Guia Do Professor (1)
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Descrição: biologia12...
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Índice
Apresentação Aprese ntação do Guia do Prof Professor essor ........................... ...................................... ..................... .................... .................... ..................... ................... ........
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Finalidades da disciplina de Biologia – 12.o ano .... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ...... ..
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Apresentação do programa da disciplina de Biologia – 12.o an ano.... o....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..... ...... ...... ...... ... 4 ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ...... 5 Unidade 1 – Reprodução e manipulação da fertilidade .... 1 – Planifi Planificação cação a médio prazo ............ ...................... ..................... ..................... .................... ..................... ..................... .................... ............. ...
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2 – Planif Planificaçã icação o a curto prazo ................. ........................... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..........
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3 – Guião de exploraç exploração ão das transparê transparências.............. ncias......................... ..................... .................... .................... ..................... ........... 10 4 – Document Documentos os de de ampliação ampliação .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ............... .... 12 5 – Mapa de conceitos conceitos .............. ........................ .................... .................... .................... .................... ..................... ..................... .................... ............... ..... 17 ..................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ................. ...... 18 Unidade 2 – Património genético ........... 1 – Planificação Planificação a médio médio prazo prazo ............................. ........................................ ..................... .................... .................... ..................... ................. ...... 19 2 – Planificação Planificação a curto prazo prazo .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ................. ...... 22 3 – Guião de exploraç exploração ão das transparê transparências ncias .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .............. .... 23 4 – Documentos Documentos de ampliação ampliação .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ............... .... 26 5 – Mapa de conceitos conceitos ............ ...................... .................... ..................... ..................... .................... .................... .................... .................... ................. ....... 31 .................... ..................... .................... .................... ..................... ................. ...... 32 Unidade 3 – Imunidade e controlo de doenças ......... 1 – Planificação Planificação a médio prazo ............................. ........................................ ..................... .................... .................... ..................... ................. ...... 33 2 – Planificação Planificação a curto prazo prazo .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ................. ...... 35 3 – Guião de exploração exploração das transparê transparências ncias .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .............. .... 36 4 – Documentos Documentos de ampliação ampliação .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ............... .... 37 5 – Mapa de conceitos conceitos .......................... .................................... .................... .................... .................... .................... .................... .................... .............. .... 39 .................... .................... ..................... ..................... .......... 40 Unidade 4 – Produção de alimentos e sustentabilidade .......... 1 – Planificação Planificação a médio médio prazo prazo ............................. ........................................ ..................... .................... .................... ..................... ................. ...... 41 2 – Planificação Planificação a curto prazo .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ................. ...... 43 3 – Guião de exploração das transparê transparências ncias .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .............. .... 44 4 – Documentos de ampliação ampliação .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ............... .... 46 5 – Mapa de concei conceitos tos .......................... .................................... .................... .................... .................... .................... .................... .................... .............. .... 50 .................... ..................... ...................... ..................... ............... ..... 52 Unidade 5 – Preservar e recuperar o meio ambiente .......... 1 – Planificação Planificação a médio prazo ......... .................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................... ............... ..... 53 2 – Planificação Planificação a curto prazo prazo .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ................. ...... 55 3 – Guião de exploração exploração das transparê transparências ncias .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .............. .... 56 4 – Documentos de ampliação ampliação .......... .................... .................... ..................... ..................... .................... .................... ..................... ............... .... 58 5 – Mapa de concei conceitos tos .......................... .................................... 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| BioDesafios – 12.o Ano
Apresentação do Guia do Professor Ao longo do manual do professor, na sua barra exclusiva, encontram-se sugestões metodológicas, aprofundamentos de determinadas temáticas e articulações com os restantes recursos que constituem o BioDesafios. Contudo, considerámos pertinente fornecer fornecer ao docente outros materiais que podem enriquecer/complementar riquecer/ complementar a sua actividade. activi dade. Por esta razão, para para cada uma das unidades u nidades que constituem o Progr Programa ama de Biologia, Biol ogia, encontra, por esta ordem, no Guia do Professor: recursos web e bibliografia; planificação anual; planificação a curto prazo, apoiada num esquema integrador; guião de exploração das transparências; transparências; documentos de ampliação; ampliaçã o; mapa de conceitos. O Guia do Professor apresenta ainda as seguintes mais-valias: – sugestão de planificações anual e a curto prazo, baseadas na resolução de problemas e formuladas de uma forma sequencial, adaptável ao ritmo de aprendizagem dos alunos; – os problemas apresentados na dupla página inicial introdutória da unidade surgem integrados na rede conceptual, funcionando como ângulos de abordagem e possíveis elementos motivadores. Esta rede conceptual apresenta uma estrutura dinâmica com conexões conex ões e interligações, promovendo promovendo uma abordagem adaptada aos diferentes cenários possíveis na sala de aula. Todas as sugestões apresentadas estão de acordo com o programa de Biologia e encontram-se devidamente articuladas com os restantes recursos didácticos que integram o nosso projecto. Desejamos que este recurso didáctico vos seja útil e satisfaça as vossas expectativas!
Finalidades da disciplina de Biologia – 12.o ano Muitas das questões que afectam o futuro da civilização vão procurar respostas nos mais recentes desenvolvimentos da Biologia. Entre as inúmeras questões podemos destacar o crescimento demográfico, a produção e distribuição de alimentos, o bem-estar do indivíduo, a preservação da biodiversidade, a manipulação do genoma humano e dos outros seres vivos, o combate à doença e a promoção da vida, a escassez esca ssez de espaços e recursos, as intervenções do Homem nos subsistemas subsist emas terrestres terrestres associados a impactes impac tes geológicos negativos, o problema da protecção ambiental e do desenvolvimento sustentável e muitas outras questões que poderiam pode riam ser referenciadas e para as quais não basta bast a encontrar resrespostas tecnológicas. É necessário, para além destas respostas, uma mudança de atitudes por parte do cidadão e da sociedade em geral. Para que esta mudança de atitudes se verifique, impõe-se uma literacia científica sólida que nos auxilie a compr compreender eender o mundo em que vivemos, a identificar os seus problemas e a entender as possíveis soluções de uma forma fundamentada, sem procurar refúgio nas ideias feitas e nos preconceitos. A consciencialização e a reflexão crítica sobre esses desafios são inadiáveis, sob pena de se gerar uma crescente incapacidade dos d os cidadãos para desempenharem o seu papel no seio da democracia participada partici pada e garantirem a liberdade e o controlo sobre os abusos de poder pod er e sobre a falta de transparência nas decisões políticas.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
O programa do 12.° ano de Biologia pretende ser uma peça importante e participar activamente na construção de cidadãos mais ma is informados, responsáveis responsáveis e intervenientes, atendendo às finalidades anteriormente expressas. Indicam-se, seguidamente, as linhas fundamentais fun damentais que presidir presidiram am à selecção e organização dos conteúdos programáticos. programáticos. Selecção e organização dos conteúdos Baseados, principalmente, em quadros teóricos oriundos da área da Biologia, assim como em resultados obtidos em investigações na área do Ensino das Ciências, os autores do programa adoptaram critérios de selecção e organização dos temas/conteúdos que tiveram em consideração diversos aspectos, tais como: – as grandes finalidades da disciplina, di sciplina, já expressas, e criar linhas orientadoras para que os alunos possam ou não optar por uma via profissional nestas áreas, áreas, de tal forma que preconize uma participação crítica e interventiva na resolução de problemas, baseada em informação e métodos científicos. – a perspectiva de que ensinar ciências não deve ser a de transmitir conhecimentos, mas sim a de criar ambientes de ensino e de aprendizagem favoráveis à construção activa do saber e do saber-fazer; –a necessidade de fornecer quadros quadros conceptuais integradores e globalizantes que facilitem as aprendizagens significativas; – o destaque de temas actuais com impacte na protecção do ambiente, no desenvolvimento sustentável e no exercício da cidadania.
Apresentação do programa de Biologia – 12.o ano O programa da disciplina de Biologia deverá ser explorado como uma sequência de temáticas propostas cuja abordagem deverá ser dinâmica, de modo ao aluno conseguir construir um quadro conceptual integrador e globalizante.
A BIOLOGIA E OS DESAFIOS DA ACTUALIDADE Homem
Biologia – Biotecnologia – Sociedade
Ambiente
Sociedade – Biotecnologia – Biologia
Reprodução e manipulação da fertilidade
Património genético
Imunidade e controlo de doenças
Produção de alimentos e sustentabilidade
Preservar e recuperar o meio ambiente
Unidade 1
Unidade 2
Unidade 3
Unidade 4
Unidade 5
O esquema conceptual que presidiu à construção do programa programa enfatiza a dualidade dualid ade unidade versus versus diversidade, diversidade, o que permite aprender a valorizar a Vida como um todo, respeitando a diversidade dos seres vivos.
Unidade 1
Reprodução e manipulação da fertilidade
Capítulo 1 – Reprodução humana Capítulo 2 – Manipulação da fertilidade
Recursos web e bibliografia
http://www.bionetonline.org/portugues(*) http://medstat.med.utah.edu/kw/human_reprod(*) http://www.cnecv.gov.pt(*) http://www.bioethics.org(*) http://www.hc-sc.gc.ca/english/protection/reproduction(*) http://www.vlib.org/Biosciences(*) CAMPBELL, N. A. et all (2007). all (2007). Biology Biology (8. (8.a Ed.). Menlo Park: Benjamin/Cummings Publishing Pu blishing Company. AZEVEDO, C. (Coord.) (2005). Biologia Celular e Molecular (4.a Ed.). Lisboa: LIDEL – Edições Edi ções Técnicas, Lda. GUYTON, A. (2001). Tratado de Fisiologia Medica (10. Medica (10.a Ed.). Madrid: Interamericana – McGraw-Hill Interamericana. GRIFFITHS, A., Miller, J., Suzuki, D., Lewontin, R. & Gelbart, Ge lbart, W. (2007). An Introduction a to Genetic Analysis (9. Analysis (9. Ed.). New York: Freeman.
(*)Actualização permanente
em http:/ http://desafios.asa. /desafios.asa.pt. pt.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
1 – Planificação a médio prazo s a e s t s d l a i o . u v N a e r p
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e v a h c s a r v a l a P
, e e e a o i o e i o o o é d d d n r e t t t t s d o i p o g , a í : ú a a e t , e s l o r s o s o n e s a s l s o m t o ã t é m m o i l , : l i u o r r , m r , s s l a o ç r e e e o , g a n i u f p a o g e u c l f o i i e s e e l t a r í l t o d í r í c a u í e e i c d t u m e p e é r r d l r y á l u s t l a r n p n p p n g s b i i o a s o s o s s v o r C v e s o e é ó s e ú ó é e e G n E g O T T m E g E E z C O T E S L O F m F G – – – – – – – – – – – – – – – –
… r a t i v E
- - - s s - s s i a a n e i m x a e c o c t i é e t i v a l r . e / õ s n a á n o o d e s ç e n d v i o d e c o u m e r s o r d o õ a m q e u e e s t e u d ç r r a t q f s o u s i a e o r a i i a l s h a a l E l r t h p d p d f c e •
, ) - a - o - s o - e - e e - o - s e o o i o i a e n u t i l á a s o á ã t v a l s t t o n ã i o n n u a a s d d e n ç r c e s r ç s f o n d n e i i o a ã o m p ó c n e i a a a ç r a a r s n é i i n o m c H o d a i g i t i p p a v m p n a e g i c c b c o e e l h s s m l n d r o a o c n s e m n o s . r n m o e a ó i t a i o s o n d v â e d f o e n g r a v a t e e r d u o A n e r s e n a n i d e o e r e q d t s a e d m i a z o i e . i g u e m s d i a t a e o a c f p o g r r a s s x d i o i a c s ã l e g , d d i s a s a i t o o o m e o v e t e ç t r v o l t . h d o . o u n f i c r n e d a ã o u ó n a u p n a q e ó i o s a o s p e i s c é o e . d ç s s d t i s â i e e e o d m g d e r t i ã n e ã m o s a s e o h f o n ç n ã c r m ç e c a c ã a o e m o u õ n i o r l ç l o o a o t o ç n a ç o o ó l ã t o p i e l e f c p a o a c d c s p s u m r s r a o d ç n r e u s i c , ã r i , e e s a t n e s g a p e p t i o o r c f d f l t . u s m r e e s c . c u r n n s g s i o d c c i o e u e s m s o f s r n r e a a s a o u i o v ã a a e u f m s o o i e a i i u l m m n d d s d d s s A c a d A m m A ( a A c n d O m f A d r • • • • • •
… r a z i t a f n E
s a s i c i n a n ê t i d e u p t i t m o a C
, - - o a - - . - - o e o o ã m n d e r o d o c s ç o u m f o p o ú u c s s d r a o p o a o t s o t r m o o o c p r n r o r n s e e e c r o d a e p d d o a t z m e m i r i o t n s n r i a m e a r p p e e o c l e e e n o r o ó a h r e r i r d m o a t V n b d p c p a t •
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
s - i a o g o o f r t c r l o p o e o e p m i r s i s a f s a à r m à a e . t s t e s s e r o i v s e p i a r r t i o a s t e l g o u t e o d d n r l I •
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
- - o l r d u m o a o e h p v z n i o o i o r d r e s t á . u e n o t o s n d e n n o a i e e o i m r O m d v b m •
: a a - e l a d a d e e v r m r i v m o í e a l r u p n s o b o e h e o s o r h l d s u a s ? p e e q e s e o c o d r t o m v i o a e O ã t r i e s ç o d a i l ? f p u u m a s s r s d t i o u o o e o o r C q d n s d p S
- s s - - - - a s - a a o e i o s o n i e o d u . i m i r t c i c a c h i õ a c i p n a a n õ t s s a a i m ç e l c e p r d ê n p i e m r a r t d d e c s e e r , é a c o a m c a n m a d r o n i s c d u e i e i e i c c h a o a l . n p d i s e c o s s o h g n a a a i e o â l t o ó c u n t ã o t l a n u s d c ç c r d r s o i o s g x n e / e a e u e o e a i e a ó A m e p n p d R p t d b l s m • •
. r a à l - - - e - - - e - - à - s i a z a s e e s a o n o e s t g r o s n d r c e e e s n e d m e o ó e ã l p r a ó p o n r r o o , m r i c v g a o ç o . i ã é p t u v m o d r e i s c a s g r i o a i t r ã t u s o t t a i m s e e t i d n ç o t o s a i v t n n l a h u i n f d i l a u h s i s d r a a e n s i n o d e i e d i e n e t v r , o r e i o o c s m e o m e e a . r t d a o n c r i i i o e s c a g s i r d a ã a n v r g p ç r e s l g a a s v a a o à t a s a e i l á r m c l e s s r l r s o n m s e i r o e i i o e e r o u o v ó a s r l s p t s m g o n s d e e s s l a a i v g a d n s t b r n a i ó i a â n o e u e a e r e o a O t c h d g I t c l A d d r d t s b f c • • •
e o o - o - e n u s ã u ã a t d e s h ç m o e o g i n o o a r i m r é ã r o d o z i p v g ã l á ç e a n f o ç t a r n u a m o n o . u e d a a c u v i d n r o n d e m f t e o b ã a u s m e e r s ç i d u m a p a g c e a e h A m f p e n A D e t r o o R a a a ã 2 e ã 3 s 1 . p ç 1 o e . t . e t 1 m 1 e ç 1 g
. s - s e n a õ e t ç e i d o m n a â o s g c a s s i r o a á d r s a s o i r l e t a c n v e o A n c •
Unidade 1 — Reprodução e manipulação da fertilidade | BioDesafios – 12.o Ano
s a e s t s d l a i o . u v N a e r p e v a h c s a r v a l a P
- s - a i o o a o e o i i t o c n h s ã c o i h a n i m v i ã n e ç r o s r l b c e ã e s s i r e a s n i m ç a a m á o o e a i n a a m i v o ç ó a o o é c i m t v m n i l n n s r n e t i g n r i o i n c s d ã ã s o r o â a i c c o á c o e a á l r a s n ç r e o : s f a o s x n e t o l r l t s m a o e u o o g m r o r a b o i l i s u i o e l n r e o f r f r t t ã c t e r c d o t e o i r ç u e e n o o x i e r r o e a i c e i m e o r á P H p H p R t C e R a F N E F A b D m n C M D c O P – – – – – – – – – – – – – – – – –
