Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Biologia
Ensino Médio, 3º Ano
As bases da hereditariedade
BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio
As bases da hereditariedade
“TAL PAI, TAL FILHO...”
Leia a estrofe 28 do Canto Terceiro de um dos poemas mais famosos da
literatura portuguesa, “Os Lusíadas”, de Luís Vaz de Camões, publicado
em 1572:
28
Quando, chegado ao fim de sua idade,
O forte e famoso húngaro extremado,
Forçado a fatal necessidade,
O espírito deu a quem lho tinha dado.
Ficava o filho em tenra mocidade,
Em quem o pai deixava o seu translado,
Que do mundo os mais fortes igualava:
Que tal pai tal filho se esperava.
Fonte :
LAURENCE, J.; MENDONÇA, V. Biologia: seres vivos: v.2., São Paulo: Editora Nova Geração,
2010.
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Primeiras ideias sobre herança biológica
“TAL PAI, TAL FILHO...”
No poema Os Lusíadas, vê-se o primeiro registro dessa expressão popular.
No poema, aparece referindo-se a Dom Afonso Henriques, o primeiro rei
de Portugal, que teria herdado a coragem de seu pai.
Mas como características hereditárias são transmitidas de pais para
filhos?
Perguntas como essa sempre foram alvo de muita especulação desde o
início das civilizações e têm despertado a curiosidade do ser humano!
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As origens da Genética:
 a herança biológica desafia a curiosidade das pessoas desde a pré-história;
 o conhecimento empírico permitiu a produção de diversas plantas para o
cultivo e a seleção de animais domésticos.
Selecionar
plantas
Senso comum
Selecionar
animais
ATUALIDADE: a seleção de plantas e animais também pode trazer sérios
problemas para a vida das pessoas, como o que aconteceu com a
introdução do caramujo africano.
Quer saber mais? Acesse o site:
http://chc.cienciahoje.uol.com.br/caramujo-africano-problema-gigante/
> Acesso em: 17 de maio de 2012.
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Os filósofos gregos e a hereditariedade
Na Grécia antiga, os filósofos divergiam com muitas ideias para explicar os
mecanismos de hereditariedade. Vejamos algumas dessas ideias:
Alcmeon (500 a.C.)
Empédocles (492-432 a.C.)
Anaxágoras (500-428 a.C)
Homens e mulheres tinham sêmen que se
originavam no cérebro.
O calor do útero era decisivo na determinação do
sexo. Útero quente originava meninos e útero frio
originava meninas.
O sêmen ocorria apenas no homem e continha o
protótipo do novo ser. Anaxágoras postulou a
“Teoria direita e esquerda”: meninos eram gerados
no lado direito; meninas, no lado esquerdo.
AMABIS, J.M.; MARTHO, G.R. Biologia dos organismos. São Paulo: Editora Moderna, 2010.
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Tema para discussão
A genética humana e o preconceito
Diante das ideias apresentadas pelos filósofos gregos, o papel da mulher
na reprodução era visto de modo inferior ao dos homens. A
compreensão de que a herança biológica se baseia na transmissão de
informações hereditárias contidas nos genes e de que homem e mulher
têm igual participação na continuidade da vida abriu caminho para a
queda de concepções errôneas.
Pesquise em livros, jornais ou internet sobre o conhecimento da genética,
explorando os domínios políticos, para justificar atitudes preconceituosas,
como por exemplo, perseguição de grupos étnicos na história do mundo.
Anote suas observações e descreva um texto com argumentos contrários a
tais atitudes.
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Hipócrates e a teoria da Pangênese
Figura 1- Hipócrates(460-370 aC.): defensor
Imagem: Hippocrates pushkin02 / autor: shakko / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
da pangênese.
Hipócrates, conhecido como o “Pai da
Medicina”, defendia a hipótese da
Pangênese, segundo a qual cada órgão
do corpo de um ser vivo produzia
gêmulas que
continham
as
informações hereditárias transmitidas
aos descendentes. Isso explicaria as
semelhanças entre pais e filhos.
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Aristóteles discordava da ideia da Pangênese
Imagem: Aristotle Altemps Inv8575 / autor: Jastrow (2006) / public domain
Figura 2- Aristóteles (384-322 a.C.): elaborou
hipóteses pioneiras sobre a herança biológica.
