CAPÍTULO 5 Reprodução sexuada e reprodução assexuada em animais
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De ôlho na Bê êne cê cê!
• ê éfe zero oito cê ih zero sete
“Comparar diferentes processos reprodutivos em plantas e animais em relação aos mecanismos adaptativos e evolutivos.”
Essa habilidade é desenvolvida ao longo dêste capítulo (animais) e do próximo (plantas). Neste capítulo, a compreensão de diferentes processos reprodutivos é potencializada por noções adquiridas no ano anterior sôbre diferentes características dos animais, segundo o grupo de invertebrados ou de vertebrados a que pertencem. Assim, este capítulo amplia a significação de aspectos estudados anteriormente e organiza esses saberes, ao mesmo tempo em que possibilita perceber a diferença fundamental entre reprodução sexuada e assexuada no que diz respeito à variabilidade genética (ou não) dos descendentes.
Motivação
Cada um dos pandas mostrados na abertura do capítulo é um indivíduo único, apesar de pertencerem a uma mesma espécie. São as diferenças individuais entre os pandas que podem tornar alguns deles mais adaptados ao ambiente, favorecendo sua sobrevivência e aumentando as chances de terem descendentes.
Apesar de a reprodução dos seres vivos poder variar bastante de uma espécie para outra, os biólogos reconhecem dois modos básicos de gerar descendentes: a reprodução sexuada e a reprodução assexuada. Este capítulo aborda ambos os modos e mostra, por meio de alguns exemplos referentes a animais, como os descendentes gerados em cada um deles podem se apresentar, ou não, diferentes entre si e diferentes do ou dos do ou dos qual ou quais descendem.
Desenvolvimento do tema
1. Genes
Características hereditárias
Desde a Antiguidade, sabe-se que características (como cor dos olhos, formato dos lábios, cor dos cabelos, formato das orelhas, tamanho do nariz etcétera) são transmitidas de pais para filhos, ou seja, são características hereditárias. Pensava-se, porém, que essas características eram simplesmente “misturadas” de geração em geração.
Somente no século dezenove é que o conhecimento humano sôbre a hereditariedade sofreu considerável avanço. O responsável por esse avanço foi Gregor Mendel (1822-1884), que realizou uma série de experimentos cujas conclusões revelaram os fundamentos da transmissão das características hereditárias.
O que é herdado pelos descendentes são genes
Os trabalhos de Mendel levaram à conclusão de que as características hereditárias dos pais não são simplesmente “misturadas” pela natureza para originar filhos com características intermediárias. A hereditariedade está relacionada a “unidades” fornecidas por ambos os pais a cada um de seus descendentes.
Essas “unidades” transferidas dos pais para os filhos são atualmente denominadas genes. Os genes compõem o material genético existente nas células, relacionado às chamadas características hereditárias, ou genéticas. Os genes são responsáveis por condições necessárias para o funcionamento do metabolismo celular (conjunto de todos os processos que ocorrem em uma célula) e para o desenvolvimento das características de um organismo. Fatores ambientais também intervêm nesse desenvolvimento e muitas vezes podem até mesmo modificar características de um organismo.
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Este capítulo e seus conteúdos conceituais
- Material genético e características hereditárias
- Mutação gênica
- Conceito básico de divisão celular
- Reprodução sexuada de animais
- Reprodução assexuada de animais
- Importância da reprodução sexuada para a variabilidade dos descendentes
Motivação e itens 1 e 2
Este capítulo apresenta alguns pontos relacionados a conceitos fundamentais de Biologia que, em decorrência de sua complexidade em nível microscópico, requerem muita atenção do docente para não se tornarem um fim em si mesmos e não impedirem que o estudante desenvolva gôsto pelas Ciências da Natureza.
Use a foto de abertura e a seção Motivação para introduzir a ideia de que existe variabilidade entre indivíduos de uma mesma espécie.
No capítulo, não há preocupação em distinguir cromossomo de gene, nem número haploide de número diploide. Essas conceituações são deixadas para o volume do 9º ano, a fim de contemplar o desenvolvimento de habilidades da Bê êne cê cê referentes àquele ano.
Assim, ao abordar o item 1, trabalhe os conceitos conforme o texto do livro do estudante, dando especial atenção aos trechos destacados em negrito.
Durante a abordagem do item 2, é interessante ressaltar aos estudantes (sem necessariamente usar mitose e meiose) que as divisões celulares podem ser de dois tipos.
Há divisões celulares que promovem o crescimento de um organismo pluricelular por meio da multiplicação de suas células (mitose, embora o capítulo não use essa terminologia, deixando-a para o Ensino Médio).
O capítulo refere-se a esse primeiro tipo usando expressões como “divisões celulares que produzem cópias completas do material genético do indivíduo”.
Por outro lado, existem divisões celulares que produzem gametas (meiose, terminologia que também deixamos para o Ensino Médio). As células produzidas nesse tipo de divisão, os gametas, contêm apenas metade do “lote” cromossômico.
A fim de não necessitar de conceitos como os de cromossomo, célula haploide e célula diploide, o capítulo refere-se à meiose com expressões do tipo “divisão celular por meio da qual apenas parte do material genético é transmitida às novas células”.
Essa distinção entre as duas divisões celulares é essencial para trabalhar a distinção entre reprodução assexuada, que depende essencialmente da mitose, e reprodução sexuada, em que a meiose e a fertilização explicam a variabilidade genética exibida pelos descendentes.
A conclusão do capítulo (no item 6) relaciona as duas fórmas de reprodução às suas vantagens e desvantagens (incluindo a questão da diversidade genética dos descendentes), preparando os estudantes para compreender, no próximo ano, o processo de seleção natural.
A Genética é o estudo dos genes
Os genes e a maneira como eles são transferidos para os descendentes são objeto de estudo da ciência denominada Genética.