… r a t i v E
… r a z i t a f n E
s a s i c i n a n ê t i d e u p t i t m o a C
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
- i - - e i s - s a s l d a c o e o n v a o f s a t e n d s a s i l s s e e n e i c e i r e b . a o p t a m e i r z a u s n p s i s o s t c q o e i e v a i s i t t s p r b i o o u m r e t m e c a c a d l a m o b r õ ç f e r o a a m u o r p r i s u a e / a e l t v d e t r P •
. - - s - - - s i a n m u o n e ê a d v a p x d l l u o i p e a f s r v n i n e p s e s t i e s r e r d o r e a a e a t r d z d c a e i t d i s a n s o f a i v i d s s t a m c t t u s i o e a n s o t a d l b r e e d n a m a e o o r i c i o i i ã P f r a c b ç •
- e a - s - e e - a u s n a a r l d u n e e n . b e c e e u v s q e a s i r n o r i o a r s i o t é ã e t d p . s p d r o r n g ç d n o s p a a e m o t o a e a d á d v o o n c d o s n n a e s o s e n ã r i d c ã i c a a u s i a ç r o m s t a m n b a c i t s d m r e a u s e u e í i g f r z t m r õ e h i f m t a p e u r e ç d r u m a e c d a s a s n t a e r t r s e d s d t a e e o i s a c r e i õ r a o e t n n p d x D t r g s ç I • •
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
s a e s t s d l a i o . u v N a e r p e v a h c s a r v a l a P
o ã n ç o s p c o e s i v c o t a r d p t o e c n t é a o r C M t – –
… r a t i v E
o / - o s d e n d o p u o o a d e t z o c v c s i s i t é a e t e l r . s d a t s u m u t a x s n o v x u e o o i O e o t d c t •
… r a z i t a f n E
e d a d i l i t r e f n I –
o e ã t ç n e u a d m d i o a c t r i s p d i e e s s R m a –
- - e r â d e g s e e s n d e o õ c o s i r a b o ã t i ç e r a m C v m e –
. - - o - a o e a s s s - i n d t n e ã d e o e o i ã s r d t p c r ç e i t s s b o n d e é i s o o e c t e u m a z s ã r o a d c i s m í ç d r e i s e j u r p e t t d o o l o f é n s s r e a e a d i o o a e A d v a d m c v c p m t •
, - e - - - s e - a i t s a u s o e i n d r n m o h a m a t d e l , i õ ç , e m ã m u s . c m e u o d : ç r a e t a m s f t a a i h i d v t d e x i c n i n . i o e n e l g i ( , é ) d i d n a t i s e e a i l r r a a g o n i e o p d m n i ã f r i r o a m m . l m n i ) n n e c o o o t ç i e i . i t r a e t c a m p ã m e d s s m e d m e e õ r ç o f n o e e f o ç o u c i n u ã , s d s a o u d a h d a a c ç e s p o e m s o e c d r õ i f e r u a d r e p t i j a a a o õ e s a : r . i n b s s n d f c n i l ç r i l s s i o s a u l a x m i a n e r u A s A m c b m f a p ( c e • •
s a s i c i n a n ê t i d e u p t i t m o a C
. s - - - o e a - e - s o o . - - à - i - s o - - e e - o s - - - e i i o a t s r a n é t o ã s i n e o é r ã d d u u l a ã u l n p i l m o d a i b o ç n i p s ç a a m a d n e o o ç h q q u i m o e e e a e b c a s o a o c p d r s u e u e e õ c e c e o c s e i l i b s o i z o r q a m ç r s f a e a d t m s u m o d l m o n n i s ã o o d i a e a d r c o n e e e s t o s e i t r c a r s s v l c s t o v i r e d d t s ç ã n à i c o a c v l õ l u r e a s a o ç o t r o n p p e ç r e i l u a e u o p r ç e u u e o í m a ã e m e h f o a c e r t u e v c d ç c e r a o . h n t t a s q a o u d , t v o d d a ã s n a n a a d i p o a i c a d r i í n p m n e a c i c d e ç u r s v a d o e e s i e v l c s p n r n p e i e z o , d i o l p i r l a õ c a t a s o t t l s e m l r l o f p s d s s i e i d s g a s u i o ã e õ e e c m s a t e s e a e a e a d e a r u ã o i r o e o r i o m n d ó D n f u t v d m s p b R o e c d s p t ç R i l t r d m r m r d i d • • •
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
- - s - e e - m - - s i b e p d a n a d . í r a o p i e c u t c e a c a m c e n i s n c s i c i z r e . d i o a a d n m e a a d r i c t p s r r c e a n f d t r t d e i m o s a n a s é o f i g i n n a t ã i c i n n t s i r o e ç s o s d c o i g c é o c s u s o r i a o ó ã s a a c u e d , t t ç s r e a s a d o e r l o s s u a e r l o c a r t a i o e d e h s b t d d , d e l p e i p n i t r l e n o s o l o s i e o r t r t n s r e t a e o o r c t m p e o c é o v e n ã é i v e e a n i e i a m R i ç m t f d c A p j t r m • •
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
a d o ã ç a l u e p d i a n d i a l i t M r e 2 f
Unidade 1 — Reprodução e manipulação da fertilidade | BioDesafios – 12.o Ano
2 – Planificação a curto prazo
a d – o ã 2 ç e a d o l a l d u u i p t l í i i p n t a a r e C M f
m e r e f r e ? t n s o i v i s o v v s i t e u r d e o s r s p o e d r s a o d s i s v e e c d o r e p d a s d o i l o a d u o q m a e n u q e D
s o d o ? t é s o v m i t o ã p s e c e a r u t q n o O c
? s s o o v i t m a p u e c t c a r a t s n i e o v c í n s o e d o u t q é A m
e d s a s u ? a e c d a s d a i l t s i i r a e f u n Q i
a e s o j o a ? e h e d i c a u a d s f i i s r l o e t r p z e f a s f e a t a d s r o a s p p a s a m i e e r c l n b e ê u i o r Q C p
a m o e t s m i o s c o e o o d í n u a t i t m u s h n o r ? o c t a é u n d o o o i r m p c o e n u C r f
a s i g e o r l o o t ? f u o r d n o o i n r m p i a e m r e e f r s e a e f i m o d e n i e t s l u u i q s c s s m o a E d m
? s a t e s a o n m o â m ã g t a s e z i e d r e e o t ã c u q ç a u r s d a o o c r e m s p s i a d o n a e m c o e s a C m b
s i a n t o ? o n s e m e r r t o o m u a h d s n o o r o i c m n p s u e r i n f s a o o c ã e m g r a ó m l u e g s u o Q e r d
a n a m u h – o 1 ã ç o u l u d o t í r p p a e C R
? a o d i ã t ç i s u s d s o a r p e t e r n a e é m a c e i u d q e O m
o ã ? ç m u a d a n o o i r d i t p s c n e r i u s f e s o d a e m s t a n o c e C i n m ? c a m é c t e t i s e d i u e x Q m e
o ã s e ? s a d s a s e a a r d n d i t i n s a s m s m o a n e r t e u s u d a v r i h b i e t a c d s r t a e t e a i s n õ n s n í ç o e o r a c n ã e e l t s u ç s é g a c e p o o d a t r õ o s a ç p i e n a m u c a r s u a c e e a e Q g f d g d
e a o ã a a r ç m a a u p d e s n d e u õ c o e t ç f i d e n n d e m o i a v c i ? s c l z a n o v e ê s r n d i e i v a r o u c s e a r Q o d g
s a o n d s o a i i r c á n n â o t i r r o b p m m e ? z i e a s d i l o v a x a u e n r Q a g
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
3 – Guião de exploração das transparências (tópicos a abordar/ sugestões de exploração)
• Apresentação da situação-problema. • Morfofisiologia dos sistemas reprodutor masculino e feminino. • Mecanismos de gametogénese. • Regulação hormonal. • Fecundação, parto, desenvolvimento embrionário. • Métodos contraceptiv contraceptivos. os. • Infertilidade. • Reprodução medicamente assistida.
• Quais os órgãos que fazem parte do sistema reprodutor masculino? • Que funções desempenha cada um desses órgãos? • Quais os órgãos internos e externos desse sistema? • Qual a função das glândulas anexas?
• Qual a importância fisiológica dos testículos? • Como se designam as estruturas onde ocorre a produção de espermatozóides? • Em que consiste a espermatogénese?
• Qual a importância da espermiogénese? • Qual a importância das diferentes estruturas dos espermatozóides no sucesso da fecundação? • Como é regulada a produção de espermatozóides? • Onde são produzidas as hormonas que regulam a actividade dos testículos? • Que hormonas são produzidas ao nível dos testículos? Qual a sua função? • O que é um mecanismo de retroalimentação negativa?
• Quais os constituintes do sistema reprodutor feminino? • Que funções desempenha cada um desses órgãos? • Quais os órgãos externos e internos desse sistema?
• Qual a importância fisiológica dos ovários? • Que transformações ocorrem ao nível dos ovários até à ovulação? • O que é a oogénese? • Qual a importância das transformações que se verificam na parede do útero? • Que relação existe entre ciclo ovárico e ciclo uterino? • Que hormonas são produzidas ao nível dos ovários? • Que estruturas são responsáveis pela sua produção?
Unidade 1 — Reprodução e manipulação da fertilidade | BioDesafios – 12.o Ano
• Como é regulada a actividade dos ovários? • Onde são produzidas as hormonas que regulam a actividade dos ovários? • Como varia a concentração de estrogénios e progesteronas ao longo de 28 dias? A que se deve essa variação? • Que mecanismos de retroalimentação são responsáveiss pela produção responsávei dessas hormonas?
• Quais as condições essenciais para a ocorrência de fecundação? • Onde ocorre a fecundação? • O que é a reacção acrossómica?
• Que estrutura é responsável pela produção de hCG? • Qual a importância da hCG no processo de nidação? • O que são anexos embrionários? Qual a sua função?
• Quais são os sinais do início de um parto? • Que hormonas são responsáveis pelo desencadear do parto? • Onde são produzidas essas hormonas? • Como é regulada a produção dessas hormonas? • Como se desencadeia o mecanismo de produção de leite materno? • Onde são produzidas as hormonas que regulam a produção de leite?
• O que são métodos contraceptivos? • Que tipo de métodos contraceptivos contracepti vos existem? • A que nível actuam os diferentes métodos contrac contraceptivos? eptivos? • Quais as vantagens e desvantagens de cada um? • Quais os métodos com maior taxa de sucesso? • O que é infertilidade? • Quais as causas da infertilidade masculina? E da feminina? • Que soluções existem hoje em dia para o problema da infertilidade?
• O que são técnicas de reprodução medicamente assistida? • Quais as técnicas de reprodução medicamente assistida mais comuns? • Quais as bases fisiológicas das técnicas de reprodução medicamente assistida? • Quais as vantagens e desvantagens dessas técnicas?
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
4 – Documentos de ampliação Impacte económico das técnicas de reprodução medicamente assistida
O nascimento de Louise Brown em 1978, provavelmente o acto médico mais mediatizado do último século, foi o prenúncio da era da reprodução medicamente assistida e que parece não dar sinais de abrandamen a brandamento. to. A realização de técnicas como a Fecundação in Vitro (FIV), a Tr Transansferência Intrafalopiana de Gâmetas (GIFT) (GIF T) ou a Transferência Transferência Intrafalopiana de Zigotos (ZIFT) tem aumentado de uma forma abrupta. Em 1985 realizaram-se nos EUA 2389 desses procedimentos. No ano de 1998 o número chegou aos 61 284. A fecundação in vitro (com ou sem injecção intracitoplasmática de espermatozóides espermatozóides – ICSI) corresponde a 96% dos casos. Na Europa, no ano de 1998, iniciaram-se 193 111 ciclos de FIV. As técnicas de reprodução medicamente assistida representam, para muitos casais, a única possibilidade de conceber uma criança. Contudo, as taxas de sucesso são ainda baixas: 24,7% nos EUA. Na Europa os números são ainda menores. Nos EUA, apesar de 13% das mulheres necessitar de acompanhamento por causa de problemas de infertilidade, apenas 1 a 2% passa por tratamento de reprodução medicamente assistida. Apesar da efectiva necessidade e de a FIV constituir uma solução para muitos casais, há ainda muita controvérsia em torno do assunto. Levantam-se questões relacionadas com a idade da mãe, nascimentos múltiplos múltiplo s e as próprias próprias condições de acesso a este tipo de tratamentos. Têm sido feitos vários estudos sobre a eficácia/custos da FIV, a partir do custo de cada intervenção que resulta num nascimento efectivo. Estima-se que mulheres com idades inferiores a 30 anos têm gastos na ordem dos 16 998 dólares ou superiores. Este valor inclui gastos com cuidados neonatais mesmo com recém-nascidos recém-nasci dos em risco de vida. Os custos noutros países do mundo, incluindo a Europa, não são tão elevados. Em 1998, a média de idades em mulheres americanas submetidas a FIV era 36 anos. Havia apro aproximadamente ximadamente 12% de mulheres acima dos 40 anos. À medida que as mulheres envelhecem a taxa de sucesso de uma gravidez diminui e a possibilidade de um aborto aumenta. Por este motivo, os custos da FIV por nascimento efectivo são 3 vezes mais altos para mulheres com 40 anos (ou mais velhas) quando comparado com os custos de mulheres de 30 anos (ou mais novas). As taxas de gravidez resultantes de uma FIV dependem essencialmente essencialment e da idade dos oócitos. Assim, as mulheres mu lheres mais velhas podem optar por oócitos de mulheres dadoras mais novas para aumentar a possibilidade de a
Unidade 1 — Reprodução e manipulação da fertilidade | BioDesafios – 12.o Ano
gravidez ter sucesso. O uso de dadoras de oócitos também diminui os custos da interven gravidez interven-ção para mulheres mais velhas. Apesar de este procedimento ser muito comum, têm-se levantado questões éticas ética s sobre o recrutamento de mulheres jovens como dadoras de oócitos, sobretudo no que diz respeito ao pagamento que é feito pelas células fornecidas. As gravidezes múltiplas podem ocorrer após um tratamento de FIV, quando é transferido mais do que um embrião para aumentar a taxa de sucesso de uma gravide gravidez. z. Nos EUA, em 1998, 3 ou mais embriões eram transferidos transferidos em 80% dos casos, e 4 ou mais em 47% dos casos. Na Europa, 3 ou mais embriões eram transferidos em 51% dos casos, e 4 ou mais em apenas 9% das mulheres. Mais de um terço dos nascimentos resultantes da FIV nos EUA eram eram múltiplos (32% gémeos, 7% trigémeos ou mais); comparativamente, comparativamente, na Europa atinge os 26% (24% gémeos, 2% trigémeos ou mais). Os nascimentos múltiplos são mais dispendiosos. Para além do aspecto monetário, há mais complicações neo e pré-natais, problemas associados ao próprio parto e são, por norma, crianças prematur prematuras. as. Mulheres com gravidezes múltiplas necessitam, com frequência, de cuidados médicos e na grande maioria das vezes o parto é por cesariana. Em média, as crianças trigémeas nascem com 6 meses de gestação e com menos 250 g do que o normal. Crianças com pesos à nascença de 250 g são com frequência indicadas para os cuidados neonatais e uma grande percentagem percentagem tem grande probabilidade de morrer durante a infância. Salvo raras excepções, excepções, como por exemplo os EUA, E UA, a maioria dos países desenvolvidos desenvol vidos reconhece a infertilidade como uma condição médica e, portanto, é um dos problemas preprevistos pelas políticas do serviço nacional de saúde, no sentido de cobrir despesas que visem a sua solução, solu ção, onde se inclui a FIV. Por exemplo, exemplo, na Austrália, Áustria, Dinamarca, Finlândia, França, Alemanha, Islândia, Holanda, Noruega e Suécia, o serviço nacional de saúde tem previsto fundos monetários para a FIV. Nos EUA, as segurador seguradoras as consideram a infertilidade como uma “necessidade social recorrente” e não como um problema de saúde ou condição médica e, como tal, a FIV está rotulada como “procedimento experimental” e assim sendo não tem cobertura. Adaptado de Nature Cell Biology & Nature Medicine Questões
1. Caracterize em linhas gerais os procedimentos utilizados nas seguintes técnicas de re2.
3. 4. 5.
produção medicamente assistida: FIV, FIV, GIFT e ZIFT. ZIFT. Para cada uma das técnicas mencionadas anteriormente, refira um problema inerente ao sistema reprodutivo masculino ou feminino e para o qual uma um a das técnicas possa constituir uma solução. Explique por que motivo o preço deste tipo de intervenções é tanto mais elevado quanto mais idade tiver a mulher. Apresente uma explicação para o facto de a partir da técnica de FIV haver quase sempre gravidezes múltiplas. Comente a afirmação: “A FIV, nos EUA, é um luxo social”.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
Leite materno
A expulsão do leite pode tratar-se de um reflexo condicionado em resposta a um estímulo visual ou auditivo, em que o choro de um bebé pode aumentar a secreção de oxitocina e, consequentemente, o reflexo de ejecção do leite. Por outro lado, este reflexo pode ser suprimido se a mulher se encontrar nervosa ou ansiosa enquanto amamenta. amamenta. Assim, a mãe pode continuar a produzir leite, mas a não o ejectar. Este fenómeno pode aumentar a pressão, incrementando o estado de ansiedade e frustração, com diminuição da produção de leite materno. Deste modo, o importante é a mãe amamentar o seu filho num ambiente calmo e relaxado, mas, caso seja necessário, podem ser fornecidas oxitocinas sintéticas, sob a forma de sprays nasais, para promover promover a libertação do leite materno. Amamentar recém-nascidos reduz reduz o risco de doenças
Amamentar os recém-nascidos reduz o risco de doenças intestinais e epidérmicas, epidérmi cas, revela um estudo realizado na Bielorússia com cerca de 16 mil bebés. Segundo os dados obtidos no inquérito i nquérito realizado entre 1996 e 1997, 1997, os bebés amamentados pelas suas mães, durante mais tempo no primeiro ano de vida, tiveram menos (cerca de 40%) doenças estomacais e epidérmicas. Durante o estudo, um grupo de mães recebeu um programa de formação promovido pela Organização Mundial de Saúde que serviu para promov promover er a alimentação com leite materno aos recém-nascidos. recém-nascidos. Os cientistas da Universidade de Montreal disseram que estes resultados provam provam os efeitos benéficos da alimentação com leite materno no primeiro ano de vida do bebé. TSF Online, Janeiro 2001 Questões
“A amamentação, para além da nutrição, apresenta-se como fun1. Comente a afirmação: “A damental no crescimento cres cimento saudável do bebé” bebé”.. 2. Para amamentação de um filho que se encontra numa incubadora, as mães são muitas vezes aconselhadas a extrair o seu próprio leite. Refira qual a importância deste procedimento para o filho. 3. Explique como se processa a produção e libertação de leite, tendo em conta a regulação hormonal e os sinais associados. 4. Qual é a importância do fornecimento de anticorpos nos estádios iniciais do desenvolvimento após o parto?
