·         Compreender a principal função da meiose relacionando-a com as Leis de Mendel.

·         Compreender como se origina a variabilidade genética nos gametas.

·         Compreender a importância do crossing-over.

·         Aprender o que é a segregação independente.

·         A semelhança entre a meiose e a mitose.

·         Aprender através da prática os principais eventos da meiose.

- Noções de genética Mendeliana.

- Formação dos gametas.

- Fecundação.

- Laboratório de Ciências ou sala de aula
- Uso de recorte de desenhos de cromossomos

- tesoura e envelopes simples.para cada grupo

- durex

Descrição da atividade

Partindo da ideia que "fazendo que se aprende melhor", nesta atividade o aluno poderá entender como ocorre os processos de divisão celular a partir de uma prática que envolve apenas cromossomos de papel. A ênfase é dada no processo meiótico mas sugestões são feitas para uso do material para se entender a mitose e, também, erros nas divisões celulares que poderiam acarretar alterações cromossômicas numéricas.

Diferente de muitas atividades onde a meiose é vista apenas enquanto processo de formação de células reprodutivas, junto ao assunto de citologia, esta prática reforça a relação da meiose com a geração de diversidade genotípica (Leis de Mendel), ponto em que os estudantes apresentam dificuldade em entender. A aula prática sugerida aqui exemplificará o processo geral da meiose dando ênfase aos genes contidos nos cromossomos e reforçando os princípios mendelianos.

Imagem representando os modelos que se encontram em maior resolução no link do pontociência

1ª Etapa - Preparação do material

No link apresentado, o professor terá acesso a um molde com três pares de cromossomos que deverão ser copiados e recortados previamente para ser entregues aos alunos. O roteiro que os alunos seguirão deve ser fotocopiado ou, alternativamente, o professor poderá usar uma transparência para projetar na sala de aula.

Um vídeo demonstrando todos os passos é apresentado para que o professor entenda a dinâmica da prática. No entanto, não é aconselhável que substitua a prática ou que seja executado para os alunos antes da prática.
 

Esta atividade pode ser realizada em sala de aula mas, se disponível, o laboratório de ciências é mais apropriado para a realização da prática sobre meiose.

2ª Etapa - A prática da meiose no papel em sala de aula

A prática Meiose no papel está disponível no site do pontociência no link abaixo onde o detalhamento da prática é dado, com roteiro para o aluno e para o professor.

Aconselha-se a dividir a turma em grupos de, no máximo, 5 pessoas. Após proceder à formação dos gametas, cada grupo compartilhará um dos gametas com outro grupo para formar um indivíduo com um genótipo diferente.

Meiose no papel (http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=1133&MEIOSE+NO+PAPEL)

Imagem representando o vídeo disponível no link do pontociência

Abaixo, estão dois roteiros: o do aluno e o do aluno com respostas para o professor. Além dos roteiro apresentados abaixo, um arquivo editável está disponível para que as perguntas possam ser modificadas de acordo com a preferência do professor:

http://pontociencia.org.br/aulas/meiose/Roteiro_do_aluno.doc

Meiose no Papel

ROTEIRO DO ALUNO

Nessa prática você observará como os cromossomos se comportam na meiose e o que isso resulta em termos de diversidade de genótipos, relacionando a meiose com as leis de Mendel.

 Parte I – Divisão meiótica

1) Você (ou o seu grupo) recebeu um envelope, que representa uma célula 2n, contendo um conjunto de 6 cromossomos (2n=6). Os cromossomos sexuais não estão representados, o sexo do indivíduo doador da célula está escrito na parte externa do envelope. As cores diferentes representam a sua origem (paterna ou materna, ou seja, se esse indivíduo recebeu um determinado cromossomo de seu pai ou de sua mãe).

2) Observe que cada cromossomo apresenta letras; elas representam alguns locos gênicos da célula. Anote o genótipo do indivíduo que você recebeu.

3) Considere, agora, que esta célula iniciará seu processo de divisão, e faça um desenho esquemático de como os cromossomos se apresentam nesse momento anterior à divisão.

4) Antes de iniciar a divisão observe se os cromossomos já estão duplicados.

5) Faça a duplicação (ou replicação) do DNA abrindo os cromossomos. Como é chamada cada parte que aparece duplicada agora?

6) O que acontece com os genes em destaque nos braços dos cromossomos?

7) Os braços dos cromossomos que foram duplicados são idênticos aos que serviram de molde?

Evidencie a duplicação dos genes escrevendo seus nomes nas cromátides que acabaram de se formar.

8) Qual o evento mais importante nesta fase inicial (prófase I) da meiose para a geração de novos gametas? Por quê?

9) Pinte um círculo na região do centrômero.

10) Como se dá o crossing-over (ou seja, o que precisa acontecer primeiro com os cromossomos)?

11) Identifique os cromossomos homólogos. Forme três pares colocando-os um sobre o outro, emparelhados, formando tétrades, de acordo com os locos gênicos. Diferencie as cromátides irmãs das cromátides não-irmãs.