É importante que você perceba, desde já, que, mesmo entre os descendentes de um mesmo par de indivíduos, a diversidade pode ser muito grande.
ATIVIDADE
Tema para pesquisa
Na história da Genética, alguns organismos foram escolhidos como vantajosos para o estudo dos genes (organismos modelo). Pesquise alguns dêsses organismos e por que foram escolhidos.
Mutações gênicas são fontes de novos genes
Os cientistas descobriram que existem fatores capazes de provocar alterações nos genes. Alguns dêsses fatores são a radiação solar ultravioleta, a radiação nuclear e algumas substâncias químicas, como certos componentes da fumaça do cigarro. Quando ocorre uma alteração num gene, dizemos que houve uma mutação gênica, ou, simplesmente, uma mutação.
As mutações, quando acontecem, podem modificar a informação registrada no gene. Se uma mutação ocorrer numa célula reprodutiva (espermatozoide ou óvulo) o gene alterado pode ser transmitido para um descendente. Os genes alterados contêm, em alguns casos, mutações prejudiciais que podem inviabilizar o funcionamento saudável do corpo e levá-lo à morte. A maioria das mutações, no entanto, não acarreta nenhuma mudança significativa, seja ela vantajosa ou prejudicial ao organismo.
Contudo, uma mutação pode eventualmente ser benéfica para o indivíduo. Suponha, por exemplo, que, em razão de uma mutação gênica, um pernilongo de uma determinada espécie nasça resistente a certo inseticida. Essa característica favorece sua sobrevivência até chegar à vida adulta, reproduzir-se e transmitir a nova versão do gene a seus descendentes, que também poderão ser resistentes ao inseticida. Estes, por sua vez, também serão favorecidos, e a característica vantajosa tende a ser passada para grande número dos descendentes, ampliando sua ocorrência nos membros da espécie.
ATIVIDADE
Para discussão em grupo
Você é a favor ou contra o uso de animais em pesquisas, como aquelas que buscam a cura para o câncer? Por quê?
ATIVIDADE
Amplie o vocabulário!
Hora de debater o significado de cada conceito, redigi-lo com nossas palavras e incluí-lo no nosso blog.
• característica hereditária
• Genética
• mutação gênica
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Amplie o vocabulário!
Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:
- característica hereditária Característica associada ao material genético (material que contém os genes), que é transmitida de ancestrais a descendentes.
- Genética Ramo da Ciência que estuda os genes e sua importância e influência na hereditariedade.
- mutação gênica Alteração sofrida por um gene.
História da Ciência
Pesquisar eventos da história da Ciência, conforme a proposta do Tema para pesquisa, ajuda os estudantes a perceber que ela é um construto humano. Também possibilita entender que as descobertas científicas e o sucessivo aprimoramento de teorias se deve ao trabalho colaborativo de muitos pesquisadores.
Não há necessidade de exigir uma pesquisa abrangente porque a história da Genética é extensa e muitos dos conceitos envolvem uma profundidade maior que a necessária neste momento. Ao contrário, incentive os estudantes a buscar fatos que eles considerem interessantes sôbre os organismos escolhidos, como vantajosos para o estudo dos genes e a razão da escolha. Se necessário, recomende a busca na internet pelas palavras-chave organismos modelo em genética. Proponha uma roda de conversa em sala para que todos possam compartilhar as informações que descobriram.
Eles poderão encontrar informações como:
- esquerichía cóli – procarioto presente no intestino humano, simples de obter e manter. Muitos indivíduos podem ser produzidos pela reprodução dessa bactéria em um meio de cultura apropriado.
- Levedura – unicelular apropriado para estudar características genéticas em eucariotos. Fácil de manter e de reproduzir em meio nutritivo. Uma das mais usadas é a Sacaromices cerevisiáe, o fermento biológico comum.
- – verme nematódeo que é pequeno, de fácil manutenção e reprodução (dez mil deles podem se desenvolver em uma placa de Petri). Por ser multicelular, possibilita estudos de efeitos genéticos na interação entre células.
- Drosofila (mosca-das-frutas) – ocupa pouco espaço e se reproduz muito rápido. Muito usada para o estudo de mutações.
A escolha de um organismo depende de muitos fatores. Os seres citados ocupam pouco espaço, envolvem baixos custos de manutenção e se reproduzem rápido. Organismos de maior porte podem inviabilizar uma pesquisa por não terem essas características.
Na pesquisa, os estudantes também encontrarão outros exemplos de organismos usados em estudos genéticos, o Danio rerio (peixe-zebra ou paulistinha), embriões de anfíbios, ovos de galinha e camundongos.
Para discussão em grupo
O tema proposto no boxe Para discussão em grupo do item 1 é controverso e pode desencadear argumentos de diferentes tipos, entre eles éticos, lógicos, científicos, religiosos e emocionais. O objetivo não é atingir um consenso, mas mobilizar e desenvolver as capacidades de crítica, de proposição, de argumentação e de convivência cordial e democrática. Nesse sentido, podem ser úteis ao docente as informações da seção Algumas considerações sôbre inferir, propor e argumentar, da parte inicial dêste Manual do professor.
Cultura de paz e combate ao bullying
Durante o debate envolvido no Para discussão em grupo, realize a mediação garantindo que todos possam se manifestar, cada um em sua vez, atentando ao ambiente de respeito mútuo e cordialidade entre os estudantes.
Esteja atento a situações de bullying, atuando com firmeza contra ações dêsse tipo e deixando clara a urgência de valorizar a cultura de paz tanto no ambiente escolar quanto em todas as instâncias da sociedade. (Veja texto sôbre bullying na parte inicial dêste Manual do professor.)