Unidade 1 — Reprodução e manipulação da fertilidade | BioDesafios – 12.o Ano
Infertilidade masculina 120
Primavera
Verão
Outono
Inverno
Os nossos corpos evoluíram em harmonia com a e m r 110 o ambiente. Esta ligação é fundamental para a d e a s i p e reprodução. O nascimento deve coincidir com d é e d 100 m o abundância de alimento, o que determina a so- m e ã ç g a r t 90 brevivência. A maioria dos mamíferos tem por t a n n e e c c r n isso ciclos de vida regulados em função de uma P e o c 80 l o o o o o o o o série de factores ambientais: fotoperíodo, dis o o r i r o r r r r r i ç i h t i s b a h r b b b n l e e o a b u u m m r u n A M J J g m t ponibilidade de alimento, temperatura temperatura ambiente. a e e u e e v M t J A z e e O v o e F S Ainda que na nossa espécie não haja esta ne N D cessidade de regulação do ciclo de vida, a ver- Fig. 1 – Variação da fertilidade masculina ao dade é que também nós temos comportamentos longo do ano. sexuais e reprodutivos ao longo do ano. A nossa fertilidade é fortemente influenciada por factores ambientais. Nos últimos anos, têm surgido inúmeros exemplos de factores ambientais que condicionam os mecanismos de regulação hormonal. Contudo, as explicações são vagas. Sabe-se que, por exemplo, um feto que seja exposto a determinadas concentrações de hormonas masculinas, estas podem condicionar o desenvolvimento do seu sistema reprodutor e da própria genitália, o que implicará a existência de problemas de fertilidade na vida adulta. As hormonas que controlam a fertilidade (hormonas sexuais) são altamente influenciadas por outras hormonas, em particular por aquelas que estão envolvidas na nossa dieta alimentar, como, por exemplo, a insulina. O aumento da obesidade nas culturas ocidentais traz o problema da fertilidade à discussão, sobretudo no que concerne a mulheres. A infertilidade é considerada um problema dos adultos, uma vez que é nessa altura que se manifesta. Contudo, muitos factores com com impacte na fertilidade têm origem em estádios muito precoces da nossa vida e com muita frequência durante a gestação. Para perceber como e quando a infertilidade pode surgir, e que factores ambientais a podem afectar, um princípio fundamental é encontrar os factores que determinam quando um homem ou uma mulher são férteis. Num homem, o ponto-chave da fertilidade é o número de espermatozóides que são libertados numa ejaculação. É necessário que haja produção diária de aproximadamente 100-200 milhões de espermatozóides. Cada espermatozóide demora 10 semanas a ficar apto para a fecundação. Quando o número de espermatozóides desce para valores na ordem dos 14-40 milhões por ml, estamos perante um problema de fertilidade. Nestes homens, a própria estrutura dos espermatozóides é anormal. O número de espermatozóides produzidos diariamente diariamente é determinado pelo número de células de Sertoli que existem nos testículos. Numa população masculina, a diferença do número dessas células determina a diferença do número de espermatozóides que cada um produz. O número de células de Sertoli é determinado pela sua taxa de prolifer proliferação ação durante a vida intra-uterina e um período até 9 meses após o nascimento. A proliferação proliferação das células de Sertoli é regulada por acção hormonal, incluindo a FSH, tiroxina e possivelmente estrogénios. Qualquer factor que afecte a produção destas hormonas, seja na vida intra-uterina, neonatal ou pré-puberdade pode afectar a produção de espermatozóides e o tamanho dos testículos já na vida adulta. Na puberdade não há aumento no número de células de Sertoli, a capacidade de produção de espermatozóides e o tamanho dos testículos são aí fixados irrevogavelmente. irrevogavelmente.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
Para ser fértil, um homem deve possuir pénis, testículos alojados no escroto, epidídimos, vesículas seminais, vasos deferentes e próstata. A descida dos testículos para a bolsa escrotal ocorre ocorre normalmente após o nascimento e depende da acção de algumas hormonas. A descida incompleta dos testículos está associada a problemas de infertilidade e ao risco de tumor testicular. testicular. Este problema afecta 2 a 3% dos rapazes ao nascimento, percentagem na qual se insere o número de cancros. A fertilidade também requer uma masculinização do cérebro de tal forma que haja uma evidência no comportamento sexual masculino, bem como a produção normal de hormonas sexuais masculinas. Estes aspectos são determinados durante a vida fetal. A i l o t r e S e d s ) a 6 l u 0 l 1 ( é c o e l d u c í o t r s e t e m r ú o N p
B
40 o l c i 30 e c d r o m p 20 e s g e a z t e n d e i 10 c v r e a r P g 0
1000 750 500 250
0
0 0
50
150
200
250
N. o de espermatozóides (10 6/ml)
50 100 1 50 50 20 200 25 250 30 300 Produção diária de esperma (106 por testículo)
100
C 40
Contagem de espermatozóides
30 20
Fig. 2 – Produção de espermatozóides em função do número de células de Sertoli disponíveis (A); relação entre a percentagem de gravidezes e número de espermatozóides (B); relação entre a percentagem percent agem de homens e o número de espermatozóides produzidos (C). Adaptado de Nature Cell Biology & Nature Medicine
10 0 0
40
80 120 160 200 250+ No. de espermatozóides (106/ml/ejaculado)
Questões
1. Relativamente ao gráfico da figura 1, apresente uma explicação para as diferenças na fertilidade masculina entre os meses de Verão e de Inverno.
2. Refira por que motivo a infertilidade, é muitas vezes, considerada um problema da vida adulta.
3. Indique qual o factor principal que determina a infertilidade de um homem. 4. Explique por que motivo “o número de células de Sertoli determina o número de espermatozóides”.
5. Que relação existe entre a produção de FSH e o desenvolvimento de caracteres sexuais primários e secundários?
6. Explicite uma técnica de reprodução medicamente assistida que constitua uma solução para um casal cujo homem sofra de azoospermia.
7. Realize um trabalho de pesquisa sobre factores ambientais que podem ter influência directa na espermatogénese. Elabore um poster sobre o assunto e exponha-o na escola.
Unidade 1 — Reprodução e manipulação da fertilidade | BioDesafios – 12.o Ano
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5 – Mapa de conceitos
o n i n i m e F
a m o e n t a s i s m u o h d r o a t i u g d o l o o r f r p o e r M
r o p o d í u t i t s n o c
o ã ç n u f l a p i c n i r p
s o r i e s a t t i ú a n , p e a m g n o r t s i a g a e i v V (
s ) a s o d i a r á n ó v o G (
o t n a z e e d m m i u i v h l e a o d r g c A
e i s l u e c n u i q
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o ã ç n u f l a p i c n i r p
s i s a a s n t a r n a s i i ç a n e n n t g i a e L m s m e a f â i g v o s ã a ç t u e e d d m o â r g P
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s o i n é g o r t s E
e , d s ) s i a s r l a e e u a n t a p x i d e a w n n m t â l a e s o s ó C G ( r p a n o r e t s o t s e T
e s e n é g o t a m r e p s E
l a u q m a a d m r r o i t f r e a s p a
s ) o o t n o r r e c t x s e e s e o s ã i n g é r p Ó (
s e d i ó z o t a m r e p s E
. e d a d i n U a t s e d s o t i e c n o c e d s a p a m s e t n a t s e r s o r a r t n o c n e á r e d o p , A S A f o r P _ D C o N
Unidade 2
Património genético
Capítulo 1 – Património genético Capítulo 2 – Alterações do material genético
Recursos web e bibliografia
http://www.ib.usp.br/textos(*) http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/home.shtml(*) http://www.public.asu.edu/~langland(*) http://www.eibe.info(*) CAMPBELL, N. A. et all (2007). all (2007). Biology Biology (8. (8.a Ed.), Menlo Park: Benjamin/Cummings Publishing Company. AZEVEDO, C. (Coord.) (2005). Biologia Celular e Molecular (4. Molecular (4.a Ed.). Lisboa: LIDEL – Edições Técnicas, Lda. GRIFFITHS, A., Miller, J., Suzuki, D., Lewontin, R. & Gelbart, W. (2007). An Introduction to Genetic Analysis (9 Analysis (9.a. Ed.). New York: Freeman. TAMARIN, R. H. (2002). Principles of Genetics (7 Genetics (7.a. Ed.). McGraw-Hill
(*)Actualização permanente
em http:/ http://desafios.asa. /desafios.asa.pt. pt.
Unidade 2 — Património genético | BioDesafios – 12.o Ano
1 – Planificação a médio prazo s a e s t s d l a i o . u v N a e r p
2 2 - i - i - s i s o t l a a e e m c e ú t n c o t e l e e d e n m g r a , s e e n e a o , t i l o s r l o i c o n m v e v a e o r g l i o l l ó A s n d A p Á l – – –
e v a h c s a r v a l a P
o c ó i t i g ó g z o o i p o p i i r t t z e ó ó o t n n m e o e e o c i F G H H t – – – –
… r a t i v E
- u s o a s o s l o o o e ã d o l . ã i h ç ç . c v s r i a l e u í a s r h a d l c n ê o c l b n o r e r p l t s a e r e s e e a t x s l i a d t s M e r e e m e o e e u a a e A d d d A d q v m d • •
. a s - o o s o i a l o o t e ã i c r i c ç c i s u c n n u í e c m â l p l c t g a ó o r e á c i s p s s e e e x r , d e r a s r e b t m a e n o e o i A d s s d e e m •
… r a z i t a f n E
e e r n d d o . s f e s s o s m i e s o a e õ a l d z ç c a u a s t d r s i o c a o d i m n m s r o u l g i s d t l a d a e r i s a i c a r i c r e b n u n o i â ê s d i p d n t e o i t l d e r o s r e u o p d o e d t i . n p n s m e e o i c e s o A M O m A n t • • •
s a m u g l a e d o x . e s s a c o i a t s o í ã r e ç t a c g a i r l a A c •
s e s e õ d ç r a o p m o u r n p s a e i c d p í o t . ã o a s n e i i v g c n e e ê r d p o n n e e c A f •
s a s i c i n a n ê t i d e u p t i t m o a C
, ) o o r - - s a r n i … t z o o a , d n i o l p c i s ã a m c o ç e i o c m c i s s i u . o ( r i o n d g t c c e ó a s i l e i f c i a s o n h í s a c t o n o t n r n x c c n n e o a e e a o i C p â t t t n c c •
- s - o o a e ã t m i d d ç n e a o u r m t r m i s e . a e n c c i e o e c o h c h n s c n i í a a f n â i t o t r n o c r o s c n e e o e o o i R p t l d c •
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
, - e i e c s h e i o h e e n o m e . c e s e r d s b e n a o o é d s e r g o i s t a r t o e r a g n t i e m t e a d n m g e I r •
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
: - ? a o a m c i c e e t l s b e s n o r i o e p f - a g o à ã s e ç d a m u e a t u c i o Q l S
é n e g o i n ó m i r t a o P c 1 i t
. s o - s n i o o ã c r a i t h a c s n l g s r í i a o a r c b o c r m c a e r M e s s t n d o e x e a a r i r s l e r t r o d a r d n e a á t v a i p s e l d . o e r e s o M m s b r e t o u e e o e r e C b d R s h t • •
e d e h o s ã a s c s i i t s s m í s r i a e r n t a r c á t i T a r d a e 1 . 1 c r
- s l a a ú n n e a t o d e . m c ) o u l … i r h i n z á e t e d i s f d i a , r u e r g o s o m , e l s a h o i i r t n l i a t o e t p l f c a o á d m r s e a a : . c m s h , x a i e A u g ( r • - - o e i n t o t i d i a m e a s d p i o r o s s d e r p v e l r r . e a o e c s v i i v u o q p n o d í u t d e s a e i s d m l o v e u a e n e i D t v p f d •
- e l r ó p a r e e n t n e g i e s r e r i u o r . t v r s s á a n r c o a i C t g •
- - o - a - u - i - o á o l d o o n e m a c s d s e h u n s l u a e s s a c e o o q d i o i p o t t d s a m a v . d r n é r e o o e o a e n o e v r e c n t z m e d l d u e i a l n d i g i o d f r i e t v u e e i v o c l e e n n t d p l d a h r e e i a t e a m n V n b s s a v p a r d i •
- - a o r i t x i c ã o l a e p ç a í c e e a r j t o r r s u e a o c n t e z n s f i i t d a o e a d s o d . m r a c ã e a e a l z a s t l c b i s i n o n s e u r a o r s é P g v p e r g •
r s o s i a r i i o m e d c f s n i n e e ê d m . d i m o a v t e ã m e i ç m u o r m a z n s a r i s s e l s o a i p l e a e c o n m n u l e o r A q a g c •
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
s a e s t s d l a i o . u v N a e r p e v a h c s a r v a l a P
… r a t i v E
… r a z i t a f n E
a a u m a m r t a o m o r r s s n o o s i a e s o o t t s o d s ã a o s o m l o a ã r o e m m o e r u m r e l n n o o t t e g o e n a e e r r u e p e r p e r u G G C C A H O R P O G t – – – – – – – – – – – - - s . o s s o a - i - e s l u a s ã a a d r s v d . n o t a u o ç c c u t e v u i x a i d t o g n t r e r n a s u m e ã s o m r a e s í c o p l o z e t r s ç i a d e u p l é t s c a i p t i z ó r q l e l a o e s m x r m a i r e s i b u m a t a a e o u a a a o A q v r c A d u p d d s s c • • . - . - o i e e t s d x g n e e l e n e a s a o g o i r m s e d e . r o o o a t c n i c a a e l s m a t m é a ê m t e c d u m n u n e o o h g a n s c o i a s e p o c t r ã n o u i x t ç ê m q ó a t e i o n i s o i r s r x c c e a m c r e i t s d é a e A O d O t n • • •
x e . a s d e n o e v g i t s c n e u l g e l s a r e e d t c o á r ã a s c s e r O p •
- n x e e s a e n t n s e o g n a e . e g a d ó x i c a e n i c e é n g ê s o u o ã l s f n n e i g s ó e r A d p •
s a s i c i n a n ê t i d e u p t i t m o a C
- - s - a - i e i o a o r g o o i f m r t c s d i b ó ó n o o l e a d o s e o n o n c s i m r i e i o b s i s g e v c . o c e r e o r s o . c a d o o c e i p l c i h t t o e d h n i f c c t a o n r r í é n t e e o l , s ã a o c n f e s i m ç m c t p c e a e s o i o a u e á o i r d c R a c c c c h R • •
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
. - o - s - o - a a e u d c c m a n a r ã r e e p t ç n o i a z t s a l ã é p i u a ç n s r m m o z i o o e a u d i r a e t h c e a n e z a c i d d g t l g r a a r o m o r r a a o i z p a . a o m c ã t a i t o ç a c t t i m s à o l e a e ó e i m o i r s d e r r c c p o l r m m e u r v a a r t q a e l é e i o s s c p o p t f t r e i s l n o o e á n l a e I g c i S t r e • •
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
e e o t ã a ç m a o o z d c i n o i t a ã é g ç n r a e l g O u l g a 2 i . 1 e r r
a l u g e r e n r e o G d –
r o s r s o e r t u p d e n R I – –
- e s o e ã d d o s ç a o l d o s u . e u d g a t c c a e i s h r n e l o e é a r O t p d g •
o ã o ç ã a o ç c o o a l o ã ã ã ç c s s ç c i l a e p n r t l e u e u a r v n M D D T I – – – – –
/ a i a i a a i a m d i o i m i d m s o o i o s o s l l o s s s p p i i n i l l l a o o o u H P M P N – – – –
o s e s - s - s a e ã o u m i r a a r o ç d q a g d i z e m . r a s i o s a t l s o c d o r a n l a e o r a t a s t t n c c c o a e h c a i i s a d l a e t p r p m c m e m e s a s u a o õ ó A d a c a h l c ç s • . - - í e e e m e ) a a d d d i u r … e . s t d l q ) , s s s r o a a a e o u c r s d l a e e i t c m a r p i n n l e , i a o â e d s c m t t é e r m n s e ó d f n g o t e n â x c a t o e s i n i o s n i s s l e e . n z s m o i p õ s é b s e : . K s ç a g n u á d m s , r c a i o s e a i o o x g e t r e r r n e m u : . e : . ã c ( r e t l ó m s ) x ç t a s s u x … r e c a s e o T o e , ( l s t o á õ ( n , a r s o i t p ç a n a m f e s e s a t a a x t m w c r o e e l i c e u u o o e r õ i O c c O ç v m A m h D • • •
s e õ r e . p s e o t s n o o i d r a a c i c o r n p â t s r e o r p e s m s i o A n •
- s o e - a e - u e ã d e i d í c e r r a u c s t t s a ç t s g n a i . é e t e s u b z o e n s s o o a l o e i s l q d i s e e a r e v a s s t a á u e g s n a t e o o c m o m n s c t e d e n a n m a o r a i a u s o f e a e p g r c h r a e t n r p a m r b s o a i l s p s c h u o o l p o A e r i t g p s d c n a e r • - s a a r i a d n o i c l â u i n t m n m r s é o l o i g c e s p n o c o a o o d m c ã ã ã i a e ç ç ç i a i a m a n a l l e r u e i r c g . t s g n o o s u d e a e t o c r u r u e n s a s f o d i i e i í D c d e d e v •
- a s d . e c o a c o ã i r ç n a é p l g r u g o a e t r ã e s r e s p d e r r e s p t x n o I s e •
. - . e s - s - - e o e l a m d o m d a i e t a r t e o ã a v e s d á v p u s c s d i g o i n r r m e , n i i t r m e r t e n s e s a o i e t r o o s n e r a e s n e é i c i f i p a d g c i v o o e s m u e s a n m d s a r s s s s l ê o e r o u u c a a o e l u e a s s q d c n r õ é g s a , e à l o a ç c e i a r s i l c s a a b p o l t a r e s a t u m s o s d n a õ n v a o i l e i A t ç c v g d v A m e c • • o o c d i t s é e n s õ e e ç g õ a l r a ç a e i t t r u l e M A t a 1 . 2 m 2
Unidade 2 — Património genético | BioDesafios – 12.o Ano
s a e s t s d l a i o . u v N a e r p e v a h c s a r v a l a P
a t u m e o t c n i e n g é A g –
… r a t i v E
o e s o e d d e m a ã ç g u c s t o i o v e l a s i v c i e t t p t n s ó x o . u p e c a i e a s x u e e O e h q a d n •
e n e g o c n O –
/ o i d í m r o A A s t a c N N M l e D D G P V r c O – – – –
- e o a s o - t o - i e r i ã t ã d a ã e f r n t ç ç ç a c s s i i d i n a a i r n n e A n . r s e d c u c t i ) l o r o . s f é b N A m o b e o t o D N p / ã x s d r m o ç e s o a ã a p e e e o D r A A a d d d c ( d m ç c • • e a a m d o i m r c u s o a e r a c h e d n s n t i b o z e e d n s g o n e a n i e t g e s i d r a l e a . d e p d d A a s a i d a A N c s d N a i R n e t l i D â n . e t o b i e d r ã e a c s d i ç m s s e o t p i r a é o a d t r n m p i l r e e o i s e g A d m A e r f • •
- l o a s - a e d o n o n l p c ê o i a a a d i t c n í p h i r n d c c e e o a e d t ã o r p m ç a a a s i o d e m s l g c t ç e e . e o u n r n s l e v a a a i p e e i v i A m d p d a c g •
s a s i c i n a n ê t i d e u p t i t m o a C
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
A e N s a D t p o i d r a s e c r s s n a a e v g i r e L T r – –
- s u o n n s a o d i s c o á n s a o d d a o d u ã t ç s . i u e s t e i t s r o s o i n c r o i t e c l e n A c a •
… r a z i t a f n E
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
s e r e d a o m i z ã ç n i r E t –
- - c e r a e g . s a o s e o c õ s m n ç a o o a c c t r s e u a o d m t d e r a o r o p n ã p r i o ç a e t c v s e n l a i I t n •
. - i s e à l i a - s d i o a d b c e d a o t e r t o i c o o s l v i o t ã i g b l r a ç v o o a s v p r o l ã o n b u m s s e a p o n s s r l i c e e o a s n c a e r c s i o o , i t p r g l m a n A m p ó n e e N o e l o A m d D c d n • s o e t g n a e i m r a a d h n n u e g F n a c e i t 2 . e é 2 d n
s s e o o d d m o s a c ã i i ç n f a a i l d g o u r p o m i n e e a d t m n o e r ã m o ç a p n c e i ) t t . b e M A o n G e N A g O ( D •
e - - e o s t r o é r ã o o b i o c ç m n o b i . e n s e s s s c e i o m o e s d t n b a d r õ e e o a i g c a u t ç c s q a r i i c a c a d o t f i i e e l c s l f p i a m n d g c e e e o e m R i ó l i t r d g m •
- i - o s o e l ã e d n u p ç n o r p q x n e i s e t e g t s e s b r e o o e a r l r e d p o r d e a o s a c t d a e m i r s p ) . A e p e o ó A r i v c N t N s e a t D n t e c R e n m a I c d ( m d •
a - i i o r c d t n s â n t e e r r o s e p a d d m i s e a a c r i s g a a i e . l ó l a l o o c v i u ã A b n ç •
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
2 – Planificação a curto prazo
s o t n e a i m a r a d h n n u a c F e g i – n t e é n 2 . e e 2 d g
s e õ ç a t u M – 1 . 2
o n ? a a d c i i t v é e n d e g e à d a d i m a l c a o u q l o a c d e o s t s n o e i f m a a s r e o d h l e e u m Q
? s e o m s s a e e d õ n ç e r e a g h c s i f i o e d n u o r q s m e r a r e m d o c o s o o s p i t m o e m e d u o o r Q p c
s a s e s e s d a s s a u i a c ? c n s e s ê õ a u q ç s e a i r a s e t u n o l Q c a
s a s a d i t i m à s ? n s a a a i r c t i t c n o s ê ã í r s e d t n o c e c m a r s o a e C c d
o t n e m a n i c a e c r i a t ? s p í e a r t e n o t i u r c g e a r v a e e c s r p a o ã o m ç m u a r o e e C d g
o s ã a c s i s t i s í m r s a s e i t n c r a á r a t i T r a d – c e r 1 . e e 1 d h
s a o r d a o l u ã p s i s n e a r m p x e e d a o d p o e ã s ç ? a s o l e m u n g o e e C r g
o r a a m n u i m e r d e t o e i r d á t e i r d a e d r e u h t s r ? e e a t o c ç á n m r e o a o C c d
o ã a ç d a m m r ê o v f n d i a a s d n e o g ã a ç ? t a n l a c a u i p t v i e n é u a n e Q m g
s o m s i l n ? a a i m r c e a e a u r t t a m t n m e c o u a c o q o n o ã e e d , ç a e a o l s i z c u i o n t g é e a m g n r o r e e C o g d
s a e l u o s ? l s ã é ç e e t c a õ n e m ç e n u r u r e o f f q f i a i n m d c i a o l a h p m n ã t x e s e s t e e a a s m c r i u o a t t é u r m m n t o o e s C c g e
e o o ã c ç i a t z o é i n d n a o e g g ã l r a O ç a i r l e – u t g a 2 . e 1 r m
s e a n e e g a s i o n e a g o d i l f d i e a ? a m i n e m e u a c g q i l o p t m x n E e o
Unidade 2 — Património genético | BioDesafios – 12.o Ano
3 – Guião de exploração das transparências (tópicos a abordar/ sugestões de exploração)
• Apresentação da situação-problema. • Transmissão de características hereditárias: Leis de Mendel. • Teoria Cromossómica da Hereditariedade. • Genealogias, aplicações. • Excepções às Leis de Mendel. • Organização e regulação do material genético. • Alterações do material genético. • Fundamentos de engenharia genética, suas aplicações.
