduos completos mas sim tecidos e órgãos específicos.
  43. 43. Utilidade da técnica de clonagem  As células totipotentes têm permitido obter tecidos com vista ao tratamento de doenças como o Parkinson ou o Alzheimer.  Existem duas linhas de investigação neste momento…  Recorrendo às células estaminais embrionárias ou células-tronco embrionárias.  Nesta linha, as células são separadas e após o devido estímulo elas dividem-se no tipo de células pretendido.  Outra processo consiste em utilizar células estaminais presentes em alguns órgãos adultos, como por exemplo a medula óssea ou o cordão umbilical dos recém-nascidos.
  44. 44. Regulação da diferenciação celular  O mecanismo que regula quais os genes que estão ou não activos ainda não é bem conhecido, mas tem sido alvo de diversas investigações.  Admite-se que o controlo ocorra em diferentes níveis de expressividade do ADN e com intervenção de moléculas do ambiente celular.  O controlo pode ocorrer que ao nível da transcrição como ao nível da tradução e é influenciado por elementos provenientes do ambiente.  É o caso das metaplasias, mudanças reversíveis num determinado tipo de célula que é substituído por outro tipo de célula.  No caso dos fumadores, o fumo do tabaco actua ao nível do ADN das células da parede dos brônquios e traqueias, fazendo que as células passem de uma forma colunar e ciliada para uma forma paralelepipédica e sem cílios.  Admite-se também que determinados medicamentos influenciem o embrião de uma mulher grávida e que como tal alterem o processo de diferenciação fazendo surgir malformações.
  45. 45. Reprodução assexuada
  46. 46. Reprodução assexuada  Na reprodução assexuada todos os indivíduos são iguais entre si, pois o processo base deste tipo de reprodução é a mitose.  Há assim continuidade e estabilidade genética ao longo das gerações.  É um processo rápido e que permite a obtenção de muitos indivíduos em pouco tempo.  No entanto se um morrer por alguma situação adversa, então todos morrem.
  47. 47. Reprodução assexuada  Seres procariontes, bem como seres eucariontes unicelulares, reproduzem-se assexuadamente.  Existem também muitos multicelulares que podem também apresentar reprodução assexuada.  Em todos os processos de reprodução assexuada um único organismo origina descendentes geneticamente idênticos entre si e ao seu progenitor.  Este processo pode também denominar-se de clonagem e os indivíduos assim formados por clones.
  48. 48. Reprodução assexuada  Bipartição  Divisão de um organismo em dois de igual tamanho.  Amiba, Paramécia, Planária.  Gemulação  Formação de uma ou mais saliências, gomos ou gemas, que ao se desenvolverem se separam e originam novos organismos.  Leveduras, Hidra e Anémonas.
  49. 49. Reprodução assexuada  Esporulação  Formação de células reprodutoras, os esporos, os quais podem originar um novo indivíduo.  Bolor  Multiplicação vegetativa  Formação de novos seres a partir do desenvolvimento de certas estruturas vegetativas como raízes, caules e folhas.  Fragmentação  Separação de um fragmento do corpo, originando cada fragmento um novo indivíduo por regeneração.  Estrela-do-mar e plantas.
  50. 50. Clonagem  Devido a grande capacidade de regeneração das plantas, os investigadores descobriram uma forma de se propagar as melhores plantas.  A partir do século XX com o desenvolvimento de tecnologias laboratoriais avançadas, a clonagem, esta capacidade das plantas foi aplicada aquilo que se chama a cultura in vitro (micropropagação).  Técnica com a qual é possível obter rapidamente milhares de plântulas a partir de uma planta original.  Esta técnica tem permitido a recuperação de espécies em vias de extinção.
  51. 51. Clonagem
  52. 52. Clonagem  A clonagem em animais é um processo bastante mais recente.  A ideia surgiu quando se separaram as primeiras células da divisão mitótica do ovo, que permitiu obter vários indivíduos geneticamente idênticos.  Este estudo parte da compreensão da formação dos gémeos idênticos.  Em 1997 consegue-se obter o primeiro mamífero clonado.  O processo é ainda complexo e com bastantes obstáculos científicos e morais.  A possibilidade de clonar um indivíduo a partir de um núcleo de uma células especializada mostra a potencialidade da técnica e o processo de totipotência.
  53. 53. Reprodução assexuada  Partenogénese  Formação de novos indivíduos exclusivamente a partir do desenvolvimento de gâmetas femininos.  Pulgões e Rotíferos
  54. 54. Divisão Meiótica Reprodução sexuada
  55. 55. Reprodução sexuada  A reprodução sexuada por sua vez, um processo praticamente comum a todos os seres vivos.  Neste processo as sucessivas gerações não apresentam uniformidade de informação genética.  Os descentes provêm de dois progenitores, possuindo por isso caracteristicas de ambos.
