Resumo global da matria de Biologia do 11. ano

(23)

Biologia 11:

Crescimento e Renovao celular

DNA e Sntese proteica

Experincias:

Experincia de Griffith:

Aps a descoberta de Friedrich Miescher em 1869 da existncia do DNA, Griffith realizou uma srie de experincias em 1928 que vieram a desenvolver a importncia do DNA para a clula.

A partir das bactrias que causam a pneumonia (Strepococcus Pneumoniae) que se podem dividir em duas estirpes, S (lisas, capsuladas e virulentas) e R (rugosas, no capsuladas e no patognicas), Griffith procedeu da seguinte forma:

Lote 1:

O rato foi infetado com a estirpe virulenta e morreu.

Lote 2:

O rato foi infetado com a estirpe no virulenta e sobreviveu.

Lote 3:

O rato foi infetado com a estirpe virulenta morta pelo calor e sobreviveu.

Lote 4:

O rato foi infetado com a estirpe no virulenta juntamente com a virulenta morta pelo calor e morreu. Surgiam bactrias tipo S vivas no rato.

Griffith tirou concluses acerca do sucedido no lote 4. A experincia sugeria que as bactrias do tipo S conseguiam transmitir a sua virulncia s do tipo R. No entanto, o cientista no foi capaz de explicar como. Assim sugeriu a existncia de um princpio transformante, que permitiria que as S transmitissem informao s R, de modo a que as ltimas pudessem desenvolver cpsula. Isto foi desenvolvido na experincia de Avery.

Experincia de Avery:

Na sequncia dos trabalhos de Griffith, Avery tentou descobrir qual seria a substncia que transmitia a informao entre as bactrias do tipo S e R. Avery suspeitava de que o principio transformante era o DNA. Assim, cultivou 5 colnias de bactrias tipo R em meio propcio. Sendo a A a de controlo, na B misturou DNA das bactrias tipo S, na C adicionou DNA das bactrias tipo S juntamente com DNAase, na D juntou DNA das bactrias tipo S juntamente com RNAase e na E acrescentou DNA das bactrias tipo S juntamente com Protease. Nas colnias B, D e E surgiram colnias de bactrias tipo S. Assim, Avery chegou concluso que o princpio transformante era, efetivamente, o DNA.

Experincia de Hershey e Chase:

Hershey e Chase utilizarem em 1953 bacterifagos para provar definitivamente que o suporte fsico da informao gentica o DNA. Os bacterifagos so vrus, ou seja so seres exclusivamente constitudos por DNA ou RNA e uma cpsula de natureza proteica. Tendo em considerao que:

os vrus no penetram nas cpsulas das bactrias.

as protenas da cpsula dos vrus no tem fsforo, mas enxofre.

O DNA tem fsforo, mas no enxofre.

Marcou-se dois lotes de bacterifagos radioactivamente. No primeiro marcou-se o enxofre das protenas e no segundo o fsforo do DNA. O Objetivo destas marcaes era ser possvel seguir os trajetos de cada uma das substncias. Assim, foi possvel descobrir que o DNA viral toma o comando da clula bacteriana, enquanto que as protenas no chegam a penetrar na cpsula.

Composio qumica dos cidos nucleicos, DNA e RNA:

(Base Azotada)

(Pentose) (GrupoFosfato)Cada nucletido constitudo por uma base azotada (Adenina, Guanina, Citosina, Timina, Uracilo), uma Pentose (Desoxirribose ou Ribose) e por um grupo fosfato.

As bases azotadas podem dividir-se em:

Bases pricas: Adenina e Guanina, que formam um anel duplo (sendo ambas presentes no RNA e DNA)

Bases Pirimdicas: Uracilo (apenas presente no RNA), Timina (apenas presente no DNA) e Citosina (presente em ambos) que formam um anel simples.

Os nucletidos formam ligaes entre si, formando cadeias polinucleotdicas. Estas ligaes estabelecem-se entre o grupo fosfato de um dos nucletidos e o carbono 3 da pentose do nucletido seguinte. Chamam-se ligaes fosfodister.

Atravs da anlise do DNA de vrios organismos por Chargaff foi possvel chegar-se concluso de que a percentagem de Adenina igual de Timina e que a de Guanina igual de Citosina. Assim, a percentagem de Purinas igual de Pirimidinas. A partir destas investigaes e da descoberta de Rosalind Franklin, Watson e Crick apresentaram na Universidade de Cambridge o Modelo de Dupla Hlice do DNA.