Esclareça que atividades em que se debatem temas polêmicos, como esse, ajudam a exercitar os princípios éticos necessários à construção da cidadania e ao convívio social republicano.
De ôlho na Bê êne cê cê!
A competência geral 2 pode ser trabalhada tanto no boxe Tema para pesquisa como no boxe Para discussão em grupo, pois ambos possibilitam exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, incluindo a investigação, a reflexão e a análise crítica, para investigar causas, elaborar hipóteses e formular e resolver problemas com base nos conhecimentos das diferentes áreas. Além disso, o boxe Para discussão em grupo também favorece o desenvolvimento da competência geral 7 e da competência específica 5, porque estimula a argumentar com base em fatos, dados e informações confiáveis, para formular, negociar e defender ideias, pontos de vista e decisões comuns que respeitem e promovam os direitos humanos, a consciência socioambiental e o consumo responsável em âmbito local, regional e global, com posicionamento ético em relação ao cuidado de si mesmo, dos outros e do planeta; bem como a competência específica 4, por promover um debate que incentiva avaliar aplicações e implicações políticas, socioambientais e culturais da ciência e de suas tecnologias para propor alternativas aos desafios do mundo contemporâneo, incluindo aqueles relativos ao mundo do trabalho.
A discussão proposta também ajuda no desenvolvimento da habilidade de Língua Portuguesa ê éfe seis nove éle pê um cinco (“Apresentar argumentos e contra-argumentos coerentes, respeitando os turnos de fala, na participação em discussões sôbre temas controversos e/ou polêmicos”).
Como a vida na Terra existe há bilhões de anos, houve muito tempo para que mutações produzissem genes com efeitos vantajosos aos seus possuidores. As mutações são as fontes de novos genes e os seus portadores são submetidos às condições naturais de competição pela sobrevivência. Esses genes, caso tornem esses indivíduos mais aptos a enfrentar o ambiente, podem se incorporar à bagagem genética da espécie.
Os progressos no estudo da Genética esclareceram a importância dos genes na hereditariedade e o papel das mutações no aparecimento de variações genéticas responsáveis por novas características em uma espécie.
2. Divisão celular
O crescimento de um ser vivo pluricelular até o tamanho adulto é decorrência do aumento do número de células no organismo. Esse aumento deve-se à capacidade que as células têm para sofrer divisão celular, processo em que duplicam suas estruturas internas e dividem-se, originando novas células.
A divisão celular também torna possível substituir as células que morreram ou foram lesadas. A reposição das células mortas da pele humana e a cicatrização de um córte, por exemplo, ocorrem graças às divisões celulares.
Além de ser responsável pelo crescimento e pelos reparos no organismo, o processo de divisão celular ocupa posição de destaque na reprodução dos seres vivos, como você perceberá nos demais itens. Essa posição de destaque é consequência de um fato importante: uma nova célula se origina de uma célula anteriormente existente.
Fonte: Elaborada a partir de Iúurry, L. A. êti áli. Campbell Biology. décima segunda edição Hoboken: Pearson, 2021. página 238-239.
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Aprofundamento ao professor
sôbre o papel da divisão celular no crescimento de colônias bacterianas, veja, na parte inicial dêste Manual do professor, na seção Aprofundamento ao professor, o texto “Reprodução de bactérias”.
3. Material genético e reprodução humana
O zigoto forma-se na fertilização
A reprodução humana necessita de células especiais, os gametas. Os gametas masculinos são os espermatozoides e os gametas femininos são os óvulos.
As células do corpo humano, exceto os gametas, são células que contêm o conjunto completo de genes do indivíduo. Já os gametas são células que contêm uma parte do conjunto de genes.
Na geração de um novo ser humano, o pai contribui com o material genético contido no espermatozoide, e a mãe, com o material genético contido no óvulo. A fertilização, ou fecundação, é a união do espermatozoide com o óvulo com a respectiva reunião dos materiais genéticos de ambos. A fertilização fórma uma nova célula, o zigoto, cujo material genético é proveniente do espermatozoide e do óvulo que participaram da fertilização.
O zigoto se desenvolve por divisões celulares
O desenvolvimento do zigoto ocorre por meio de sucessivas divisões celulares. Em cada uma dessas divisões, é feita uma cópia fiel do material genético. Assim, todas as células resultantes dessas divisões celulares possuirão um conjunto de genes idêntico ao do zigoto.
Durante a gestação do novo ser, as células sofrem diferenciação, ou seja, modificações em sua fórma e em sua função. São produzidas as células do sangue, as células musculares, as células ósseas e todas as demais que formam o corpo humano. Toda essa diferenciação faz parte da atividade celular e é influenciada pelos genes herdados dos pais. O resultado de tudo isso é um indivíduo que não é exatamente igual ao seu pai nem à sua mãe, mas que herdou características de ambos por meio dos genes.
Apesar da diferenciação das células e de sua multiplicação (responsável pelo crescimento do corpo e pela reposição das células), todas elas mantêm uma cópia fiel da bagagem genética originalmente presente no zigoto. Somente as células envolvidas na reprodução é que não apresentam o material genético completo, apenas parte dele. Os gametas são produzidos por um tipo especial de divisão celular por meio da qual apenas parte do material genético é transmitida a eles.
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Item 3
Ao abordar esse item, atente, mais uma vez, aos termos e às frases destacados em negrito, esclarecendo aos estudantes seu significado.
Um aspecto específico da reprodução humana merece aqui um comentário específico. Quando a mulher ovula, ocorre, de fato, a liberação de um ovócito na tuba uterina. Se um espermatozoide penetrar nesse ovócito, este completará o seu desenvolvimento e originará um óvulo.