  56. 56. Reprodução sexuada  A reprodução sexuada implica obrigatoriamente a fusão de dois gâmetas.  Um masculino e um feminino.  A células resultante denomina-se de ovo e é constituido geneticamente por uma porção de cada progenitor.  Assim cada indivíduo vai possuir um cromossoma paterno e outro materno.  São os cromossomas homólogos.  Estes cromossomas têm forma e estrutura semelhantes e são portadores de genes para os mesmos caracteres.
  57. 57. Reprodução sexuada  Todos os ovos/zigotos são portadores de cromossomas homólogos, por isso designam-se de células diplóides.  Nestes casos a constituição cromossómica representa- se por 2n.  Verifica-se assim que a fecundação leva a uma duplicação do material genético. Bom ou mau?
  58. 58. Reprodução sexuada  Verifica-se que na reprodução sexuada há constância do número de cromossomas ao longo da geração.  Assim, de alguma forma, terá que ocorrer uma divisão em que ocorra um fenómeno de redução para metade dos cromossomas.  Dessa forma criam-se células que têm apenas um cromossoma de cada par de cromossomas homólogo.  Forma-se assim células háploides.  Ou seja, células com n quantidade de cromossomas.
  59. 59. Meiose  O processo que cria células haplódes a partir de células diplóides, denomina-se de Meiose.  No decorrer deste processo ocorre uma redução cromática.
  60. 60. Meiose… aspectos gerais  Divisão I  Divisão reducional, ocorre aqui a passagem de células diplóides a haplóides.  Os cromossomas homólogos emparelham-se, gene por gene, formando os bivalentes.  Os cromossomas pode tocar-se formando os pontos de quiasma.  Pode haver troca de fragmentos de cromatídeos entre cromossomas hómologos, fenómeno designado como crossing- over.  Divissão II  Cada cromossoma é ainda constituidos por dois cromatídeos, pelo que ainda tem que acontecer uma nova divisão celular. Esta agora muito semelhante a uma mitose normal.  Por esta razçaõ denomina-se a esta divisão a divisão equacional.
  61. 61. Meiose  A divisão I é reducional, pois o número de cromossomas, por célula, fica reduzido a metade.  Por seu lado a divisão II é apenas equacional, tal como qualquer mitose.  Este processo é sequencial, podendo ocorrer entre as diferentes divisões interfases mais ou menos longas.  Ocasionalmente os núcleos passam de telófase I para metáfase II.
  62. 62. Meiose
  63. 63. Alterações ao nível dos cromossomas  Durante a meiose podem ocorrer diferentes fenómenos que levam a alterações na estrutura ou número de cromossomas das células resultantes.  Estas alterações são conhecidas como mutações cromossómicas.  Estruturais – se alterarem a estrutura dos cromossomas.  Numéricas – se alterarem o número de cromossomas.
  64. 64. Mutações numéricas  Anomalias em que há alteração do número de cromossomas.  Estas mutações podem ocorrer em diferentes etapas da meiose:  Durante a divisão I, pela não separação de cromossomas homólogos.  Durante a divisão II, pela não separação de cromatídeos de cada cromossoma.  A alteração do número de cromossomas ao nível dos gâmetas pode originar situações graves de mal formação.
  65. 65. Trissomias  Síndrome de Down  Trissomia do cromossoma 21.  Síndrome de Edwards  Trissomia do cromossoma 18  Síndrome da Super-mulher.  Trissomia do cromossoma X  Síndrome de Klinefelter  Cariótipo XXY  Síndrome do Super-homem  Cariótipo XYY
  66. 66. Monossomias  Síndrome de Turner  Cariótipo 44X  Síndrome de cri-du-chat  Também conhecido como grito de gato, devido ao choro característico das crianças que apresentam esta mutação.  Falta uma porção do cromossoma 5
  67. 67. Mutações estruturais  Resultam de alterações no número ou arranjo dos genes, mas o número de cromossomas mantém- se.  Estas situações surgem essencialmente devido ao fenómeno de crossing-over, pois levar ao aparecimento de sequências anormais de genes.  Devido a ruptura da estrutura linear do cromossoma seguida de uma reparação deficiente.
  68. 68. Mutações  As mutações podem ser espontâneas ou induzidas por diferentes agentes exteriores como por exemplo os raios X.  A maior parte das mutações são prejudiciais aos organismos, mas ocasionalmente algumas acarretam alguma vantagem perante os outros.  No entanto, as mutações são uma importante fonte de variabilidade genética que tem permitido a evolução das espécieis.