• Qual o contributo dos trabalhos de Mendel para o conhecimento da transmissão de características ao longo das gerações? • O que são alelos? • Por que motivo há características que se manifestam numa geração e noutra não? • Que relação existe entre as diferentes formas de um gene e as características que nos definem?
• Que relação existe entre a transmissão de características e a valência genética dos gâmetas? • A transmiss transmissão ão de características é feita de forma isolada ou há interdependência?
• Onde se localizam os genes? • Cromossomas homólogos possuem os mesmos genes? • Que mecanismo de divisão celular está por trás da distribuição aleatória dos genes pelos gâmetas? • Como pode o mecanismo de fecundação explicar a diferença de características entre progenitores progenitor es e descendentes?
• O que são árvores genealógicas? • Como podem as árvores genealógicas auxiliar no estudo da transmissão de características ao longo das gerações? • É possível prever o aparecimento de uma determinada característica na geração seguinte?
• Como se explica a existência de fenótipos intermédios? • Por que motivo os casos de dominância incompleta e co-dominância constituem excepções ás Leis de Mendel?
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
• Qual o contributo dos trabalhos de Morgan para a compreensão da transmissão de características? • As proporções fenotípicas previstas por Mendel podem não ocorrer. Porquê? • Como se explica a existência de fenótipos recombinantes?
• Há alguma ligação entre a transmissão de determinada característica e o sexo do progenitor? • Por que motivo há características manifestadas apenas por homens e outras apenas por mulheres?
• Como se encontra organizado o material genético? • Onde se localiza o material genético? • Quais as características da cromatina que lhe permitem ter diferentes graus de condensação? • Em que alturas a cromatina se encontra difusa? E condensada?
• Quais os principais mecanismos de regulação da expressão dos genes? • Como pode a estrutura da cromatina constituir um elemento de regulação da expressão génica? • Que relação existe entre o processamento do mRNA e a diversidade diversid ade celular? • O que são operões? • A complexidade dos mecanismos de regulação em eucariontes é a mesma que em procariontes? • Por que motivo os principais mecanismos de regulação da expressão génica ocorrem a nível da transcrição? • Em que medida os genes explicam a diferenciação celular e a ontogenia?
• O que são mutações génicas? • Que tipos de mutações génicas existem? • O que está na base dessas mutações? • Quais as consequências das mutações para o organismo? • As mutações podem ter consequências positivas? • As consequências das mutações são todas negativas?
• O que são mutações cromossómicas? • Que tipos de mutações cromossómicas existem? • O que está na base dessas mutações? • Quais as consequências das mutações para o organismo?
Unidade 2 — Património genético | BioDesafios – 12.o Ano
• O que são proto-oncogenes? E genes supressores de tumores? • Que relação existe entre estes genes e o desenvolvimento de tumores?
• Quais as aplicações da engenharia genética? • Quais são as técnicas-base da engenharia genética? • Qual a importância biológica das enzimas de restrição e das ligases como ferramentas da engenharia genética? • Quais as implicações biológicas e socioéticas dos OGM?
• Quais as aplicações da engenharia genética? • Quais são as técnicas-base da engenharia genética? • Como se produz uma molécula de DNA a partir de mRNA? • Quais as aplicações do cDNA?
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4 – Documentos de ampliação DNA mitocondrial de EVA
A tecnologia do DNA recombinante contribuiu para a precisão da análise genética, mas têm sido encontradas aplicações em novos campos de investigação. Uma das áreas de aplicação é a Antropologia. A surpreendente e controversa teoria da Eva Mitocondrial, demonstrada há alguns anos, é actualmente aceite por muitos cientistas, e novos dados experimentais deram suporte a essa conclusão inicial. A hipótese da Eva Mitocondrial sugere que o grau de similaridade genética entre seres humanos (ou outras espécies) pode ser quantificado pelo número de mutações dentro do DNA do genoma mitocondrial. É sabido que os genes de d e uma criança são herdados do pai e da mãe. O “rearranjo” genético que ocorre a cada geração sucessiva dá ao feto duas cópias de cada gene, de uma escolha de quatro possíveis entre genomas dos pais. Esta reprodução sexual, aliada à recombinação genética, aumenta a diversidade da resposta genética em relação a pressões evolutivas. Contudo, a herança do DNA mitocondrial (DNAmt) é uma excepção à reprodução reprodução sexual. Acredita-se que a mitocôndria teria sido uma bactéria primitiva que se tornou um parasita obrigatório de células eucarióticas. As mitocôndrias possuem muitos componentes da bactéria, incluindo uma quantidade q uantidade limitada do seu próprio DNA. O que torna a teoria da Eva Mitocondrial singular é a descoberta de que o DNAmt é herdado apenas da mãe, não havendo nenhuma contribuição do pai. Quando o espermatozóide penetra o oócito II, não há entrada de mitocôndrias. Apenas o DNA da cabeça do espermatozóide contribui para a formação do zigoto. A única fonte de DNAmt do zigoto zi goto é materna. A mãe passa o seu componente de DNA mitocondrial para filhas e filhos. Os filhos não podem passar a sua informação genética adiante; a informação pode ser passada apenas pelas filhas. O DNAmt é uma molécula circular, com apenas 16 500 nucleótidos, que codificam o RNA ribossómico e de transferência, transferência, assim como algumas enzimas da cadeia transportadora de electrões presentes na mitocôndria. Outras enzimas da mitocôndria são codificadas pelo DNA nuclear. Investigadores de Berkeley usaram estudos de DNA mitocondrial para traçarem traçar em ancestrais humanos, contando com o facto de que o pouco apreciado DNA mitocondrial é passado, de geração para geração, somente por fontes maternas. Foram retiradas amostras de DNA mitocondrial de 147 indivíduos diferentes e antropologicamente diversos, dentre a população da Terr erraa (aborígenas australianos, au stralianos, índios americanos, ameri canos, negros africanos, europeus do Norte e outros). O DNAmt de cada indivíduo foi submetido a um extensivo mapeamento, seguido de uma análise comparativa das mutações que cada amostra apresentava. Os investigadores de Berkeley construíram uma árvore evolutiva, assumindo que quanto menor as diferenças mutacionais entre dois indivíduos mais proximamente relacionados eles estariam. O resultado surpreendente foi que todas as ramificações da árvore se juntaram num ramo rapidamente. rapidamente. Rapidamente significa que, usando uma taxa assumida para as mutações no DNAmt, todos os indivíduos testados poderiam ser considerados considerados como tendo uma mãe comum africana num passado evolutivo recente.
Unidade 2 — Património genético | BioDesafios – 12.o Ano
Assim, estes investigadores concluíram: “Todos estes DNA’s mitocondriais partiram de uma única mulher que se crê ter vivido 200 000 anos atrás, provavelmente em África. Todas as populações examinadas, excepto a população africana, têm origens múltiplas, implicando que cada área foi colonizada repetidamente”. O ancestral ancestral africano foi designado Eva Mitocondria Mitocondriall pela imprensa. imprensa. A descoberta de uma convergência na árvore evolutiva a um único ancestral materno comum, que viveu na África Subsariana há apenas 200 000 anos, é, sem dúvida, explosiva. explosiv a. Esta teoria tem sido extensivamente debatida. Os 200 000 anos, estimados ao ancestral comum poderiam ser um erro significante, se fosse assumido que a taxa de mutação para o DNAmt estivesse errada. O DNA mitocondrial possui uma taxa de mutação mais alta do que o DNA nuclear, porque a mitocôndria não possui o mecanismo de reparação do seu DNA, presente no núcleo da célula. Mesmo assim, a taxa de mutação não pode estar errada por mais de um ou dois factores. A selecção dos 147 indivíduos pode não ser suficiente para mostrar outras tendências evolutivas nos seres humanos. Em adição, uma ramificação da árvore evolutiva testada, usando o DNAmt, é perdida quando ocorre uma geração em que apenas nascem filhos dos sexo masculino. Isto leva a potenciais becos sem saída neste tipo de análise. Alguns antropólogos questionam-se com o facto das gravações fósseis da evolução do homem não se igualarem a este curto espaço de tempo sugerido pelas gravaç gravações ões do DNA. Mesmo assim, muita discussão e os novos dados dos últimos anos sugerem que o modelo está basicamente correcto. A análise de DNAmt para o estudo da evolução em muitas espécies está a ser genericamente aceite. A tecnologia do DNA recombinante tornou-se numa ferramenta aceite e altamente quantitativa para os estudos em Antropologia, Evolução e Ecologia. In http://www.dnagoestoschool.org In http://www.dnagoestoschool.org
Questões 1.
2. 3.
4. 5. 6.
5.
Indique em que se baseia o pressuposto desta teoria relativamente ao grau de parentesco entre humanos Refira uma diferença estrutural entre o DNA nuclear e o DNA mitocondrial. Explique por que motivo o DNA mitocondrial é apenas transmitido de mães para filhos e não de pais para filhos. Por que razão a taxa de mutações no DNA mitocondrial é superior ao do DNA nuclear? Do estudo feito em Berkeley, Berkeley, refira qual a conclusão a que os investigadores chegaram. O estudo em causa procura construir uma árvore evolutiva para que se perceba todo o processo evolutivo da nossa espécie. Indique quais as implicações para esse estudo se: a. basear em apenas 147 indivíduos; b. nas descendências forem encontrados progenitores cujos filhos são apenas do sexo masculino. Explique em que medida o estudo das mutações e da regulação da expressão génica auxilia na compreensão da filogenia da nossa espécie.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
A quem pertencem os nossos genes?
De quem são os nossos genes e a informação que eles contêm? De que forma pode o conhecimento da nossa informação genética influenciar os nossos direitos mais básicos? Pode constituir uma ameaça à nossa privacidade, à nossa liberdade de escolha? Existem vários tipos de testes genéticos. O rastreio genético envolve a análise do DNA, normalmente a partir de uma amostra de sangue. Por vezes, uma única mutação pode provocar provocar uma doença, mas a grande maioria das doenças genéticas são provocadas por uma combinação de factores genéticos e ambientais. É por essa razão que a nossa informação genética constitui apenas parte da história. Actualmente, existem cinco grandes tipos de testes genéticos. • Identificação ou rastreio do portador : testes genéticos utilizados por casais que estão a pensar ter um filho e cujas famílias têm antecedentes com perturbações genéticas. • Diagnóstico pré-natal : é o teste genético de um feto. Pode ser feito nos casos em que existe o risco de o bebé apresentar genes associados a um atraso mental ou deterioração física. • Rastreio do recém-nascido: é feito frequente frequentemente mente como uma medida de saúde prevenpreventiva. Este rastr rastreio eio é feito quando existe um tratamento disponível. • Rastreio de perturbações de manifestação tardia: testes que servem para detectar doenças que se manifestam na idade adulta. Algumas destas doenças possuem causas genéticas e causas ambientais (cancros, doenças cardíacas). Outras são causadas por um único gene. Estes testes podem ser feitos em três tipos de situações: – podem prever inequivocamente o desenvolvimento futuro de doenças em pacientes sem sintomas, quando estas são causadas por um único gene (por exemplo, a doença de Huntington); – podem prever o risco ou a predisposição para o desenvolvimento de doenças em pacientes sem sintomas (por exemplo, a doença de Alzheimer e alguns tipos de cancro); – em pacientes já com sintomas, os testes podem confirmar o diagnóstico. • Teste de identidade (“impressões digitais genéticas”): identificação das informações genéticas pertencentes a um indivíduo em particular (por exemplo, exemplo, testes de paternidade, identificação criminal, etc.). Actualmente, existem doenças que podem ser testadas sem haver ainda um tratamento eficaz. Nestes casos, algumas pessoas preferem preferem simplesmente não saber que podem vir a desenvolver uma doença. In http://www.bionetonline.org/portugues/Content/gh_intro.htm In http://www.bionetonline.org/portugues/Content/gh_intro.htm
Unidade 2 — Património genético | BioDesafios – 12.o Ano
Questões 1.
Identifique os factores que desencadeiam a maioria das doenças genéticas.
2.
Refira os cinco grandes tipos de testes genéticos e explique a importância de cada um deles.
3.
Comente a afirmação: “Os genes são o nosso bilhete de identidade”.
Implicações do acesso à informação genética
A informação genética “mexe” com alguns dos nossos valores mais importantes, por vezes até contr contraditórios: aditórios: – O direito de decidir sobre a nossa vida; – O direito à privacidade e à confidencialidade; – O direito a trabalhar, a ter uma casa e a ser um membro activo da sociedade; – O direito à não discriminação; – O direito a recusar saber; – Os interesses das entidades patronais e das seguradoras; – A responsabilidade relativamente a terceiros. A privacidade e confidencial confidencialidade idade porque “estes genes são meus”
Um dos argumentos mais usados em defesa da confidencialidade afirma que a nossa informação genética faz parte de nós próprios e deve ser tratada como qualquer outro tipo de informação pessoal, sujeita às mesmas regras de confidencialidade. Confidencialidade por medo da discriConfidencialidade minação
Alguém que tenha uma condição genética conhecida poderá sofrer discriminações, quer na compra de casa quer no emprego, por exemplo. O receio de ser discriminado constitui uma razão importante para não se autorizar o acesso de terceiros, sem consentimento prévio à informação genética.
