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1. CARACTERÍSTICASAs células procariotas têm como

principal característica a ausência deum núcleo diferenciado. Essas cé lu lasaparecem nos organismos pro ca rion -tes – as bactérias e as cia no fí ceas –pertencentes ao reino Monera. Estu -da re mos as bactérias, os pro ca rion tesmais conhecidos.

2. ESTRUTURA CELULARNa estrutura de uma bactéria,

distinguimos: parede celular, cápsu la,mem brana plasmática, citoplasma enucleoide (Fig. 1).

❑ Parede celularExternamente a célula bacteria na

é envolvida por uma parede celular,constituída por um complexo muco -pep tídico, formando um envol tório ex -tracelular rígido responsável pelafor ma das bactérias.

❑ CápsulaExistem bactérias que secretam a

cápsula, uma camada de consis tên -cia mucosa, formada por polis saca -rídeos. É encontrada princi pal mentenas bactérias patogênicas, protegen -do-as con tra a fagocitose.

❑ Membrana plasmáticaRevestindo o citoplasma,

apare ce a membrana plas má -tica, com a mes ma estrutura efunção encontra das nas cé -lulas eucarióticas.

❑ CitoplasmaO citoplasma bacteriano é

consti tuído por hialoplasma e

Fig. 2 – A divisão da bactéria.

ribossomos, estando ausente qual -quer outro or ga noide celular. Os ribos -so mos encon tram-se isolados ouassociados em cadeias chamadaspolissomos. Apa re cem inclusõesformadas pelo acú mulo de alimento.

❑ NucleoideChamamos de nu cle oide ao equi -

valente nu clear das bac térias, cons ti -tuí do por uma úni ca mo lécula de DNA.Muitas bac térias apre sen tam os e pis - so mos ou plasmí deos, mo lécu lasde DNA, ge ral men te cir cu lares, ca pa -zes de replicação in de pen dente donucleoide.

3. DIVISÃO CELULARO principal mé todo reprodutivo

das bacté rias é a divi são celular. Taldivi são envolve re pli cação do DNA,apoia do no me sossomo, cres ci mentoe se para ção das células, atra vés deum septo transversal. Em con di çõesideais, ocor re uma divisão a ca davinte minutos (Fig. 2).

4. ESPOROSEm condições am bien tais des fa -

vo rá veis, as bac té rias dos gêne rosClos tri dium, Bacilus e Spo ro sarcinaoriginam os esporos, que são es tru -turas de re sis tên cia. For ma dos in ter - na men te (en dos po ros), con têm, noin te rior de uma es pessa membrana, oDNA e enzimas. Alta men te re sis ten tesà des secação, os espo ros ger mi namem con di ções favo ráveis (Fig. 3).

Fig. 1 – A estrutura celular da bactéria.

Fig. 3 – Bactéria com esporo.

FRENTE 1 Citologia

MÓDULO 11 As Células Procariotas e os Vírus

C3_Curso BDE_Teoria_Tony_2012 13/12/11 15:20 Página 45

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5. TRANSMISSÃO GENÉTICA

Nas bactérias, a transmissão ge -né tica ocorre no processo de con -jugação. Esse processo consiste napassagem de plasmídeos de uma cé -lu la para outra através das fím brias.O epissoma ou plasmídeo é cha ma -do de fator sexual (F ). A bac téria queenvia F é chamada de ma cho ou F+.A fêmea F– é a bac téria recep tora,que, assim, se trans forma em F+ epode transferir o plas mídeo (Fig. 4).

6. ESTRUTURA DOS VÍRUS

Os vírus são micro-organismosconstituídos por um ácido nucleicocir cundado por uma cápsula proteica.

O ácido nucleico pode ser o DNAou o RNA, mas nunca os dois. A cáp -sula proteica é chamada de capsí -deo. Em vírus mais complexos, acáp sula apresenta outros com pos tos,como lipídios e hidratos de carbono(Fig. 5).

Fig. 5 – A estrutura de um vírus.

Os vírus são micro-organismosme nores do que as bactérias. Seutamanho varia de 15 a 350 nm.

7. REPLICAÇÃO

Os vírus podem replicar-se so -men te no interior das células de um

Fig. 4 – A conjugação bacteriana.

organismo hospedeiro, por meio deum processo dividido em quatro eta -pas: adsorção, penetração, ecli pse eliberação. Acompanharemos o pro -ces so no bacteriófago, vírus que pa -ra sita e desintegra bactérias (Fig. 6).

Fig. 6 – A estrutura do bacteriófago.

❑ AdsorçãoConsiste na fixação do vírus na

su perfície da célula hospedeira (Fig.7).

Fig. 7 – Um bacteriófago T2 prende-se pela “cauda” a uma bactéria; o DNA do víruspassa para a bactéria, duplica-se e forma novas capas proteicas. Finalmente, abactéria explode, liberando novos vírus; cada um deles pode infectar nova bactéria.

❑ PenetraçãoÉ a fase em que o ácido nucleico

do vírus (DNA) penetra no interior dacélula hospedeira, ficando a cápsulano exterior.

❑ EclipseÉ a fase em que, no interior da

célula hospedeira, acontece a repli ca -ção do DNA e a montagem dacápsula. Na replicação sucessiva, sãoforma das novas moléculas de DNA.Nesse processo, são utilizados osnucleo tídeos resultantes da hidró lisedo DNA da célula hospe deira. Usan doribos somos, enzimas e ami noáci dosda célula parasitada, os vírusproduzem as proteínas da cáp sula.Após a sín tese dos diversos compo -nen tes, co meça a montagem dos no -vos vírus, processo automático queindepende da ação enzimática e dogasto de energia.

❑ LiberaçãoCom a destruição enzimática da

célula hospedeira, ocorre a liberaçãodos vírus, potencialmente capazes denova infecção.


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1. GENÉTICA

A Genética é o ramo da Biologiaque estuda dois tópicos principais:hereditariedade e variação.

Hereditariedade é a causa dassemelhanças entre ascendentes edescendentes. Essa é a razão pelaqual pais e filhos se assemelham unsaos outros. Variação é a causa dasdiferenças entre os indivíduos. Por -tanto, a Genética procura explicar asrazões que determinam tanto assemelhanças quanto as diferençasentre os indivíduos aparentados.

2. OS OBJETIVOS DA GENÉTICA

A Genética procura uma respostapara as três seguintes questões fun -damentais:1 – Qual é a natureza do material

genético que os pais transmitemaos filhos?

2 – Como é feita essa transmissãodos pais para os filhos?

3 – Como age o material genético naexpressão dos caracteres here -ditários?

3. OS GENES

O conceito central da genética éo gene, termo proposto em 1909pelo biólogo dinamarquês WilhlemJohannsen para descrever uma uni -dade hereditária. Genes são seg men - tos de DNA responsáveis pela deter -minação e transmissão das caracte -rísticas hereditárias de um organismo.

4. OS ÁCIDOS NUCLEICOS

As maiores e mais importantesmoléculas das célu las são os ácidosnucleicos, pois além de contro laremtodas as atividades celulares, esta be - lecem o elo químico entre as gera ções.

Existem dois tipos de ácidos nu -cleicos: o ácido deso xirribonu cleico(ADN ou DNA) e o ácido ribonu cleico(ARN ou RNA), presentes em todosos seres vivos. Os vírus fazem ex ce -ção por apresentarem DNA ou RNA,mas nunca os dois.

5. A COMPOSIÇÃO DOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Os ácidos nucleicos são polinu -cleotídeos, isto é, macromoléculas for -madas pelo encadeamento de uni dades chamadas nucleotídeos (Fig. 1).

Por sua vez, cada nucleotídeo re -sulta da combina ção de três com po -nentes: fosfato, açúcar e basenitro genada.

A combinação entre uma molé culade base e uma de açúcar rece be onome de nucleosídeo.

Fig. 1 – Nucleotídeo e nucleosídeo.