  69. 69. Mitose e Meiose – aspectos comparativos
  70. 70. Mitose e Meiose – aspectos comparativos  Em ambos os processos ocorre apenas uma interfase.  A mitose é um processo rápido que permite a constância do material genético.  Por sua vez a meio permite a redução cromática e o aumento da variabilidade genética.
  71. 71. Reprodução sexuada e a variabilidade genética  Na reprodução sexuada a meiose e a fecundação asseguram a manutenção do número de cromossomas.  No entanto permitem o aumento da variabilidade genética de geração para geração.  Desse modo as sucessivas gerações são semelhantes mas não iguais.
  72. 72. Reprodução sexuada e a variabilidade genética  As quatro células haplóides resultantes da meiose, embora tenham o mesmo número de cromossomas, não possuem entre si a mesma informação genética.  Durante a Anáfase I, os diferentes pares de cromossomas homólogos separam-se independentemente uns dos outros.  Assim diferentes combinações de cromossomas de origem maternal e paternal podem ocorrer nas células haplóides.  Isto aumenta a variabilidade genética das células resultantes.  O número de combinações possíveis dos cromossomas de origem paterna e materna nas células haplóides depende do número de cromossomas da célula diplóide.  De modo geral p número de combinações possíveis é calculado pela seguinte fórmula: 2n. (Sendo n o número de pares de cromossomas).
  73. 73. Reprodução sexuada e a variabilidade genética  Desta forma as combinações possíveis, resultantes apenas da separação dos bivalentes, na espécie humana, podem ascender aos 8 milhões.  Isto quer dizer, que um ser humano, pode desta forma gerar cerca de 8 milhões de gâmetas geneticamente diferentes.  No entanto a variabilidade é mais elevado devido ao fenómeno de crossing-over que ocorre durante a Prófase I.
  74. 74. Reprodução sexuada e a variabilidade genética  A troca de segmentos entre cromatídios não irmãos, isto é, entre cromatídios de cromossomas de origem paterna e materna, permite a formação de novas combinações de genes paternos e maternos no mesmo cromossoma.  Desta forma originam-se cromatídios completamente diferentes dos originais.
  75. 75. Reprodução sexuada e a variabilidade genética  Quando ocorre fecundação o número de possibilidades diferentes de combinações genéticas possíveis no ovo é igual ao produto das combinações genéticas possíveis nos dois gâmetas que se fundem.  Isto é: 2nX2n  No caso da espécie humana: 223X223=64X1012.  Assim é fácil de perceber que embora semelhantes, os organismos das mesma espécie são geneticamente diferentes.
  76. 76. Reprodução Sexuada nos Animais
  77. 77. Diversidade de estratégias na reprodução sexuada  A reprodução sexuada resulta do encontro dos gâmetas masculinos e femininos.  No mundo vivo, existem as mais diferentes estratégias que visam permitir o encontro dos gâmetas.
  78. 78. Diversidade de estratégias na reprodução sexuada  Nos animais os gâmetas (células sexuais) são produzidos em estruturas denominadas de gónadas:  Testículos, nos machos e que produzem espermatozóides.  Ovários, nas fêmeas e que produzem ovócitos II.
  79. 79. Diversidade de estratégias na reprodução sexuada  Existem animais em que os dois tipos de gónadas ocorrem no mesmo organismo, nesse caso, estamos perante hermafroditas.  Mais frequentemente os sexos, ou seja, as gónadas encontram- se em organismos distintos e nesse caso estamos perante animais unissexuados.  Muitas vezes macho e fêmeas apresentam diferenças físicas que nos permitem distinguir um do outro, isto é, apresentam dimorfismo sexual.
  80. 80. Diversidade de estratégias na reprodução sexuada  Nos casos de animais que vivem isolados, como as ténias, verifica-se autofecundação.  Isto é, são hermafroditas em que os gâmetas produzidos por eles próprios se fecundam.  Trata-se de uma caso de hermafroditas suficientes.  Isto é importante para estes espécies pois os indivíduos encontram-se isolados.
  81. 81. Diversidade de estratégias na reprodução sexuada  No entanto na maior parte dos hermafroditas a fecundação dá-se entre gâmetas produzidos em organismos diferentes.  Nesse caso, como por exemplo os caracóis, estamos perante hermafroditos insuficientes.  Este processo aumenta a variabilidade genética, dado que os gâmetas provêm de indivíduos distintos.
  82. 82. Diversidade de estratégias na reprodução sexuada  Em animais unissexuados a união de espermatozóides dá-se de diferentes formas.  Depende basicamente da forma de locomoção dos organismo e do meio ambiente em que se encontram.  No entanto e de forma geral distinguem-se dois tipos de fecundação:  Fecundação externa  Fecundação interna
  83. 83. Fecundação externa  Característico de ambientes aquáticos, e comum à maior parte das espécies aquáticas, como os peixes, ou daquelas que procuram a água para se reproduzir como as rãs.  Ambos macho e fêmea lançam os seus gâmetas no meio, local onde o espermatozóide ao encontrar os ovócitos vai fecunda-los.  Este processo tem que ser sincronizado no espaço e no tempo, de modo a que o encontro entre os gâmetas seja possível.  A existência de moléculas específicas na membrana dos ovócitos, permite que apenas os espermatozóides provenientes da mesma espécie fecundem o ovócito.