Não merecemos todos ser protegidos?
Mesmo estando em risco de desenvolver no futuro uma doença genética, não deveria ser possível obter um seguro de vida ou um empréstimo bancário a um custo aceitável? Mais: e se a longo prazo for descoberta uma cura? Seria aceitável penalizar a pessoa agora? Não deveria a sociedade em geral cobrir parte destes custos, com a constituição, por exemplo, de um fundo financeiro para esse efeito? Dilemas relacionados com o sigilo médico Deverão os médicos revelar aos pacientes os resultados dos testes genéticos relativamente a doenças, para as quais não existe hoje uma cura? Mesmo que o teste tenha sido feito por outro motivo qualquer?
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
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Por exemplo, exemplo, será que os pacientes testados relativamente ao estado cardíaco deveriam ser informados do risco de contrair uma doença genética, para a qual a Medicina actual pouco ou nada pode fazer? Deviam os médicos considerar a informação genética como sendo propriedade de toda a família? Note-se que, neste caso, o conceito de família é complicado, porque inclui aqueles que ainda não nasceram. Poderá tal abrangência colocar em risco o sigilo médico, pelo menos no sentido tradicional e individual? Permanecer na ignorância, simplesmente porque saber sa ber traz preocupações Ter conhecimento de que se pode vir a desenvolver uma doença genética traz preocupações: culpa, ansiedade, diminuição da auto-estima, um estigma social e uma possível discriminação a nível social e profissional. Permanecer na ignorância por razões pessoais O simples facto de se saber que se é portador de um gene causador de uma doença na idade adulta causa naturalmente ansiedade e depressão. Além disso, mesmo se os resultados de um teste genético fossem fossem negativos, algumas pessoas poderiam viver a reacção normalmente conhecida como “culpa do sobrevivente,” à medida
que contemplam as eventuais perspectivas de outros familiares com menos sorte. Estas reacções podem variar de pessoa para pessoa. Somos diferentes na forma como lidamos com as desilusões e tragédias das nossas vidas. No entanto, será uma atitude responsável permanecer na ignorância?
Caso um indivíduo sofra da doença de Huntington, o seu filho terá 50% de probabilidades de também contr contrair air esta doença. Se a irmã, mãe e tia de uma mulher sofrerem de cancro da mama, então é provável que a mulher pertença a um grupo de risco mais elevado de contrair o cancro da mama do que a população populaçã o em geral. Será uma atitude responsá responsável vel permanecer ignorante? Deveria ser instituído o direito d ireito de recusar “ser testado”?
Por outro lado, será que deveria existir o direito a “não fazer” rastreios genéticos? Os testes genéticos deverão ser incluídos nos chamados “cuidados básicos de saúde”? Será que o direito que as pessoas têm em recusar o tratamento inclui o direito de recusar os testes genéticos? Contudo, será esta uma atitude responsável? In http://www.bionetonline.org/ In http://www.bionetonline.org/ portugues/Content/gh_eth.htm
Questões 1.
Organize um debate onde discuta as implicações biológicas e sociais de cada uma das condicionantes do acesso à informação genética citados neste documento.
2.
Elabore um artigo de opinião com as principais sínteses do debate.
Unidade 2 — Património genético | BioDesafios – 12.o Ano
5 – Mapa de conceitos m e g i r o m o c
a r a v e l m e d o p
s e õ ç a t u M
r e r r o c o m e d o p
a d i z u d n I
o m o c s i a t
a e n â t n o p s E , e o d l p o ã m ç e a x v e i t r c o a p
s e m o r d n í S
a c a i t h á n i L m o s
a v i t a a h n n i i L m r e g
s a c i m ó s s o m o r C
o l , p o m m e o x c e r o p
s a c i n é G s s e e õ n ç e a g r e s t l o A d
V U s o i a R
o ã a ç a m i d a a G R
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r e t l e f e n i l K
s e n e g o c n O
t a h c u d i r C
o ã s e u q
s a n s e a p h l a i f s a s a d l i t u i l é m s c n s a r à T
o ã s e u q
à a s i a c n d ê i t i d m n s e n c a s r e T d s a c i r é m u N
r e n r u T
e s m m e e d i v i d
r e s m e d o p s i a r u t u r t s E
r e s m e d o p
o ã s
r o p
s o s i c e t n n é e g g a A t u m
31
e s m o a c m i f i o s c s e o a d d l c a i t d n r e e P s
i u l c n i e d n o
a s o i c n e l i S
a i d i o l p u E
a i d i o l p u e n A
o ã ç a c i l p u D
o d i m t e n S e s
a i d i o l p a H
a i d i o l p i l o P
a i m o s s i l u N
a i m o s s o n o M
a i m o s s i r T
o ã s r e v n I
o ã ç a c o l s n a r T
o ã ç c e l e D
o o a r ã d u ç o t i a r m e e l t l o e A d d
a i m o s s i l o P
. e d a d i n U a t s e d s o t i e c n o c e d s a p a m s e t n a t s e r s o r a r t n o c n e á r e d o p , A S A f o r P _ D C o N
Unidade 3
Imunidade e controlo de doenças
Capítulo 1 – Sistema imunitário Capítulo 2 – Biotecnologia no diagnóstico e terapêutica de doenças
Recursos web e bibliografia
http://www.blackwellpublishing.com/imm_enhanced/(*) http://www.blackwellpublishing.c om/imm_enhanced/(*) http://www.biology.arizona.edu/ http:/ /www.biology.arizona.edu/cell_biocell_bio.html(*) cell_biocell_bio.html(*) http://www.tulane.edu(*) http://www.eibe.info(*) http://public.asu.edu/~langland(*) Tratado atado de Fisiologia Médica (11.a Ed.). Madrid: Interamericana – GUYTON, A. (2005). Tr McGraw-Hill. HERITAGE, HERIT AGE, J.; Evans, G., & Killington, D. (2002). Microbiologia em Acção . Lisboa: Editora Replicação. LIMA, N.; Mota, M. (Coords.) (2003). Biotecnologia: fundamentos e aplicações . Lisboa: LIDEL – Edições Técnicas, Lda.
(*)
Actualização permanente em http:/ http://desafios.asa. /desafios.asa.pt. pt.
Unidade 3 — Imunidade e controlo de doenças | BioDesafios – 12.o Ano
1 – Planificação a médio prazo s a e s t s d l a i o . u v N a e r p
4 1
a i n i x e a a e s i t o r o s o e t ã ó i i d c ç t c a i m e p o a m a g e l a u i a R f Q D F – – – –
e v a h c s a r v a l a P
- o e ã p n s s a e e c s i í a s f s a c e e c f i p e f í s D c e –
… r a t i v E
o a s ã r a u u d b ç t a o l r u r a g o t c l . p s i o x e í m n s e u u a a m n i A d q i l •
… r a z i t a f n E
- o e s s d s o e p a i a c t a c i i s f g s e í o ó f l s c e e o r f d p r e v o i e s d d e m s . o s ã s o s o n a o . ç d t s s e o n i s i e m e a c c a s r n ó e o c o i c i f r f n i u p í a i c e d g s n l s c r e e u d O p o A f • •
/ s e i B e ( s o d u s m o g s a q s o s l o t l d a i f i o i e o d a t d i c ó f l f i i ó ó c ó r n f r l a a n e ó ó t u i a f ) n c i r u t a s s u l o a n T d o a e é ó m a i i n L e M M E B N C m I i r – – – – – – –
s s m o - e o a ã n d . e s d o s l ç o u r o s u e s o t d f i d e g i p e c u c r o t r d i t ó s o e p s c e r u u o s e l e O p q a d t •
. e - - i - s s a t n s l n o e s t a d e e e r n a r o p r o n i s p l d m p i e i a e s r u n . c m e c b u e e u i s d o e r f o i l g a m t m . a i n s d ó i g m l r o i s o a i o d o o é z r i i e n e . n c t s e a r s b c a d u d a t d e ó g s t a e a s b a m s d i r i c a i d . i a c r o i o i a a m a t ç e o r c c r i c e u p a l a i i n n p o i q e s s n c c f f i g ê d e a r u n c ó t s c n i o n l e r o i e s e o e e o i f ã r í v i v i ç p u o p a q s s n x s c t d t a c r s s s e u e s a a s s e l e O r e o e m A n A t p f t c A i c O i • • • • •
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
e s o i r b í l i u q e s s a e ç D n e 2 o . d 1
. s a o i d c n s ê i o c t i i f e f e e d o s n o u m e i s e a d s s u o a d c a s t s A e •
. - - - a o e i a a s n s t e a s i c e f o m e i m r p l d m u e c s e s e h e a s o d o h r e d s p n a d o r a o t s o c c i e d i e m s o l e c i õ i R a b ç n d •
. - - a - e - e s s s s - o s - i n m a a o e ã a o a u o o o e c o r o m o d b n e c d n g q p ã s m m . e c e i e r i a t s ç s u s o t m s g m e e o l i c i n e h e l a o s c e s c i s c o s ó l a d a o i c d c o t e a u o e d o i r c s o o s i c o f l a l e g n e d e r d d é h a s b u f d a ó m d í i n n s g o a r o . p a i c r l a n o i o a o d o s e m c o i r d a i z e ã i e i c i u r c c e i a t s s d r s b r m c r p r u i á ç n m o r a o u s i s f í . e e s a a p g u i r s t a o i a l t n a t i s r c c r e u a e o p t o c o m i n m a r i l n r e g r p r e s a a o s i a m e n a u t e s t e c s l s l d e s p s t e r a t f n t i s u o s i e i s a e a e o n m c c i m D n t o e q m n A r d i I f e n I d a r d • • • • - í í c c e e p p s s e e s o a ã s n e e f e s s D a a c c 1 . i 1 f i f
r i - r e - - o - a s a o a ã n á z g s c c ç e d l i s o u m u l e u t a c v n a d p o a a i i c e d e e d t r s r n n m a e a o s e e i z d a p i i a a i c a d c l d e i i n m m . s a e h o n a c i s n r d n b o u o a a o v e s e i o C p d c m m t d t v •
s - e o n s n a d i , a l a o e p c ã í n s . i ç u n a g i ó a g a r r l n t n á o i t i a c i b s s a o n i u o v e d ã e d c m a e ç i t a d d i t a l e i e s i r d o b ó r p s i o t s ã . m r e e a ç s p e t i n c e o m i o m j r o e d a A A p c r t • •
s a s i c i n a n ê t i d e u p t i t m o a C
á t i n u m i a m e t s i S o i 1 r
o ã r e f r e t n I –
. s s e . o s s e o a - - - T n a e d T ã o o o a v c n i e l e d t ç i a ç d m t i ã r a r a s ç . s e B o n s r t t e i o r i s d c t o s d o n x t s e i s a n c l e ã u r e f c e h t p u i e n o a s ç l c n i x a s s e t i s e s ó d t a i e f e x a e s c e f j a n i l e e e e õ e ó A e d ç t f O d c i l A d m d r • • •
- i - e o - - r a e e t s o i n l g h l a e m m n e õ o o e o c c o r ç r d s m c c e p ú e e , e d a , a r s f o n a e s l a t c d a a i z n i d i u l r e a i n o d i d b i o . l m s u e o v ú a i o m ã i p l a V c v i m ç d e r •
: - o a o l m c o r e e t l s b n o ? o r s o c s p i - f o a o a a ç s ã e n ç d m e o a u e a d t i u c e o d S Q l
u b o o o l i p n r g é o o g c n i t i t u n n m a n A A I i l – – –
- s - i - r s i a a o c l i c i a b l u ç r e i e t á r s d i n n t n c e o i o s n e d c u a e . t a n s r o ) s e m e r i s p n e a o i a n t h d s u d e a m i e i r s v o p t l d e g i r n o s e r o e e v e d l e t t n a õ a n m e ç d ( u I a •
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
s a e s t s d l a i o . u v N a e r p e v a h c s a r v a l a P
i f e d o i a n c u n e i m I c –
i b i s n e a s e n r i e d c i p a a d i V H l – –
i s n a u n m i a m i i g a o e r t t s u d e i l a A H A d – – –
. e e s s e - e o d o t d d o r p d o p n s o . r e . ã s o ã s o a i s ç s ç e c c a a a m i u d i a c c s t z i d i d n i n . é o l t i e ó o a s u g c l i r r t ê o e i o c u l r p t e a m o a p o p r o s a i a t n n n e n e n l o b o d r c e e c o e e d ã o m s t t o s s o o ã s n o a i ã s o ã n ç o e i ç r b c ç o a p g c e i a a n m i z r t n s z v t i ó t i n i l o n â a l t d s e i t i c a i s i i t o b v i i d l u t s b z u c o t o i n n u u A p A a A s d A b a • • • •
… r a z i t a f n E
- - - e e - - s - - a o i n a d o a n a n ã p n m e r ê z s e e i ç i i i o s l i i a s a c g a e e t a t r m o s a r u u n . r a e l e d m e a e d r o e a q i v b r t l o a n i a . c c i a n n õ o n s s ç u e m p e e a i v f õ d h c e c a e n s s t m e r é n n s t c s d i a a e e a s e d e m o â e e l t v o p s d e l p b d õ u o ã o c r õ e i a e x i ç a q v ç e b e o a i m m i D n t R p l c i a c • •
s a s i c i n a n ê t i d e u p t i t m o a C
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
o ã s a r m a e o m v n d i l o r o c e o b i i i H M B – – –
. - a - s o u - e s a o - e í o s - j á o ã o x i e c ã ã o ó d i F s h ç s l u n , e e i v o c n n s , í m m r s e e á e m s s e a n o t c c c e o i u u o e v s c t s o g Q a q s e n h n i n e s r l o i e r t p a e l o , M s e a n j d p o o m a t s p m i m o c a c u s i i c e i o x i i u l o e e i A d b g c e c B s o i t a d d c d •
… r a t i v E
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
s o o p n r o o m s c i i e a t i n n l o o l A p c –
s - s e u a õ m u ç i s a e . u e s t a a i i d i s s c c a n n e ê r r o i u a d c q i s f e i l a e s a s u n n a d o o A c n c •
- r o a d n t e e m r s i c p r o e e t h t n n e n i o i m . a c a c i r r a e d a t c p n a i l s o a p o c i A t a d •
- l - e i o d o d l e v o c c n ã o o e ç n r s u o p i d m a r r o r s a t e o g p e s a p r r n o o . p t r n s i c s e e o t i t d i n a n m I v a n • s o n a r a e ç a t n i g e e o o d l o o c e n i d c t s e ó a t c o n i i g t u B a ê i 2 d p
- o - o e i o c n u l a ã q i ç n i t e o s o s c a ó d z n o i m l n e e l i p t s g d t o i a u m o p p d a e c r s x a o o i e a d c t u n i ê r a m t s p i n s e i a . r s l e a a t n a s d s r e s o t n u a o l l d d c e a A i ç •
- - i - e s e o i t i n r ã g d i d u e ó f a ç a l z a c o o i o ã n m ç m m r n a r o o p c u o g f e d c . r n c t s s o i a e i o o r i a o d , r d c a a b p c i r t e e n o s a n t u h o ã o n â l r i t ê t o p c s p r ç c t a a n s b a e l e e n e i z o u r e R i r l m c s t •
Unidade 3 — Imunidade e controlo de doenças | BioDesafios – 12.o Ano
2 – Planificação a curto prazo a i g e o o e l c d o i n t s a c ó c e t s t n i o g u a i a ê B i p ç d a n e – o r o e 2 n t d
o l o r t n o c o a ? m a s c a o ç l n o e c o e d s e s d o i f a s e d e u Q
a s o a i r r a a b d p e í l i s a o u i o g ã q t e u l o ç c s b i o e e r n t d ? t e n c d e s e o T , d o c c o o i s e ã ã g o a ç ç ó i n u l o s c e l i o n a n v s u u ê i e r e m Q C p r i
? s a n o r e e o t d n x o a s e p m a s a u d e h e d m a r o s d - i o r f m e i v s d s e i u n n s q a e e f r e g r e g D o d a
s s o o d i p v r l o o i c v s t n o n s e a s s e o e c c d ? o i o i r g ã s p ó ç a l n s o u o o n d l c s c o r o i e a t p n o a o u i Q b n m
s ? i a o p m i s c i n n i r a p g r s o a o o d ã s s a s s i e a f u e Q d
s o o d s s i o s s s e m i o c m t t l o ê u r t ú d p s s o r e o o c p d i n s s g s e ó o o t r l t n o d i u a n z c o t l e u ? t d s e u o o o u s e i r n Q r b p a
a e s d e f s o e o ã d m ç e o c d p a s à s i o d e m a t c a s i i b f ? n í m s c a e c e o e p c n e m s e o g o e o a t u ã r a a Q n p p
o ã n s e a s s s a a e c c f e i f i f í D í c c e – e p p 1 s s . 1 e e
a d s o e t u s d e o õ r ç p a c s ? i a l o i p d g a s o l s e o a õ n ç s a c i e t a i t o u m i i Q l b
o e ã d n s s o o d m s ? s e i n o u c g a i n c f i e í c t s ? m e i s d p o o s c ã s s e o i f í e a s e c u e u e q f q p e s O d O e
o o d ã z r a ? e c o d i i o f r e á p o o t s r t i e e n n õ t e u ç e m m i a m a u t n a i o o m s r p i e t e m c s u o n u i Q c f s
a s i m a e ? t p i s e c i d o n s ú i d r o a p s d s a s i o a a c i r n n b o o í i l ã ê r i u s q u á t s e q i i e n a s s u u n o e m Q c d i
s o i r b í l i u q e s s a e ç D n – e o d 2 . 1 e
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
3 – Guião de exploração das transparências (tópicos a abordar/ sugestões de exploração)
• Apresentação da situação-problema. • Constituintes do sistema imunitário. • Mecanismos de defesa não específicos. • Mecanismos de defesa específicos. • Disfunções do sistema imunitário, alergias e doenças auto-imunes e imunodeficiências. • Biotecnologia no diagnóstico e terapêutica de doenças. • Anticorpos monoclonais. • Biotecnologia: produtos e suas aplicações.