Estrutura do DNA:

Modelo de Dupla Hlice do DNA:

Os nucletidos que formam uma cadeia polinucleotdica ligam-se entre si atravs de ligaes covalentes (do tipo fosfodister) que se estabelecem entre o grupo fosfato e os carbonos 3 e 5 das pentoses. As cadeias designam-se por antiparalelas uma vez que a extremidade 5 de uma cadeia corresponde a extremidade 3 da outra cadeia. Entre as bases azotadas verifica-se uma ligao por pontes de hidrognio. Ou seja a Adenina emparelha com a Timina (por duas pontes de hidrognio) e a Guanina Citosina (por trs pontes de hidrognio). Por isso so bases complementares, o que justifica as propores encontradas por Chargaff.

Estrutura do RNA:

A molcula de RNA formada por uma cadeia simples de nucletidos e muito mais pequena que a molcula de DNA. Esta molcula sintetizada a partir do DNA e pode apresentar trs formas:

RNA mensageiro (mRNA)

RNA de transferncia (tRNA)

RNA ribossmico (rRNA)

Replicao do DNA:

Foram propostos trs modelos para a replicao do DNA:

Hiptese semiconservativa (a qual foi apoiada por Watson e Crick)

Hiptese conservativa

Hiptese dispersiva

Experincia de Meselson e Stahl:

Cultivaram E.Coli num meio de cultura com 15N durante vrias geraes de bactrias, transferindo posteriormente para um meio com azoto normal. Extraiu-se DNA neste momento, 20 minutos depois e 40 minutos depois. Atravs da densidade do DNA recolhido foi possvel chegar-se concluso que o DNA se duplica de modo semiconservativo, sendo que se conserva sempre uma cadeia e se gera uma nova.

Sntese Proteica:

A molcula de DNA garante a preservao da informao gentica, transmitindo-a sempre a cada nova clula. A clula utiliza parte dessa informao para gerar protenas. Para que a sntese proteica ocorra, so necessrios dois processos: a transcrio e a traduo.

A transcrio o processo que permite que a informao gentica do DNA seja copiada para uma molcula de mRNA.

A traduo o processo de utilizao da informao contida, agora, na molcula de RNA para sintetizar protenas.

O segmento de DNA que contem a informao necessria para sintetizar uma determinada protena o gene.

Cdigo Gentico:

Os cidos nucleicos so constitudos por quatro nucletidos diferentes, enquanto que as protenas o so por cerca de vinte unidades aminocidos. Assim, chegou-se concluso de que para codificar um aminocido seriam necessrios trs nucletidos, um tripleto.

Aps esta descoberta, realizaram-se duas experincias que a vieram desenvolver. Nirenberg chegou concluso de que quando utilizava mRNA poli-U apenas obtinha um tipo de aminocido, e a mesma coisa com poli-A e poli-C. Khorana sintetizou molculas com nucletidos alternados (ACACACA), e como esta cadeia permitia duas combinaes (ACA e CAC) formaram-se dois tipos de aminocidos. Estas experincias permitiram concluir que diferentes combinaes de tripletos codificam diferentes tipos de aminocidos. Cada tripleto do mRNA designa-se Codo (sendo o de DNA, codogene).

O cdigo gentico tem as seguintes caractersticas:

Cada aminocido formado por um codo.

O tripleto AUG tem duas funes, codifica a metionina e constitui o codo de iniciao para a sntese proteica.

Os tripletos UAA, UGA e UAG so codes de finalizao.

Existe mais do que um codo para codificar um aminocido (degenerescncia do cdigo gentico)

O terceiro nucletido o menos especfico.

Um determinado codo no codifica dois aminocidos diferentes (no ambguo)

O cdigo gentico universal. (tem o mesmo significado para todos os organismos)

Mecanismos envolvidos na sntese proteica:

Transcrio:

Para que a transcrio ocorra necessrio que a RNA polimerase desenrole um segmento de DNA. Assim, uma das cadeias de DNA serve de molde para o mRNA (que se constitui atravs dos nucletidos existentes no nucleoplasma). A transcrio termina quando a RNA polimerase encontra um codo de finalizao. Nos seres eucariontes o mRNA utilizado durante a transcrio designado por RNA pr-mensageiro, uma vez que ainda ir sofrer uma maturao. Esta ocorre quando diversas seces do mRNA, os intres, so removidas. Desta forma, os exes constituem o mRNA maturado, ou seja a informao para a sntese proteica dispe-se de forma fragmentada. Nos seres procarioentes a fase de processamento do mRNA no ocorre. No final deste processo, o mRNA migra do ncleo para o citoplasma, onde ocorrer o processo de traduo.

