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O PITCHUKO CHARMOSO Guião do aluno

Autores Bento Cavadas1,2 Xana Sá Pinto3,4 Nelson Mestrinho1 Sara Aboim3 José Luís Coelho da Silva5 Nuno Ribeiro6 Artista gráfico André Gomes

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Instituto Politécnico de Santarém | Escola Superior de Educação |Departamento de Ciências Matemáticas e Naturais 2

Centro de Estudos Interdisciplinares em Educação e Desenvolvimento da Universidade Lusófona Politécnico do Porto: Escola Superior de Educação

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Centro de Investigação em Didática e Tecnologia na Formação de Formadores, Universidade de Aveiro. 5

Universidade do Minho | Instituto de Educação | Centro de Investigação em Educação 6

Instituto de Investigação e Inovação em Saúde da Universidade do Porto

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Estas atividades devem ser realizadas em grupo. Sugere-se que se organizem em grupos de 2 a 4 elementos. Registem no quadro seguinte o número de aluno e o nome de cada um dos elementos do grupo. ELEMENTOS DO GRUPO Número:

Nome:

Classificação:

Leiam, atentamente, as seguintes instruções sobre o funcionamento do trabalho de grupo. Um grupo funciona adequadamente e é bem-sucedido quando conclui atempadamente as suas tarefas e trabalha de forma ativa para a aprendizagem de cada um dos seus elementos. O trabalho em grupo implica o uso de capacidades de relacionamento interpessoal que deverás ler no anexo 1 deste documento antes de começares o trabalho. Ao longo das tarefas ser-te-á pedido que discutas e avalies estas capacidades e reflitas sobre o que podes fazer para as melhorar. Também é fundamental que compreendas que para o bom funcionamento do grupo devem existir alunos(as) que cumpram diferentes papéis, nomeadamente: 

  

Gestor e organizador do grupo: é o responsável por verificar a compreensão do plano de concretização da tarefa de aprendizagem por todos os elementos do grupo, assegurar a divisão de tarefas pelos vários elementos, verificar o cumprimento das tarefas por cada um dos elementos e verificar o cumprimento do tempo. Promotor da formação do grupo: é o responsável por assegurar a integração e fomentar a participação de todos os elementos do grupo, assegurar o respeito pelas ideias de cada um, manter o uso do tom de voz adequado e assegurar o uso de linguagem adequada. Problematizador/Promotor de ideias: é o responsável por efetuar questões promotoras da clarificação e surgimento de ideias e por fomentar a comparação e confrontação de diferentes ideias, perspetivas, propostas. Organizador/Articulador de informação: é o responsável por verificar a informação recolhida, fomentar a sua articulação e promover a elaboração das principais conclusões. Monitor dos materiais e recursos: é o responsável por gerir, conservar e arrumar os materiais usados pelo grupo. Intermediário: é o responsável por estabelecer a relação/o diálogo com os outros grupos e com o(a) professor(a), para recolher ou fornecer informação necessária à realização da tarefa e para tirar dúvidas quando o grupo já não é capaz de as resolver.

Para perceberem melhor o modo como devem desempenhar cada um dos papéis anteriores, consultem o quadro no anexo 2 para conhecerem alguns exemplos do que podem dizer quando os estão a executar. Cada aluno deve exercer diferentes papéis ao longo deste trabalho para poder desenvolver diferentes capacidades de cooperação. Assim, decidam quem vai desempenhar cada um dos papéis em cada uma das atividades que constituem este trabalho, registando o respetivo nome no quadro seguinte:

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Quadro 1. Distribuição dos papéis dos alunos por atividade. Papel de cooperação

Aluno responsável por exercer o papel Atividade 1

Atividade 3

Gestor e organizador do grupo Promotor da formação do grupo Problematizador/Promotor de ideias Organizador/Articulador de informação Monitor dos materiais e recursos Intermediário Em cada tarefa estão especificados os objetivos específicos de aprendizagem que se pretende que desenvolvam. No entanto, pretende-se, ainda, que desenvolvam competências de trabalho em grupo, que cooperem no sentido de planificarem o trabalho a realizar e de resolverem os problemas que vos são colocados.

Como se transmitem as características às gerações seguintes? 1 Introdução Nesta proposta de trabalho vão estudar, em trabalho de grupo, como é que as características são transmitidas de geração em geração. Para tal, irão resolver várias tarefas e usar uma espécie fictícia, o Pitchuko. No quadro seguinte estão indicados os caracteres variáveis nesta espécie. Para cada um dos carateres, são apresentadas as características dominantes e recessivas, os genótipos possíveis e a localização cromossomática do gene que a codifica.

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Quadro 2. Caracteres, localização cromossómica dos genes, alelos, características dominantes e recessivas, genótipos e fenótipos possíveis do Pitchuko

Caracteres

Característica dominante

Característica recessiva

(genótipos possíveis)

(genótipos possíveis)

O cariótipo (conjunto de cromossomas de um indivíduo) do Pitchuko está representado na figura seguinte. Figura 1. O cariótipo do Pitchuko é constituído por 26 pares de cromossomas (Fonte dos cromossomas: Servier Medical Art).