As pentoses são de dois tipos:desoxirribose no DNA e ribose noRNA. A única diferença entre as duaspen to ses é que a desoxirribose possuium átomo de oxigênio a menos. Asbases dos ácidos nucleicos são aspurinas e as pirimidinas. As purinaspossuem dois anéis hete ro cí clicosunidos, enquanto as pirimi dinas sóapresentam um anel. No DNA e noRNA, as purinas são adeni na (A) egua nina (G), e as pirimidinas sãocitosina (C) e timi na (T) no DNA. ORNA contém uracila (U) no lugar detimina (Fig. 2).

Fig. 2 – Nucleotídeos do RNA e do DNA.

6. A ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Nos ácidos nucleicos, os nucleo -tídeos estão liga dos, formando umacadeia polinucleotídica.

Nesta cadeia, a pentose de umnucleotídeo está liga da ao grupofosfato de outro nucleotídeo e assimsuces sivamente (Fig. 3).

Fig. 3 – A cadeia de nucleotídeos.

O DNA é formado por duas ca -deias de polinucleo tídeos, enrola dasheli coidalmente e ligadas trans versal -mente através de pontes de hi dro gê -nio, existentes entre uma purina e umapirimidina. A adenina forma duas pon tesde hidrogênio com a timina, e a gua -nina forma três pontes com a cito sina.

Os pareamentos A–T e C–G fazemcom que, na molé cula de DNA, tenha -mos A = T e C = G. Em razão docitado pareamento, as cadeias sãodenomi nadas comple men tares.

MÓDULO 12 Os Ácidos Nucleicos


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Também se observa que, em virtudede comple mentaridade, as cadeiassão orien tadas em sentidos opos tos,ou seja, são antiparalelas, fato evi -den ciado pela posição das pentoses.

De acordo com o modelo pro -posto por Watson e Crick, o DNA con -siste em duas cadeias enroladas umasobre a outra de maneira regu lar,requerendo cerca de dez nucleo tí -deos pareados em cada volta com -pleta dessa hélice dupla.

A distância entre as bases é de3,4Å e o diâmetro da molécula é decerca de 20Å (Fig. 4).

O que diferencia dois DNAs deorigens diferentes é o valor caracte rís -

tico da relação (A + T) / (C + G), queé constante dentro de uma de ter mi -nada espécie.

Existem vírus com DNA formadopor uma cadeia de nucleotídeos; evi -dentemente que, neste caso, existemdife rentes quantidades de A e T, bemcomo de C e G.

O RNA é constituído por umaúnica cadeia de nucleo tídeos, inexis -tindo as relações de igualdade entrepuri nas e pirimidinas (Fig. 5).

7. OS TIPOS DE RNA

Existem três tipos de RNA: oRNAr, o RNAm e o RNAt.

Fig. 4 – A estrutura do DNA.

O RNA ribossômico (RNAr), as so -ciado a proteínas, forma os ribos so -mos, organoides celulares respon sá- veis pela síntese de proteínas.

O RNAr constitui a maior porçãodo RNA celular.

O RNA mensageiro (RNAm) levaa mensagem gené tica do DNA paraos ribossomos; a mensagem consis tena sequência de aminoácidos daproteína.

O RNA transportador (RNAt) ouRNA solúvel (RNAs) é o de menorcadeia, apresentando de 80 a 100nucleo tídeos. A sua função é o trans -porte de aminoácidos do hialoplas mapara os ribossomos.

Fig. 5 – O RNA.

1. A REPLICAÇÃO

Replicação é o processo de du plicação da mo lé cula do DNA. Sob a ação de uma enzima específica, a DNA-polimerase, ocor re a quebra das pontes de hidro gênio e a con se quente separação das duas cadeias. Ao mesmotempo, cada cadeia vai for mando a sua cadeia comple men tar, através do encadeamento de novos nucleo tídeos,sempre obser vando o pareamento de A com T e de G com C. O resultado é a formação de duas novas cadeias quecon ser vam, na sua estrutura, uma metade da molécula-mãe; daí a designação de semi conservativa, dada a tal for ma dereplicação.

MÓDULO 13 DNA: Replicação e Transcrição


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2. A TRANSCRIÇÃO

Transcrição é o processo atra vésdo qual o DNA serve de mo delo paraa síntese de RNA. Apenas uma cadeiade DNA é usada nesse processo, ati -va do pela enzima RNA-polime ra se.Numa determinada re gião, ter minal ouintercalar, da molé cula do DNA, ocor -re a separação das ca deias. Umadelas forma o RNA atra vés do enca -dea mento de nucleotídeos com ple men - tares. Assim, pa rei am-se A do DNAcom U do RNA, T do DNA com A doRNA, C do DNA com G do RNA e Gdo DNA com C do RNA.

3. AS NUCLEASES

Nucleases são as enzimas quehidrolisam os ácidos nucleicos. As sim,a desoxirribonuclease (DNAase)e a ribonuclease (RNAase) são en -zimas pancreáticas que hidroli sam,respectiva mente, o DNA e o RNA,trans formando-os em nucleotídeos.

4. A LOCALIZAÇÃO DOSÁCIDOS NUCLEICOS

O DNA existe principalmente no

DNAaseDNA ⎯⎯⎯⎯→ nucleotídeos

RNAaseRNA ⎯⎯⎯⎯→ nucleotídeos Fig. 1 – Replicação semiconservativa do

DNA.Fig. 2 – A transcrição.

núcleo das células, presente na cons -tituição química dos cromos somos.Também aparece nos cloro plas tos enas mito côndrias.

O RNA é encontrado nos cro mos - somos, no nu cléolo, nos ribosso mos,nas mitocôndrias, nos cloro plas tos eno hialoplasma.

1. FORMA PELA QUAL O GENEDETERMINA O FENÓTIPO

Sabemos que na es tru tura celulardos seres vivos exis tem quatro tiposde macromolé cu las: açú ca res, lipí -dios, proteínas e ácidos nu cleicos. Asduas primeiras não são ca racterís -ticas e específicas dos di versos orga -nismos. Assim, a glicose de um fer -mento é a mesma existente no ho -mem; o panículo adiposo de um rato ésimilar ao de um elefante. O mes monão acontece, porém, com as proteí -nas e com os ácidos nucleicos, subs -tân cias espe cíficas para cada orga-

nis mo. Os mi lhares de organis mosque existem na natureza são, geral -mente, repre sen tados por dife rençasproteicas. Po demos afirmar que aspro teínas de ter minam o fenó tipo. Pa -ra tanto, de sempenham duas fun çõesgerais, atu ando como

(1) materiais estruturais;

(2) mediadores e reguladoresme tabólicos.

Os componentes celulares sãoes truturados principalmente a partirde proteínas. Como mediadores e re -guladores metabólicos, agem comoenzimas e hormônios.

2. O CONCEITO DE GENE

O gene, ou se ja, o DNA, deter mi -na o fenótipo do organismo, espe -cificando a síntese de determi nadasmoléculas de pro teínas.

Estruturalmente o gene é equiva -lente a um cístron, ou seja, um seg -mento de DNA que codifica a se -quência de aminoácidos de umaproteína.

3. O CÓDIGO GENÉTICO

Um código é um sistema de sím -bolos, usado para transmitir uma de -

MÓDULO 14 O Código Genético


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UUG Leu

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ter minada informação. A lingua gemescrita, por exemplo, é um tipo de có -digo inventado pelo homem. Usando23 símbolos (letras), pode mos formarum número ilimitado de palavras, quesó tem significado para quem entendaportuguês. Podemos comparar o có-di go genético a um al fabeto de quatroletras que são as ini ciais das quatrobases nitrogenadas: A (adeni na), C(citosina), G (guanina) e T (ti mi na).Com as quatro letras, são for madaspalavras de três letras de no mina dascódons. Portanto, cada códon éuma se quência de três ba ses que co -dificam um aminoácido espe cífico. Oscó dons do DNA são trans critos paracódons do RNAm, como se ob servana ta bela abaixo.

4. AS PROPRIEDADES DO CÓDIGO GENÉTICO

O código genético apresenta duaspropriedades: a degeneração e auniversalidade.