Traduo:

Para o processo de traduo necessria a presena do tRNA (RNA de transferncia) e do rRNA (RNA ribossmico). Cada molcula de tRNA apresenta uma regio que lhe permite fixar um aminocido (local aminoacil que se localiza na ponta), um anticodo, que se liga ao codo, locais para ligao ao ribossoma e a enzimas.

O processo inicia-se quando a subunidade menor do ribossoma se liga ao mRNA, deslizando at encontrar o codo de iniciao (AUG). De seguida o tRNA, que transporta o aminocido metionina liga-se por complementaridade ao codo de iniciao. A subunidade maior do ribossoma liga-se menor. Esta primeira fase designa-se por iniciao.

No processo de alongamento, um segundo tRNA transporta outro aminocido que se liga ao codo. O ribossoma avana trs bases (sentido 5 para 3), enquanto o processo se repete ao longo da molcula de mRNA. Os tRNA vo se desprendendo.

Por ltimo, o processo de finalizao, que ocorre quando o ribossoma encontra um codo de finalizao, o ltimo tRNA abandona o ribossoma e as subunidades voltam a separar-se. Finalmente, a protena libertada. Este processo anablico exige consumo de energia, no entanto a cada molcula de mRNA podem ligar-se vrios ribossomas, formando um polirribossoma.

Alteraes do Material Gentico:

As mutaes genticas resultam da substituio, do desaparecimento ou da adio de um nucletido sequncia que constitui o gene. Assim, constituem-se protenas diferentes. Quando estas protenas tm um papel importante no organismo podem originar doenas. (Anemia Falciforme, Albinismo). So exemplos de agentes mutagnicos, os raios X, gama, csmicos, UV e as partculas emitidas por substncias radioativas ou qumicas como o gs mostarda e as nitrosaminas.

Mitose

Quando uma clula se divide necessrio que a molcula de DNA se replique, sendo que a clula filha herda toda a informao gentica da clula me. No caso das clulas procariticas, o processo bastante simples. Ocorre logo aps a replicao da molcula de DNA. No entanto, nas clulas eucariticas, o processo bastante mais complexo, uma vez que o DNA est armazenado em vrias molculas, sendo que est associado a uma protena, as histonas. Cada poro de DNA, associada s histonas, constitui um filamento de cromatina. Estes filamentos encontram-se dispersos na clula, exceto no processo de diviso, em que se condensam em cromossomas.

Esta condensao resulta da associao entre as histonas e o DNA. Na fase de condensao cada cromossoma constitudo por dois cromatdeos (duplicao do filamento inicial de cromatina) unidos por uma estrutura resistente, o centrmero. Para que a clula se divida, ocorre um processo designado por fase mittica que constitudo por um processo de mitose (duplicao de todos os cromossomas do ncleo original) e um de citocinese (diviso do citoplasma). Assim formam-se duas clulas-filhas idnticas entre si e clula-me.

Ciclo Celular:

O ciclo celular constitudo pela fase mittica e pela interfase.

Interfase:

Perodo G1: (Ps Mittico) So produzidas molculas de RNA para sintetizar protenas, lpidos e glcidos. Ocorre crescimento celular. No caso de a clula no sofrer mais divises entra na fase G0 durante longos perodos de tempo.

Perodo S: (Sntese de DNA) Caracterizado pela replicao do DNA, por replicao semiconservativa. Ao DNA replicado associam-se histonas, formando-se cromossomas.

Perodo G2: (Pr-Mittico) Sntese de mais protenas e estruturas membranares. Ocorre crescimento celular.

Fase Mittica:

Profase: A etapa mais longa da mitose. Os cromossomas enrolam-se tornando-se condensados, curtos e grossos. Os centrossomas (2 centrolos) afastam-se para plos opostos, formando um fuso acromtico, o qual formada por fibrilas de microtbulos proteicos. No final da profase o ncleo desagrega-se. Nas clulas vegetais as fibras do fuso acromtico so formadas por centros organizadores de microtbulos existentes nos plos.

Metafase: Os cromossomas dispem-se no plano equatorial da clula, formanda a placa equatorial. Os centrmeros encontram-se nesta placa, enquanto que os braos dos cromossomas se voltam para fora deste plano.