• O que é a imunidade celular? • Que tipo de linfócitos estão implicados neste mecanismo de defesa? • Por que motivo se considera este mecanismo de defesa policlonal? • Que relação se pode estabelecer entre a imunidade celular e a imunidade humoral? • Que relação existe entre imunidade celular e a rejeição de transplantes ou enxertos?
• O que são antigénios? • Por que motivo os mecanismos de defesa inatos se designam não específicos? • Que mecanismos de defesa não específicos possuímos? • Qual a eficácia destes mecanismos de defesa? Em que altura são accionados?
• O que é a imunidade humoral? • Que linfócitos estão implicados neste mecanismo de defesa? • O que são antigénios? E anticorpos? • Que relação existe entre antigénios e anticorpos? • Que tipos de linfócitos produzem anticorpos? • Qual a importância das células de memória?
• Que produtos, actualmente da Biotecnologia, podem ser utilizados no diagnóstico e terapêutica de doenças? • O que são anticorpos monoclonais? • Que processos laboratoriais estão na base da produção de anticorpos monoclonais? • Quais as aplicações dos anticorpos monoclonais?
Unidade 3 — Imunidade e controlo de doenças | BioDesafios – 12.o Ano
4 – Documentos de ampliação Investigadores chineses tiveram bons resultados em experiências com macacos A China aprovou a realização de testes em humanos de uma vacina experimental anti-SIDA desenvolvida no país. São trinta os voluntários, com idades entre os 18 e os 50 anos, que vão participar nos testes, de acordo com a imprensa oficial chinesa. “Os investigadores infectaram um macaco com o vírus da SIDA após lhe terem injectado a vacina, e não ocorreu qualquer reacção anormal”, relatou a Agência Nova China, citando fonte da Administração Estatal de Alimentação e Medicamentos (AEAM). Os especialistas alertam, contudo, que a realização de testes “não significa necessariamente que venha a ser um sucesso”, e o público também não deve esperar que vacinas deste género “estejam disponíveis ao público em curto prazo.” Esta vacina experimental foi desenvolvida por uma equipa de cientistas médicos chineses que desde 1996 pesquisam sobre este tema. As autoridades autorida des chinesas garantiram que vão acelerar o processo de aprovação de qualquer tipo de medicamentos anti-SIDA para ajudar às pesquisas neste campo. No estudo de maior dimensão a ser efectuado actualmente no mundo, investigadores norte-americanos e tailandeses estão a testar uma vacina experimental anti-SIDA em 16 mil voluntários da Tailândia. In http://www.pcd.pt/noticias/(Dez. 2004)
As mulheres representam 47% dos milhões de pessoas infectadas pelo HIV em todo o mundo. Há diferenças substanciais entre os dois géneros, nomeadamente a nível do tratamento com anti-retrovirais. Até 1999, a indústria farmacêutica recusava incluir mulheres nos ensaios clínicos, com receio de que as moléculas testadas fossem patogénicas para o feto, se engravidassem. E, perante eventuais problemas com a justiça, só admitiram homens. “Há que repensar o tratamento para o sexo feminino. Os ensaios não têm em conta os ciclos hormonais, a menopausa e a carga viral de HIV, que habitualmente é inferior no sexo feminino. Quanto aos efeitos secundários, sec undários, há problemas específicos, porque parecem ser menos tolerados pelas mulheres. Elas pesam menos do que os homens, homen s, têm mais gordura e a assimilação dos anti-retrovirais é distinta.” Histórico das Notícias sobre Saúde (Jan. 2005)
Questões 1.
Comente a afirmação: “Os especialistas alertam, contudo, que a realização de testes “não significa necessariamente que venha a ser um sucesso”, e o público também não deve esperar que vacinas deste género “estejam disponíveis ao público em curto prazo”.
2.
Refira a importância de várias equipas em diferentes pontos do globo estarem a produzir e a testar vacinas para a SIDA.
3.
Enumere os entraves e as especificidades de incluir mulheres nos ensaios clínicos nos testes de vacina da SIDA.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
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Erbitux aumenta sobrevivência de pacientes com cancro do cólon metastático Os resultados da Fase III de um estudo demonstraram que os pacientes com cancro do cólon possuidores do gene KRAS tratados com Erbitux (cetuximab), da Merck Serono, em combinação com quimioterapia, apresentaram uma sobrevivência até 25 meses. Esta é a primeira vez que se apresentam dados de sobrevivência geral de 2 anos com um anticorpo monoclonal, o cetuximab, mais quimioterapia. Estes resultados, apresentados no Congresso da Sociedade Europeia de Medicina Oncológica (ESMO), em Estocolmo, demonstram que no futuro a terapia personalizada liderará a mudança no tratamento do cancro do cólon metastático. O estudo demonstrou que os pacientes com o gene KRAS que receberam Erbitux experimentaram um aumento da sobrevivência de 4 meses, de 21 para cerca de 25 meses, em comparação com aqueles que só receberam quimioterapia. De acordo com Eric Van Van Cutsem, investigador in vestigador principal do estudo est udo e professor catedrático de Medicina e Oncologia Digestiva do Hospital Universitário Gasthuisberg, em Leuven, na Bélgica, os resultados são muito prometedores, pois através da selecção deste tipo de pacientes, que podia beneficiar mais com os efeitos do Erbitux, registou-se o maior tempo de sobrevivência observado em tratamento nesta fase do estudo. O Erbitux é composto por um anticorpo monoclonal. O cetuximab liga-se ao receptor do factor de crescimento epidérmico (EGFR), um antigénio que está presente na superfície de certas células de tumores malignos. Como resultado desta ligação, a célula tumoral maligna deixa de poder receber as mensagens necessárias para o seu crescimento, progressão e metástase. O Erbitux é utilizado util izado para tratar tratar dois tipos diferentes de cancro. ca ncro. Um deles é o cancro metastático do intestino grosso, sendo o Erbitux utilizado em monoterapia ou em associação com outros medicamentos anticancerígenos. In http://www.farmacia.com.pt
Questões 1.
Os produtos desenvolvidos em laboratório são patenteados pelas empresas farmacêuticas que os pretendem comercializar. comercializar. Explique em que medida estas patentes constituem um incentivo à investigação científica.
2.
Refira quais as diferenças na sobrevivência de pacientes com cancro do cólon cuja terapia é feita apenas à base de quimioterapia e com auxílio do cetuximab.
3.
Explique qual o efeito do cetuximab na terapêutica do cancro metástico do intestino grosso.
4.
Elabore um trabalho de pesquisa sobre os efeitos secundários da quimioterapia nos pacientes oncológicos e conclua sobre a vantagem de recurso/necessidade recurso/necessidade de tratamentos mais localizados e sem efeitos secundários tão gravosos.
Unidade 3 — Imunidade e controlo de doenças | BioDesafios – 12.o Ano
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5 – Mapa de conceitos
a t r s l a o u p l s e e c R
e d n e e r p m o c
a l t s a r o o p m s u e R h
a c i f í c e p s E
a s e f e d a i u l c n i
o i r á t i n u m i a m e t s i S
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a c i f í c e p s e o ã N
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s o l p m e x e o ã s e u q e d
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Unidade 4
Produção de alimentos e sustentabilidade
Capítulo 1 – Microrganismos e indústria alimentar Capítulo 2 – Exploração das potencialidades da Biosfera
Recursos web e bibliografia
http://biotecnologia-na-escola.up.pt(*) http://www.public.asu.edu/~langland(*) http://www.eibe.info(*) http://fao.org/biotech/index.asp?lang=es(*) HERITAGE, J.; Evans, G. & Killiington, HERITAGE, Kil liington, D. (2002). Microbiologia em Acção . Lisboa: Editora Replicação. LIMA, N.; Mota, M. (Coords.) (2003). Biotecnologia: fundamentos e aplicações . Lisboa: LIDEL – Edições Técnicas, Lda. NESTER, E.; Anderson, D.; Roberts C.; Pearsall, N.; Nester, M. (2003). Microbiology – a human perspective (4.a Ed.). Boston McGraw-Hill, Companies Inc. POSTGATE, J. (2002). Os Micróbios e o Homem . Lisboa: Editor Editoraa Replicação. TOURTE, Y. (2002). Engenharia Genética e Biotecnologias: conceitos e métodos – aplicações à agronomia e às bio-indústrias . Lisboa: Instituto Piaget.
(*)Actualização permanente
em http:/ http://desafios.asa. /desafios.asa.pt. pt.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
s a e s t s d l a i o . u v N a e r p e v a h c s a r v a l a P
o ã ç u a d i v o t r c p l e e e R s –
o e c t i n e é d g a s r n t u s a l o r u d i T C c – –
a p o r p o o r ã c ç i a M g –
o s o l a c o d i c e T –
/ e e t t n n a a l l p p m x I e –
a i o d m r s o p a i e l r p b o r o í c l t i i o r o o u m l c t r q â i u P E n C d – – –
o o ã i ç s b a a z n s i l e i o t r m n s e o t r e a s e g d i E F A c – – –
e d o r t c o e ã p ç s c E a –
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… r a t i v E
… r a z i t a f n E
, ) . - o o - a - - o e ã n d a a m c r … , t a e n p i t s o ç a e i i é s d z o o e n a b i m ú d d e r o a m u s i f g o r a t s a o t n a é l o a d i a p a o l n d r o a m t r s i a a m i n t r a c o e c a o n c n n a n p d c o i â m â e t l o c m t : í r s r e ã o a . b . o ç n x u o i o o e a s e q p g p t r d o ( z i l p m m n i i l a s m i o n e i i t r a n o u u g o A b u t c A c d m • •
s a s i c i n a n ê t i e d u p t i t m a o C
r - e o o - s o e o - e - s s o s s e - í - a d a o o ã e a d r u n e s c ã n . o o n d m i t e o c c a c j e ç e a t d d n g o f v r f ç a s r t r i l a a a n s i n a e e e ã o z e s m o e d i r l ç d m o s e m a p . l v s r o c n l e r v e t i e v s i e e o u s d t o t c e r o o o f o m i l s o n v d r i u i n d t ã n s a n e v e m i z e z i f o a í a a u . n f í e c a d c o e d á t o s i s t r c t t i n d r e r e ç i u n h s e i a s l u s i g a s t j t p n n l b e o s n c a l m o i o l m s o a e e n e i t o o c a h i a l u o d o r r m e a n e e o e i a D a p à d e V n c c p p a D p a m r c d b n a m z t • • •
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
, - s s - a - s s a s o a a c o a é d r h v d r t i m e . o e r r e e r c d i v t d s e t i s a t t n e s e u d o i e e e d c ã s r r d e a s a ç s s p r d i z r a p i o a d e n l e e r m r v c r a t u o i a e e u r t . n t t e n s i l c c r a t s e u n a n n o e r e c e e t i a r e s t e e a n m a d i o r d u t s a p p e a n i e l s t r , r m a s a e e s b e r i m a g a t c n o o a l i e u n d I s m p a A n v s • •
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
- e s a a n d a d r a d s l p p o e e o d d e ã ã a ç d ç d o a l a i o i o r r l r v a a i c s t o i r t l i l c e u e a n p n f o x e s C C m E t o 1 s i 2 s o i . a n . a 2 p B 2 t a 2 g
- o - l - e s u - o - o i - e s - i á e o e o u o e ó ã s o n v d o o l n i l r t t s e d t n l ç u c i c s o c i m s s p a n r u u a o / o l o v e e d o r a e o c e p d l e s t i u v à b c i m p e d g o a g n n d m e o t . a i r s a i o , e o a s e s d . r i u s s p a m o c s e s à n r í s p b n a g n a l c i f o i m e i o s a s o i v a g r e i i e d e c d t a a e r d o e o c g e a a g t n t a r n r o d l a a d i ó m e . t t l M s s l . e c s s o f e i r d a p a o e e é a e r o o o b n b s n c b c c o n r d a o r G s e i d t l ã o o o a m s o c s o d v s O ç o a e i t s n s e p s u e d o e e e r a a s n e é o a m e l o r o l r s i a õ d m a i r e i o t e r r d o o s t e t o a s a a c t s ç o i c é m o d i r i t u e i r t l e / a c a o l o h t n l r a ã l t c a n m a a a a b p ç a a p c n z b g l s s i v í e o e l a i c e n v o u a e n a r e e m o u d i u d e A s c z d A n t r i m A j r c m p D t d c • • • •
Unidade 4 — Produção de Alimentos e Sustentabilidade | BioDesafios – 12.o Ano
2 – Planificação a curto prazo a d o ã a ç a a r e r a o p d l p o s o x a t r ã E e ç n f u – s d e m o o i 1 . i r l 2 B p a
o ã ç a t n e m i l ? a a n e a d m s u a h m o e ã l b ç a o l r u p p r o e p v l a o d s e r o m o C
o ã ç u d o ? r s p t o a n d e s i m o l t i a e e f e d s a v o i s s i n a e u t n Q i
a i r t s ú s d o n d i a a i n c n s o â t r m s o i p n ? m a r a i g t r n a e l o r a c m u i i l Q m a
o s v i i a t l a m m u n i e c e n a m o o n s e a H t d m n o O a é l ã – v r p ç a e s i 2 . t a n d r 2 i c
a a i r m e a d e h u a d r d n i e u i o s ã g t i s t n e ç e s c u d a n o e o n r a c a p d i e e d d a d e o r a p e ? s m p t o a e c o n t e n ã u i t e q é ç c s u m n l e m e o r i l E g s c a
a
m s a o n d o a i c c i i l d ó n b ? o a s c t o e m s s e m r e i o d n a t c a g r a d i o f v r e i c i u t c Q a m
o ã ç a t n e e d a m a i c r d t e i v á F i t i m – c z a 1 n . 1 e e
e d a o d ã s ç e a z t l c i i a t p u m e i o s ã o ç s u ? i M a d u o r G Q p O
a i c n ? ê s u s l e a d e a f d n m i a d i i e c o z d m n d n ê a e t d â i t o r m s v s i o o a e t r d p c o a ? r o t m e i c a s ã c a a ç a e f e a m l h r i u a n t e b u o c u o z n Q c a Q s e
a o s d e l d e a o o t p p g a n e e o r p d d m a e a u d ç d a i n v a l o i O t l c o u a r – d t r n o 3 . r e o 2 p s c
, r a t s n e o e d r e ? o s ã m o i i u e l n a ç l t u p o r i n d t m e o m n i i i d b r o p s c a m a a r o a a d i d d l p s r a e t e e , t s v a c n m í a e e n g p m a u o r m u Q a p i a
? s o t , n o e a ã m d ç i u l o d e a t e u o o d r t b i p n r a e o t ã n n m ç o a a a c i s v r r o t s e e s l s a ú c n u d o r o n Q i p c
s i a r u t ? s e a n a d s g a i o a c d r n o p t s â t é à r o m e p a t a m r b i e a r m o l r c a o c u e o Q r n
o ã o ç d u i d s o r m p ê t a n s s s e a c a ? õ i s ç g d o i t a ó v l c l n i l o o e p n v m a c n i e l a e t e o s u i e e Q b d d
, s o o ã ç e v o a o n v t r n e e e d s n m o s o o a ã t ç n C r o u e – h l d m e o i 2 r l . 1 m p a
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
3 – Guião de exploração das transparências (tópicos a abordar/ sugestões de exploração)
• Apresentação da situação-problema. • Microrganismos e indústria alimentar. • Fermentação e actividade enzimática. • Conservação, melhoramento e produção de novos alimentos. • Exploração das potencialidades da Biosfera. • Cultivo de plantas e criação de animais. • Controlo de pragas.
• Que factores afectam a actividade enzimática? • Que relação existe entre a concentração de enzima e a velocidade de uma reacção? • Que relação existe entre a concentração concentr ação de substrato e a velocidade de uma reacção? • As enzimas actuam todas sob os mesmos valores de pH e temperatura?
• O que é a fermentação? • Que relação existe entre a fermentação e a produção de alimentos? • Que alimentos integram a nossa alimentação cujo processo de produção é a fermentação? • Que tipos de fermentação existem?
• É possível inibir a actividade de uma enzima? • Que relação existe entre a estrutura da enzima e o processo de inibição? • Que tipos de inibidores são conhecidos?
• O que é uma enzima? • Qual a importância biológica das enzimas? • Por que motivo se consideram as enzimas catalisadores biológicos? • Que relação existe entre as enzimas e os substratos sobre os quais actuam? • Como se forma o complexo enzima-substrato?
• Em que medida o controlo no início de uma via metabólica pode contribuir para a optimização do aproveitamento de compostos e energia?
Unidade 4 — Produção de Alimentos e Sustentabilidade | BioDesafios – 12.o Ano
• Quais os métodos tradicionais de conservação dos alimentos? • Qual a base biológica dos processos tradicionais de conservação de alimentos? • Que alimentos podem ser sujeitos aos processos de tratamento tradicionais tradicionais?? • De que métodos dispomos na actualidade para conservar os alimentos? • Que estratégias existem para melhorar a qualidade dos alimentos?
• Que técnicas laboratoriais estão actualmente a ser desenvolvidas para explorar as potencialidades da Biosfera? • Quais as potencialidades das técnicas de cultura de células e tecidos vegetais in vitro ? • Qual a importância destes processos laboratoriais ocorrerem em condições de assépsia? • Qual a importância da Biotecnologia na minimização do problema da fome no mundo?
• Que relação pode ser estabelecida entre a mecanização das técnicas agrícolas e o aumento da produção de alimentos? • Quais os impactes do desenvolvimento da agricultura/aumento da produção de alimentos na biosfera?
• Que técnicas laboratoriais estão actualmente a ser desenvolvidas no domínio da exploração pecuária? • Quais as potencialidades da aplicação das técnicas de engenharia genética, nomeadamente, a clonagem e rDNA na produção animal?