CÓDONSDNA

CÓDONSRNAm

AMINOÁCIDOSCODIFICADOS

CCA GGU Glicina

AGA UCU Serina

CGA GCU Alanina

AAA UUU Fenilalanina

O código genético é degene ra do, ou seja, cada aminoácido é co dificadopor dois ou mais códons. Ar ginina, por exemplo, é um amino áci do co dificadopor seis códons: CGU, CGC, CGA, CGG, AGA e AGG. O có digo é universal, oque significa que pare ce ser o mesmo em todos os organis mos estudados.Esta é mais uma evi dência evolutiva mostrando que to das as for mas de vidatêm uma ori gem comum.

5. O CÓDIGO GENÉTICO COMPLETO

O código existente no DNA é transcrito para o RNA que comumen teaparece nas tabelas, como a que apresentamos abaixo.

Observe que três dos códons exis tentes não têm sentido, o que sig nificaque não codificam qualquer tipo de aminoácido. É o caso de UAA, UAG e UGA,chamados de có dons terminais por indicarem o tér mino de um cístron.


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1. CONCEITO DE EXCREÇÃOExcreção é o processo de elimi -

nação de substâncias que são pro du -zidas em excesso no organis mo.Essas substâncias resultam da ativi -dade (metabolis mo) celular.

As células estão sempre em ativi -dade; mesmo que não estejam emcres cimento ou em movimento, estãoconstantemente sintetizando e de com -pondo substâncias. Essas ativi dadesdão origem a subprodutos que não po -dem ser utilizados e que, se acu mula -dos em grandes quantida des, seriamprejudiciais ao orga nismo.

❑ Principais excretasAs principais excretas são:– CO2 (dióxido de carbono);– H2O (água);– sais;– bile;– NH3 (amônia);– CO (NH2)2 (ureia);– C5H4N4O3 (ácido úrico);– creatinina.A amônia, a ureia e o ácido úrico

são provenientes do metabo lismo dosaminoácidos.

Denomina-se homeostase a ca - pacidade que tem o organismo deman ter seu meio interno em estado deequilíbrio dinâmico.

A homeostase é essencial para avida, e a manutenção de um meio in -ter no equilibrado depende tanto dosistema excretor quanto dos sistemasdigestório e circulatório. Nos animaisque têm sistema circulatório, as subs -tâncias que devem ser removidas sãotransportadas pelo sangue. Po demosdizer, portanto, que o sistema excre -tor funciona de modo que mantémpra ticamente constan te a composi çãodo sangue.

2. EXCREÇÃONOS INVERTEBRADOSNos protozoários em geral e nos

pluricelulares mais simples (poríferose celenterados), a excreção ocorre porsimples difusão.

Ameba (protozoário dulcaquícola).

Alguns protozoários de água do -ce apresentam outro mecanis mo ex -cre tor. Neles há estruturas chama dasvacúolos contráteis ou pul sá -teis, cuja principal função é re movero excesso de água que entra na cé -lula por osmose. Esse excesso é co le -tado nesses vacúolos que se con - traem perio dicamente e expulsam seucon teúdo para o meio. Neles fo ramen con tradas pequenas quanti da desde amônia, o que indica a função real - men te excretora de tais vacúolos.

Os vermes achatados (platiel min -tos) enfrentam o mesmo pro blema dosprotozoários de água doce, ou seja, éo excesso de água que se difundepara o interior das células e que deveser eliminado. Na planária, o CO2 e amaior par te da amônia (NH3) sãoexcre ta dos por difusão.

Para remover o excesso de água,a planária tem um sistema constituídopor um conjunto de tubos ramifica dos,terminando as ramifica ções menoresem uma célula es pecia li za da, a cé lu -la-flama. Cada célula-flama abre-seem uma cavidade onde se pro je tamdi versos flagelos, cujo movi mentoleva a água para os canais excre -tores. O no me “célula-flama” de ve-seao movi men to dos flagelos inter nosque pos sui.

A célula-flama também é deno mi -nada solenócito e ocorre nos ce fa -locordados (ex.: an fio xo).

Os asquelmintos apresentam doistipos de sistema excretor: o simples eo duplo. O simples aparece nos as -quel mintos de vida livre e é consti tuí -do por uma grande célula ventral ean terior, com um ducto que se abreposteriormente na linha me diana. Nosistema duplo, também conhecido por“tubos em H”, existem dois ca nais quecorrem ao longo das linhas late rais. Naparte anterior, os dois tu bos unem-see formam um único, que se abre na li -nha mediana ventral. Cada tubo é cons -tituído por uma úni ca cé lula ca na- li cu lada. As pare des dos tu bos absor -vem por osmose os cata bó litos, quesão en viados para o poro ex cretor.

Os crustáceos apresentam umpar de glândulas verdes situadoven tralmente na cabeça, anterior emrela ção ao esôfago.

Em cada glândula verde, distin -guem-se o saco terminal, o labirinto, otu bo branco, a bexiga e o poro ex cretor.

O saco terminal é uma cavidadede natureza celomática, em contatocom o labirinto, uma estrutura de corver de, também chamada córtex, cons -tituída por numerosos canículos anas - tomosados, ficando o conjunto comuma consistência esponjosa. Do la bi - rinto sai o tubo branco, de contornosinuo so, dilatando-se na extre midadee for man do a bexiga com um curtoducto ter minado em poro excretor,situado na base da antena. As glân -dulas ver des absorvem cata bólitos dosangue e dos líquidos intersticiais.

FRENTE 2 Biologia Animal

MÓDULO 11 O Sistema Excretor


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Os anelídeos (vermes metameri -zados), como a minhoca, utilizam osis tema circulatório como principalmeio de remoção do CO2 e tambémapre sentam tubos excretores que sedis põem em pares em quase todos osseg mentos do corpo (não ocorrem nosdois primeiros e no último); são deno -minados nefrídios.

Fluidos contendo as excre tas(água e amônia) entram na aberturaem funil de cada tubo e são levados àporção terminal deste, que é circun -dada por numerosos vasos san guí -neos. A abertura configura-se na ca - vi dade do corpo, de onde as ex cretassão coletadas. A parte final do tuboabre-se em um poro na pare de do cor-po, por onde as excretas são elimi-nadas.

Os moluscos também apresen tamnefrídios.

Os insetos utilizam-se de diferen -tes mecanismos de excreção: o dió xi -do de carbono é eliminado pelastra queias; as excretas nitrogena dassão eliminadas através de estru turasespecializadas, os túbu los de Mal-pi ghi. Uma das extremi da des de sem -bo ca no intestino e a outra se aloja nas

lacunas do siste ma san guíneo. Reti -ram do san gue os produ tos de ex -creção e os trans fe rem para o tubodigestório, de onde os cata bólitos sãoeliminados, pelo ânus, com as fezes.

Nematoide – sistema excretor em H.

Glândula verde de crustáceo.

Excreção na planária.

A principal excreta nitrogena dados insetos é o ácido úrico. O fato deser praticamente insolúvel em água éa propriedade mais importan te dessasubstância, pois não requer água pa raconservar os cristais de ácido úrico nointerior dos seus tubos ex cre tores.Esses cristais passam para o tubo di -ges tório e daí são elimi na dos, peloânus, com as fezes.

Nefrídio de um anelídeo.

Tubo de Malpighi na barata.

Os miriápodos e os aracnídeostam bém apresentam túbulos deMalpighi.

Os aracnídeos, além dos túbulosde Malpighi, apresentam um ou doispares de glândulas coxais excreto ras,situadas no assoalho do ce fa lo tó rax.Essas glândulas são consi de ra dashomólogas às glândulas ver des doscrustáceos.

3. CLASSIFICAÇÃO DOS ANIMAIS QUANTOÀ PRINCIPAL EXCRETANITROGENADAA amônia é muito tóxica para as

células, a ureia é menos tóxica do quea amônia e o ácido úrico prati camen -te não é tóxico.

O fato de os insetos excretarem oácido úrico, e não amônia ou ureia, éuma adaptação para a vida no meioambiente terrestre, onde a economiahídrica é vital para a sobrevivência.