Anafase: O centrmero rompe-se, separando os dois cromatdeos. Os cromossomas iniciam a ascenso polar ao longo do fuso acromtico. No final da Anafase cada plo contm um conjunto de cromossomas exatamente igual.

Telofase: Forma-se um invlucro nuclear em torno dos cromossomas, que iniciam um processo de descondensao. O fuso acromtico desorganiza-se. A mitose termina e a clula possui dois ncleos.

Citocinese: A citocinese inicia-se durante a Anafase ou a Telofase. Nas clulas animais ocorre devido ao estrangulamento do citoplasma, devido a contrao de um conjunto de filamentos proteicos. Nas clulas vegetais a existncia da parede no permite o estrangulamento. Assim, vesculas resultantes do complexo de Golgi depositam-se na regio equatorial, formando uma membrana celular que divide a clula em duas, ambas com parede celular completa.

Crescimento e regenerao de tecidos vs diferenciao celular:

Clulas Estaminais

Todos os fenmenos de multiplicao, reproduo assexuada e crescimento so justificados pela mitose. No entanto, em organismos multicelulares existem geralmente clulas diferenciadas. Para que a partir de uma clula inicial se obtenha uma variedade to grande de clulas tm que existir um processo de diferenciao. Aps a fecundao, a partir da clula ovo que totipotente forma-se um conjunto de clulas indiferenciadas que posteriormente se dividem em clulas diferenciadas para as mais variadas funes. Fatores citoplasmticos envolvidos nos processos de traduo e transcrio, ou sinais de clulas vizinhas conduzem diferenciao celular. Estes fatores ativam ou bloqueiam determinados genes que do clula informao para se diferenciar. As clulas responsveis pela construo do corpo das plantas e dos animais so as clulas estaminais:

So clulas indiferenciadas

So capazes de se dividirem e diferenciarem.

Tm capacidade de autorrenovao e diviso assimtrica (criar uma clula filha diferenciada e outra indiferenciada)

So totipotentes at formao do blastocisto. A partir desse momento so pluripotentes.

Nos tecidos adultos apenas existem clulas multipotentes, que no so capazes de produzir clulas de outro tipo. No entanto, nos tecidos adultos vegetais existe um outro tipo de clulas indiferenciadas, os meristemas, que so capazes de renovar zonas lesadas e levar ao crescimento de rgos.

Clonagem:

Para clonar um organismo necessria a reprogramao do ncleo de uma clula diferenciada, tornando-a totipotente. Assim, funde-se uma clula diferenciada com um vulo anucleado, que se tornar um embrio.

Diferenciao Celular e Cancro:

Durante os processos de diferenciao celular e diviso ocorrem por vezes erros que conduzem produo de clulas cancerosas. Uma das mais preocupantes alteraes que ocorrem na clula a perda dos mecanismos de regulao celular na expresso dos genes, assim as clulas podem tornar-se imortais, por diminuio da apoptose. O resultado desta diviso infinita leva produo de tumores. As clulas de alguns tumores malignos podem formar metstases. De uma forma geral podemos identificar as seguintes etapas no desenvolvimento de um cancro (neoplasia):

Proliferao celular no controlada

Perda de diferenciao (Displasia)

Cancro in situ (localizado, no invasivo)

Cancro invasivo (resultante da acumulao de vrios alteraes genticas nas clulas).

Reproduo

Reproduo Assexuada

A reproduo assexuada ocorre quando um indivduo d origem a outros sem ocorrer fecundao, isto , sem a unio de duas clulas especializadas, denominadas gmetas. Assim originam-se clones da clula-me, o que permite concluir que este tipo de reproduo no contribui para a variabilidade gentica, embora assegure o rpido crescimento em colonizao em ambientes favorveis. Muitos dos organismos que se reproduzem assexuadamente tambm o podem fazer sexuadamente, sempre que as condies do meio se tornem desfavorveis.

Estratgias reprodutoras:

Bipartio:

Tambm denominada cissiparidade, diviso simples ou diviso binria. Processo em que uma clula se divide em duas mais pequenas, semelhantes entre si, que alcanaro mais tarde o tamanho da progenitora. Unicelulares procariontes e eucariontes.

Diviso Mltipla:

Tambm denominado pluripartio e esquizogonia. Processo em que o ncleo da clula me se divide em vrios ncleos, que se rodeiam de citoplasma e membrana.