Listagem nos Braços (gene no cromossoma 2, alelos B e b) Com bandas

Sem bandas

(BB ou Bb)

(bb)

Com bandas

Sem bandas

(CC ou Cc)

(cc)

Com mancha

Sem mancha

(MM ou Mm)

(mm)

Quatro dentes

Dois dentes

(DD ou Dd)

(dd)

Língua sem fenda

Língua com fenda

(LL ou Ll)

(ll)

Redondas

Bicudas

(OO ou Oo)

(oo)

Grandes

Pequenas

(SS ou Ss)

(ss)

Sem mascarilha

Com mascarilha

(XHXH ou XHXh ou XHY)

(XhXh ou XhY)

Listagem na Cauda (gene no cromossoma 6, alelos C e c)

Mancha no corpo (gene no cromossoma 7, alelos M e m)

Número de Dentes (gene no cromossoma 9, alelos D e d)

Fenda na Língua (gene no cromossoma 13, alelos L ou l)

Formato das Orelhas (gene no cromossoma 14, Alelos O e o)

Formato das Sobrancelhas (gene no cromossoma 19, Alelos S ou s)

Mascarilha (gene no cromossoma sexual X, alelos H e h)

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2 Tarefa 1. Aprendendo genética Tarefa 1.1. Representação das características (fenótipo) do pai e da mãe do Pitchuko a partir do seu genótipo. Objetivos de aprendizagem disciplinares: Nesta tarefa pretende-se que compreendam de que forma a composição genética de um indivíduo (genótipo) afeta as características que este exibe (fenótipo). Tempo previsto: 30 minutos Materiais: ● ● ●

Quadro dos alelos dominantes e recessivos para cada caracter do Pitchuko (Quadro 1); Quadros dos genótipos e duas figuras incompletas dos pais do Pitchuko; Material de escrita.

O que devem saber: ● ● ●

Cada caracter do Pitchuko expressa-se na sequência da combinação de dois alelos por gene. Um desses alelos tem origem paterna e localiza-se no cromossoma proveniente do espermatozoide, enquanto o outro tem origem materna e localiza-se no cromossoma proveniente do óvulo. Quando os dois alelos são iguais (indivíduo homozigótico), o Pitchuko apresenta a característica que estes determinam. Quando os dois alelos são diferentes (indivíduo heterozigótico), o Pitchuko apresenta a característica dominante, não sendo observável a característica recessiva.

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Explorem: 1. Analisem o genótipo do pai do Pitchuko e registem no quadro o respetivo fenótipo. Pai do Pitchuko Genótipo do pai do Pitchuko Nº do par de cromossomas (caracter)

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Dois (Braços)

B

b

Seis (Cauda)

C

C

Sete (Mancha no corpo)

M

M

Nove (Dentes)

D

D

Treze (Língua)

L

L

Catorze (Orelhas)

O

O

Dezanove (Sobrancelhas)

S

S

N.º do par de cromossomas

Cromossoma sexual

Cromossoma sexual

herdado do pai ♂

herdado da mãe♀

Y

X

Vinte e seis

Fenótipo

Fenótipo

(Cromossomas sexuais) Desenhem o fenótipo do pai do Pitchuko na próxima figura.

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2. Analisem o genótipo da mãe do Pitchuko e registem no quadro o respetivo fenótipo. Mãe do Pitchuko Genótipo da mãe do Pitchuko

Fenótipo

N.º do par de cromossomas (caracter)

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Dois (Braços)

B

B

Seis (Cauda)

C

C

Sete (Mancha no corpo)

M

M

Nove (Dentes)

D

D

Treze (Língua)

L

L

Catorze (Orelhas)

O

O

Dezanove (Sobrancelhas)

S

S

N.º do par de cromossomas

Cromossoma sexual

Cromossoma sexual

herdado do pai ♂ Vinte e seis

X

herdado da mãe♀

Fenótipo

X

(Cromossomas sexuais) Desenhem o fenótipo da mãe do Pitchuko na próxima figura.

Discutam e partilhem: 1. Comparem os fenótipos do pai e da mãe do Pitchuko, indicando: a) as características em comum. b) as características diferentes. c) a predominância de características dominantes ou recessivas. 2. Comparem os genótipos do pai e da mãe do Pitchuko, indicando: a) as combinações genéticas que deram origem a características dominantes. b) as combinações genéticas que deram origem a características recessivas. 3. Discutam as respostas com os outros grupos. A que conclusões chegaram?

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Tarefa 1.2. Genética em ação: A criação da 1ª geração (F1). Objetivos de aprendizagem disciplinares: Nesta tarefa pretende-se que compreendam como as características se transmitem ao longo das gerações. Tempo previsto: 60 minutos Materiais: ● ● ● ● ●

Quadro dos alelos dominantes e recessivos para cada característica do Pitchuko (Quadro 1); Duas figuras incompletas do Pitchuko (1.º Pitchuko filho e 2.º Pitchuko filho); Quadros dos genótipos dos pais do Pitchuko; Moedas; Material de escrita.

O que devem saber: ● ● ●

Os Pitchukos para se reproduzirem formam gâmetas (espermatozoides no caso dos machos e óvulos no caso das fêmeas). No momento da formação de gâmetas, as duas informações que um indivíduo possui para um determinado caracter (por exemplo, cor do pelo), separam-se e cada gâmeta fica apenas com uma dessas informações. Essa separação ocorre de forma independente para cada caracter, ou seja, a informação que um gâmeta recebe para um caracter não afeta a informação que recebe para cada um dos outros.

Explorem: Nesta tarefa, cada grupo irá gerar dois descendentes (Geração F1) dos progenitores anteriores. Leiam os procedimentos e decidam como se irão organizar para realizar a tarefa solicitada. 1. Determinem os cromossomas herdados do pai e da mãe do 1.º filho da 1.ª geração (F1). Para tal, lancem uma moeda ao ar para determinar os alelos herdados:

Se sair face nacional o gâmeta recebe o alelo herdado do pai.

Se sair face comum o gâmeta recebe o alelo herdado da mãe.

2. Repitam o procedimento anterior para todos os cromossomas e para ambos os progenitores. 3. Registem os alelos transmitidos hereditariamente no quadro do genótipo do Pitchuko seguinte e determinem o fenótipo do 1.º Pitchuko filho. De seguida, desenhem o seu fenótipo.