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1. EXCREÇÃO NOS MAMÍFEROSNos animais mais evoluídos, a ex -

creção ocorre por meio de diversosórgãos. No homem, por exem plo, osrins formam a urina, que é uma so -lução de excretas nitrogenadas emágua; a pele excreta o suor, que étambém um produto de excreção; ofígado elimina a bile, flui do que con -tém excretas, os pigmentos bilia res;os pulmões excretam água e dióxidode carbono.

❑ O rimA unidade morfológica e funcio nal

do rim é chamada néfron. Cada rimapre senta cerca de 1 milhão de né frons.

O néfron é constituído pela arteríolaaferente, glomérulo de Malpighi, ar te - ríola eferente, cápsula de Bowman, tú -bulo contornado proximal, alça deHenle e túbulo contornado distal. Ostúbulos distais de vários néfrons de -sembocam em ductos coletores. Osvários coletores desembocam na pel -ve do rim. Da pelve partem para oure ter, que se dirige para a bexigauriná ria. A urina é formada continua -mente no rim e acumulada na bexigaurinária.

A formação da urina, que ocorrenos néfrons, deve-se aos processos:filtração glo merular, reabsor -ção e secreção tubular.

❑ Filtração glomerularOcorre na cápsula de Bowman: o

san gue que che ga aos capilares san -guíneos do glomérulo pela arte ríolaafe rente é forçado pela pres são san -guínea contra as paredes do ca pilare da cápsula (paredes semiper meá -veis); des se modo, uma parte do plas - ma sanguíneo extrava sa, ou seja, éfiltrada para o interior da cápsula.

O líquido filtrado tem com posi çãoquímica semelhante à do plasma san -guíneo, diferin do deste pela au sên ciade pro teínas.

A pressão de filtração pode serobtida da seguinte maneira:

PF = PS – (PO + PC)

A amônia é a excreta nitrogenadade animais de pequeno porte que dis -põem de muita água. A ureia, como aamônia, também necessita de água pa -ra sua eliminação; por tanto, sua ex cre -ção ocorre em ani mais que dis põemde água em quanti dades sufi cientes.

O homem excreta ureia dissolvi daem água em quantidade tal que a suaconcentração é bastante baixa.

Os peixes ósseos eliminam amô -nia, e os peixes cartilaginosos excre -tam ureia.

Os répteis e as aves, da mesmamaneira que os insetos, também eli -minam o ácido úrico como principalexcreta nitrogenada. Nesses ani mais,a excreção se dá com uma perda deágua muito pequena. Sob esse as pec-to, insetos, aves e répteis ajustam-seda mesma maneira à vida terrestre, naqual, frequentemente, o suprimento deágua é limitado.

Classificam-se os animais, quantoà principal excreta nitrogenada, emtrês grupos: amonotélicos, ureo télicose uricotélicos.

Animais que vivem em ambienteterrestre não têm um suprimento ili mi -tado de água em contato tão próxi mocom seus tecidos, como é o caso dosaquá ticos. Por ser bastante tóxica, aamô nia produzida no metabolismonão pode ser acumulada. Assim, mui -tos ani mais terrestres desenvol veram

pro cessos para converter a amôniaem ureia ou ácido úrico.

De acordo com Needham, bio quí - mico inglês, a excreção de ureia ouáci do úrico é determinada pelas con -dições em que o embrião se forma. Oembrião do mamí fero de sen volve-seem estreito con tato com o sis temacirculatório mater no. Assim, a ureia,que é bastante solúvel, pode serremovida do em brião pela circu laçãomaterna e, a seguir, excretada.

Os embriões de ave e de réptildesenvolvem-se em um ovo de cascarígida e no meio externo (ovíparos). Osovos são postos com água sufi cientepara mantê-los durante a in cubação. Aprodução de amônia ou mesmo ureia,em tal sistema fechado, pode ria serfatal porque tais excretas são tóxi cas.Esses embriões produ zem áci do úricoque, por ser insolú vel, pre cipita e per -manece acu mu lado no alan toide(anexo embrio ná rio). Tais caracterís -

ticas, tão neces sárias ao de sen vol vi -mento embrio nário, são leva das pos te -rior mente ao indivíduo adul to.

O girino, que é aquático, excretaprincipalmente amônia. Entretanto, aosofrer o processo de meta morfo se, tor - na-se um verdadeiro anfíbio e pas samuito tempo fora d’água. Durante ame ta morfose, o animal começa a pro -duzir ureia em lugar de amônia e,quan do a metamorfose se completa, aureia pas sa a ser produto de excreçãopredo minante.

Os peixes dipnoicos constituemoutro exemplo interessante. En quan tona água, excretam principal men teamônia; quando o rio ou o lago se -cam, permanecem na lama e co me -çam a estivar e acumular ureia co moproduto final nitrogenado. Quan do aschuvas voltam, esses peixes ex -cretam uma grande quantidade deureia e inici am novamente a excreçãode amônia.

Animais Ocorrência Observação

AmonotélicosNH3

Maioria dos inver te bra dos aquá ti -cos, te leós teos (pei xes ós seos),pro tocordados.

Solúvel (muito tóxica).

UreotélicosCO(NH2)2

Peixes condrictes (car tilagi no sos),an fíbios, mamífe ros.

Solúvel (menos tóxica do que a amônia).

UricotélicosC5H4N4O3

Insetos, répteis, aves. Insolúvel (não tóxica).

Classificação dos animais quanto à prin ci pal excreta nitrogenada.

MÓDULO 12 A Excreção Humana


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em que:PF = pressão de filtração.PS = pressão hidrostática do san -

gue nos capilares.PO = pressão osmótica das pro -

teínas do plasma (pressão oncótica).PC = pressão hidrostática da cáp -

sula de Bowman.

❑ Reabsorção renalO filtrado capsular formado na

cáp sula de Bowman flui ao longo dotú bulo renal (túbulo contornado pro-ximal, alça de Henle e túbulo contor -nado distal) e atinge o ducto cole tor.Nesse trajeto, a maior parte da águae das substâncias nela dissolvi das éreabsorvida pelos capilares san guí -neos; o restante do filtrado irá cons -tituir a urina.

Nos dois rins do homem, são pro- duzidos por minuto cerca de 130 cm3

de filtrado capsular; porém, esse flui domodifica-se bastante à medida que fluiao longo dos túbulos renais até atin gir oureter. Já a produção de uri na é decerca de 1 cm3 por minuto; portanto,

mais de 99% do filtrado é reab sor -vido à medida que per cor re os túbulosrenais e os ductos cole tores.

Muitas substâncias componen tesdo filtrado capsular são neces sáriasao organismo e não podem ser per -didas com a urina (como água, sais,substâncias alimentares etc.). Essassubstâncias são transportadas do in -terior do túbulo para o interior dos ca - pilares peritubulares e contra um gra - diente de concentração, isto é, deuma região de menor con cen tração(inte rior do túbulo) para uma de maiorconcentração (inte rior do ca pi lar san-g uíneo). Esse trans porte, atra vés dascélulas dos túbulos renais (reabsor -ção), é feito por meio do me canis mode transporte ativo.

A reabsorção ativa dos solutos ci - tados pelos túbulos proximais é acom -panhada de uma reabsorção pas- siva do seu solvente – a água. Essemecanismo, denominado re ab sor -ção obrigatória, é decor ren te dane cessidade de manter-se o equi lí brioosmótico nessa região do néfron.

O néfron (unidade funcional do rim).

Rim completo.

tâncias indesejáveis podem ser eli mi -nadas pelo sangue, diretamente nofluido do túbulo renal. É o que ocorre,por exem plo, com o antibiótico que oindivíduo doente recebeu. Ele é se cre -tado ativamente na urina em formação.

2. O FATOR NATRIURÉTICOATRIAL (FNA)Adolpho de Bold descobriu um

hormônio denominado FNA. Trata-sede um composto químico produzidopelo átrio cardíaco. O FNA promoveuma vasodilatação da arteríola afe -rente e uma vasoconstrição simultâ -nea da arteríola eferente, aumen tandoa pressão glomerular e o vo lume deurina produzida e contribuindo para adiminuição da pressão san guínea.