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
4 – Documentos de ampliação Actividade laboratorial: Propriedades antimicrobianas de temperos e especiarias
Existe hoje uma teoria, bastante plausível, de que o hábito de utilizar utili zar e apreciar condicondimentos do tipo especiarias ou ervas aromáticas terá sido transmitido culturalmente, através de gerações, e está relacionado relacionado com a actividade activ idade antimicrobiana da maior ma ior parte dessas substâncias. Vamos pôr essa actividade em evidência no laboratório da escola. A base do método é semelhante à que se utiliza para fazer fazer um antibiograma: uma bactéria sensível, espalhada à superfície de d e um meio de cultura solidificado, solidificado , não cresce em torno de algum agente inibidor, que poderá ser uma pitada de uma especiaria.
Material
Preparação do meio
• 200 g de carne de frango • 1 panela • Balão de Erlenmeyer (ou frasco) de 0,5 l • Proveta de 250 ml • Funil • Mel, bicarbonato de sódio, agar, gaze, algodão cardado • Panela de pressão ou autoclave • Caixas de Petri, lamparina de álcool • Medicamento: Bactisubtil (Bacillus cereus IP 5832) – cápsulas • Água esterilizada, pipetas, tubo de ensaio • Copo de vidro com vareta de vidro em L, mergulhada em álcool
• Cozer 200 g de frango em 0,5 l de água. Verter o líquido para um balão. • Deixar arrefecer. • Filtrar Filt rar a água de cozedura através de gaze dobrada em quatro para uma proveta. • Recolher 200 ml (ou perfazer o volume com água). • Juntar 4 g (1 colher de chá) de mel. Juntar 0,5 g (1/2 colher de café) de bicarbonato de sódio (ou ajustar o pH a 7 com NaOH com um medidor de pH). • Adicionar 4 g (1 colher de sopa cheia) de agar. • Autoclavar durante 20 min. a 120 oC ou ferver durante o mesmo tempo numa panela de press pressão. ão. • Verter para para caixas de Petri Petri junto à chama e deixar arrefecer.
Unidade 4 — Produção de Alimentos e Sustentabilidade | BioDesafios – 12.o Ano
Procedimento 1. Abrir uma cápsula do medicamento
para o tubo de ensaio com 3 ml de água esterilizada e agitar bem. 2. Pipetar uma gota da suspensão para o meio contido na placa. 3. Espalhar, com a vareta de vidro previamente esterilizada com álcool, inflamada à chama e arrefecida no interior da placa. 4. Abrir quatro pequenos poços no agar com o auxílio de um tubo de vidro quente. 5. Colocar em cada poço o tempero cuja actividade se pretende estudar (uma gota de vinagre, sal, cravin cravinho, ho, alho, orégãos, etc.). 6. Calcar um pouco as especiarias nos poços, para assegurar um bom contacto com o meio. Deixar as placas à temperatura ambiente e observar após 24 h. 7. Observar e registar os resultados.
Os reagentes e a bactéria usados neste trabalho não envolvem quaisquer riscos e podem ser manejados sem cuidados especiais em qualquer cozinha. Mas atenção! Qualquer contaminante que cresça na placa é potencialmente perigoso! Por isso, depois de preparadas, as placas devem ser fechadas com adesivo e só devem ser abertas por um adulto que as coloca imediatamente dentro de água com lixívia.
Questões
1.
Qual dos materiais utilizados é o mais eficaz agente antimicrobiano?
2.
Elabore um poster sobre o estudo efectuado, podendo ilustrá-lo com fotografia das placas.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
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Agricultura tradicional e agricultura moderna, vantagens e desvantagens A agricultura tradicional é um tipo de agricultura praticada em minifúndios (pequenas propriedades) e recorre à policultura — o cultivo de vários produtos no mesmo local. Este tipo de agricultura utiliza técnicas rudimentares, artesanais e ancestrais. Tem Tem como destino de produção o autoconsumo e a subsistência das famílias que a praticam. Caracteriza-se por baixo rendimento e produtividade agrícola. A produtividade está dependente de um conjunto de procedimentos rudimentares rudimentares entre os quais se destacam a rotação de culturas, regas com águas de ribeiras ou poços, aplicação de adubos orgânicos, pousio de terrenos terrenos após colheitas, plantação de espécies vegetais com diferentes d iferentes necessidades nutritivas no mesmo solo. A agricultura moderna resultou de um grande desenvolvimento do conhecimento científico, que visou modernizar as técnicas agrícolas, por forma a aumentar a produção e consequentemente o bem monetário, que em última instância permitiu a aquisição de máquinas modernas. Criaram-se assim condições para satisfazer a crescente necessidade de alimento pelas sociedades em desenvolvimento e aumento da população de consumo. Para além da maquinaria utilizada em todas as vertentes da produção agrícola, como na rega, monda ou aplicação de fertilizantes e pesticidas, há um aumento do espaço ocupado pelas culturas bem como da necessidade de água para regadio, desenvolvendo-se a monocultura. Associada à monocultura, está o aumento da utilização de fertilizantes químicos, muitas vezes utilizados em quantidades superiores às necessárias, bem como de pesticidas que se disseminam pela água, solo e ar. Nos últimos anos têm sido desenvolvidas novas práticas agrícolas que visam minimizar os efeitos negativos da modernização da agricultura, nomeadamente, os impactes ao nível do funcionamento dos ecossistemas. As culturas em estufa com controlo de parâmetros como temperatura, luminosidade e necessidades nutritivas das espécies vegetais em crescimento, a agricultura biológica, a micropropagação, micropr opagação, entre outras, são exemplos dessas práticas.
Questões 1.
Refira uma vantagem da monocultura relativamente à agricultura tradicional.
2.
Indique três desvantagens inerentes à produção agrícola pelos métodos tradicionais.
3.
Relacione a evolução das técnicas agrícolas com a degradação dos ecossistemas que temos vindo a assistir nos últimos anos.
4.
Explique em que medida o avanço no conhecimento científico nas área da produção animal e vegetal pode contribuir para um desenvolvimento sustentável. sustentável.
Unidade 4 — Produção de Alimentos e Sustentabilidade | BioDesafios – 12.o Ano
Sistemas de produção de alimentos no futuro de origem animal A produção variada (composição bioquímica e organização tecidular) do mesmo tipo de alimento de origem animal (carne ou leite) permite definir o sistema de produção animal a instalar. Face à previsível duplicação da população humana, nos próximos 50 anos, é fundamental que haja um esforç esforço o para aumentar a produção de alimentos de origem animal para o dobro da sua produção actual, nos próximos 20 anos. Ao mesmo tempo a competitividade da produção, face à comercialização em mercados abertos, exige o aumento da eficiência produtiva. Teremos, Teremos, assim, o incremento da produção em massa de alimentos de origem animal, originados em sistemas intensivos de produção. Para este aumento da eficiência biológica muito contribuirá a aplicação de novas tecnologias em produção animal, responsáveis por custos de produção mais baixos e competitivos. Nos domínios metabólico, genético, reprodutivo e produtivo novas técnicas, poderão aplicar-se, desde que não ponham em causa a saúde pública e sejam eticamente aceites pelo consumidor. Por outro lado, há outra forma de produzir alimentos de origem animal, desenvolvendo sistemas de produção natural ou extensiva que defenderá as qualidades genuínas genuína s do produto animal. O melhoramento produtivo, neste caso de produção, deve tornar mais eficiente o sistema, sem contudo alterar as características do produto final. Estas condicionarão a inovação tecnológica a aplicar na produção animal natural. Os custos de produção mais elevados poderão ser compensados pelo valor acrescentado acrescentado a obter pela venda destes alimentos de origem animal, ou pela necessidade política sentida de os produzir. Há, assim, formas diferentes de produzir o mesmo alimento, conduzindo o consumidor a escolher. A imagem pública da produção animal terá de ser defendida através da formação da opinião do consumidor. A estrutura produtiva deve preocupar-se com a saúde pública e ambiental e o bem-estar animal. O esforço de produção e a eficiência na produção conduzirão à evolução da agropecuária que assentará as suas raízes na evolução do conhecimento científico e da aceitabilidade pública da aplicação de novas tecnologias, passando do animal modelo ao animal molécula, assente na identificação e expressão expressão do DNA. Há que produzir com competitividade, produzir de formas diferentes, oferecer alimentos de características diversas, defender a natureza do que se vende, da etiqueta e, por outro lado, saber comercializar. comercializar.
Questões 1.
Discuta a necessidade de fazer crescer os esforços no aumento e melhoramento das técnicas de produção animal em função do aumento da população humana a nível mundial.
2.
Como podem os avanços da Biotecnologia contribuir para um aumento na eficácia da produção animal?
3.
Considera que os domínios “produtividade”, “valor económico”, “ética” e “saúde pública” se encontram equilibrados nesta temática da produção animal? Justifique a sua resposta.
4.
Considera que o consumidor está suficientemente bem informado sobre a produção animal, de forma a saber avaliar os potenciais riscos de saúde pública e ambientais inerentes? Justifique a sua resposta.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
5 – Mapa de conceitos
Microrganismos essenciais na Indústria alimentar
pelos seus processos
Metabólicos fermentativos que incluem
implicam a actuação de
Fermentação láctea
Fermentação acética
Fermentação alcoólica
na produção de
na produção de
na produção de
que são
Queijo e iogurte
Vinagre
Vinho, cerveja e pão
Biocatalisadores
Enzimas
que Diminuem a energia de activaçao Aumentam a velocidade da reacção
que apresentam
Centro-activo capaz de reconhecer o Substrato
cuja actividade depende de Factores tais como
pH Temperatura
Não afectam o equilíbrio químico
Concentração do substrato Cofactores
No CD_ProfASA, poderá encontrar os restantes mapas de conceitos desta Unidade.
Unidade 4 — Produção de Alimentos e Sustentabilidade | BioDesafios – 12.o Ano
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e desenvolve técnicas para
Conservação
essenciais na
Produção
Melhoramento de textura e sabor
tais como
Conservação que podem ser por exemplo, de Reguladas
OGM
Atmosferas modificadas
Imobilização enzimática
Irradiação
essenciais no
Pasteurização
Controlo de vias metabólicas
Liofilização
Inibição competitiva
Inibição não competitiva
em que a
em que a
em que
evitando
Ligação do inibidor
Ligação do inibidor
Produto final inibe a enzima
Desperdícios de energia e composto
ocorre ao nível do
não ocorre ao nível do
classificando-se como
Centro-activo
Centro-activo
Enzima alostérica
Indução
com recurso a
Aditivos
Picles
segundo modelos de
Produção de novos alimentos
Unidade 5
Preservar e recuperar o meio ambiente
Capítulo 1 – Poluição e degradação de recursos Capítulo 2 – Crescimento da população humana e sustentabilidade
Recursos web e bibliografia
http://www.globalwarming.org/(*) http://www.naturlink.pt/(*) http://www.indexmundi.com(*) http://www.geographyalltheway.com(*) MILLER MIL LER Jr Jr.. G. (2002) (2002).. Living in the Environment: principles, connections, and solutions a (12. Ed.). Brooks/Cole, United States: Wadsworth Group. MILLER MIL LER Jr Jr.. G. (2002). (2002). Introdu Introducción cción a la ciencia ambiental – desarrollo sostenible de la Tierra –– un enfoque integrado (5.a Ed.). Madrid: THOMSON Editores Spain. Tierra NEBEL, B. J. & Wright, R. T. (1999). Ciencias Ambientales – Ecología y desarrollo desarrollo sostenible (6. ble (6.a Ed.). México: Printice Hall. ODUM, E. (1996). Fundamentos de Ecologia (5. Ecologia (5.a Ed.). Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian. POSTGATE, J. (2002). Os Micróbios e o Homem . Lisboa: Editor Editoraa Replicação. RAMSDEN, E. (1996). Chemistry of the Environment . Cheltenham: Stanley Thornes Publishers Ltd.
(*)Actualização permanente
em http:/ http://desafios.asa. /desafios.asa.pt. pt.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
s a e s t s d l a i o . u v N a e r p e v a h c s a r v a l a P
l e m v s e o á l g o ã d e a d ) ç o t v s a a i s i l r á r o r o s ó o g l s e r á á s d e i c n r t i p g s o t a d c i d m n e o o o c t a o i i o a i e l r B n A s C I B B R ( t – – – – – – –
a e i i f d e b a a d a r d a t g i l d n i a l t o t e e a m r t s d a e o a u d i D M N S l – – – –
… r a t i v E
… r a z i t a f n E
, , - - o o a n o ã ã c s a o v ç ç i ç c n l a u t n é e d . e s u o n e ) e o p u e r d … q d o p g , , o s o p e e e ã r d e a ( e ç r d a d a o m o a d a t t t n i l d n c a i i n t a n o e a r n e f i e u i m c i m m s i u f m l O d v h e i a •
s i a n i d u t i t a s a i c n ê t e p m o C
- - o - - s i á o g a r m o u H ç g a n ó l q e o o o a a o u m v n d q e ã ç a c m a e a a d s t n d r o d a o i v e t r o e i c c n g e s i e e e e , o d d c n d l i h m n i a f í o e . a t c m o c , n t s c e o e n s d a e e o d e r i c i i R c f b c c i l m •
s s i a t a i c n n e ê t i m e d p e m c o o C r p
, s - - e - s s i a e e t i o t o t l a s d n t a u d a l a . n o e n p d m e r o o ã i e r r ) o p p c ç m a b a o a t f … a m e r d e e o a m r s d t s l a p s l a o o a p e s r e e d m x s o e t ã t t b ç o u e o n i n n a a u a e i e t l g c d , f a e . n o , e r e s v l c s o r s i r f i a f s i o e a a i t i i c o d á s c r u i c e f à a u l i n c g s o a á s o i s ê o s n m r u s ã g o A e ( v ç D q m o e • •
s s i o a u d t ú p e e t n c o n C o c
a a e d n d a a o d t m i n u l i e h b a m o t i c ã n e s ç t a e l r u s C p u s . o 2 p e
r - - - - í s o n . t a l e l o a r e s o b r p p g s c e e t o x o e n e e d t e d r p d a d o n m a s à e c e r i s i . o s a l e l v e f á f i o s r o i õ a c t r r a d v d a d f n d g i n i a á e a o m n o r i d i p m o e c g b s e e c r c e o o d a u t s d m l s m m o e e e r o s e a r t d a s a d o p n a d i ã r e d s l a e m e i a r s o ç a t v a ã a i e n i I c c v A p m s d • •
Unidade 5 — Preservar e recuperar o meio ambiente | BioDesafios – 12.o Ano
2 – Planificação a curto prazo
e d a d i v i t ? c e a t a n e d i b o t i m e a f e o o e r a b r o a s p a s n e a õ m ç u u h l o s e u Q
o d o a n g o n i o c l i d a o n d a o o a c t n n m e a ê t m m u s i v h l e r o o ? o v ã o t ç p c n e l a m a f s e e u e d p t u o o Q o p d
e a u g á , r s a i a o p d i c s n t e i r n p a n s i o m s a ? i t o a n l u o o Q c s
a a a d r s a a p i s c a c a n i d ê f u á r a q g d e o i v s n m e ? o e d s c d e e õ s o d a ã a ç a l s s i o d i l l a p a u u x u p o Q e q p
s o d e l d e ú v a í s s n a o d d o a e s e t e s c t a n a p a m e ? n t m i i s a i n o m a a l t s s a n o m u o c u Q c e h
e e o d ã ç o i ã u ç s l o a o s P d r a r – g u c 1 . e e 1 d r
a o r ã a s p o s l a p x i c e n e ê d u e q t e n s e ? n i a o b c c m i f s a á r a o g i s i e o a u m m e Q o d
s a n a a l m e ? u p a h s t e n s i e a e v l d á p a s o d i n d o v i o t p ã c s e ç a r i u e o l u ã o Q s p
o t , o n e t e d n m a e i d v m i a l l i v d o a l v u o o n t d e c v a n a s e c e i a s ? f d n e ? i “ ” , d l n l l e e o g v v e i ã m á v s s á t í u t n o s n s e s r e l e t t r e o a p s v u x u p a s u Q e s É h s
s e t c a ? p a m n i a s m o u r h i u e n d i a d m i i v d i t o c m a o a C d
e a d a n o a e t d n m e u a h d i m l i i c o b ã s a e ç t r l a n e C u t p s – o u 2 p s
? s o d i l ó s m s s e e s t a o e s u u s s i n s e x g d í e á s e g d a s ? s e e n s e d r t e o õ o e n a ç t g t v s a n u n i l t o e a a n e s m u i s a m a a d i a v t e t s a u a s u e r e r Q t r Q d t o a r a p
e d o t n e m a t a s r T o u – d í s 2 . e 1 r
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
3 – Guião de exploração das transparências (tópicos a abordar/ sugestões de exploração)
• Apresentação da situação-problema. • Poluição e degradação de recursos. • Contaminantes da atmosfera, solo e água e suas consequências. • Tratamentos de resíduos. • Crescimento da população humana e sustentabilidade.
• Quais são os principais contaminantes ambientais? • Indique as principais fontes dos contaminantes. • Quais as consequências dos contaminantes nos ecossistemas? E na saúde humana? • O que é a bioampliação? E bioacumulação?
• O que é a eutrofização? • Quais as causas da eutrofização? • Quais as consequências da eutrofização para o ecossistema onde ocorre? • Que mecanismos podem ser desenvolvidos para resolver problemas de eutrofização?
• Qual a origem das chuvas ácidas? • Quais as consequências das chuvas ácidas? • Que medidas podem ser tomadas para impedir a formação das chuvas ácidas? • O que é o efeito de estufa? • Que relação existe entre a poluição atmosférica e o agravamento do efeito de estufa? • Quais as consequências para os ecossistemas do agravamento do efeito de estufa? E na saúde humana?
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• Que mecanismos existem para tratar águas residuais? • O que é uma ETAR? • A que tipo de tratamentos a água residual é sujeita numa ETAR? • Quais as vantagens e desvantagens inerentes às ETAR?