1º Pitchuko filho (Geração F1) Genótipo do 1º Pitchuko filho (Geração F1) Nº do par de cromossomas (caracter)

Fenótipo

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Cromossoma sexual

Cromossoma sexual

Dois (Braços) Seis (Cauda) Sete (Mancha no corpo) Nove (Dentes) Treze (Língua) Catorze (Orelhas) Dezanove (Sobrancelhas) Nº do par de cromossomas

herdado do pai♂

Fenótipo

herdado da mãe ♀

Vinte e seis (Cromossomas sexuais)

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4. Repitam o procedimento anterior para gerar um 2.º Pitchuko filho. 2º Pitchuko filho (Geração F1) Genótipo do 2º Pitchuko filho (Geração F1) Nº do par de cromossomas (caracter)

Fenótipo

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Cromossoma sexual

Cromossoma sexual

Dois (Braços) Seis (Cauda) Sete (Mancha no corpo) Nove (Dentes) Treze (Língua) Catorze (Orelhas) Dezanove (Sobrancelhas) Nº do par de cromossomas

herdado do pai♂

herdado da mãe ♀

Fenótipo

Vinte e seis (Cromossomas sexuais)

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Discutam e partilhem: 1. Comparem os genótipos e os fenótipos do 1º filho com os do 2º filho. Como explicam que os dois filhos tenham características diferentes um do outro? 2. Identifiquem, através do xadrez mendeliano, o conjunto constituído por todos os resultados possíveis para o caracter: a. Braços. b. Cauda. c. Mancha no corpo. d. Dentes. e. Língua. f. Orelhas. g. Sobrancelhas. 3. Calculem, tendo em conta a resposta à questão anterior, a probabilidade de um Pitchuko filho apresentar a característica: a. bandas nos braços. b. cauda sem banda. c. mancha no corpo. d. 4 dentes. e. língua com fenda. f. orelhas redondas. g. sobrancelhas grandes. 4. Comentem a seguinte afirmação: “Os resultados obtidos pelos vários grupos permitem afirmar que a transmissão genética é um processo aleatório”. 5. Os quadros seguintes apresentam o genótipo de um casal de Pitchukos de outra família, que passará a ser designada por família B. Quadro 3. Genótipo do pai do Pitchuko (Família B). Genótipo do pai do Pitchuko (Família B) Nº do par de cromossomas (caracter)

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Dois (Braços)

B

B

Seis (Cauda)

C

C

Sete (Mancha no corpo)

M

M

Nove (Dentes)

D

D

Treze (Língua)

L

L

Catorze (Orelhas)

O

O

Dezanove (Sobrancelhas)

S

S

Fenótipo

Quadro 4. Genótipo da mãe do Pitchuko (Família B) Genótipo da mãe do Pitchuko (Família B) Nº do par de cromossomas (caracter)

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Dois (Braços)

B

B

Seis (Cauda)

c

C

Sete (Mancha no corpo)

M

M

Nove (Dentes)

d

D

Treze (Língua)

l

L

Catorze (Orelhas)

o

O

Dezanove (Sobrancelhas)

s

S

Fenótipo

5.1. Sabendo que o casal anterior gerou um Pitchuko, identifiquem o universo de resultados para cada uma das seguintes experiências: a) par de alelos que pode determinar a característica da cauda no Pitchuko filho. b) par de alelos que pode determinar a característica dos dentes no Pitchuko filho. c) par de alelos que pode determinam a característica das orelhas no Pitchuko filho. 5.2. Indique, justificando, qual ou quais são as: 5.2.1. experiências deterministas. 5.2.2. experiências aleatórias.

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5.3. Identifiquem, justificando com cálculos, qual dos seguintes acontecimentos é mais provável: A: O Pitchuko filho tem cauda sem bandas. B: O Pitchuko filho tem quatro dentes. C: O Pitchuko filho tem orelhas bicudas. 6. Na figura seguinte estão representados um macho e uma fêmea Pitchukos.

6.1. Quais dos Pitchukos seguintes não poderiam ser descendentes deste casal? Justifiquem as vossas escolhas.

6.2. Na vossa opinião, qual dos Pitchukos é o filho mais provável deste casal? Fundamentem a resposta.

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Tarefa 1.3. Características heterossómicas no Pitchuko. Objetivos de aprendizagem disciplinares: Nesta tarefa pretende-se que compreendam como se transmitem as características cujos genes se localizam nos cromossomas sexuais - heterossomas. Tempo previsto: 30 minutos. Materiais: ● ● ● ● ● ●

Quadros dos genótipos e fenótipos possíveis em machos e fêmeas de Pitchuko (Quadro 10 e Quadro 11); Quadros dos genótipos do pai e da mãe do Pitchuko da geração F1 para o caracter mascarilha (Quadro 12 e Quadro 13); Quadro do genótipo do Pitchuko da geração F1 para o caracter mascarilha (Quadro 14 e Quadro 15); Figuras do Pitchuko elaborados na tarefa 1.2.; Fita-cola; Material de escrita de cor.