O óvulo assim formado e o espermatozoide em seu interior participam da fertilização, produzindo o zigoto, conforme explicam os itens 3 e 4 do Esquema (simplificado) da reprodução humana, que está ao final do item 3.
sôbre o termo ovócito, veja, na parte inicial dêste Manual do professor, na seção Aprofundamento ao professor, o texto (referente ao capítulo 8) “Confusão de terminologias: ovócito e óvulo”.
Os gametas femininos (assim como os masculinos) são formados por meiose, divisão celular que reduz o número cromossômico diploide a haploide. Os seguintes textos destacam aspectos que precisam ser de conhecimento do docente:
“Nas diferentes espécies, a meiose pode ocorrer no ovário, ou depois de o óvulo [ovócito] ter sido liberado ou, ainda, só se completa depois da penetração de um espermatozoide no citoplasma ovular” (STORER, T. I. êti áli. Zoologia geral. sexta edição São Paulo: Nacional, 2002. página 62).
“Algumas fontes definem o termo fertilização simplesmente como o ato da penetração do espermatozoide no ovócito. Contudo, a menos que os cromossomos dos pronúcleos masculino e feminino estejam de fato reunidos, o zigoto humano não se fórma” Human Anatomy & Physiology. décima primeira edição Harlow: Pearson, 2019. página .1128. Tradução dos autores).
Esquema (simplificado) da reprodução humana
Fonte: Elaborado a partir de informações obtidas de Márrie-éb, E. N.; Kéller, S. M. Essentials of Human Anatomy & Physiology. décima terceira edição Harlow: Pearson, 2022.
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Esquema (simplificado) da reprodução humana
Para trabalhar em aula essa esquematização, peça aos estudantes que façam uma leitura individual atentamente. Enquanto isso, reproduza na lousa um esboço da imagem incluindo apenas os números (não o texto).
A seguir, solicite a diferentes estudantes que leiam em voz alta, cada qual um dos itens numerados. Utilize a sequência 1 a 3 referente ao homem, 1 a 3 referente à mulher e 4 a 8. Utilize o esboço na lousa para apontar o que está sendo lido, a fim de que todos consigam localizar, no livro do estudante, a parte que está sendo lida.
Após a leitura de cada item, verifique se os estudantes entenderam ou se existe a necessidade de revisar alguns dos termos utilizados.
Enfatize, na explicação, que:
- cada espermatozoide contém apenas parte do material genético do homem;
- cada óvulo contém apenas parte do material genético da mulher;
- o zigoto contém todo o material genético do espermatozoide e todo o material genético do óvulo que participaram da fecundação; portanto, o zigoto contém apenas parte do material genético do pai e apenas parte do material genético da mãe;
- as sucessivas divisões celulares que ocorrem no desenvolvimento do zigoto duplicam o material genético e, assim, cada nova célula contém o conjunto genético completo dêsse indivíduo.
4. Reprodução sexuada em animais
A reprodução sexuada envolve gametas
Assim como ocorre no caso do ser humano, a reprodução sexuada dos outros animais também envolve células especiais, os gametas (células reprodutivas). Um novo indivíduo é gerado a partir de um gameta masculino, chamado espermatozoide, e de um gameta feminino, chamado óvulo.
Os gametas se formam em órgãos apropriados do organismo do macho e da fêmea.
A fertilização pode ser interna ou externa
Um zigoto, a primeira célula de um novo indivíduo, é formado pela união de um espermatozoide e de um óvulo1nota de rodapé . Essa união é a fecundação ou fertilização.
Os comportamentos animais de acasalamento são muito variados. Há espécies em que os espermatozoides são depositados pelo macho no interior do corpo da fêmea. Nesse caso acontece a fertilização interna. Em outras espécies, macho e fêmea se aproximam um do outro e depositam seus gametas no ambiente, onde ocorre a fertilização externa. Como espermatozoide e óvulo são células muito delicadas que podem se desidratar (perder água) rapidamente e morrer, a fertilização externa ocorre dentro da água ou em ambientes extremamente úmidos.
Clique no play e acompanhe as informações do vídeo.
Saiba de onde vêm as palavras
• “Gameta” vem do grego , esposa, , esposo, e , casar-se.
• “Espermatozoide” vem do grego , que significa semente, germe, grão.
• “Óvulo” vem do latim , pequeno ovo.
• “Zigoto” vem do grego , que indica unido, que está junto.
• “Fertilização” vem do latim , fértil, que produz muito, que é abundante.
• “Fecundação” tem significado semelhante; do latim , fecundo, fértil.
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Itens 4 e 5
Nesses dois itens, será estabelecida a contraposição entre reprodução sexuada e reprodução assexuada em animais.
Para abordar o subitem A reprodução sexuada envolve gametas, retome o que foi discutido no item 3.
No subitem A fertilização pode ser interna ou externa, realize uma retomada da distinção entre fertilização interna e fertilização externa, temas já apresentados e discutidos no 7º ano.
Para trabalhar o subitem O desenvolvimento do zigoto, aproveite também o que foi discutido no item 3. Retome que um gameta contém apenas parte do conjunto de genes do indivíduo que o produziu, e que o zigoto, a nova célula formada na fertilização, contém a totalidade do material genético do espermatozoide e do óvulo envolvidos na fertilização. Enfatize, a partir disso, que a reprodução sexuada produz descendentes cujo material genético é em parte igual ao do pai e em parte igual ao da mãe. Assim, os descendentes têm semelhanças genéticas com seus pais, mas não são idênticos a eles.
No três subitens seguintes, explique e exemplifique a diferença entre animais ovíparos, vivíparos e ovovivíparos.
No item 5, explique que, na reprodução assexuada, um descendente se fórma a partir de um único indivíduo, por meio de uma série de divisões celulares que mantêm, no descendente, um material genético igual ao do ancestral. Saliente que nesse tipo de reprodução não existe envolvimento de gametas, e os descendentes são geneticamente idênticos ao ser que os originou.