Fragmentao:

Obtm-se novos indivduos a partir da regenerao de fragmentos de um indivduo progenitor. Ocorre na espirogira, nas planrias e nas estrelas-do-mar.

Gemulao:

Tambm denominada de gemiparidade, ocorre quando na superfcie da clula se forma um gomo ou uma gema que se separa da clula me e forma um novo indivduo.

Partenognese:

Desenvolvimento de um indivduo a partir de um ocito no fecundado. Fuso do ncleo com o corpo polar.

Esporulao:

Consiste na formao de clulas que originam novos seres vivos, os esporos. Estas clulas so constitudas nos esporngios e possuem uma camada protetora muito resistente.

Multiplicao vegetativa:

Processo exclusivo das plantas que ocorre devido aos meristemas. Como estas clulas mantm a diferenciao, atravs da multiplicao vegetativa, possvel que se formem novas plantas atravs de estruturas multicelulares da planta me.

Multiplicao vegetativa natural

Folhas

Algumas plantas desenvolvem pequenas folhas. Cada uma delas uma plntula em miniatura que cai e se desenvolve.

Estolhos

Os morangueiros e as begnias produzem novas plantas a partir dos estolhos, atravs do caule. O caule principal morre quando as novas plantas desenvolverem razes e folhas.

Rizomas

O lrio, o bambu e os fetos possuem rizomas, que armazenam substncias de reserva que lhes permitem sobreviver, mesmo que a parte area morra. A partir destas razes, e por gemulao, podem formar-se novas plantas.

Tubrculos

As batatas possuem tubrculos que armazenam substancias de reserva que, tal como as razes, lhes permitem sobreviver. A partir destas razes, e por gemulao, podem formar-se novas plantas.

Bolbos

A cebola e as tulipas possuem bolbos. Estes caules subterrneos possuem um gomo terminal rodeado de folhas carnudas, ricas em substncias de reserva. Para a reproduo forma-se um gomo lateral que se rodeia de folhas carnudas.

Multiplicao vegetativa artificial:

Estacaria:

Introduo de fragmentos da planta no solo (estacas) que desenvolvem razes e permitem a reproduo de uma planta completa. Normalmente, so utilizados fragmentos foliares, caulinares ou radiculares. Roseira e Videira.

Mergulhia:

Dobrar um ramo da planta at ser possvel enterr-lo no solo. Essa parte ir gerar razes adventcias que criaro uma planta independente. No caso de no ser possvel dobrar o ramo, por vezes utiliza-se alporquia, um processo em que se corta um pouco da casca do ramo e se envolve este num plstico contendo terra, de modo a gerar razes.

A micropropagao:

Atravs dos tecidos meristemticos replicam-se vrias vezes os fragmentos da planta me, o que permite criar muito rapidamente uma srie de novas plantas

Enxertia:

Enxertia por garfo:

Juno de superfcies cortadas de duas plantas diferentes. Costumam ser utilizados caules ou gomos, sendo as plantas de espcies iguais ou semelhantes. A parte da planta que recebe o enxerto chama-se cavalo e a parte da planta dadora chama-se garfo.

Enxertia por encosto:

Juno de superfcies cortadas de duas plantas diferentes, em que se amarram ramos de duas plantas. Aps a cicatrizao corta-se a parte de baixo do garfo e a parte de cima do cavalo.

Enxertia por borbulha:

Corta-se uma parte do ramo em T e insere-se uma gema de outra planta. A nova planta desenvolver-se- juntando o DNA de ambas.

Reproduo assexuada, vantagens e desvantagens:

Este tipo de reproduo apresenta vantagens econmicas, no entanto tem como desvantagens o facto de no permitir variabilidade gentica.

Reproduo Sexuada:

Meiose e Fecundao:

A meiose um processo de diviso celular em que a partir de uma clula diploide (2n), se formam 4 clulas haploides (n). Assim as clulas filhas apresentam metade dos cromossomas da clula me. A meiose consiste em duas divises sucessivas. Na diviso I, ou diviso reducional, um ncleo diploide origina dois ncleos haploides. Na diviso II, ou diviso equacional, ocorre a separao de cromossomas, formando-se assim quatro clulas haploides cujos cromossomas so constitudos por apenas um cromatdeo.