Aristóteles, filósofo grego que viveu um século
depois de Hipócrates, escreveu um tratado
sobre a reprodução e a hereditariedade dos
animais, descrevendo quatro tipos de
reprodução entre os seres vivos: reprodução
assexuada por brotamento; reprodução
sexuada com cópula; reprodução sexuada sem
cópula e geração espontânea ou abiogênese.
Pronunciou duras críticas à Teoria da
Pangênese, por não explicar como seriam
produzidas gêmulas de características como
tom da voz, jeito de andar e formas de
comportamentos.
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Defesas de Aristóteles
6
Contribuição diferencial dos sexos:
MACHO
FORNECIA A “ESSÊNCIA”,
FONTE DA FORMA E DO
MOVIMENTO
FÊMEA
FORNECIA A “MATÉRIA BÁSICA”
QUE NUTRIA O SER EM
FORMAÇÃO
7
 desenvolvimento normal do feto: qualidades do pai prevaleceria;
 falhas no feto: novo ser seria parecido com a mãe;
 falhas maiores fariam prevalecer as características dos avós e, sucessivamente,
de ancestrais mais distantes, até o limite de ser gerado um ser malformado, um
monstro.
Fonte: AMABIS, J.M.; MARTHO, G.R. Biologia dos organismos. São Paulo: Editora Moderna, 2010.
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Linha do tempo: marcos da genética
Construa uma linha do tempo sobre os principais avanços da Genética que
ocorreram no século XX. Anote sua pesquisa em um editor de texto (Word,
por exemplo). Salve seu trabalho para eventual consulta.
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As bases da hereditariedade
Contribuições importantes para o conhecimento da herança
biológica
Figura 3 - Willian Harvey: primeiras
ideias sobre fertilização.
 Willian Harvey (1578-1657): médico inglês,
propôs que todo ser animal se origina de um
ovo. Ele acreditava que o ovo produzido pela
fêmea necessitava ser fertilizado pelo sêmen
do macho, se opondo a geração espontânea,
muito difundida na época.
 Nehemia Grew (1641-1711): botânico
inglês, sugeriu ser o grão de pólen o elemento
masculino das plantas com flores.
Imagem: SS-harvey / autor: Cornelius Jansen / public
domain
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Pré-formação X Epigênese
Imagem: HomunculusLarge / autor; Nicolaas Hartsoeker / public domain
Figura 4 - Ilustração de um
homúnculo feita em 1694.
Primeiras ideias sobre fertilização:
 pré-formação ou pré-formismo: afirmava que, em
um dos gametas masculino ou feminino, já havia
um ser pré-formado. Duas correntes, então,
dividiam a opinião dos estudiosos da época: os
ovistas defendiam que o ser pré-formado estaria
no óvulo; e os espermatistas, que o ser préformado estaria no esperma;
 epigênese: essa teoria afirmava que o ovo
fertilizado continha um material inicialmente
amorfo e homogêneo que iria se estruturando ao
longo de desenvolvimento do novo ser.
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A descoberta dos gametas
Figura 5- A descoberta dos gametas foi um dos pontos
fundamentais para o estudo da herança biológica.
Imagem: Gray3 / autor: Parte de Gray's Anatomy, / public domain
Alguns avanços foram decisivos para o
desenvolvimento da Genética:
 Antonie van Leeuwenhoeok (16321723) descobre que o sêmen contém
estruturas microscópicas com longas
caudas;
 Rudolf Albert von Kölliker (18171905)
comprovou
que
os
espermatozoides eram formados nos
testículos;
 Karl Ernest von Baer (1792-1876)
estudou os gametas femininos,
contribuindo
para
a
futura
compreensão dessas células.
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Gametas e fecundação
Figura 6- processo da fecundação
A partir da segunda metade
do século XIX, consolidou-se
a ideia de que tanto na
reprodução de plantas como
na de animais, a formação de
um novo ser envolve a fusão
de uma célula masculina e
outra feminina.
Imagem: 06fertilizado / autor: ScienceGenetics / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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Articuladores da teoria celular
Em 1873, surgiram as primeiras descrições sobre a divisão celular. As ideias
e convicções de alguns cientistas levaram à conclusão de que a célula é o
constituinte fundamental dos seres vivos. Esse evento foi um marco na
história da ciência.