O desenvolvimento do zigoto
Após a fertilização, o zigoto passa por um período de desenvolvimento, em que o número de células se multiplica. Nessa fase, ele recebe o nome de embrião.
Nas espécies que põem ovos, o embrião desenvolve-se dentro do ovo até o nascimento e, nesse período, utiliza substâncias nutritivas que existem no próprio ovo.
Há outras espécies de seres vivos em que o embrião permanece dentro do corpo da mãe e é nutrido por substâncias que provêm do organismo materno. É o que acontece na maioria dos mamíferos (grupo de animais que têm pelos na superfície do corpo e cujas fêmeas produzem leite para alimentar os filhotes).
Há espécies que produzem ovos, mas eles não são postos. Ao contrário, ficam protegidos dentro do corpo da mãe até o nascimento. Nesse caso, o embrião também se nutre de substâncias armazenadas no ovo.
A reprodução sexuada produz descendentes que apresentam material genético em parte igual ao do pai e em parte igual ao da mãe.
ATIVIDADE
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Hora de debater o significado de cada conceito, redigi-lo com nossas palavras e incluí-lo no nosso blog.
• gameta
• espermatozoide
• óvulo
• fertilização ou fecundação
• fertilização externa
• fertilização interna
• zigoto
• embrião animal
Respostas e comentários
Amplie o vocabulário!
Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:
- gameta Célula envolvida diretamente na reprodução, célula reprodutiva.
- espermatozoide Célula reprodutiva masculina, gameta masculino.
- óvulo Célula reprodutiva feminina, gameta feminino.
- fertilização ou fecundação União do espermatozoide (gameta masculino) e do óvulo (gameta feminino), da qual se origina a primeira célula de um novo indivíduo.
- fertilização externa Fertilização que ocorre no ambiente (ou seja, externamente ao corpo da fêmea).
- fertilização interna Fertilização que ocorre no interior do corpo da fêmea.
- zigoto Primeira célula de um novo indivíduo, que se fórma na fertilização.
- embrião animal Fase de desenvolvimento de um animal, posterior à de zigoto e anterior ao nascimento. (Para conhecimento do professor: o embrião humano passa a ser denominado feto a partir da nona semana de gravidez.)
Atividades
Após abordar em aula o subitem O desenvolvimento do zigoto, é oportuno propor aos estudantes os exercícios 1 a 4 do Use o que aprendeu.
Animais ovíparos
Insetos, répteis e aves, por exemplo, costumam pôr ovos após a fecundação. Em cada ovo, há um pequeno embrião e uma reserva de material nutritivo que garantirá o fornecimento de nutrientes ao novo ser que se desenvolve até que esteja pronto para nascer, saindo do ovo. As espécies de animais que põem ovos são denominadas ovíparas.
Os ovos das espécies terrestres atualmente viventes têm paredes impermeáveis à água, o que impede a desidratação e a morte do embrião.
A casca dos ovos de répteis e de aves, constituída de carbonato de cálcio, é um interessante exemplo dêsse tipo de adaptação. Essa casca impede a passagem de água, mas permite que passem gases através dela, o que possibilita a entrada de gás oxigênio, necessário à respiração celular do ser em desenvolvimento, e a saída de gás carbônico, excretado por ele. A casca dêsses ovos é bastante resistente e, caso se formasse antes da fertilização, impediria a passagem dos espermatozoides. A casca dos ovos de répteis e aves forma-se, portanto, em uma época posterior àquela em que pode ocorrer fecundação.
Animais vivíparos
Diferentemente do que acontece com as fêmeas ovíparas, a maioria das fêmeas de mamíferos retém os embriões no interior de seu corpo. Seu organismo é dotado de um órgão, o útero, no qual um ou mais embriões se desenvolvem até estarem prontos para nascer. Durante esse período de desenvolvimento, a gestação, os novos indivíduos são nutridos pelo corpo materno por meio de um órgão chamado placenta.
Espécies animais que possuem essas características são denominadas vivíparas.
Animais ovovivíparos
No que diz respeito ao desenvolvimento do embrião, há um terceiro caso que pode ser encontrado, por exemplo, em algumas espécies de peixes e de répteis. Após a fertilização interna, as fêmeas produzem ovos, mas os retêm em seu interior até o nascimento dos filhotes.
Diversamente do que ocorre no caso dos vivíparos, a nutrição do embrião presente nesses ovos não vem diretamente da mãe, mas sim das reservas nutritivas existentes nos próprios ovos no momento em que foram formados. Nessas espécies animais, denominadas ovovivíparas, o corpo materno apenas protege os ovos de fatores ambientais que possam destruí-los, tais como o calor excessivo e os predadores.
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Conteúdos atitudinais sugeridos
- Valorizar a vida em sua diversidade.
- Valorizar a proteção das diferentes fórmas de vida.
Muitas pessoas sentem repugnância por fórmas de vida que lhes parecem feias. Com o aprendizado de Ciências da Natureza, espera-se que, compreendendo progressivamente a relação entre conceitos como adaptação, sobrevivência, seleção natural, evolução, variabilidade genética e transmissão dos genes aos descendentes, os estudantes passem a valorizar a diversidade de fórmas de vida e a entender a importância de sua conservação.
De ôlho na Bê êne cê cê!
A compreensão e a valorização da diversidade de fórmas de vida e o entendimento da importância de sua preservação vão ao encontro da capacitação dos estudantes para construir argumentos com base em dados, evidências e informações confiáveis e negociar e defender ideias e pontos de vista que promovam a consciência socioambiental. Assim, vão ao encontro do desenvolvimento da competência específica 5.