Diviso I da meiose:

Profase I:A etapa mais longa da mitose. O ncleo aumenta de volume. Os cromossomas enrolam-se tornando-se condensados, curtos e grossos. Os cromossomas homlogos emparelham-se formando cromossomas bivalentes unidos por pontos de quiasma, que podero desencadear fenmenos de crossing-over. Os centrossomas (2 centrolos) afastam-se para plos opostos, formando um fuso acromtico, o qual formada por fibrilas de microtbulos proteicos. No final da profase o ncleo desagrega-se. Nas clulas vegetais as fibras do fuso acromtico so formadas por centros organizadores de microtbulos existentes nos plos.

Metafase I: Os cromossomas homlogos dispem-se no plano equatorial da clula, formanda a placa equatorial. Os pontos de quiasma localizam-se no plano equatorial do fuso acromtico.

Anafase I: Os cromossomas homlogos separam-se aleatoriamente e afastam-se para plos opostos. Cada um dos dois conjuntos cromossmicos que se separam e ascendem aos plos possui informaes genticas diferentes.

Telofase I: Os cromossomas aps alcanarem os plos iniciam a sua desespiralizao. O fuso acromtico desorganiza-se e diferenciam-se os nuclelos e as membranas nucleares, formando dois ncleos haploides. Em certas clulas ocorre citocinese. A diviso II pode ocorrer imediatamente depois ou aps uma interfase curta.

Diviso II da meiose:

Profase II: Os cromossomas com dois cromatdeos condensam-se, enquanto o fuso acromtico se forma aps a diviso do centrossoma. Os cromossomas dirigem-se para a placa equatorial presos pelo centrmero.

Metafase II: Os cromossomas dispem-se no plano equatorial da clula, presos pelo centrmero s fibras do fuso acromtico.

Anafase II: O centrmero rompe-se, separando os dois cromatdeos que ascendem a plos opostos. Os dois conjuntos de cromossomas que acabam de se separar so haploides.

Telofase II: Os cromossomas atingem os plos e iniciam a sua desespiralizao. Desorganiza-se o fuso acromtico e diferenciam-se os nuclelos e as membranas nucleares formando-se 4 ncleos haploides. Ocorre citocinese.

A fecundao permite que as duas clulas somticas haploides se juntem e formam uma nova clula diploide.

Reproduo sexuada e variabilidade:

Os tecidos em que ocorre a meiose tm uma constituio especial. No caso de terem como objetivo a produo de gmetas, esses tecidos chamam-se gametngios. No caso de terem como objetivo a produo de esporos, esses tecidos chamam-se esporngios.

Hermafroditismo: Um individuo que produza os dois tipos de gmetas. Existem tambm animais protndricos, que nascem machos e se transformam em fmeas, e animais protognicos que nascem fmeas e se transformam em machos, uma vez que o seu sexo no determinado geneticamente. Geralmente, entre hermafroditas existem mecanismos que impedem a autofecundao. de reter que a meiose contribui para a variabilidade gentica, devido s separaes aleatrias dos cromossomas homlogos e dos fenmenos de crossing-over.

Ciclos de vida: Unidade e diversidade

Ciclo de vida haplonte: A meiose ps-zigtica e no produz gmetas, mas sim clulas haploides que se dividem por mitose originando um organismo haplonte. Assim, esse organismo produz gmetas por mitose, e o nico estado diploide o do zigoto. Acontece nos protistas, algas e fungos.

Ciclo de vida diplonte: Os gmetas so as nicas clulas haploides. A meiose ocorre durante a produo dos gmetas (meiose pr-gamtica), sendo o nico estado haploide nos gmetas.

Ciclo de vida haplodiplonte: Verifica-se alternncia de geraes, inclui estados haplontes e diplontes. As plantas e algumas algas exibem este tipo de ciclo. O estado multicelular diploide chama-se esporfito. A meiose que ocorre no esporfito origina clulas haploides chamadas esporos. O esporo divide-se por mitose originando um estado multicelular haploide denominado gametfito, que produz gmetas, por mitose. Da fecundao desses gmetas, resulta um zigoto diploide que se ir desenvolver formando um novo esporfito.

Evoluo Biolgica:

Unicelularidade e Multicelularidade:

Todos os seres vivos podem ser divididos em dois grandes grupos: seres eucariontes e procariontes, sendo que o que os distingue a sua organizao celular. Para perceber o que poder ter levado a esta diferenciao necessrio ter em conta a histria da Vida na Terra. O que originou as clulas procariontes foram os protobiontes, que eram agregados moleculares de protenas, DNA, RNA entre outros constituintes celulares que eram capazes de manter um equilbrio entre o seu meio interno e os estmulos do meio externo. Contudo, com a proliferao do oxignio, estas estruturas modificaram-se. Por exemplo, estruturas semelhantes s mitocndrias adaptaram-se de modo a aproveitar este gs para oxidar os compostos orgnicos.