Figura 7 - Mathias Jacob Schleiden
(1804-1881)
Figura 8 - Theodor Schwann
(1810-1882)
Figura 9 - Rudolph Virchow
(1821-1882
Imagens da esquerda para direita: (a) PSM V22 D156 Matthias Jacob Schleiden / autor: Desconhecido / public domain; (b)
TheodorSchwann / autor: Desconhecido / public domain; (c) Rudolf Ludwig Karl Virchow / autor: Desconhecido / public domain
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Organizando as ideias
Como vimos, as descobertas científicas são fruto de um trabalho de
cooperação e busca conjunta entre os pesquisadores.
 Você acha que a ciência proporciona um conhecimento verdadeiro
aceito por todos?
 O conhecimento científico sempre traz benefícios ou melhoras
para a vida das pessoas?
 Os cientistas são pessoas inteligentes, estranhas que vivem
trancadas em seus laboratórios?
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Pesquisadores notáveis
No Brasil, temos muitos pesquisadores que
desenvolveram trabalhos de referência
mundial e contribuíram para o
desenvolvimento científico nacional.
Acesse o site e saiba um pouco mais sobre a vida e obra de alguns
cientistas brasileiros que se destacaram na área da genética.
http://www.canalciencia.ibict.br/menu/listaNotaveis.html > Acesso em:
16 de maio de 2012.
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A descoberta dos cromossomos
Em 1882, o anatomista alemão Walther Flemming (1843-1905) descreveu
com detalhes o comportamento dos filamentos nucleares durante o
processo de divisão celular. Posteriormente, esses filamentos foram
chamados de cromossomos .
Algumas observações merecem destaque:
 verificou-se que o número, a forma e o tamanho dos cromossomos variam
entre as espécies;
 entre indivíduos da mesma espécie, o número de cromossomos é
constante;
 o conjunto de cromossomos típico de cada espécie é denominado
cariótipo.
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Walter Flemming analisou as formas e os
aspectos dos cromossomos detalhadamente
durante as fases da mitose.
Ele observou que os filamentos
cromossômicos se tornam progressivamente
mais grossos, separam- se em dois grupos e
migram para as células-filhas.
Uma célula humana tem 46
cromossomos com tamanhos e
formas característicos.
Figura 10- representação das fases da mitose .
Imagem: Gray2 / autor: Parte de Gray’s Anatomy / public domain
A mitose e os cromossomos
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Os embates da ciência
A verificação de que o número de cromossomos se mantém
constante ao longo das gerações levantou uma nova questão:
Se o óvulo e o espermatozoide se fundem juntando os seus
cromossomos para formar um novo indivíduo, por que o
número cromossômico não dobra a cada geração?
Em 1885, o biólogo August Friedrich Weismann (1834-1914) formulou a
hipótese de que, durante a formação dos gametas, ocorreria uma redução
do número de cromossomos para a metade do número presente na
célula-mãe.
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A meiose e os gametas
Na formação dos gametas, ocorrem duas divisões sucessivas.
Esse processo é atualmente conhecido como meiose.
Figura 11- esquema da meiose com um par de cromossomos homólogos.
Imagem: MajorEventsInMeiosis variant pt / autor: Jakov, tradução por PatríciaR / public domain
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Gregor Mendel dedicou-se a estudar a
hibridação de plantas e realizou
experimentos com ervilhas. Em 1863,
descobriu, por meio de cruzamentos
entre variedades contrastantes, que as
características hereditárias são herdadas
de acordo com regras bem definidas.
As ideias de
Mendel eram tão
avançadas que
não foram
compreendidas na
sua época.
Imagem: Mendel Gregor 1822-1884 / autor: Parte de The History of
Biology de Erik Nordenskiöld / public domain
O trabalho de Mendel
Figura 12 - Gregor Mendel (1822-1884), o monge que
lançou as bases da hereditariedade.
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A descoberta da Lei da Segregação
35 anos depois, outros cientistas chegaram às mesmas conclusões
que Mendel sobre as leis que regem a hereditariedade.
Você acha que os avanços da genética têm contribuído para o bem-estar
de populações em desenvolvimento?
Aplicando conhecimentos: pesquise sobre variedades de plantas que, por meio
de técnicas de melhoramento genético, tornaram-se mais produtivas e mais
nutritivas. Registre suas observações.
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Teoria Cromossômica da Herança
O estudo do comportamento dos cromossomos durante as divisões
celulares - mitose e meiose - foi fundamental para o desenvolvimento
da genética. Em 1903, os cientistas Walter Sutton (1877-1916) e Theodor
Boveri (1862-1915) confirmaram que os cromossomos são a base física
da herança genética.