O que devem saber: Nos Pitchukos, a presença de uma mascarilha é determinada por um gene localizado no cromossoma X. Assim, todas as fêmeas vão ter dois genes para esse caracter (um recebido do pai e outro recebido da mãe), enquanto os machos vão ter apenas um gene para esse caracter (recebido da mãe). O Pitchuko não recebe do pai o cromossoma X, mas sim o cromossoma Y que não possui esse gene (ver Quadro 5 e Quadro 6). Existem dois alelos para este gene: ● o dominante que está associado à ausência de mascarilha; ● o recessivo que está associado à presença de mascarilha. Nas fêmeas, como existem sempre dois alelos, os recessivos só se manifestam quando estão em homozigotia (ver quadro seguinte). Quadro 5. Genótipos e fenótipos possíveis nas fêmeas dos Pitchukos para o caracter mascarilha. Genótipo da fêmea de Pitchuko Nº do par de cromossomas (caracter)

Fenótipo

Alelo

Alelo

herdado do pai♂

herdado da mãe♀

H

H

Liso (sem mascarilha)

H

h

Liso (sem mascarilha)

h

H

Liso (sem mascarilha)

h

h

Com mascarilha

Vinte e seis (Mascarilha)

Como os machos só têm um alelo para este gene, a característica “sem mascarilha”, expressa-se sempre que surge o alelo H e a característica “com mascarilha” expressa-se sempre que surge o alelo h (ver quadro seguinte). Quadro 6. Genótipos e fenótipos possíveis nos machos dos Pitchukos para o caracter mascarilha. Genótipo do macho de Pitchuko N.º do par de cromossomas (caracter)

Fenótipo

Alelo herdado da mãe♀

H

Liso (sem mascarilha)

h

Com mascarilha

Vinte e seis (Mascarilha)

Explorem: 1. Nos próximos quadros estão representados os genótipos da mãe e do pai da família A de Pitchuko para o caracter mascarilha. Determinem o seu fenótipo. Quadro 7. Genótipo da mãe dos Pitchukos da geração F1 para o caracter mascarilha. Genótipo da mãe dos Pitchukos da geração F1 Nº do par de cromossomas (caracter)

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Vinte e seis (Mascarilha)

H

h

Fenótipo

Quadro 8. Genótipo do pai dos Pitchukos da geração F1 para o caracter mascarilha.

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Genótipo do pai dos Pitchukos da geração F1 Nº do par de cromossomas (caracter)

Alelo herdado da mãe ♀

Vinte e seis (Mascarilha)

h

Fenótipo

2. No próximo exercício irão determinar, para cada um dos descendentes que geraram na tarefa 1.2., o genótipo e fenótipo em relação ao caracter mascarilha. 2.1. No caso do Pitchuko filho ser macho, herdou do espermatozoide um cromossoma Y e não um cromossoma X. Isto significa que não recebeu do pai qualquer cópia do gene da mascarilha, pelo que o fenótipo é determinado apenas pelo alelo herdado da mãe e presente no óvulo. Para determinar o alelo herdado da mãe do Pitchuko filho no cromossoma X lancem uma moeda: ● Se sair face nacional, o óvulo que o gerou herdou o alelo do cromossoma X paterno da mãe do Pitchuko filho; ● Se sair face comum, o óvulo que o gerou herdou o alelo do cromossoma X materno da mãe do Pitchuko filho; Registem no quadro seguinte o genótipo e o fenótipo do macho da geração F1. Quadro 9. Genótipo e fenótipo dos machos da geração F1 para o caracter mascarilha. Genótipo dos machos da geração F1 Nº do par de cromossomas (caracter)

Fenótipo

Alelo herdado da mãe ♀

Vinte e seis (Mascarilha) 2.2. No caso dos Pitchuko filho ser fêmea, herdou do espermatozoide que o gerou um cromossoma X com a única informação para este gene que o pai tem, e do óvulo que o gerou herdou outro cromossoma X com um dos dois alelos possíveis. Para determinar o alelo herdado da mãe do Pitchuko filho no cromossoma X lancem uma moeda: ● ●

Se sair face nacional, o óvulo que o gerou herdou o alelo do cromossoma X paterno da mãe do Pitchuko filho; Se sair face comum, o óvulo que o gerou herdou o alelo do cromossoma X materno da mãe do Pitchuko filho;

Quadro 10. Genótipo e fenótipo das fêmeas da geração F1 para o caracter mascarilha. Genótipo das fêmeas da geração F1 Nº do par de cromossomas (caracter)

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Fenótipo

Vinte e seis (Mascarilha) 3. Ilustrem as mascarilhas no Pitchuko da geração F1 de acordo com o resultado obtido. 4. Partilhem os vossos Pitchukos com os colegas afixando-os no quadro ou na parede. 5. Calculem a frequência esperada de indivíduos com mascarilhas em machos e fêmeas. De seguida, com base na observação dos Pitchukos de toda a turma determinem a frequência de indivíduos com mascarilhas em machos e fêmeas. Aproxima-se da frequência esperada? 6. Num caracter deste tipo, esperam a mesma frequência da característica recessiva em machos e fêmeas? Em caso negativo, em que sexo esperam que a característica recessiva seja mais frequente? Justifiquem a vossa resposta. Discutam e partilhem: 7. Que resultados esperariam obter na população se o pai tivesse o alelo dominante em vez do recessivo?

Chegaram ao final da tarefa 1.

Agora é o momento de refletiram sobre o trabalho que realizaram em grupo. 

Como decorreu o trabalho de grupo? Usem o Anexo 1 para fazer a autoavaliação do desempenho de cada um no trabalho de grupo, tomarem consciência do modo como participaram e definirem o que deverão fazer para melhorar o desempenho. Discutam também de que forma o grupo pode melhorar o seu desempenho e coordenação coletivamente.

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Tarefa 2. Aprendendo sobre evolução e genética Tarefa 2.1. Seleção sexual: O Pitchuko charmoso. Objetivos de aprendizagem disciplinares: Nesta tarefa pretende-se que compreendam o que é a evolução e o processo de seleção sexual e de que forma fatores como o sistema de acasalamento ou o rácio sexual afetam este processo. Tempo previsto: 120 minutos Materiais: ● ● ● ●

Quadros dos genótipos e duas figuras incompletas do Pitchuko e do Pitchuko par (Quadro 16 e Quadro 17); Quadro do genótipo (Quadro 18) e figura incompleta do Pitchuko neto; Material de escrita e lápis de cor; Fita-cola.