Existem duas hipteses que tentam explicar a evoluo dos organismos procariontes:

Hiptese Autognica:

Os seres eucariontes so o resultado de uma evoluo gradual dos seres procariontes. Inicialmente, as clulas desenvolveram sistemas endomembranares a parir de invaginaes da membrana plasmtica, que formaram o ncleo e outros organelos como o reticulo endoplasmtico. Posteriormente, algumas estruturas abandonaram o ncleo e evoluram no interior da membrana, como o caso das mitocndrias e dos cloroplastos. Esta hiptese no atualmente aceite, uma vez que o DNA das mitocndrias e dos cloroplastos diferente do DNA nuclear.

Hiptese Endossimbitica:

Lynn Margulis sugeriu que as mitocndrias e os cloroplastos tivessem origem em estruturas procariontes diferentes. Este fator verificou-se quando se provou que o DNA mitocondrial e dos cloroplastos no tinham a mesma origem que o nuclear. Esta hiptese sugere que as clulas procariticas de maiores dimenses capturariam clulas mais pequenas. Algumas destas ltimas conseguiam sobreviver no interior da clula hospedeira, estabelecendo-se relaes de simbiose estvel e permanente. Atualmente acredita-se que a clula hospedeira estabeleceu em primeiro lugar relaes com os ancestrais das mitocndrias e s posteriormente com as cianobactrias, o que explica porque que apenas algumas clulas possuem cloroplastos. Esta hiptese apoiada por vrios fatores: o facto de as mitocndrias e os cloroplastos terem dimenses semelhantes s bactrias, produzirem as suas prprias membranas internas e terem capacidade de replicao por cissiparidade. Possuem tambm o seu prprio material gentico, e a nvel ribossmico so mais semelhantes com as clulas procariticas do que com as eucariticas, tal como a nvel de estruturas de transporte. Atualmente, continuam a verificar-se alguns casos de endossimbiose entre bactrias e clulas.

A crescente competio por alimento e espao destas novas clulas eucariticas levou a que se tornasse vantajoso criar agregaes em colnias, ou mesmo em organismos multicelulares. Inicialmente, estes organismos eram formados por clulas que no se libertavam da clula-me aps a diviso e formavam colnias em que todas as clulas desempenhavam a mesma funo. O que permitiu que a partir destes agregados coloniais se formassem organismos multicelulares foi a diferenciao celular.

Vantagens da Multicelularidade:

1. Maiores dimenses o que facilita a realizao de trocas com o meio.

2. Maior diversidade, o que contribui para a adaptao ao meio.

3. Diminuio da taxa metablica, o que permite a utilizao de energia de forma mais eficaz.

4. Maior independncia em relao ao meio ambiente, devido a uma eficaz homeostasia resultante da interdependncia dos vrios sistemas de rgos.

Mecanismos de evoluo:

Fixismo:

A partir da observao das espcies no perodo normal de vida humana fcil concluir que estas so imutveis. As ideias dos primeiros filsofos e naturalistas basearam-se neste facto. A perspetiva que acredita que as espcies no se alteram com o passar do tempo prevaleceu por mais de dois mil anos e denomina-se Fixismo. Este princpio condicionou o avano da cincia durante a idade mdia, uma vez que para os medievais o criacionismo apoiava-se tambm no princpio fixista, e justificava a imutabilidade das espcies com a criao de Deus, o que implicava perfeio e estabilidade. No final do sc. XVIII o Fixismo comeou a ser posto em causa, o que abalou irremediavelmente a conceo do mundo.

Evolucionismo:

Lineu, um criacionista convicto, iniciou um vasto trabalho de classificao dos seres vivos e considerado como o pai da sistemtica. O sistema de classificao de Lineu levou compreenso das muitas semelhanas entre organismos de origem diferente, o que, com o avano da paleontologia permitiu o desenvolvimento da teoria evolucionista. O estudo dos fsseis apresentou organismos que no tenham correspondncia com as espcies atuais, o que contrariava a imutabilidade das espcies. A teoria do catastrofismo tentou conciliar as ideias fixistas com os novos desenvolvimentos da paleontologia, afirmado que os fsseis eram restos mortais de espcies que foram dizimadas em catstrofes que ocorreram a nvel global, depois das quais ocorriam novos processos de criao.