Atividades
Ao final do item 4, podem ser propostos os exercícios 5 e 6 do Use o que aprendeu e as atividades 1 e 2 do Explore diferentes linguagens.
5. Reprodução assexuada em animais
Várias espécies, principalmente de animais menos complexos, conseguem também reproduzir-se assexuadamente.
Na reprodução assexuada, um ou mais novos indivíduos são gerados por uma série de divisões celulares a partir de um único “ancestral”. Nesse tipo de reprodução não ocorre a união de gametas, e os descendentes são geneticamente idênticos ao ser que os originou.
Brotamento
Um modo de reprodução assexuada é o brotamento, que ocorre, por exemplo, na hidra. O broto surge por meio de sucessivas divisões celulares que produzem novas células cuja bagagem genética é idêntica à da hidra original. O broto cresce à medida que seu número de células aumenta, por divisões celulares. Atingido um certo tamanho, o broto pode se destacar e passar a ter vida independente.
Nas anêmonas-do-mar também pode ocorrer brotamento. As colônias de anêmonas-do-mar formam-se quando os novos indivíduos produzidos assexuadamente permanecem unidos aos “ancestrais” (foto A).
Regeneração de fragmentos
Outro modo de reprodução assexuada ocorre com alguns animais quando há fragmentação seguida de regeneração das partes. Nesse processo, um ou mais pedaços do corpo do animal destacam-se dele por ação de uma fôrça externa e, a seguir, sofrem regeneração, ou seja, reconstroem as partes que faltam. Isso acontece, por exemplo, em certas espécies de esponjas, anêmonas-do-mar, vermes e estrelas-do-mar.
Dependendo da espécie e dos fragmentos, pode haver regeneração de todos os pedaços ou de apenas alguns deles. Se uma estrela-do-mar perder um de seus braços, por exemplo, haverá regeneração e um novo braço será formado (foto B). Se o braço perdido tiver uma porção do disco central do animal, também terá a capacidade de regeneração e originará um novo indivíduo.
Respostas e comentários
Atividades
Após o item 5, os estudantes têm condições de realizar a atividade 3 do Explore diferentes linguagens.
Conteúdos procedimentais sugeridos
- Coletar informações sôbre de vida animal.
- Organizar as informações e compartilhá-las com os colegas.
Sugestão de atividade
Caso considere adequado, trabalhe os conteúdos procedimentais listados por meio das propostas a seguir, com os estudantes divididos em equipes.
- Pesquisar informações a respeito do ciclo de vida de um animal, ou grupo de animais, conforme escolha do professor (ou da equipe).
- Organizar as informações obtidas e elaborar um ou mais cartazes – com textos, desenhos e colagens – que mostrem esse ciclo.
- Postar as informações, de fórma clara e compreensível, no blog da equipe.
Essa atividade permite que cada equipe trabalhe um grupo de animais, por exemplo, poríferos, cnidários, platelmintos, nematódeos, anelídeos, moluscos, artrópodes, equinodermos, peixes, anfíbios, répteis, aves, mamíferos (noções sôbre os grupos animais já foram estudadas no 6º ano).
A exposição dos resultados ao restante da turma permite que todos os estudantes tenham uma visão da variedade de estratégias associadas às duas fórmas básicas de reprodução: sexuada e assexuada.
Insista com os estudantes quanto à equidade na divisão de tarefas, a fim de que todos tenham a oportunidade de contribuir para a elaboração dos materiais a serem utilizados e participar ativamente da apresentação em público.
Combine uma data para a exposição de cada equipe. Se possível, disponibilize o uso de tecnologias digitais de informação e comunicação (Tê dê i cês) para a apresentação e incentive sua utilização. Nesse caso, dedique tempo para explicar quais equipamentos e softwares estarão disponíveis no dia da apresentação e verifique se os estudantes sabem utilizá-los, solucionando as eventuais dúvidas.
De ôlho na Bê êne cê cê!
A apresentação utilizando Tê dê i cês alinha-se ao desenvolvimento da competência geral 5 e da competência específica 6. Também contribui para desenvolver a habilidade ê éfe seis nove éle pê três oito, de Língua Portuguesa, pois exercita organizar os dados e informações pesquisados em painéis ou isláidis de apresentação, levando em conta o contexto de produção, o tempo disponível, as características do gênero apresentação oral, bem como as mídias e tecnologias que serão utilizadas.
6. Reprodução sexuada e variabilidade genética dos descendentes
Qual o modo mais vantajoso de reprodução: sexuada ou assexuada? Se ambos são observados na natureza, é porque ambos têm suas vantagens. Em termos evolutivos, podemos dizer que, se determinada espécie se reproduz de um e/ou de outro modo, é porque isso é uma característica para sobreviver no ambiente ao qual está adaptada.
A reprodução assexuada permite que um indivíduo gere vários descendentes geneticamente iguais a ele, denominados clones. Se o ser original está bem adaptado ao ambiente, e se esse ambiente fornece condições adequadas para a vida de novos indivíduos, então os descendentes terão grandes chances de sobreviver e de se desenvolver. A reprodução assexuada permite a uma espécie, portanto, ter sucesso em determinado ambiente, povoando-o rapidamente.
Na reprodução assexuada, os indivíduos não precisam investir suas energias na produção de gametas e, no caso de animais, também na procura de parceiro para acasalar e em rituais de acasalamento.
Por outro lado, a grande desvantagem da reprodução assexuada é o fato de os descendentes não apresentarem variabilidade genética. Como todos os descendentes são geneticamente semelhantes, eles estão muito mais sujeitos ao desaparecimento no caso de alguma alteração ambiental à qual eles não tenham resistência. Assim, por exemplo, as mudanças climáticas, o aparecimento de novas doenças ou de novas pragas e as modificações na composição do ar, do solo ou da água podem provocar a morte de grande parte dos indivíduos da espécie e até mesmo extingui-la.