O que devem saber: ● Evolução: alterações das frequências alélicas ao longo das gerações. ● Seleção sexual: aumento da frequência de uma característica que permite aos indivíduos reproduzirem-se mais por serem capazes de encontrar, atrair e lutar por indivíduos de sexo oposto de forma mais eficaz. ● Deriva genética: alteração da frequência alélica de uma população ao longo das gerações devido a processos aleatórios. Explorem: Nesta tarefa todos os Pitchukos da geração F1 devem estar afixados no quadro, organizados em família A ou família B. 1. Encarna o papel do Pitchuko da geração F1 que geraste. Está a aproximar-se a época de reprodução dos Pitchukos e terás de escolher um indivíduo para te reproduzires. Para tal, escolhe aquele que é o Pitchuko mais charmoso, sabendo que terá de ser: i) um indivíduo do sexo oposto; ii) um indivíduo resultante de uma família distinta da que deu origem ao teu Pitchuko. Cada Pitchuko pode ser escolhido por mais do que um Pitchuko do sexo oposto. Regista nos quadros que se seguem os genótipos do teu Pitchuko e do respetivo Pitchuko par.

Quadro 11. Genótipo do meu Pitchuko O meu genótipo (Geração F2) N.º do par de cromossomas (caracter)

Fenótipo

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Cromossoma sexual

Cromossoma sexual

Dois (Braços) Seis (Cauda) Sete (Mancha no corpo) Nove (Dentes) Treze (Língua) Catorze (Orelhas) Dezanove (Sobrancelhas) N.º do par de cromossomas

herdado do pai♂

Fenótipo

herdado da mãe ♀

Vinte e seis (Cromossomas sexuais) Quadro 12. Genótipo do meu Pitchuko par Genótipo do Pitchuko par (Geração F2) N.º do par de cromossomas (caracter)

Fenótipo

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Dois (Braços) Seis (Cauda)

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Sete (Mancha no corpo) Nove (Dentes) Treze (Língua) Catorze (Orelhas) Dezanove (Sobrancelhas) N.º do par de cromossomas

Cromossoma sexual

Cromossoma sexual herdado do pai♂

Fenótipo

herdado da mãe ♀

Vinte e seis (Cromossomas sexuais) 2. Gera um descendente (Geração F2) do teu casal de Pitchukos, seguindo os procedimentos descritos na tarefa 1.2. O Pitchuko que geraste é o neto dos progenitores iniciais desta tarefa. Ilustra a figura do Pitchuko neto de acordo com o seu genótipo. Pitchuko neto (Geração F2) Genótipo do Pitchuko neto (Geração F2) N.º do par de cromossomas (caracter)

Fenótipo

Alelo

Alelo

herdado do pai ♂

herdado da mãe ♀

Cromossoma sexual

Cromossoma sexual

Dois (Braços) Seis (Cauda) Sete (Mancha no corpo) Nove (Dentes) Treze (Língua) Catorze (Orelhas) Dezanove (Sobrancelhas) N.º do par de cromossomas

herdado do pai♂

Fenótipo

herdado da mãe ♀

Vinte e seis (Cromossomas sexuais)

3. Afixem os Pitchukos netos (Geração F2) no quadro. 4. De seguida, escolham um dos caracteres dos Pitchukos. O grupo deverá observar todos os Pitchukos da geração F1 e F2 e registar os seus genótipos para esse caracter. Calculem a frequência de cada um dos alelos para esse caracter em cada uma das gerações. 5. Para o caracter que estão a analisar questionem cada um dos alunos da turma sobre qual dos fenótipos possíveis do Pitchuko acha mais atraente. Registem o total de preferências para a característica dominante e para a característica recessiva e estimem a sua frequência. Discutam e partilhem: 6. Atendendo à variação observada e aos dados de preferência obtidos discutam e preparem uma exposição à turma abordando as seguintes questões: 6.1. Que variação observaram em relação à frequência de cada alelo? 6.1.1. que características parecem ter aumentado mais a sua frequência na geração F2? 6.1.2. que características parecem ter diminuído mais a sua frequência na geração F2?

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6.2. Ocorreu evolução de uma geração para a outra? 6.3. Indiquem se a causa mais provável da evolução observada será a seleção sexual ou o acaso. Justifiquem. 7. Apresentem os vossos resultados à turma. Após todos os grupos terem apresentado os seus resultados discutam: 7.1. Em que caracteres a seleção sexual parece fazer sentir-se com maior intensidade nesta espécie? 7.2. Qual é o Pitchuko mais charmoso?

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Tarefa 2.2. Seleção artificial 1. Objetivo de aprendizagem: Nesta tarefa pretende-se que compreendam que existem outros processos evolutivos, como a seleção artificial. Tempo previsto: 45 minutos. Materiais: ● ●

Figuras incompletas do Pitchuko (ver tarefa 1.1.); Material de escrita.

O que devem saber: ●

A seleção natural não é o único processo que promove a evolução das espécies. O ser humano também pode ser promotor da evolução através de um mecanismo designado seleção artificial. A seleção artificial efetuada pelo ser humano é uma técnica utilizada com o objetivo de apurar determinadas características de animais ou de plantas, selecionando indivíduos portadores dessas características e promovendo cruzamentos entre eles. Desta maneira assegura-se que a frequência das características selecionadas aumenta progressivamente na descendência (Moreira, 2010).

Explorem: 1. Imaginem as características de um Pitchuko que gostassem de obter. Indiquem essas características no quadro seguinte: Características do Pitchuko que quero obter Nº do par de cromossomas (caracter)

Característica

Dois (Braços) Seis (Cauda) Sete (Mancha no corpo) Nove (Dentes) Treze (Língua) Catorze (Orelhas) Dezanove (Sobrancelhas) Vinte e seis (Cromossomas sexuais) 2. Criem o Pitchuko que imaginaram usando a aplicação “O Pitchuko charmoso”.