• Qual o objecto de estudo da demografia? • Quais os factores que condicionam o desenvolvimento da população humana? • Como tem evoluído a população portuguesa nos últimos anos? • Qual a importância de estudar o desenvolvimento da população humana? • Que relação pode estabelecer-se entre o crescimento da população e sustentabilidade?
• Que procedimentos existem para tratar resíduos sólidos? • O que é um aterro sanitário? • Que tipo de lixo pode ser tratado num aterro sanitário? • Quais as vantagens e desvantagens de um aterro sanitário? • O que é a incineração? • Que tipo de materiais devem ser incinerados? • Quais as vantagens e desvantagens deste tipo de tratamento de lixo?
• Qual o significado do termo sustentabilidade? • É possível conciliar desenvolvimento e sustentabilidade?
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4 – Documentos de ampliação As novas contas do carbono
O primeiro passo para lidar com o aquecimento global é fazer contas. Os números não mentem. Antes da Revolução industrial, a atmosfera terrestr terrestree continha cerca de 280 partes por milhão de dióxido de carbono. Era uma quantidade tolerável. Como a estrutura molecular do dióxido de carbono retém junto à superfície do planeta calor que, de outro modo, seria irradiado de volta para o espaço, a civilização cresceu num mundo cujo termóstato estava regulado para aquele valor. Correspondia a uma temperatura média global de cerca de 14 o C que, por sua vez, influenciou todos os locais onde construímos cidades, todas as culturas agrícolas que aprendemos a explorar, todas as provisões pro visões de água, das quais nos habituámos a depender. A partir do momento em que começámos a consumir carvão, gás e petróleo para dar luz às nossas vidas, esse valor começou começou a subir. Quando iniciámos as medições em finais da década de 1950, já ele chegara aos 315. Agora, encontra-se encontra-se a 380 e aumenta a umenta cerca de duas partes por milhão por ano. Não parece muito, mas o calor adicional que o dióxido de carbono captura (dois watts por metro quadrado de superfície de Terra) é suficiente para aquecer muito o planeta. Já provocámos um aumento da temperatura média de quase 1 o C. É impossível prever com exactidão as consequências de qualquer aumento suplementar de dióxido de carbono na atmosfera, mas o aquecimento já registado iniciou o descongelamento de quase tudo o que havia congelado sobre a Terra, alterou as estações e os padrões de pluviosidade e provocou provocou a subida dos níveis do mar. Agora, independentemente do que façamos, esse aquecimento irá aumentar, embora o efeito que o calor desempenha na atmosfera demore a manifestar-se. Ou seja, não podemos travar o aquecimento global. A nossa tarefa é menos inspiradora: minimizar os danos, impedir o descontrolo total. E nem isso é fácil. Até há pouco tempo não havia dados claros que indicassem o ponto em que a catástrofe se torna inevitável. Agora Agora temos um quadro mais bem definido: nos últimos úl timos anos, foram publicados relatórios que prevêem um aumento de 450 partes por milhão de dióxido de carbono como limiar máximo que devemos, sabiamente, respeitar. Ultrapassando Ultrapassando esse valor, os cientistas ci entistas acreditam que os séculos futuros enfrentarão, provavelmente, o degelo da Gronelândia e da calote glaciária da Antártida ocidental e uma subsequente subida do nível do mar, de proporções gigantescas. Quatrocentas e cinquenta partes por milhão continuam a ser apenas uma estimativa, que não inclui o caldo composto por outros gases de estufa menores, como o metano e o óxido nitroso, mas que serve como uma espécie de alvo para onde o mundo pode apontar. Se as concentrações concentrações continuarem a aumentar duas partes por milhão por ano, só faltam três décadas e meia para atingirmos esse valor. valor. Por conseguinte, conseguinte, as contas não são complicadas – se bem que nem por isso nos deixem de intimidar. Até à data, só os europeus e os japoneses começaram a reduzir marginalmente as suas emissões de carbono e talvez não cumpram as suas metas. Enquanto isso,
Unidade 5 — Preservar e recuperar o meio ambiente | BioDesafios – 12.o Ano
as emissões de carbono dos EUA, que apresentam apresentam um quarto do total mundial, continuam a aumentar. A China e a Índia também começaram subitamente a produzir enormes quantidades de dióxido de carbono. carbono. Segundo um cálculo per capita nenhum dos dois países se aproxima apro xima sequer dos valores dos EUA, mas as suas populações são tão grandes e o seu crescimento económico tão acelerado que tornam mais mai s inverosímil qualquer perspectiva de diminuição das emissões a nível mundial. Aliás, os chineses estão a construir uma central electroprodutora electroprodutora alimentada a carvão quase todas as semanas! Os interessados conhecem conhecem a solução capaz de impedir a catástrofe: cortes rápidos, rápidos, sustentados e drásticos nas emissões por parte dos países tecnologicamente avançados, aliados a uma transferência transferência tecnológica de larga escala para a China, Índia e para o resto do mundo em desenvolvimento, de forma a que esses países possam alimentar as suas economias emergentes sem queimar o seu carvão. Todos conhecem também a pergunta-chave: serão estes cortes rápidos possíveis? Há três anos, uma equipa de Princeton realizou uma das melhores avaliações destas possibilidades. Stephen Pacala e Robert Socolow publicaram um artigo na revista Science descrevendo em pormenor alterações suficientemente grandes para realmente fazerem a diferença e para as quais já existia tecnologia disponível ou iminente. A maioria das pessoas já ouviu falar de algumas delas: carros com melhor eficiência de combustível, casas mais bem construídas, turbinas eólicas, biocombustível, como o etanol. Outras são mais recentes e menos garantidas: planos para construir centrais centrais electroprodutoras electroprodutoras alimentadas a carvão capazes de separar o carbono dos fumos de escape, de forma a “retê-lo” no subsolo. Estas abordagens têm um elemento comum: são mais difíceis do que a opção de continuar a queimar combustível combustível fóssil. fóssil. Obrigam-nos a perceber perceber que já tivemos o nosso combustível mágico e que o que se segue será mais caro e mais mai s complicado.
Cada uma das seguintes seguinte s estratégias reduzirá as emissões anuais de carbono em mil milhões de toneladas em 2057. Eficiência e conser conservação vação
Capturaa e armazenamento Captur
• Melhorar a economia do combustível dos carros em 2057 de 8 litros/100 km para 4 litros/100 km. • Reduzir os quilómetros percorridos por cada carro de 16 mil para 9 mil km/ano. • Aumentar em 25% a eficiência dos sistemas de aquecimento, refrigeração, iluminação e dos electrodomésticos. • Melhorar a eficiência das centrais electroprodutoras alimentadas a carvão de 40% para 60%.
• Captura e armazenamento de dióxido de carbono em 800 centrais alimentadas a carvão ou em 1600 centrai centraiss alimentadas a gás natural. • Usar sistemas de captura cap tura de carbono em centrais de produção de hidrogénio alimentadas a carvão, produzindo combustível para mil milhões de carros. • Captura em centrais de combustível sintético abastecidas a carvão ca rvão para produzir 30 milhões de barris/dia.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
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Renováveis e bioarmazenamento
Combustível com menos carbono
• Aumentar a energia eólica para 25 vezes a capacidade actual. • Aproveitar a energia solar para 700 vezes mais a capacidade actual. • Aumentar 50 vezes mais a produção eólica para fabricar hidrogénio para carros alimentados por células de combustível e na mesma proporção a produção do biocombustível etanol. • Parar a desflorestação por completo. • Estender as técnicas de lavoura conservacionista a todos os terrenos (a lavoura lavoura normal liberta carbono ao acelerar a decomposição decomposição da matéria orgânica).
• Substituir 1400 grandes centrais a carvão por centrais a gás natural. • Abandonar o consumo de carvão e triplicar a produção de energia nuclear.
Revista National Geographic , Novembro de 2007
Questões 1.
Explique por que motivo o problema do aumento da concentração de CO2 terá tido início a partir da Revolução Industrial.
2.
Compare os valores da concentração de CO2 na atmosfera entre o período que antecede a Revolução Industrial, em 1950 e actualmente.
3.
De quanto se pensa que terá sido o aumento da temperatura média nos últimos anos?
4.
Refira que países desenvolveram políticas para redução das emissões de CO2 para a atmosfera. mos fera.
5.
Indique qual o país do mundo que mais contribui para o aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera
6.
Comente a frase sublinhada no texto.
7.
Explicite três medidas que podem contribuir para diminuir as emissões de CO2.
8.
Comente a frase seguinte, proferida no dia 30 de Janeiro de 2009, pelo Presidente da República do Brasil, Lula da Silva: Há muitas pessoas que dão muitos palpites sobre a Amazónia sem saberem que aqui moram quase 25 milhões de habitantes que querem trabalhar, ter acesso a bens e que, portanto, não querem que a Amazónia seja um santuário da Humanidade .
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Contaminação dos grandes lagos na América do Norte
Os cinco Grandes Lagos que formam o maior sistema de lagos do mundo contêm, aproximadamente, um quinto da água doce de superfície disponível no mundo, o que os coloca entre os 15 maiores lagos do mundo, em superfície e em volume. Fornecem água potável a 23,5 milhões de pessoas. Habitantes dos Estados Unidos e do Canadá contam com os Grandes Lagos, não apenas a penas como fonte de água potável, mas também para recreação, alimentação e transporte. De um modo geral, as águas abertas da parte superior dos Grandes Lagos, formada Localização da zona dos Grandes Lagos na América pelo Superior, o Michigan e o Huron, apre- do Norte sentam excelente qualidade. A água do Lago Erie melhorou drasticamente nas últimas duas décadas. d écadas. A sustentabilidade dos pesqueiros dos Grandes Lagos, incluindo o impacte da introdução de espécies exóticas, tornou-se numa questão essencial. ONTÁRIO
MINNESOTA
Lago Superior
QUEBEC
WISCONSIN
ILLINOIS
n a i g h i c M o g a L
MICHIGAN
INDIANA
L a g o H u ro n
Lago Ontário
OHIO
e r l e o E L a g
NOVA IORQUE
PENSILVÂNIA
• Em 196 1 969, 9, uma mancha de óleo flutuante flutua nte no Rio Cuyahoga queimou durante horas em Cleveland, Ohio, desaguando no Lago Erie. Os jornais declaram: “O Lago Erie está morto”. • Em 1970, a poluição causada causa da pelo mercúrio no Lago Erie e noutras extensões de água resulta numa proibição de pesca em algumas partes da região. Supôs-se que uma fábrica de produtos químicos canadiana fosse a fonte de descargas potencialmente perigosas. • Em 1970, o Estado de Michigan emite um aviso público a respeito do consumo de peixes do Lago Michigan. Altos níveis de resíduos de PCB (bifenol policlorotado) tóxico são encontrados encontr ados em trutas e salmões sal mões do Lago. • Em 1972, o Congresso dos EUA promulga a Lei da Água Limpa (Clean Limpa (Clean Water Act). Estes acontecimentos, nas décadas de 1960 e 1970, foram críticos para o desenvolvimento de uma consciência nacional a respeito dos danos causados por descargas industriais e de esgoto, não regulamentados, nos Grandes Lagos. Hoje, o progresso significativo na limpeza desse sistema hídrico único representa uma das grandes histórias de sucesso, no que diz respeito ao meio ambiente. Os tópicos que se seguem, de um relatório sobre a restauração dos Grandes Lagos, foram publicados originalmente em Janeiro de 1998, pelo Escritório dos Grandes Lagos do Departamento de Qualidade Ambiental do Estado de Michigan. Os níveis de bifenol policlorotado nas gaivotas e nos salmões tipo coho, e na coluna de água do Lago Superior, haviam diminuído consideravelmente desde 1980. A tendência era a mesma para a maior parte dos peixes dos Grandes Lagos, com excepção do salmão tipo
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor
coho e chinook no Lago Michigan. Os níveis de PCB nas trutas dos Grandes Lagos não têm apresentado apres entado uma tendência constante. No entanto, os níveis de contaminante contaminantess não são apenas um reflexo das concentrações no meio ambiente. Outros factores, como o conteúdo de lípidos nos peixes, a posição na cadeia alimentar e a estrutura trófica trófica da vida selvagem também determinam a distribuição dos contaminantes orgânicos persistentes no meio ambiente. • Em 1993, as descargas de d e produtos químicos perigosos, detectadas por meio do Inventário de Descargas Tóxicas (Toxic Release Inventory) tinham diminuído pelo quarto ano consecutivo. • Os níveis de fósforo nas águas do Lago Superior e do Lago Michigan, assim como as descargas no rio Detroit, diminuíram consideravelmente consideravelmente desde a década de 1970. • As populações de peixes actualmente estão muito diferentes das do século XIX, devido às mudanças das condições dos Grandes Lagos. Devido à pesca comercial e desportiva, bem como à introdução de espécies não-nativas e deterioração ou perda de habitat para procriação e alimentação, os peixes dos Grandes Lagos são menores e em menor número e têm períodos de vida mais curtos. • As populações de mexilhões-zebr mexilhões-zebraa cresceram dramaticamente dramaticamente desde a sua introdução nos Grandes Lagos. As populações dos mexilhões nativos estão a ser prejudicadas. No Lago St. Clair, o Serviço de Peixes e Vida Selvagem dos Estados Unidos U nidos (U. S. Fish and Wildlife Service) anunciou, em 1992, que já não havia populações visíveis de mexilhões nativos sobreviventes. Em geral, as tendências dos Grandes Lagos, a longo prazo, são: Produtos químicos Substâncias tóxicas – diminuição
geral das suas concentrações concentrações na água no decorrer decorrer dos últimos 20 anos. No entanto, a taxa de diminuição tem-se tornado mais lenta. Poluentes convencionais – os níveis de nutrientes tiveram uma diminuição; os níveis de oxigénio dissolvido apresentaram uma melhoria; os níveis de cloreto e nitrogénio parecem estar a aumentar. Problemas físicos
despovoamento nto contínuo de pântanos costeiros ocorre ocorre em algumas áreas; Uso do solo – o despovoame as áreas residenciais e comerciais apresentam crescimento; a extensão de terras agricultáveis está em declínio. As decisões quanto qua nto ao uso do solo na bacia dos Grandes Lagos causam impacte na qualidade dos Grandes Lagos. Problemas biológicos
– tem havido algumas melhorias. Os níveis de contaminantes nos peixes têm diminuído, mas a taxa de diminuição tem vindo a desacelerar. A destruição do habitat e a introdução de espécies exóticas causam grande preocupação. preocupação. Peixes
Unidade 5 — Preservar e recuperar o meio ambiente | BioDesafios – 12.o Ano
Pássaros – os pássaros dos Grandes Lagos que se
alimentam de peixes têm apresentado um crescimento populacional considerável; considerável; o factor limitante mais importante tem sido o habitat físico. Espécies exóticas – espécies aquáticas que não são oriundas
dos Grandes Lagos, como o mexilhão-zebra, mexilhão-zebr a, a perca, o gobião, a pulga d'água, a lampreia-do-mar e outros, têm o potencial de causar danos ecológicos significativos. i mpactes relativos Presença humana – o recurso aos Grandes Lagos tem aumentado. Os impactes à saúde, induzidos pelos Lagos, ainda repr representam esentam um potencial problema devido às substâncias químicas biocumulativas persistentes. As tendências identificadas neste relatório representam tanto os efeitos positivos dos esforços históricos para controlar os elementos causadores de danos ambientais nos Grandes Lagos, como os motivos de preocupação, em virtude da tendência para a diminuição de muitos produtos químicos poderem estar em processo de desaceleração desaceleração e ao impacte que a mudança no uso u so do solo tem causado sobre a qualidade dos Grandes Lagos. In http://www.naturlink.pt In http://www.naturlink.pt
Questões 1.
Refira dois factores que tornam os Grandes Lagos um recurso importante.
2.
Refira duas causas que conduziram à preocupação sobre sobr e o futuro dos Grandes Lagos
3.
Em 1972, o Congresso dos EUA promulgou várias leis que visavam a protecção deste grande ecossistema. Dê três exemplos de aspectos que provam o sucesso das medidas imi mplementadas.
4.
Indique quais as consequências do fenómeno de bioacumulação dos Grandes Lagos
5.
Para além dos resíduos que provocam o desequilíbrio e a destruição de algumas espécies dos Grandes Lagos, há outros exemplos de factores que também podem despoletar tal situação. Refira três.
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BioDesafios – 12.o Ano | Guia do Professor r a l c i c e R
5 – Mapa de conceitos
a R c 3 i t í l s o o P d
m e e s a i e s a b
o d n i z u d o r p
r a z i l i t u e R
r i z u d e R
s o s r u c e r s o d o ã ç a d a r g e D
e d s é v a r t a a d a z i m i n i m r e s e d o p
r e s
o s t o n u e d í m s a t e a r r e T d
m e d o p e u q m e
s o s u o d i í d s l e ó s R
m e s o d a t i s o p e d r e s m e d o p
s i s a a u u d g i Á s e r
m e s a d a t a r t o ã s
s o t s i s o e p t ú m o C
s o d a r e n i c n I
s s i o o r r á r t e i t n A a s
o o ã l ç o i r l t u n o o p C a d
s o l o S
a u g Á
a a d i o g ã r ç e u n d e o e r d P
m o c
a o ã m e ç d a n e i p m a m i t e n u o q c
o a t r a e r b i e a x u i L é c
s ’ R A T E
e o ã m u ç l u d o e v R e d
e v l o v n e e u q
e s o d d a o t ã a ç r a t m s r o o d o F l s o m s i n a g r o r c i M
r o p
e s m e a u n g q i s e d r a d a r g e d a r a p
s o d i l ó s s o i B
a a i c r i n é t ã a g M r o
a c i a g r ó l i o u i r t b s e a D g r a c s s o i t a n i e c n m e a t u a q r e T s
No CD_ProfASA poderá encontrar os restantes mapas de conceitos deste Tema.
m a s i v e u q
m e o r i s ã z t o s u s n d o e p e s R p u m s o c
s r i a a s i n r o i d e i l m t i l a ó E m s
r r a n e i s i g r m o e d e o s p o e d a u t q a r t
s á g o i B
s e t n a z i l i t r e F
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