Aí entra em cena a grande vantagem evolutiva da reprodução sexuada: os descendentes não são geneticamente idênticos a nenhum dos pais, pois herdam apenas parte do material genético de cada um deles. Assim, numa população de indivíduos que se reproduzem sexuadamente, encontramos uma variabilidade muito maior de características, na fórma e no funcionamento do organismo, que confere à espécie uma maior chance de adaptação a possíveis mudanças do ambiente.
Uma nova doença pode eliminar alguns indivíduos, mas outros podem sobreviver a ela. Um novo predador pode eliminar alguns indivíduos, mas não outros que, por exemplo, graças à variabilidade de características, confundam-se visualmente com o ambiente.
Assim, a reprodução sexuada aumenta a variabilidade dos indivíduos de uma população, aumentando as chances de surgirem indivíduos com características que os ajudem a sobreviver e se desenvolver no ambiente. Isso proporcionou, ao longo de muitos milhões de anos, a evolução das espécies que constituem a enorme biodiversidade atual.
ATIVIDADE
Amplie o vocabulário!
Hora de debater o significado de cada conceito, redigi-lo com nossas palavras e incluí-lo no nosso blog.
• reprodução sexuada
• reprodução assexuada
• clone
Respostas e comentários
Item 6
Ao abordar esse item, explique que o modo de reprodução de determinada espécie animal é uma característica para sobreviver no ambiente ao qual está adaptada.
Explique que a reprodução assexuada permite a uma espécie povoar um ambiente favorável sem investir energia na produção de gametas, na procura de parceiro para acasalar e em rituais de acasalamento. A desvantagem é que os descendentes são geneticamente semelhantes entre si, estando mais susceptíveis a eventuais alterações ambientais a que não resistam.
Saliente, por outro lado, que a vantagem da reprodução sexuada é a variabilidade de características dos descendentes, conferindo à espécie maior possibilidade de sobreviver a eventuais alterações ambientais. Contudo, os indivíduos devem investir energia na produção de gametas, na procura de parceiro para acasalar e em rituais de acasalamento.
Amplie o vocabulário!
Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:
- reprodução sexuada Reprodução que envolve a junção de células reprodutivas (gametas) de ambos os sexos. O material genético do descendente conterá genes herdados de ambos os pais.
- reprodução assexuada Reprodução que não envolve gametas. O material genético do descendente é igual ao do ancestral.
- clone Indivíduo que é geneticamente igual a seu ancestral, resultado de reprodução assexuada.
Atividades
Ao final do item 6, proponha aos estudantes o exercício 7 do Use o que aprendeu e as atividades 4 a 6 do Explore diferentes linguagens.
De ôlho na Bê êne cê cê!
As atividades 4 e 5 da seção Use o que aprendeu e a atividade 3 da seção Explore diferentes linguagens oportunizam o desenvolvimento da competência específica 2, por auxiliarem a compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das Ciências da Natureza, bem como dominar processos, práticas e procedimentos da investigação científica, de modo a sentir segurança no debate de questões científicas e continuar aprendendo; e da competência específica 3, por estimularem analisar, compreender e explicar características, fenômenos e processos relativos ao mundo natural e social, como também as relações que se estabelecem entre eles, exercitando a curiosidade para fazer perguntas e buscar respostas com base nos conhecimentos das Ciências da Natureza.
Organização de ideias
MAPA CONCEITUAL
Atividade
Use o que aprendeu
- A reprodução sexuada envolve gametas.
- O que são gametas?
- Como é chamado o gameta masculino?
- Como é chamado o gameta feminino?
- Na espécie humana, assim como em muitas outras, há células com o conjunto completo de genes que o indivíduo possui e células com apenas parte dêsse material genético.
- Quais são as células com apenas parte do material genético?
- Quais são as células que têm o conjunto completo de genes?
- Qual dêsses dois tipos de células tem participação direta no processo de fertilização?
- De onde vem o material genético presente em um zigoto?
- No seu corpo, há centenas de trilhões de células que contêm o conjunto completo dos genes que você possui. Explique como é possível que todas elas possuam cópias dêsse material genético que você herdou de seus pais se, nos gametas deles que participaram da fecundação, havia material suficiente apenas para a formação do zigoto.
- A fertilização externa requer um número muito maior de gametas do que a interna. (Uma ostra, por exemplo, produz 100 milhões de gametas femininos por ano; já uma mulher libera anualmente apenas cêrca de 12 ovócitos.) Levando em conta as características da fertilização externa e da fertilização interna, explique por que, evolutivamente, as espécies com fertilização externa produzem mais gametas.
- A espécie humana é classificada como vivípara, ao passo que as araras são consideradas ovíparas.
- Por que essas espécies diferem nessa classificação?
- Cachorros, gatos, porcos e cavalos são incluídos em qual dos dois grupos? Por quê?
- Enumere as vantagens e as desvantagens das duas fórmas de reprodução, sexuada e assexuada.
Respostas e comentários
Respostas do Use o que aprendeu
1. a) Células reprodutivas, isto é, células envolvidas na reprodução (sexuada).
b) Espermatozoide.
c) Óvulo.
2. a) Os gametas (óvulo e espermatozoide).
b) As demais células do corpo. (Professor, elas costumam ser designadas usando o termo células somáticas.)
c) Os gametas. Na fertilização, um espermatozoide e um óvulo se unem para formar uma célula diploide.
3. O material genético do zigoto resulta da junção de dois “lotes” de material genético, um de cada gameta. Portanto, o material genético do zigoto vem do espermatozoide e do óvulo que participaram da fertilização.