3. Coloquem aqui o Pitchuko imaginado na questão anterior.

4. Indiquem, justificando, se é possível obter o Pitchuko que desejam a partir do casal de Pitchukos da família inicial (família A ou família B). Discutam e partilhem: Caso a vossa resposta à questão anterior seja negativa, discutam quais poderiam ser os genótipos dos progenitores para gerar as características do Pitchuko definidas inicialmente.

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Tarefa 2.3. Seleção artificial 2. Objetivos de aprendizagem disciplinares: Nesta tarefa pretende-se que compreendam que existem outros processos evolutivos, como a seleção artificial. Tempo previsto: 60 minutos Materiais: ●

Material de escrita.

O que devem saber: ● Evolução - alterações da frequência das características genéticas ao longo das gerações. ● Seleção artificial – alteração da frequência de determinadas características de populações de espécies domésticas, por intervenção de criadores e produtores que selecionam características de interesse do ponto de vista da reprodução ou da utilização dessas espécies. Explorem: 1. Imaginem as características de um Pitchuko que gostassem de obter. Indiquem essas características no quadro seguinte: Características do Pitchuko que quero obter Nº do par de cromossomas (caracter)

Característica

Dois (Braços) Seis (Cauda) Sete (Mancha no corpo) Nove (Dentes) Treze (Língua) Catorze (Orelhas) Dezanove (Sobrancelhas) Vinte e seis (Cromossomas sexuais)

2. Criem o Pitchuko que imaginaram usando a aplicação “O Pitchuko charmoso”.

3. Coloquem aqui o Pitchuko imaginado na questão anterior.

4. Nesta tarefa, por cruzamentos sucessivos, irão tentar obter um descendente que corresponde ao Pitchuko que imaginaram. Observem os Pitchukos da 1.ª geração (Geração F1). Pensem que casal de Pitchukos (um da família A e outro da família B) será o mais adequado para gerar o Pitchuko que imaginaram. 5. Gerem um descendente com o casal que escolheram. Será que foi gerado o Pitchuko com as características que imaginaram? Em caso afirmativo, a tarefa está concluída. Caso contrário, realizem a próxima tarefa. 6. Agora, observem os Pitchukos da 2.ª geração (Geração F2). Pensem que Pitchuko podem escolher para cruzar com o que geraram na tarefa anterior, de modo a obter o Pitchuko que imaginaram. Gerem um descendente. Discutam e partilhem

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7. E agora? O último Pitchuko que geraram possui as características que idealizaram inicialmente? Discutam e expliquem por que razão algumas características foram transmitidas hereditariamente e outras não ao teu Pitchuko.

Chegaram ao final da tarefa 2. Agora é o momento de refletirem sobre o trabalho que realizaram em grupo. 

Como decorreu o trabalho de grupo? Usem o Anexo 1 para fazer a autoavaliação do desempenho no trabalho do grupo, tomarem consciência do modo como participaram e definirem o que deverão fazer para melhorar o desempenho. Discutam também de que forma o grupo pode melhorar o seu desempenho e coordenação.

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Tarefa 3. Os caracteres poligénicos Objetivos de aprendizagem disciplinares: Nesta tarefa pretende-se que compreendam que no ser humano e nos outros animais cada caracter é o resultado da combinação de múltiplos genes e que os caracteres que resultam da expressão de apenas um gene são raros. Agora que realizaram as tarefas da proposta de trabalho Pitchuko charmoso, coloca-se esta questão: Será que cada um dos caracteres do ser humano se transmite de forma semelhante às do Pitchuko, ou seja, através de apenas um gene com dois alelos? Pensem na variedade de caracteres do ser humano, como a altura, a cor da pele, a cor dos olhos, a cor ou a textura dos cabelos. A sua variação é quase contínua. Isso acontece porque estes caracteres são poligénicos, ou seja, a sua expressão resulta de inúmeros genes cujos produtos interagem entre si, resultando no fenótipo final. Para além disso, esses caracteres são também influenciados pela interação com o meio. Por exemplo, a diversidade da cor da pele ou do cabelo, embora seja determinada geneticamente, é também influenciadas pela exposição à radiação UV. A altura, embora tenha uma forte componente genética, é determinada também pela dieta. Na verdade, a maioria dos caracteres humanos e das outras espécies resultam da expressão de múltiplos genes e da sua interação com o meio. No entanto, há alguns caracteres que são determinados por apenas um gene ou uma combinação reduzida de genes. Muitos desses caracteres são doenças, como um dos tipos de hemofilia. A hemofilia causa transtornos na coagulação do sangue. Para além de algumas doenças, um caracter do ser humano que resulta de um único gene é o tipo de cerúmen que se produz nos ouvidos, vulgarmente designado por cera. O tipo de cerúmen é determinado pelo gene ABCC11 que possui dois alelos. O cerúmen húmido é produzido por pessoas que têm dois alelos dominantes - homozigóticos dominantes - ou apenas um alelo dominante - heterozigótico -. O cerúmen seco é produzido apenas pelas pessoas que têm dois alelos recessivos – homozigóticos recessivos -. O alelo recessivo que expressa o cerúmen seco é mais frequente em populações asiáticas e de nativos americanos. Por seu lado, o alelo dominante que expressa o cerúmen húmido é frequente em populações africanas e europeias. E tu, sabes que tipo de cerúmen produzes? E os teus colegas? Propomos que realizes uma pequena investigação para determinar o tipo de cerúmen mais comum nos colegas da tua turma. Para distinguirem o tipo de cerúmen, usem as seguintes características: Cerúmen seco: é quebradiço Cerúmen húmido: é pegajoso e cremoso. Aluno

Cerúmen seco

Cerúmen húmido

Aluno 1 Aluno 2 …

Agora irão realizar uma tarefa sobre a cor do Pitchuko para explorarem o facto de a transmissão de características hereditárias poder seguir padrões de expressão mais complexos, como é o caso nos caracteres que são determinadas por vários genes. Tempo previsto: 60 minutos Materiais: ● ● ● ● ● ●

Quadro da variabilidade de fenótipos resultantes da combinação genética responsável pela cor do pelo do Pitchuko (Quadro 13); Quadro dos genótipos do pai e da mãe do Pitchuko da geração F1 para o caracter cor do pelo (Quadro 15 e Quadro 16); Quadro do genótipo do Pitchuko da geração F1 para o caracter cor do pelo (Quadro 9); Figuras do Pitchuko elaborados na tarefa 1.2.; Fita-cola; Material de escrita e lápis de cor.