.
Figura 14 - Theodor Boveri (1862-1915)
Figura 13 - Walter Sutton (1877-1916)
Imagem: Walter sutton / autor:
Desconhecido / public domain
Imagem: Theodor Boveri / autor:
Desconhecido / public domain
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Teoria Cromossômica da Herança
Na década de 1910, o pesquisador Thomas Morgan e seus colaboradores
estabeleceram as bases da Teoria Cromossômica da Herança, realizando uma
série de experimentos com a mosca-do-vinagre (Drosophila melanogaster).
Estudando milho, Barbara McClintock, pesquisadora norte-americana, também
confirmou que os fatores hereditários estavam localizados nos cromossomos.
Figura 16 – Barbara McClintock (1902-1992)
Imagem: Barbara McClintock at C.S.H. 1947-2 / autor:
Desconhecido / public domain
Imagem: Thomas Hunt Morgan / autor:
Desconhecido / public domain
Figura 15 - Thomas Morgan(1866-1945).
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A descoberta do modo de ação do gene
Em meados de 1930, os cientistas George W. Beadle (1903-1989) e
Edward Tatum (1909-19775) descobriram, por meio de experimentos
com moscas e, posteriormente, com fungos, que os genes atuam no
controle e na síntese de enzimas. Os resultados desses experimentos
consolidaram a teoria um gene - uma enzima, sendo ampliada para um
gene - um polipeptídeo.
HORA DA LEITURA: leia o texto A vida nas pontas dos cromossomos disponível
em: http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/revista-ch-2006/229/a-vida-naspontas-dos-cromossomos > Acesso em :17 de maio de 2012.
Faça um resumo dos pontos mais importantes da leitura do texto.
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Ferramentas da ciência
Após a descoberta da natureza química do material genético e da
elucidação do modelo da estrutura molecular do Ácido
Desoxirribonucleico (DNA), pelos cientistas James Watson e Francis
Crick em 1952, a biologia molecular tomou novos rumos.
O Projeto Genoma Humano, iniciado em 1990, procura descobrir a posição
e o sequenciamento das bases de cada gene. Em abril de 2003, foi
estabelecida a sequência de 99,99% dos genes humanos. A mídia não se
cansou de repetir que os conhecimentos gerados iriam revolucionar a
medicina.
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Ciência, tecnologia e sociedade
Atualmente, com os avanços da genética, algumas questões polêmicas
são divulgadas em jornais, sites e outras mídias.
Como a sociedade participa dos debates científicos?
Qual a importância dessa participação?
Escolha um tema polêmico relacionado com a manipulação genética e seres
humanos. Pesquise sobre as implicações políticas, religiosas, sociais e
econômicas relacionadas a ele. Anote suas observações e conheça opiniões de
pessoas do seu convívio sobre o tema. Discuta argumentos contra e a favor.
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É interessante ler
Os eleitos pela Genética
“(...) ‘Vamos ter de conviver, cada vez mais, com informações sobre o nosso
DNA’, diz o especialista em reprodução humana Eduardo Motta, de São Paulo.
De fato, a seleção genética da espécie pode nos conduzir a outra relação com o
tempo e com nós mesmos. Graças a ela, investiga-se o passado para melhorar
o futuro das próximas gerações. Esse conhecimento antecipado sobre riscos
potenciais à saúde ou determinadas características comportamentais, no
entanto, deve influenciar também a maneira como cada um se comporta no
seu dia a dia. ‘A vida não é só gene’, lembra Eduardo Motta. ‘De nada
adiantaria selecionar um embrião sem o código do colesterol elevado se a
pessoa mantiver um estilo de vida pouco saudável’. Assim, na nova era da
seleção genética, não se deve abandonar o velho conceito de que, antes de
tudo, é preciso saber viver bem o presente.”
Tarantino, M. C. R. Os Eleitos. Revista Superinteressante. Disponível em:
http://www.istoe.com.br/reportagens/5420_OS+ELEITOS+PELA+GENETICA > Acesso em maio de 2012.
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Refletindo e concluindo
Como vimos, a partir dos muitos questionamentos e das
muitas tentativas de respondê-los, foi que a humanidade
chegou até aqui.
É, portanto, um privilégio poder acompanhar essa evolução.
Você não acha?
Avalie o que você aprendeu durante a apresentação da aula e
exponha suas ideias e opiniões escrevendo um texto argumentativo
sobre o que a Genética tem a ver com a sua vida.