  84. 84. Fecundação interna  Característico das espécies terrestres.  Os gâmetas masculinos são depositados directamente no órgão sexual feminino.  Este processo evita que os gâmetas sejam lançados para o meio terrestre onde acabariam por morrer por dessecação.  No entanto para tal é necessário o encontro de macho e fêmea para que a fecundação possa ocorrer.  Estas épocas conhecidas como épocas de acasalamento permitiram o desenvolvido uma grande variedade de estratégias, definidas geneticamente, e que como tal só são reconhecidas por indivíduos da mesma espécie, e que permitem a aproximação de macho e fêmea.  Na maior parte dos casos, os machos têm que lutar entre si, ou desenvolver complexos rituais que visam atrair a fêmea. Tais comportamentos denominam-se de paradas nupciais.
  85. 85. Paradas nupciais
  86. 86. Reprodução Sexuada nas Plantas
  87. 87. Reprodução sexuada nas plantas  Nas plantas, as estruturas onde são formados os gâmetas denominam- se de gametângios.  Existem gametângios masculinos e femininos.  Estas estruturas permitem a reprodução sexuada nas plantas, e desenvolveram as mais diversas formas como por exemplo as flores que permitem o desenvolvimento das sementes.
  88. 88. Reprodução sexuada nas plantas  Nas angiospérmicas, isto é, nas plantas com flor, a diversidade/estratégias reprodutivas é imensa.  As flores distinguem-se pela forma, tamanho, cor, quantidade de pétalas e sépalas, a forma como estas se inserem…  Os órgãos reprodutivos masculinos são os estames, já os femininos são os carpelos. Estames Carpelo
  89. 89. Reprodução sexuada nas plantas  As flores podem ser hermafroditas ou unissexuadas.  Nas flores hermafroditas ocorrem, no mesmo indivíduo, estames e carpelos.  Nas flores unissexuadas, ou existem estames (masculino) ou carpelos (feminino).
  90. 90. Estames  Nos estames diferencia-se a antera (parte superior) e o filete (parte inferior).  Na antera existem sacos polínicos, estruturas pluricelulares onde se formam os grãos de pólen. Antera Filete
  91. 91. Carpelos  O carpelo é constituído por três partes:  Estigma  Estilete  Ovário – ao nível do ovário desenvolvem-se estruturas pluricelulares denominadas de óvulos. Estigma Estilete Ovário
  92. 92. Polinização  Para que ocorre reprodução, nas plantas, tem que ocorrer polinização, isto é, transporte de grãos de pólen para os carpelos.  Se a polinização ocorrer entre pólen e carpelos da mesma planta diz-se que a polinização é directa ou autopolinização.  Se a polinização ocorrer entre pólen e carpelos de plantas diferentes a polinização é indirecta.  Pelo vento (anemófila)  Pelos animais, normalmente insectos (entomófila).  A polinização cruzada permite uma maior variabilidade genética.
  93. 93. Polinização  Se as condições forem favoráveis, os grãos de pólen que caem no estigma germinam e formam um uma estrutura denominada de tubo polínico.  O tubo polínico cresce ao longo do estilete até ao ovário, graças a existência de substâncias nutritivas do estigma.  Ao chegar ao ovário o tubo polínico funde-se com o óvulo e os gâmetas masculinos formados no tubo polínico fecundam os gâmetas femininos existentes no óvulo.  Forma-se assim um ovo que ao desenvolver-se dá origem a um embrião.
  94. 94. Polinização  Os óvulos depois de fecundados dão origem as sementes.  As paredes do ovário desenvolvem- se, muitas vezes, em conjunto com outras peças florais, formando o pericarpo, que envolve as sementes.  O conjunto do pericarpo e da semente(s) constitui o fruto.  Se o pericarpo contiver substâncias nutritivas constitui um fruto carnudo.  Se desidratar forma um fruto seco.
  95. 95. Dispersão de sementes  Por vezes formam-se estruturas que facilitam a dispersão das sementes. Estruturas que facilitam a dispersão pelo vento. Cores vivas para atrair animais. Flutuação para a dispersão pela água.
  96. 96. Germinação  As sementes são uma forma de resistência, germinando apena quando se reúnem as condições necessárias.  Durante esse período o embrião permanece num estado de vida latente em que a actividade vital está reduzida ao mínimo.

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