O que devem saber: ● ●

Os caracteres poligénicos resultam da interação de diferentes genes que muitas vezes se separam de forma independente no momento da formação de gâmetas A cor do pelo do Pitchuko é um caracter poligénico, como se pode observar no quadro seguinte: há dois genes que codificam a cor do pelo, localizados em cromossomas diferentes (Par 11 e par 22).

Quadro 13. Variabilidade de fenótipos resultantes da combinação genética responsável pela cor do pelo do Pitchuko.

Cor 1

Cor 2

Fenótipo

Alelo 1

Alelo 2

Alelo 1

Alelo 2

v

v

a

a

Azul claro

v

v

a

A

Verde

v

v

A

A

Verde

v

V

a

a

Rosa

v

V

a

A

Laranja

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CreativeLab_Sci&Math | O Pitchuko charmoso

v

V

A

A

Laranja

V

V

a

a

Rosa

V

V

a

A

Laranja

V

V

A

A

Laranja

A expressão dos dois genes responsáveis pela cor do pelo do Pitchuko é independente, ou seja, a expressão de um não afeta a expressão do outro. No entanto, a cor final depende do resultado da expressão conjunta dos dois genes. Por exemplo, no caso do genótipo Vv aA, o resultado da combinação do alelo 1 e do alelo 2 do gene que expressa a cor 1 será a cor vermelha, porque o alelo que expressa a cor vermelha é dominante em relação ao alelo que expressa a cor azul, e o resultado da combinação do alelo 1 e do alelo 2 do gene que expressa a cor 2 será cor amarela, porque o alelo que expressa a cor amarela é dominante em relação ao alelo que expressa a cor branca. Consequentemente, o fenótipo resultante da interação entre estas duas cores, será a cor laranja (Quadro 14).

Quadro 14. Fenótipo resultante de um genótipo para a cor do pelo. Cor 1

Cor 2

Alelo 1

Alelo 2

Alelo 1

Alelo 2

v

V

a

A

Genótipo

Resultado ↓ Cor vermelha

Cor amarela Fenótipo ↓ Cor laranja

Explorem: Nesta tarefa irão obter a cor do pelo dos Pitchukos gerados na tarefa 1.2. Num primeiro momento devem realizar as tarefas propostas para o 1º Pitchuko filho e depois para o 2º Pitchuko filho obtidos na geração F1. Leiam os procedimentos e decidam como irão organizar-se para realizar a tarefa solicitada. Considerem que os Pitchukos da geração F1 obtidos na tarefa 1.2 herdaram genes dos pais que determinam a cor do pelo. Os genótipos dos progenitores encontram-se descritos nos quadros seguintes.

Quadro 15. Genótipo do pai dos Pitchukos da geração F1 para o caracter cor do pelo. Genótipo do pai do Pitchuko da geração F1 Alelo

Alelo

herdado da mãe ♀

herdado do pai ♂

Onze (Cor 1)

V

v

Vinte e dois (Cor 2)

A

a

Nº do par de cromossomas

Fenótipo

Laranja

Quadro 16. Genótipo da mãe dos Pitchukos da geração F1 para o caracter cor do pelo. Genótipo da mãe do Pitchuko da geração F1 Alelo

Alelo

herdado da mãe ♀

herdado do pai ♂

Onze (Cor 1)

V

v

Vinte e dois (Cor 2)

A

a

Nº do par de cromossomas

Fenótipo

Laranja

1. Determinem os alelos herdados do par de cromossomas onze (Cor 1) pelo Pitchuko da geração F1, executando os seguintes procedimentos: 1.1. Observem o quadro 15, lancem a moeda e determinem o alelo herdado do pai para o cromossoma 11. Registem o resultado no Quadro 17. 1.2. Observem o quadro 16, lancem a moeda e determinem o alelo herdado da mãe para o cromossoma 11. Registem o resultado no Quadro 17.

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CreativeLab_Sci&Math | O Pitchuko charmoso

2. Determinem os alelos herdados do par de cromossomas vinte e dois (Cor 2) pelo Pitchuko da geração F1, executando os seguintes procedimentos: 2.1. Observem o quadro 15, lancem a moeda e determinem o alelo herdado do pai para o cromossoma 22. Registem o resultado no Quadro 17. 2.2. Observem o quadro 16, lancem a moeda e determinem o alelo herdado da mãe para o cromossoma 22. Registem o resultado no Quadro 17.

Quadro 17. Genótipo do Pitchuko da geração F1 para o caracter cor do pelo. Genótipo do Pitchuko da geração F1 para o caracter cor do pelo Nº do par de cromossomas

Nº do par de cromossomas

Onze (Cor 1)

Vinte e dois (Cor 2)

Alelo herdado do pai ♂

Alelo herdado da mãe ♀

Alelo herdado do pai ♂

Fenótipo

Alelo herdado da mãe ♀

3. Determinem o fenótipo do Pitchuko da geração F1, tendo em consideração o Quadro 13 relativo à combinação dos alelos para a cor do pelo e possíveis fenótipos, e completem o Quadro 17. 4. Pintem a cor do pelo do Pitchuko da geração F1 de acordo com o resultado obtido. 5. Repitam os procedimentos anteriores (1 ao 4), para a determinação da cor do pelo do 2º Pitchuko filho da geração F1. 6. Partilhem os vossos Pitchukos com os colegas afixando-os no quadro ou numa parede.