Bom trabalho!
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Referências
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AMABIS, J.M.; MARTHO, G.R. Biologia das Populações, v3. São Paulo: Editora
Moderna, 2010.
BIZZO, N. Ciências: fácil ou difícil? São Paulo: Ática, 1998.
JÚNIOR, C.S.; SASSO, N.S.; JÚNIOR, N.C. Biologia, v3. São Paulo: Editora Saraiva,
2010.
LAURENCE, J.; MENDONÇA, V. Biologia: Ser humano, Genética e Evolução, v3.,
São Paulo: Editora Nova Geração,2010.
LINHARES, S.; GEWANDSZNAJDER, F. Biologia hoje: genética, evolução e
ecologia. São Paulo: Editora Ática, 2011.
LOPES, S.; ROSSO, S. Bio:v.2, 1ªed. São Paulo: Saraiva, 2010.
MARANDINO, M.; SELLES, S.E.; FERREIRA, M.S. Ensino de Biologia: histórias e
práticas em diferentes espaços educativos. São Paulo: Editora Cortez, 2009.
PESSOA, O. Frota. Biologia. v. 3, São Paulo: Scipione, 2005.
PEZZI, A.; GOWDAK, D.O.; MATTOS, N.S. Biologia: genética, evolução e
ecologia, v3. São Paulo: FTD, 2010.
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Referências
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POZZO, J. I.; CRESPO, M. A.G. A aprendizagem e o ensino de ciências: do
conhecimento cotidiano ao conhecimento científico. Porto Alegre: Artmed, 2009.
SANTOS, F.S. (Org.) Biologia:ser protagonista .v3. São Paulo: Edições SMS, 2010.
TARANTINO, M. C. R. Os Eleitos. Revista Superinteressante. Disponível em:
http://www.istoe.com.br/reportagens/5420_OS+ELEITOS+PELA+GENETICA >
Acesso em maio de 2012.
Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da
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Data do
Acesso
7
Peter Paul Rubens / domínio público
8
Busto de Aristóteles / Jastrow / National
Museum of Rome – Palazzo Altemps/
domínio público
11
Autor desconhecido / disponibilizada por
Evengard / GNU Free Documentation
License
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Harvey-Foto.jpg
12
Homunculus - Nicolaas Hartsoeker's /
disponibilizada por Liangent / United States
Public Domain
Edwin Grant Conklin / disponibilizada por
Martin H. / Domínio púlico
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ulusLarge.png
13
14
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tes_rubens.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aristotle 21/08/2012
_Altemps_Inv8575.jpg
21/08/2012
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4_D528_Facts_and_factors_of_decvelopment_fig1
.jpg?uselang=pt-br
Espermatozoide fecundando um óvulo /
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disponibilizado por ScienceGenetics / GNU ado.jpg
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Tabela de Imagens
n° do
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Data do
Acesso
15.a Gravura a partir de fotografia por Carl
Schenk / disponibilizado por F.chiodo /
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_Jacob_Schleiden.jpg
15.b Autor desconhecido / disponibilzado por
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chwann.jpg
15.c Autor desconhecido / disponibilizado por
Polarlys /
United States Public Domain
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udwig_Karl_Virchow.jpg
19
21
23
Autor desconhecido / disponibilizado por http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gray2.pn 21/08/2012
Pngbot / Domínio Público
g
Visão geral dos principais eventos da meiose http://commons.wikimedia.org/wiki/File:MajorEve 21/08/2012
/ disponibilizado por PatríciaR / Domínio
ntsInMeiosis_variant_pt.svg
Público
Autor desconhecido / disponibilizado por http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mendel_ 21/08/2012
QWerk / Domínio Público
Gregor_1822-1884.jpg
Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da
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24.a Autor desconhecido / disponibilizada por
Earthdirt / Domínio Público
24.b Autor desconhecido / Disponibilizado por
Nina / United States Public Domain
24.c Autor desconhecido / disponibilizada por
Materialscientist / Domínio Público
25 Barbara McClintock no laboratório de Cold
Spring Harbor, em 1947 / Autor
desconhecido / disponibilizado por Bff /
Domínio Público
link do site onde se consegiu a informação
Data do
Acesso
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utton.jpg
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_Boveri.jpg
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Hunt_Morgan.jpg
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McClintock_at_C.S.H._1947-2.jpg
21/08/2012
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21/08/2012
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