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

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Biologia

Ensino Médio, 3° AnoOs princípios da mutação, recombinação gênica,

seleção natural e adaptação

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.

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.

MUTAÇÃO, RECOMBINAÇÃO GÊNICA E SELEÇÃO NATURAL

São os mecanismos que determinam a Teoria Moderna da Evolução.São os mecanismos que determinam a Teoria Moderna da Evolução.

BIOLOGIA, 3º Ano do ENSINO MÉDIOPrincípios da Mutação, Recombinação Gênica, Seleção Natural e Adaptação.

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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.

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.

MUTAÇÃO


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.

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.


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TIPOS DE MUTAÇÃO

Afetam a sequência de bases do gene que codifica uma determinada proteína.Afetam a sequência de bases do gene que codifica uma determinada proteína. Afetam cromossomosAfetam cromossomos


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.

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.

MUTAÇÕES GÊNICAS


Representação esquemática de mutação gênica.

INSERÇÃO DE UMA BASES

DELEÇÃO DE UMA BASE


Cadeia-moldepara 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

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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.

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.

Anemia falciforme


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DNA hemoglobina normal DNA hemoglobina mutante

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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.

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.


Síndrome de DownTrissomia 21 (47, XX + 21 ou 47, XY + 21), um cromossomo a mais.É a aneuploidia mais viável no Homem.

Síndrome de DownTrissomia 21 (47, XX + 21 ou 47, XY + 21), um cromossomo a mais.É a aneuploidia mais viável no Homem.

Síndrome de Down Trissomia do 21


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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.

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.


A variabilidade genética A variabilidade genética

As trocas de pedaços das cromátides homólogas provocam o surgimento de novas sequências de genes ao longo dos cromossomos.As trocas de pedaços das cromátides homólogas provocam o surgimento de novas sequências de genes ao longo dos cromossomos.


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Cromossomos Homólogos

A variabilidade genética A variabilidade genética

Os alelos de cada gene localizados em diferentes pares de cromossomos homólogos se separam independentemente e determinam as características distintas.

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

Alterações no material genéticoAlterações no material genético

Variações nos indivíduos de uma mesma espécie

Variações nos indivíduos de uma mesma espécie

Gametas com as variaçõesGametas com as variações

Descendentes com características variadas

Descendentes com características variadas


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.

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.


Variabilidade genética (hereditária);

Alto número de descendentes na prole;

Luta pela existência; Sobrevivência e reprodução

diferenciada.

Variabilidade genética (hereditária);

Alto número de descendentes na prole;

Luta pela existência; Sobrevivência e reprodução

diferenciada.

Pré-requisitos para haver a seleção natural

Variabilidade


Imagem: O'ahu tree snail shells / Wmpearl / public domain

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.

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.



Seleção natural

Mutação

Recombinação genética

Variabilidade genética 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.

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.


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.

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.

Insetos parasitas de plantas adquiriram resistência ao inseticida Dicloro-Difenil-Tricloroetano (DDT), sobrevivendo a doses cada vez mais elevadas.

Insetos parasitas de plantas adquiriram resistência ao inseticida Dicloro-Difenil-Tricloroetano (DDT), sobrevivendo a doses cada vez mais elevadas.

Rã-dardo-venenosa-azul (Dendrobates azureus)


Imagem: Dendrobates azureus (Dendrobates tinctorius) / autor: Michael Gäbler / Creative Commons Attribution 3.0 Unported

Imagem: Lasius Niger / autor: Jens Buurgaard Nielsen / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

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.

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.


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Nível de resistência

População final

Depois da seleção

Antes da seleção

Baixo Alto

CamuflagemAlguns animais podem ter a capacidade de se camuflarem ao meio em que vivem para tirar alguma vantagem.

CamuflagemAlguns animais podem ter a capacidade de se camuflarem ao meio em que vivem para tirar alguma vantagem.

MimetismoSemelhante 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.

MimetismoSemelhante 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.

Camaleão

Bicho-folha


Imagem: Calumma Parsonii Ste Marie Madagascar / autor: JialiangGao / GNU Free Documentation License

Imagem: Kallima paralekta (Collodi’s ‘Butterfly House’) / autor: Flavio (back for a while...) / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

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.

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.

Pavão ((Pavo Cristatus)


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“Esperar que o mundo receba umanova verdade ou mesmo uma velhaverdade, sem desafiá-la, é como procurarmilagres que não ocorreram”

Alfred Russel Wallace


Imagem: ARWallace / autor: Linnean Society / public domain

(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?

a)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

EXERCÍCIO 1EXERCÍCIO 1


(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”.

EXERCÍCIO 2EXERCÍCIO 2


VÍDEOSVÍDEOS

SELEÇÃO NATURAL

http://www.youtube.com/watch?v=bBDkCop4uzo&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=5dp1dNqZ5H0&feature=related


http://www.youtube.com/watch?v=bBDkCop4uzo&feature=related

BIZZO, N. Novas bases da Biologia: O ser humano e o futuro. 1ª ed. São Paulo: Editora Ática, 2011. Vol. 3.

SONIA, L.; SERGIO, R. Bio. 1ª ed. São Paulo: Editora Saraiva, 2010. Vol. 2. AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Biologia: Biologia das populações. 3ª ed. São Paulo: Editora Moderna, 2010. Vol. 3. MAYR, E.; Biologia, Ciência única: Reflexões sobre a autonomia de uma disciplina científica. São Paulo: Companhia Das Letras, 2009.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS


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 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Charles_Darwin_by_G._Richmond.jpg

14/08/2012

4 Albinistic girl papua new guinea / autor: Muntuwandi / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Albinistic_girl_papua_new_guinea.jpg

14/08/2012

10a Boy with Down Syndrome / autor: Vanellus Foto / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Boy_with_Down_Syndrome.JPG

14/08/2012

10b Down Syndrome Karyotype / autor: National Human Genome Research Institute / public domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Down_Syndrome_Karyotype.png

14/08/2012

12 Meiosis crossover / Boumphreyfr / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Meiosis_crossover.png

14/08/2012

13 Independent assortment & segregation / autor: LadyofHats / public domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Independent_assortment_%26_segregation.svg#

14/08/2012

16 O'ahu tree snail shells / Wmpearl / public domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:O%27ahu_tree_snail_shells_collected_ca._1933_at_an_elevation_of_1500_feet_on_Waialae_Ridge_in_Honolulu,_Hawaii,_Waialae_Country_Club.JPG

14/08/2012

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

20a Dendrobates azureus (Dendrobates

tinctorius) / autor: Michael Gäbler / Creative Commons Attribution 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dendrobates_azureus_(Dendrobates_tinctorius)_Edit.jpg

14/08/2012

20b Lasius Niger / autor: Jens Buurgaard Nielsen / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lasius_Niger.jpg

14/08/2012

21 Antibiotic resistance / autor: Wykis / public domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Antibiotic_resistance.svg

14/08/2012

22a Calumma Parsonii Ste Marie Madagascar / autor: JialiangGao / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Calumma_Parsonii_Ste_Marie_Madagascar.jpg

14/08/2012

22b Kallima paralekta (Collodi’s ‘Butterfly House’) / autor: Flavio (back for a while...) / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kallima_paralekta_(Collodi%E2%80%99s_%E2%80%98Butterfly_House%E2%80%99).jpg

14/08/2012

23 Peacocks dating / autor: Paulo Juntas / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Peacocks_dating.jpg

14/08/2012

24 ARWallace / autor: Linnean Society / public domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ARWallace.jpg

14/08/2012

Documents

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