3. CICLO DA ORNITINAOs aminoácidos que não são uti -

lizados na síntese proteica são trans -formados, para fornecer parte daener gia utilizada pelo organismo. Esseprocesso envolve a perda do grupoNH2. Os grupos NH2 reagem formandoamônia. No fígado, a maior parte daamônia dá origem a um compostomenos tóxico, a ureia; desse modo, nosanimais ureotélicos, a ureia é produzidaprincipalmente no fígado, a partir dosresíduos metabólicos de amônia e decarbono, de acordo com a seguintereação:

A ureogênese dá-se da seguintemaneira: uma molécula de amônia euma de CO2 combinam-se com aornitina, originando outro aminoácido,a citrulina. Este aminoácido se com -bina com uma molécula de áci doaspár tico (uma segunda molécula deamônia é consumida na produção doácido as pártico), formando a argini na,que reage com água, dando ureia eornitina. Note que temos aqui ummeca nismo cíclico, que se deno minaciclo da ornitina.

2NH3 + CO2 → H2N — C — NH2 + H2O||O

O mecanismo de reabsor -ção ao longo da alça de Henleacontece da seguinte maneira:o ramo ascenden te é imper -meável à água, porém rea b sor -ve sódio; dessa ma neira, o flui dotubular torna-se menos con cen -trado ao che gar ao túbulo con -tor nado dis tal e ao ducto coletor.

A permeabilidade à águadas pa redes do túbulo distal edo ducto co letor é variável. As -sim, nessas por ções, a reab sor -ção da água é con tro lada pelohormônio antidiu rético (ADH).

O ADH faz aumentar a per -mea bi lidade da membra na, le -vando a uma maior reab sorçãode água. Na au sên cia do ADH,a membrana torna-se im per -meável à água, que, então, é eli -mi nada na urina. Essa absorçãode água con tro lada pelo ADH édeno mi nada reabsorção fa-culta tiva, porque de pende so -mente das neces sidades hídri -cas do organismo e não temrela ção com a concen traçãodos solutos do fluido tubular.

❑ Secreção tubularAo longo do néfron, subs -


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1. GENERALIDADES

Os músculos apresentam as se -guin tes funções:– sustentação;– locomoção (movimentação);– fornecimento de calor (ho meo -

termos);– manutenção da forma;– pressão sanguínea (coração).Na minhoca, a sustentação é

exer cida especialmente pelos mús cu -los, pois ela não apresenta esque leto.

A função de movimento devecom preender não somente os mo vi -men tos macroscópicos (visíveis fa cil - men te), como também o movi men todos ór gãos internos.

Po demos classificar os músculosem três tipos: liso ou visceral, cardía -co e estriado esquelético.

O músculo é constituído de umgran de número de fibras ou célulasque possuem cerca de 100 µm dediâ metro. A célula (esquema 2) apre -sen ta-se com estriação transversal.Obser van do-se uma célula isolada(em 3), nota-se que há inúmeras fi -brilas dis pos tas longitudi nal mente noseu interior – são deno mi nadas miofi -bri las, com cerca de 1 µm de espes -sura. Nos esquemas 4, 5 e 6, apare - cem, em aumento cres cen te, porçõesde uma miofibrila. A mio fibrila apre -senta es tria ções transver sais e taisestrias seguem um padrão definido: otrecho compreendido entre duas es -trias Z denomina-se sar cô mero(unidade estrutural e fisioló gi ca dacon tração); estria Z é uma re gião deconden sa ção de proteína; a faixa maisclara, situa da entre duas bandas A,chama-se banda I.

Estrutura do músculo estriado cardíaco de mamí fero.

As miofibrilas, vistas ao mi cros có - pio eletrônico, aparecem cons tituí daspor miofilamentos, com es pes surade 50 Å a 100 Å. Es ses mio fila mentosinterdigitam-se de tal modo que seuar ranjo deter mi na as faixas A e I.

A banda A é composta de fila -men tos grossos de uma proteína – amio sina, que se imbrica com fila -men tos finos de outra proteína – a ac -tina. A banda I contém somente fila - mentos finos de actina. Os fila men tosgrossos de miosina mos tram pon teslaterais que se dirigem para os fila-mentos finos de actina.

2. MECANISMO DACONTRAÇÃO MUSCULAR

Segundo Huxley (Prêmio Nobel em1963), a contração muscular obe de ceà teoria dos filamentos desli zan tes.

De acordo com essa teoria, quan -do ocorre a contração, os mio fila men -tos de actina e miosina não seen cur tam nem se esticam; eles des li -zam uns sobre os outros, de maneiraque os fila mentos de actina se apro xi -

mam, di mi nuindo a faixa H. Obser van -do a fi gu ra que se segue, notamosque a ban da A não altera suas di men - sões du rante a contração e o re la -xamento, en quan to a banda I di mi nuide compri mento na contração e au -menta no re la xamento.

Como os únicos contatos obser vá - veis entre os miofilamentos são as pon - tes laterais, que partem dos mio fi la - men tos de miosina, admite-se que taispon tes sejam as responsáveis pe lodesli zamento, deslocando-se os fila -men tos de actina em relação aos demiosina.

A contração muscular.

❑ Dependência do Sistema NervosoOs músculos estriados são esti -

mu lados para a con tração por im pul sosnervosos. De pen dem de impul sosprovenientes dos nervos medu la res ecerebrais para iniciar sua ati vi da de.Essa depen dên cia é tão gran de que,quando há uma separação en tre nervoe músculo, não há mais con tração e osmúsculos se atrofiam.

O músculo estriado nunca estáem repouso completo, mas leve men tecontraído, porque recebe cons tan te -mente impulsos nervosos da me du lae do cérebro. Esse estado de con tra -ção chama-se tônus.

Tipos demúsculos

N.o de núcleospor célula

Estriastransversais

Velocidade(da contração)

Comandonervoso

Liso ouviceral

1 ausentes lentaS. N. Autônomo

(involuntário)

Estriado cardíaco

1 ou 2 presentes rápidaS. N. Autônomo

(involuntário)

Estriadoesquelético

vários presentes rápidaCerebral

(voluntário)

MÓDULO 13 O Sistema Muscular


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Quando o im pul so nervoso atin gea junção neu romus cu lar, ocorre aí umasérie de fenô menos bio quí mi cos. Nemto das essas reações são com ple ta -mente conhe cidas. O resulta do finaldo impulso ner voso é a con tra ção dasfibras mus culares. A con tra ção totaldo músculo es que lé ti co é o resultadoda con tração maciça das fibrilas dascélulas musculares.

3. EXCITABILIDADE MUSCULARA contração pode ser provocada

artificialmente nos músculos in situ ourecém-separados do organismo. Oagente aplicado ao músculo para se

A figura acima mostra a estrutura da célula (fibra) muscular estriada esquelética, desde o músculo visível a olho nu em 1 até o nível ultramicroscópico em 6.

obter a resposta deste chama-se es-tímulo.

Em preparações neuromuscula -res, pode-se produzir a contraçãoapli cando-se diversas classes dosestí mulos (mecânicos, químicos, elé -tricos) ao músculo ou ao nervo (es -timulação direta ou indireta, res pec-tivamente).

Observação da contração deum mús culo na tela de um osciloscópio.

Uma fibra muscular isolada, quan -do estimulada, obedece à “Lei doTudo ou Nada”.

Se o estímulo for subliminar, afibra não responde, mas, se for limiarou supraliminar, responde com inten si -dade máxima.

O músculo, bem como o nervo,obedece à “Lei do Tudo ou Nada”.

Lei do Tudo ou Nada.


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1. O NEURÔNIO

O sistema nervoso é constituídopor uma rede de unidades celularesde no minadas neurônios (células ner -vo sas). Os neurônios mostram uma va - ri e dade de forma e tamanho, po rémpossuem elementos comuns. Umacé lula nervosa típica tem três par tesprincipais: dendritos, axônio (ci lin dro-eixo ou fibra nervosa) e cor po celular.