4. Todas essas células se originaram de divisões celulares sucessivas a partir do zigoto. A cada vez que uma célula sofre esse tipo de divisão e origina duas novas células, o material genético é copiado e, devido a essa cópia, cada célula resultante terá um conjunto completo dos genes presentes originalmente no zigoto.
5. Espera-se que os estudantes comentem que a fertilização externa depende do encontro entre os gametas dispersos em um espaço muito maior (o meio externo ao corpo) que no caso da fertilização interna.
No caso da fertilização externa, os indivíduos produtores de mais gametas foram favorecidos pela seleção natural, já que o maior número de gametas aumenta a chance de ter descendentes.
6. a) A espécie humana é classificada como vivípara porque a fêmea retém o embrião no interior de seu organismo, mais especificamente no útero, protegendo-o e nutrindo-o até o final da gestação. Já as araras são ovíparas porque a fêmea põe ovos; no interior de cada um deles há um embrião e reservas nutritivas.
b) Cachorros, gatos, porcos e cavalos são mamíferos que compartilham, entre outras características, o fato de a fêmea reter o embrião em seu corpo, protegendo-o e nutrindo-o até o final da gestação. Essas espécies são, portanto, vivíparas.
7. A reprodução assexuada permite a uma espécie animal “explorar” um certo ambiente, povoando-o rapidamente. Os indivíduos não precisam investir suas energias na produção de gametas, na procura de parceiro para acasalar e em rituais de acasalamento.
A grande desvantagem da reprodução assexuada é que os descendentes, geneticamente semelhantes, estão muito mais sujeitos ao desaparecimento no caso de alguma alteração ambiental à qual não tenham resistência.
A vantagem evolutiva da reprodução sexuada é que há maior variabilidade de características dos indivíduos de uma população do que se a reprodução fosse assexuada, o que confere à espécie maior chance de adaptação a eventuais alterações ambientais. Os indivíduos mais adaptados ao ambiente são selecionados naturalmente e, ao se reproduzirem, passam adiante seus genes.
Como desvantagens, podemos mencionar que os indivíduos devem investir energia na produção de gametas, na procura de parceiro para acasalar e em rituais de acasalamento.
Atividade
Explore diferentes linguagens
A critério do professor, estas atividades poderão ser feitas em grupos.
TIRINHA
- Com que finalidade uma ave macho exibe sua plumagem e dança na época do acasalamento?
- A dança do acasalamento de algumas aves é parte da reprodução sexuada ou assexuada?
TRECHO DE DOCUMENTÁRIO
3. Um documentário de televisão informou que, numa certa localidade à beira-mar, nativos sobrevivem da coleta e da venda de pérolas que se formam dentro de certas ostras. Sabendo que as estrelas-do-mar se alimentam de ostras, esses nativos criaram o hábito de mergulhar à procura de estrelas-do-mar e, sempre que as encontravam, cortavam-nas ao meio e jogavam os pedaços de volta ao mar. Após alguns anos, perceberam que a população de estrelas-do-mar tinha aumentado em vez de diminuir.
Proponha uma explicação para o aumento da população de estrelas-do-mar relatado.
CHARGE
A charge satiriza a clonagem humana, que, atualmente, não é eticamente aceita.
- O que é um clone?
- Quando uma hidra (cnidário) se reproduz por brotamento, a formação do novo indivíduo requer encontro de espermatozoide e óvulo? Explique.
- A formação de um clone de anêmona-do-mar é um modo de reprodução sexuada ou assexuada?
Seu aprendizado não termina aqui
A caça e a pesca predatórias – aquelas em que são mortos mais animais do que a velocidade natural de reprodução consegue repor – colocam várias espécies em risco de extinção. Esteja atento a esses graves problemas, acompanhe as notícias sôbre o tema em fontes informativas de credibilidade e jamais adote atitudes que possam estimular a matança indiscriminada de animais.
Respostas e comentários
Respostas do Explore diferentes linguagens
1. Para convencer a fêmea a acasalar com ele.
2. Sexuada, pois a reprodução das aves envolve o encontro de gametas produzidos pela ave macho e pela ave fêmea.
3. Espera-se que os estudantes associem a proliferação das estrelas-do-mar à grande capacidade de regeneração dêsses animais. Assim, os fragmentos resultantes de uma estrela-do-mar cortada podem eventualmente se regenerar e originar novos indivíduos.
4. Um organismo geneticamente idêntico a outro.
5. Não, pois se trata de um processo em que o novo indivíduo se fórma por meio de sucessivas divisões celulares que mantêm, em cada uma das novas células produzidas, o conjunto completo de genes do organismo original. Em outras palavras, trata-se de reprodução assexuada.
6. Assexuada, já que o clone é geneticamente idêntico ao ancestral.
De ôlho na Bê êne cê cê!
A seção Seu aprendizado não termina aqui vai ao encontro do que está expresso na competência geral 10 e na competência específica 8, ao propor agir pessoal e coletivamente com respeito, responsabilidade e determinação, recorrendo aos conhecimentos das Ciências da Natureza para tomar decisões frente a questões socioambientais, com base em princípios éticos, democráticos, sustentáveis e solidários.
tê cê tê Meio Ambiente
Por despertar a atenção para a caça e a pesca predatórias, a seção Seu aprendizado não termina aqui do capítulo é pertinente ao tê cê tê Educação Ambiental, que faz parte da macroárea Meio Ambiente.
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- Em muitas espécies, entre elas a humana, o espermatozoide penetra em um ovócito, que é uma célula que originará o óvulo após ser estimulada pela entrada de um espermatozoide nela. O óvulo que é formado e o espermatozoide que já está em seu interior participam da fertilização. Nesse processo, os materiais genéticos do núcleo do óvulo e do núcleo do espermatozoide se reúnem em um núcleo celular único, que é o núcleo do zigoto formado nessa fertilização.
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