Discutam e partilhem: 1. Comparem os genótipos e os fenótipos do 1º filho com os do 2º filho. Os filhos apresentam o pelo da mesma cor ou de cor diferente? Como explicam essa situação? Observem a cor do pelo dos Pitchukos da geração F1. Como explicam a diversidade que encontram neste caracter?

Fim da proposta de trabalho “O Pitchuko Charmoso

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Anexo 1. Níveis de desenvolvimento do relacionamento interpessoal. Nível de desenvolvimento da competência Competência

O meu desempenho foi … Baixo

Interação

Médio

Alto

Não comuniquei direta ou indiretamente com os meus colegas durante a realização das tarefas.

Apenas respondi aos meus colegas, mas não Pedi informações e respondi aos pedidos de lhes pedi informações durante a realização das informação dos colegas durante a realização das tarefas. tarefas.

Não realizei as tarefas.

Tentei realizar as tarefas, mas desisti porque eram difíceis.

Participação Finalização de tarefas/ perseverança

Capacidade de compreender a perspetiva de outros

Capacidade de responder de forma adaptada

Capacidade de compreender os outros

Negociação

Autoavaliação Regulação social Heteroavaliação

Responsabilidade e iniciativa

Realizei todas tarefas e não desisti.

Raramente alterei as minhas posições, propostas Alterei as minhas posições, propostas ou Usei as contribuições ou solicitações de outros colegas e trabalho para integrar as contribuições ou trabalho para incluir as contribuições ou ou do professor para sugerir possíveis estratégias de solicitações de outros colegas ou do professor. solicitações de outros colegas ou do professor. resolução das tarefas apresentadas.

Não alterei o meu comportamento para me adequar aos restantes colegas.

Depois dos meus colegas me terem alertado, Adaptei autonomamente o meu comportamento de alterei o meu comportamento e contribuições modo a contribuir melhor para a realização do para nos entendermos melhor ou facilitar o trabalho. trabalho.

Apenas me limitei a comentar as diferentes Tentei chegar a um entendimento comum posições e propostas dos meus colegas durante a durante a realização das tarefas. realização das tarefas.

Resolvi diferendos que ocorreram durante a realização das tarefas.

Sou capaz de explicar as minhas dificuldades e Sou capaz de explicar as minhas dificuldades e Sou capaz de identificar as minhas dificuldades e potencialidades durante a realização das potencialidades durante a realização das tarefas e de potencialidades durante a realização das tarefas. tarefas. propor medidas para superar as dificuldades.

Sou capaz de identificar as dificuldades e potencialidades dos outros colegas durante a realização das tarefas.

Sou capaz de explicar as dificuldades e potencialidades dos outros colegas durante a realização das tarefas.

Sou capaz de explicar as dificuldades e potencialidades dos outros durante a realização das tarefas, com base no conhecimento que tenho da prestação dos colegas na realização de outros trabalhos.

Realizei as minhas tarefas sem me interessar se os outros colegas estavam a realizar as tarefas que lhes foram atribuídas.

Realizei as minhas tarefas e apoiei os outros colegas na realização das tarefas atribuídas a eles.

Assumi a responsabilidade do grupo e tomei a iniciativa de apoiar os colegas durante a realização das tarefas.

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Anexo 2. Papéis de aprendizagem cooperativa. PAPÉIS DE APRENDIZAGEM COOPERATIVA

EXEMPLOS DO MODO DE EXECUÇÃO DOS PAPÉIS - Nós temos que dividir o trabalho assim … - Todos sabem qual é o vosso papel? Então, vamos começar! - Estão prontos? Vou ler agora as instruções. - Ana, como o Manuel está a faltar, realizas a tarefa dele.

Gestor e organizador do grupo

- Quero que ouçam as observações que recolhi… - Vi a Dalila esperar pela sua vez antes de falar. - Ouvi o Maurício felicitar a Sara por ter desempenhado bem o seu papel de guardião do tempo. - Já só nos restam 5 minutos. - Acabaram-se os nossos 15 minutos. Continuamos com a discussão ou passamos à segunda parte? - Temos que terminar às 10 horas. - Agora é a tua vez de… - Vicente, é a tua vez, toma a folha.

Promotor da formação do grupo

Problematizador/ Estimulador de ideias Organizador/Articulador de informação Monitor dos materiais e recursos Intermediário

- João, ainda não falaste. - Desculpa Gabriel, mas a Mariana tem qualquer coisa a acrescentar e ainda não falou. Importas-te de aguardar um pouco e falares depois? Obrigado. - Por favor, falemos mais baixo. - Têm de falar mais baixo. - Tu estás a falar demasiado alto. - Não podes falar tão alto porque perturbas outros colegas. - Que implicações tem esta ideia? - O que pensas disto? - Vejamos, agora, outras perspetivas, outras propostas… - Todos compreenderam? - Dá-me um exemplo de… - Explica-me… - Em resumo, as conclusões são… - Recolhe e restitui os materiais. - Assegura-se que todos os elementos do grupo deixam a zona de trabalho limpa e organizada. - Proponho que se peça ao professor para explicar… porque ninguém parece compreender a pergunta. Estão de acordo? - E se perguntássemos ao grupo da Maria o significado de…?

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Guião para o aluno do recurso disponível na Casa das Ciências em: https://www.casadasciencias.org/recurso/8947

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