Os dendritos e o axônio (este sem -pre único em cada célula) são prolon - ga mentos do neurônio. Os den dritoscon duzem o influxo ner vo so em dire -ção ao corpo celular. No axô nio, podeha ver, além de mem bra na celular, duasoutras bainhas: bai nha de mie lina (in -terna) e bainha de Schwann (externa,celular). Essas bai nhas são inter rom -pidas em inter va los regula res por es -trangulamentos chamados nó du los deRanvier, que têm papel im por tante navelocidade da condução ner vosa.

Nervo é um grande número deaxô nios, cada um originário de um neu -rônio diferente. O nervo não con témcor pos celulares, pois estes es tão lo -calizados no encéfalo, na me du la enos gânglios nervosos.

Esquema de um neurônio.

2. SINAPSE

As células nervosas e seus pro -lon gamentos fazem contatos umascom as outras através de pontos de -no minados sinapses. Na sinapse, oaxô nio terminal não está em contatodireto (continuidade) com a mem bra -na das ramificações do neurônio se -guin te, mas existe aí uma fenda daor dem de 200 Å de largura. A trans -fe rên cia de um influxo nervoso atra -vés des sa sinapse é feita por meiosquí mi cos. Uma característica impor -tan te é que a transmissão do impulsona si na pse se processa somente nosen ti do axônio-dendrito e nunca nosen ti do inverso. Desse modo, a sinap -se atua como uma válvula de sentidoúnico.

A sinapse.

3. CONDUÇÃO DO IMPULSO

No neurônio, em razão da per -mea bi li dade seletiva, há uma dife -rente dis tri buição de íons através damem bra na, gerando um maior acú -mulo de íons positivos fora da mem -brana (do axô nio) em relação a seuinterior. Es sa distribuição diferencialde íons cria uma diferença de po -tencial que os ci la ao redor de – 70 mV,que é o po ten ci al de repouso (PR).

Quando um impulso nervoso sepro paga pelo axônio, o que se ob ser -va é uma onda de aumento de per -me abilidade, provocando uma in ten-

sa entrada de íons sódio com inver -são do potencial: o interior do axôniopas sa a ser positivo e o exterior ne ga -tivo [potencial de ação (PA)].

Logo após a passagem da ondade despolarização (inversão de esta -do elétrico), o equilíbrio iônico se es -ta belece e a fibra estará em con di- ções de desenvolver um novo po ten -ci al de ação (influxo). Isto ocorre porme canismo de transporte ativo deíons com consumo de energia (ATP).

Condução do impulso nervoso ao lon go do axônio.

MÓDULO 14 O Neurônio


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1. DEFINIÇÃOÉ o processo de con ver são de

energia luminosa em ener gia química,no qual o vegetal sin te ti za subs tân -cias orgânicas a partir de água,dióxido de carbono e luz.

2. EQUAÇÃOO fenômeno da fotos sín tese po de

ser expresso pela se guinte equação:luz

12H2O + 6CO2 –––––– C6H12O6 + 6H2O + 6O2clorofila

3. FASES DA FOTOSSÍNTESEO órgão da planta adaptado para

a fotossíntese é a folha. As célulasdos parênquimas clorofilianos são ri -cas em cloroplastos e, no interior des - tas estruturas, ocorre a trans for maçãode energia luminosa em ener giaquímica.

Atual mente, a fotossíntese é divi -di da em duas etapas:

– luminosa ou fotoquímica(o cor re nos grana do cloroplasto).

– química, escura ou enzi -má tica (ocorre na matriz ou estromado cloroplasto).

A etapa luminosa ou foto quí - mica caracteriza-se por

a) Absorção de luz pelos pig men - tos do cloroplasto, espe cial - mente as clorofilas.

b) Transformação de energia lu -mi nosa em energia química,que leva à formação de doiscom pos tos energéticos: ATP (Adenosina Trifosfato) eNADPH2 (Nicotinamida Ade -ni na Dinucleotídeo Fosfato re -du zi do)

O ATP é uma substância de altoconteúdo em energia. A energia ficaacumulada nas ligações fosfatos (P).Este composto é formado por umabase nitrogenada chamada adeni na,um açúcar chamado ribose (pen tose)e três grupos fosfatos (PO4)–3.

Quando o ATP, por hidrólise,trans forma-se em ADP e fosfato,libe ra muita energia, utilizada pelocloroplasto na sínte se dos compos tosorgânicos.

Assim, na fotossínte se, ocorre asíntese de ATP a partir de ADP e fos -fa to. Este processo ab sor ve a ener gialuminosa captada pelas molé cu las declorofila.

O processo chama-se fotofos-forilação e a reação pode ser assimrepresentada:

luzADP + P ⎯⎯⎯⎯⎯→ ATP

clorofilaReações da fase luminosa

luzADP + P ⎯⎯⎯⎯⎯→ ATP

clorofilaluz

4H2O + 2NADP ⎯⎯→ 2NADPH2 + 2H2O + O2clorofila

Produtos da fase luminosa ATP = Substância energética.NADPH2 = Substância energé -

tica e agente redutor.O2 = liberado para a atmosfera.

Utilizando-se de água na qualo oxi gê nio é O18 em lugar de O16, foipos sível demonstrar que o oxigênio li -be ra do na fotossíntese provém daágua e não do CO2.

A etapa escura, química ouenzimática caracteriza-se por

a) Utilização dos produtos da fa -se luminosa (ATP e NADPH2).

b) Absorção do dióxido de car bo - no (CO2).

c) Fixação do CO2.d) Redução do CO2 e a conse -

quen te formação do car boi dra - to ou açúcar que pode serre pre sentado pela fórmula mí -nima (CH2O).

A redução do CO2 pode-se ex -pres sar pela seguinte reação:

CO2 + 2NADPH2 ⎯→ (CH2O) + H2O +

2NADP

ATP ⎯⎯→ ADP + P

Nesta fase o desdobramento doATP em ADP + P fornece a energiautilizada para a síntese do açúcar.

Melvin Calvin e seus colabora do -res forneceram CO2 com carbono 14(car bono radioativo) a uma sus pen sãode algas verdes do gênero chlo rella econseguiram determinar o ca mi nho docarbono do CO2 na fotos sín tese.

4. EQUAÇÕES DAFOTOSSÍNTESE

❑ Fase luminosa

luz4H2O + 2NADP ⎯⎯→ 2NADPH2 + 2H2O + O2clorofila

luzADP + P ⎯⎯⎯→ ATP

clorofila

❑ Fase escuraCO2 + 2NADPH2 ⎯→ (CH2O) + H2O + 2NADP

ATP ⎯⎯⎯→ ADP + P

Somando-se as reações apre sen -tadas e fazendo-se as devidas sim pli -fica ções, chega-se a uma equaçãosimplificada da fo tos sín tese:

luz2H2O + CO2 ⎯⎯⎯→ (CH2O) + H2O + O2clorofila

FRENTE 3 Biologia Vegetal

MÓDULO 11 A Química da Fotossíntese


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1. FATOR LIMITANTEA fotossíntese é influenciada por

fa tores internos (grau de abertura dosestômatos, quantidade de clorofilaetc.) e por fatores externos, como luz,concentração de CO2, temperatura. Éclaro que a eficiência desse pro cessovai depender de todos esses fatores,que agem separadamente um do outro.

Se vamos analisar um dos fato resque agem no processo, por exem plo aintensidade luminosa, varia mos es sefator e mantemos os de mais cons tan -tes. Mas não po demos esquecer quetam bém estes estão atuando no pro -cesso. Com base neste pres suposto,Blackmann, em 1905, emi tiu o prin cí -pio do fator limitante, se gundo o qual:

“Quando um processo é in -fluen ciado por diversos fato -res que agem isolada mente, ave lo cidade do processo ficalimi tada pelo fator que estáem menor intensidade.”

Tal princípio está ilustrado no grá -fico a seguir, que mostra o efeito dacon centração de CO2 na fotossín te sede uma planta, em três dife ren tes lu -mi nosidades.

Neste gráfico pode-se observarque em A (concentração ze ro de CO2)não há fo tos síntese. À medida que seaumenta a con cen tração de CO2, avelocidade de fotossín te se tam bémaumenta até 5cc de CO2 por ho ra.Nesta porção AB da cur va, a con -centração de CO2 é fator li mi tan te. En -tre tanto, na porção BC, a luz pas sa aser o fator limitante. Agora, para umaumento de concentração de CO2(BD), deve-se aumentar a intensi da deluminosa, a qual passa a ser limi tantena porção DE e assim su ces si va -mente.

2. DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)A atmosfera normalmente possui

0,03% de CO2 (300 partes por milhão).Parte deste CO2 penetra na folhaatravés dos estômatos e entra em con -tato com a parede que está hidratada.A entrada do CO2 pelos estômatosocorre por simples difusão, obe de -cendo ao gradiente de con centra ção.(De alta para baixa con centração.) Oscloroplastos utilizando o CO2 na fotos -síntese, criam uma baixa con cen -tração de CO2 no interior da folha,facilitando a entrada deste gás.

Ao entrar em contato com a pa -rede celular hidratada o CO2 dissolve-se na água e forma íons HCO–

3 (CO2 ++ H2O →← H2CO3

→← H+ + HCO–

3). Osíons HCO–

3 chegam ao clo roplasto porgradiente de concentração.

Isto significa que a velocidadecom que o CO2 se difunde para o in -te rior da folha depende fundamen -talmente da concentração de CO2 noar. Um aumento na taxa de CO2 no arprovoca um aumento na velocidadede difusão do gás. Assim, uma dastécnicas para aumentar a produtivi -dade das plantas é o enriquecimentodo ar de estufas com CO2 durante odia. O processo é chamado adu ba çãopor CO2.

O cultivo de tomates, pepinos,verduras e tabaco, em ar contendo0,1% de CO2 provocou uma duplica -ção na velocidade de crescimentodaqueles vegetais.

O gráfico seguinte mostra a in -fluência da concentração de CO2 navelocidade de fotossíntese de umaplanta terrestre.

A utilização de combustíveis fós -seis (petróleo e carvão) e as quei -madas de matas tendem a provocarum aumento na taxa de CO2 naatmosfera, acarretando o chamado“efeito estufa”.

3. A TEMPERATURA E A FOTOSSÍNTESENas reações fotoquímicas, prati-

ca mente a temperatura não temnenhum efeito. Mas, como já vimos, afotossíntese tem uma etapa químicaque é catalisada por enzimas. Aí, atemperatura tem grande influência. Deum modo geral, de O°C até cerca de40°C, as reações enzimáticas dobramde velocidade a cada aumento de10°C na temperatura.

Observe o gráfico abaixo:

Influência da temperatura na fotossíntese.

O gráfico mostra que, com baixaintensidade luminosa, a temperaturapraticamente não influi no processo,pois a luz é fator limitante. Já com altaintensidade luminosa, o aumento datemperatura intensifica o processo defotossíntese, como em qualquer rea -ção enzimática.

Em plantas aquáticas e subtro -picais, a fotossíntese cessa à tem -peratura de alguns graus acima dezero. Já nas zonas temperadas, sóparalisa quando a temperatura cai a,0°C, ou a temperaturas abaixo dezero.

De um modo geral, a temperaturaótima está entre 30 e 38°C.

Em tempetaturas elevadas (57°C),a fotossíntese cessa (destruição dasenzimas).

MÓDULO 12 Fatores que Influenciam na Fotossíntese


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A luz é uma pequena parte daenergia radiante que chega à Terra. Éa parte visível do espectro ele tro mag -né tico, que vai desde as on das derádio até os raios X e raios ga ma. Afaixa de luz visível (espectro lu mi no -so) é de interesse especial pa ra a fo -to s síntese. Compreende luz de dife -ren tes cores: violeta, azul, ver de, ama -relo, alaranjado e vermelho.

Verificando-se o espectro de absor - ção da clorofila em álcool me tílico,observou-se que o máximo de absor -ção ocorre nas radiações azul e ver -me lha e que a mínima absorção ocor renas radiações verde e amarela.

❑ Ponto de compensação lu mi noso (fótico)Na determinação do ponto de

com pensação luminoso de uma plan -ta, devemos estabelecer uma com pa -

ra ção entre a fotossíntese e sua res -piração em função da variação deintensidade luminosa.

❑ DefiniçãoPonto de compensação é uma in -

ten sidade luminosa, na qual a ra zãode fotos síntese é igual à razão derespi ra ção.

Observe as reações de fotos sín -te se e de respiração, e note que sãofenô menos opostos.

fotossíntese12H2O + 6CO2

⎯⎯→←⎯⎯ C6H12O6 + 6H2O + 6O2respiração

Quando uma planta recebe luz noseu ponto de compensação fótico,toda a glicose produzida na fotos sín -tese será consumida na respiração;as sim como todo o O2 produzido nafotos síntese será gasto na respiração

e todo o CO2 pro du zido na res pi raçãoserá utilizado na fotos síntese.

Conclui-se que os dois fe nô -me nos se neu tralizam no cha -mado pon to de compen saçãoluminoso.

No entanto, quando a planta re ce -be luz acima do ponto de compen sa -ção fó tico, a taxa de fotossíntese émaior que a taxa de respi ração, sen doa produção de glicose e oxigêniomaior do que o seu consumo e, emconse quên cia, ocorre o cres cimentoda planta.

O ponto de compensação variade espécie para espécie, mas, de ummodo geral, as plantas são classifi ca -das em plantas de sombra (um bró -fitas), quando possuem ponto decom pensação baixo, e de sol (heli ó -fitas), quando possuem ponto decom pensação alto.

Fig. 1 – Espectro de absorção das cloro fi las a e b.


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1. INTRODUÇÃO

Por meio da fotossíntese, queocor re no cloroplasto, as plantassinte tizam compostos orgânicos,os quais armazenam energia. Estaener gia pode ser liberada para acélula utilizá-la em suas atividadesbioló gicas. O processo pelo qual ascé lulas retiram a energia acumuladanos compostos orgânicos é a res -pira ção celular.

Os compostos energéticos utiliza -dos pela célula podem ser proteínas,lipídios e carboidratos. De todos oscompostos, a substância mais utiliza -da pela célula é a glicose. Quandoexiste uma quantidade suficiente deglicose, muito raramente a célula utili -za outra substância para a respiração.

A respiração celular é dividida emdois tipos:

• aeróbia;• anaeróbia (fermentação).

2. RESPIRAÇÃO AERÓBIA

A respiração aeróbia dependefundamentalmente de um organoidecitoplasmático denominado mito -côndria.

O número de mitocôndrias numacélula é muito variável, entre algumasdezenas e várias centenas. De ummodo geral, as células mais ativas,como a nervosa e a muscular, apre -sentam maior número de mito côndrias.

Esta organela é constituída poruma membrana externa e ou trainterna, ambas de constitui ção li po - proteica. A membrana interna crescepara o interior da mitocôndria, for -mando as cristas mitocondriais.

O interior da mitocôndria é ocu -pado por um coloide chamado ma -triz (estroma) mitocondrial.

A matriz é formada principal mentede proteínas e lipídios, e nela estão osmitorribossomos. Na ma triz, en con -tram-se os finos cordões de DNA, oDNA mitocondrial.

A presença de DNA e ribos -somos permite às mitocôndrias asíntese de RNA e de proteínas.

As mitocôndrias originam-se pordivisão de outras preexistentes.

3. FASES DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA

A degradação dos compostosorgânicos para a liberação de energiaocorre em três fases:

Estrutura de uma mitocôndria.

• Glicólise: acontece na ma trizcitoplasmática (hialoplasma).

• Ciclo de Krebs: ocorre namatriz da mitocôndria.

• Cadeia respiratória: reali -za-se na crista mitocondrial.

❑ Glicólise ou formação de piruvatoNesta fase, a glicose sofre uma

série de degradações que leva à for -mação de duas moléculas de ácidopirúvico. Durante a glicólise, ocorredescarboxilação (saída de CO2) e de -sidrogenação (saída de hidrogê nio).Ainda nessa fase, há liberação deenergia. Grande parte dessa energiaé utilizada na síntese de ATP a partirde ADP e fosfato (P ou Pi), fenômenodenominado fosforilação oxida -tiva.