12) Agora que os cromossomos estão bem perto um dos outro os genes podem ser trocados. Faça isso cortando um pedaço que contenha letra em cada cromossomo e cole (no lugar onde estava o gene equivalente no outro cromossomo homólogo), utilizando fita adesiva. A troca tem que ser recíproca!

13) Discuta com seus colegas a importância do evento que vocês acabaram de completar.

14) Imagine que a célula tem um lado esquerdo e direito. Nessa primeira divisão meiótica, quem se separa de quem? O lado da célula para o qual cada cromossomo se desloca é influenciado por algo ou este é um processo aleatório?

15) Use uma moeda para decidir o destino dos cromossomos maternos e paternos. Escolha um dos cromossomos homólogos, materno ou paterno. Jogue a moeda. Se der cara, esse cromossomo vai para o lado direito. Se der coroa, para o lado esquerdo (e, obviamente, o contrário com o outro homólogo). Após terminar a segregação dos cromossomos em que fase a célula se encontra neste momento?

16) Agora, você tem duas células que precisam se dividir de novo para terminar a formação de gametas haploides. As duas cromátides ainda estão ligadas pelo centrômero. Corte os cromossomos ao meio e proceda à divisão usando a moeda novamente como no item anterior.

17) Observe os genes nas células finais haploides. Anote o genótipo de cada um dos gametas formados.

18) Discuta com seus colegas porque é inviável que um gameta apresente um número 2n de cromossomos.

Parte II - Fertilização

Na fertilização, dentre os vários gametas formados pelos indivíduos, dois gametas se encontram e podem formar um novo indivíduo por meio de um cruzamento.

1) Sorteie um dos 4 gametas formados para participar do cruzamento. Escolha um gameta formado por outro grupo (de sexo oposto) para que ocorra a fertilização.

2) Qual o genótipo do indivíduo que acabou de se formar? É diferente do genótipo dos pais?

Responda as questões abaixo:

1. Qual a principal função da meiose?
2. Qual a importância docrossing-over?
3. Quando os pares de cromossomos maternos e paternos se separam?
4. Qual parte da meiose é semelhante à mitose?
5. Qual a relação de segregação dos cromossomos com a segregação independente proposta por Mendel?

Esta aula foi baseada no material Suporte ao Professor da Universidade Federal de Minas Gerais, 2009, uma prática das Profas. Adlane Vilas-Boas e Mônica Bucciarelli Rodriguez, do Departamento de Biologia Geral e modificada pela equipe do pontociência

3ª Etapa - Mitose e erros em divisões celulares

1) Sugerimos que o professor utilize o mesmo material para simular a divisão mitótica e comparar com a meiose.

2) É possível também que as euploidias, como trissomias e monossomias, sejam trabalhadas utilizando-se o modelo em papel. Pode-se utilizar a meiose para a formação de gametas dissômicos e nulissômicos (tanto por erros na meiose I e II) e a fertilização resultando nos zigotos com alterações cromossômicas. A formação de euploides (por exemplo Síndrome de Down por mosaicismo) devido a erros durante a mitose embrionária também pode ser simulada com este modelo.

1. Meiosis in living crane fly spermatocyte [Meiosis I]

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/10240

2. Meiosis in living crane fly spermatocyte [Meiosis II]

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/10249 

3. Classic mitosis in a vertebrate cell

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/10296

4. Dance of the chromosomes

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/10321

5. Divisão celular: Meiose

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/14864

6. Mendel não sabia disso!

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/813

7. Exercício: mitose e meiose

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/2950

http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Genetica/2leidemendel.php -  acessado em 04/12/2013 às 16:54 hs

1- Promova uma discussão com os grupos de alunos sobre o papel do crossing over para geração da diversidade. Para esta discussão é interessante que o número de crossing overs não seja o mesmo nos diferentes grupos para que o aluno possa perceber que quanto maior o número de crossings, maior a possibilidade de cromossomos diferentes gerados e maior possibilidade de genótipos diferentes.

2- Outra sugestão de atividade é uma pesquisa para a busca de quatro fenótipos de características humanas ou vegetais e pedir aos alunos que as atribuam aos 4 loci presentes nos cromossomos. Em seguida, pode-se discutir a formação de diferentes genótipos e fenótipos (parte II da prática - fecundação) a partir de pais com os mesmos fenótipos.

3- Se for trabalhar a variação do número de cromossomos, a seguinte avaliação poderá ser feita: organize os alunos em grupos e proponha que cada um faça um seminário descrevendo brevemente algumas doenças causadas por variações no número de cromossomos e relacione com o surgimento dessas síndromes usando os cromossomos de papel. Sugerimos as seguintes doenças para os seminários: 

• Síndrome de Down (Trissomia do cromossomo 21)
• Síndrome de Edwards (Trissomia do cromossomo 18)
• Síndrome de Patau (Trissomia do cromossomo 13)
• Síndrome de Turner (X0)
• Sindrome de Klinefelter (XXY)
• Trissomia do X
• Trissomia XYY

Utilize a participação dos alunos nas atividades e a apresentação do seminário como avaliação.