Reações da Glicólisedesidrogenase

C6H12O6 ⎯⎯⎯⎯→2CH3 – CO – COOH +

+ 4H+ + 4e– +

Fosforilação oxidativa

ADP + P + → ATP

O ATP é uma substância que ar -mazena grandes quantidades deener gia.

A glicólise é um fenômeno queocor re tanto na respiração aeró biaquanto na anaeróbia.

O ácido pirúvico formado sofredescarboxilacão e transforma-se noácido acético (H3C – COOH), com -posto orgânico de dois carbonos.

descarboxilaseÁcido ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Ácido +CO2pirúvico acético

3-C 2-C

MÓDULO 13 Respiração Aeróbia e Anaeróbia (Fermentação)


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O ácido acético é trans por -tado, por ação da coenzima A, parao interior da mitocôndria, dando ori -gem à acetilcoenzima A.

No interior da mitocôndria, o ra -dical acetil (2-C) combina-se como ácido oxalacético (4-C), for -mando o ácido cítrico (6-C). Inicia-se o Ciclo de Krebs. A coenzima Aretorna ao hialoplasma para reagircom outro ácido acético.

❑ Ciclo de KrebsO ácido cítrico, formado na rea -

ção do radical acetil com o ácidooxalacético, sofre desidrogenação edescarboxilação, originando várioscom postos intermediários, e terminapor produzir um novo ácido oxala cé -tico. Conclui-se que o acetil que pe -netrou na mitocôndria é totalmentequebrado em CO2, íons H+ e elé -trons, havendo liberação de energiae síntese de ATP.

Os íons H+ reagem com umcomposto chamado nicotinamida-adenina-dinucleotídeo (NAD),formando NAD . 2H+.

Os elétrons que resultam dosíons H+, ricos em energia, serãotransportados ao longo de uma ca -deia de substâncias localizadas nascristas da mitocôndria. É a cadeiarespiratória, onde serão sinteti -zados 32 ATPs.

❑ Cadeia respiratóriaNas cristas mitocondriais, existem

Cadeia respiratória.

substâncias aceptoras de elé trons, entre elas o FAD (flavina – adenina –dinucleotídeo) e os cito cromos b, c, a, a3, proteínas que contêm ferro. Todasessas subs tâncias transportam elétrons, le vando-os ao aceptor final, que é ooxi gênio. Cada oxigênio recebe dois elétrons e, ao mesmo tempo, os doisprótons do NAD . 2H+, formando-se assim uma molécula de água (H2O). ONAD . 2H+ volta a ser NAD e novamente se torna capaz de captar novos íonsH+. Na passagem de elé trons, há liberação de energia que será utilizada nasíntese de ATP (fosforilação oxidativa).

4. RENDIMENTO ENERGÉTICO DA RESPIRAÇÃOGlicólise ⎯⎯⎯→ 2 ATPCiclo de Krebs ⎯⎯⎯→ 2 ATPCadeia Respiratória ⎯→ 32 ATP

–––––––Total 36 ATP

5. EQUAÇÃO GERAL DA RESPIRAÇÃO AERÓBIAC6H12O6 + 6H2O + 6O2 → 6 CO2 + 12H2O + 36 ATP


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RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA (FERMENTAÇÃO)

6. INTRODUÇÃO

A respiração anaeróbia, também denominada fermentação, é o fenô menode obtenção de energia a partir dos compostos orgânicos, na ausên cia deoxigênio. A fermentação é rea lizada principalmente por fungos e bactérias,mas pode ocorrer até no homem.

7. FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA

A fermentação é muito seme lhante à glicólise, ocorrendo também adesidrogenação e a descar boxi lação, mas nela os hidrogênios pro duzidos nãosão fornecidos ao oxi gênio, já que nesse processo não há participação do O2.Os hidro gê nios são captados pelos compostos orgânicos provenientes da pró -pria degradação da glicose.

A reação abaixo mostra como se dá a fermentação lática.

A fermentação etílica é realizadapor fungos microscópicos do gêneroSaccharomyces, as chamadas leve -duras, lêvedos ou fermentos bioló -gicos.

O Saccharomyces cerevisae éuma espécie de levedura utilizada nafabricação da cerveja.

Os fermentos biológicos, tam -bém Saccharomyces, são utilizadosna fabricação de pães e bolos. Ocres cimento da massa é conse -quência da formação de bolhas deCO2 que se desprendem durante afermentação.

Durante a fermentação, são pro -duzidos 4 ATPs e consumidos 2ATPs, resultando em um saldo posi -tivo de 2 ATPs.

8. FERMENTAÇÃO LÁTICA

Muitas bactérias, como aquelasque fazem a coagulação do leite, de -compõem a glicose em ácido pirúvicoe este é transformado em ácido lático.

Essa forma de fermentação é tam -bém realizada pelo Lactobacillusacidophylus encontrado no nossointestino.

Nos nossos músculos, em casode atividade intensa, pode faltar O2para a respiração aeróbia. As célulasmusculares realizam, então, a fermen -tação lática, obtendo energia para assuas contrações.

A reação abaixo mostra o que ocor re na fermentação alcoólica (etílica).


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1. INTRODUÇÃO

❑ DifusãoA difusão é um fenô me no em que

moléculas ou íons se mo vi men tam deuma região para ou tra, se guindo ogradiente de con cen tra ção. Nosvegetais, todas as trocas ga sosasocorrem por difusão.

❑ OsmoseA difusão da água (sol vente)

através de uma membrana semiper -meável chama-se osmose.

A membrana semipermeável éaque la que é permeável ao solvente(á gua) e impermeável aos solutos(subs tâncias que se dissolvem naágua). A água passa com maior velo -ci dade da solução de menor con cen -tra ção (hipotônica) para outra demaior concentração (hipertônica), atéatingir o equilíbrio, quando as duassoluções passam a apresentar a mes -ma concentração (isotônicas).

2. OSMOSE NA CÉLULA VEGETALA célula vegetal apresenta, ex -

ternamente, a parede celular oumem brana celulósica — mem -bra na permeável, resistente e dotadade certa elasticidade. Inter namente aela, encontra-se a mem brana plas -má tica (plasmalema) — mem branapermeável seletiva, às vezes consi de -rada semipermeável. No interior dacélula, existem gran des vacúolos quecontêm o suco va cuolar. Este re pre - senta uma solução de várias subs - tâncias em água. Toda soluçãode sen volve uma pressão osmótica(PO). Esta pressão de pen de dire ta -men te da concentração da solução ere presenta a pressão fa vorável à en -tra da de água na célula.

Quando a célula vegetal é mer gu -lhada em água destilada, a ten dên ciada água é movimentar-se para o in te -rior da célula, atraída pela pres sãoosmótica do vacúolo (PO ou Si).

A água que penetra na cé lula pas sa aexercer uma pressão hidros tá tica so -bre a parede celular, deno mi na dapres são de turges cên cia oupres são de turgor (PT). Su jei ta aessa pressão, a pa re de dis ten de-se,mas reage contra a dis ten são, exer -cendo uma pressão con trá ria, cha -mada pressão de mem bra na ouresistência da mem bra na ce -lulósica (M).

A entrada de água depende dadi fe rença entre a PO (Si) e a PT (M),is to é, depende de um déficit de pres - são de difusão (DPD) ou da suc çãocelular (SC).

Assim, o movimento de água nacé lu la pode ser expresso pela fór mu la:

DPD = PO – PT ou SC= Si – M

Existe uma tendência de a águaentrar na célula enquanto:

PO > PT ou DPD > 0A célula absorve água até ficar

túr gida (turgescente). Nesse ca -so, PO = PT ou DPD = 0. A célulaficará murcha quando: PT = 0 ouDPD = PO.

❑ PlasmóliseOcorre quando a cé lu la vegetal é

mergulhada em meio hi per tônico. Acélula perde água e o ci to plasmadescola-se da parede celu lar. Quan -do a célula plasmoli sada é mer gu -lhada em água destila da ou meiohi po tônico, absorve água e res ta be - lece o seu turgor. O fenô me no é co -nhe cido por deplasmólise.

MÓDULO 14 Osmose na Célula Vegetal


c3 curso b prof biologia

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