De seguida, Buffon criou o Transformismo que admitia que as espcies derivavam umas das outras, existido espcies intermdias ate s formas atuais, foi assim a primeira teoria que apoiava as transformaes, na qual o tempo geolgico fundamental. Buffon acreditava que o clima e o acesso aos alimentos condicionavam esta transformao. Maupertuis acreditava que os seres vivos resultavam de uma seleo provocada pelo ambiente, contudo estas teorias no foram aceites na poca. Com a evoluo da Geologia e a aceitao geral da ideia que a Terra era um planeta em constante mudana, o desenvolvimento da Teoria Uniformitarista, de Hutton, foi melhor aceite pela populao. Lyell desenvolveu e popularizou a obra de Hutton, embora fosse relutante transformao das espcies. Lyell e Hutton afirmam que:

As leis naturais so constantes no espao e no tempo;

Os acontecimentos do passado devem ser explicados a partir dos mesmos processos naturais que se observam na atualidade, dado que as causas que provocaram determinados fenmenos no passado so idnticas s que provocam os mesmos fenmenos atualmente;

A maioria das alteraes geolgicas ocorre de forma lenta e gradual.

Teorias evolucionistas: Lamarckismo e Darwinismo

Lamarckismo:

Lamarck era um taxonomista francs e admitia que os seres vivos provinham de outros seres vivos e que cada espcie ocupava um lugar na escala natural, sendo o Homem o topo.

Lamarck defendia que os seres vivos tm um impulso interior que lhes permite adaptarem-se ao meio, quando o ambiente se torna adverso. Essa necessidade de adaptao levaria ao uso e desenvolvimento de alguns rgos (hipertrofia) ou desuso e atrofia de outros. Estas adaptaes seriam transmitidas descendncia, lei da transmisso dos carateres adquiridos. Lamarck apresentou a primeira teoria acerca da evoluo das espcies. As principais crticas apontadas a Lamarck eram:

O facto de se admitir que a matria viva teria uma ambio natural para se tornar melhor;

A lei do uso e do desuso, embora vlida para os msculos, no explicava todas as modificaes

A lei da transmisso dos carateres adquiridos no vlida, uma vez que no possvel transmitir algo que no est no cdigo gentico descendncia.

Darwinismo:

Darwin partiu numa expedio de 5 anos volta do Mundo crendo no Fixismo, e esperando encontrar espcies insulares que fossem bastante semelhantes entre si. No entanto, apercebeu-se que as ilhas de Cabo Verde se assemelhavam muito mais costa africana do que s ilhas Galpagos. Darwin interpretou este facto devido existncia de um ancestral comum, isto as aves das ilhas de Cabo Verde e da costa africana eram mais semelhantes porque partilhavam um ancestral comum mais recente. Darwin apoiou-se principalmente em dados biogeogrficos e geolgicos. Aps ter visualizado fenmenos vulcnicos e fosseis Darwin aproveitou as ideias de Lyell e comeou a admitir que, semelhana do que acontecia com a Terra, tambm seria possvel que os seres vivos experimentassem modificaes lentas e graduais que modificariam as caractersticas das espcies.

Outro autor que influenciou Darwin foi Malthus, que defendia que a populao humana cresce de forma geomtrica, enquanto os recursos alimentares so produzidos de forma aritmtica. Malthus tambm afirmava que se no existisse fome nem epidemias, a populao humana duplicaria em cada 25 anos. Darwin transps estas informaes para os animais e admitiu que, embora as populaes tendam a crescer geometricamente, tal no acontece. Considerou que a manuteno do nmero de indivduos se deve ao facto de:

Nem todos os animais de uma populao se reproduzirem;

A falta de alimento e as condies ambientais condicionam o desenvolvimento, a reproduo e a sobrevivncia dos animais;

Um grande nmero de indivduos morre na luta pela sobrevivncia devido a competio, parasitismo ou predao.

As doenas so responsveis pela morte de um nmero significativo de indivduos.

Para alm disto, Darwin considerou a sua prpria experiencia em seleo artificial, sabendo que era possvel, recorrendo a cruzamentos controlados, selecionar um conjunto de caractersticas desejadas. E que a populao sujeita a esta seleo artificial seria significativamente diferente da sujeita seleo natural, ou seja o processo em que a Natureza, devido a fatores ambientais, escolhe os indivduos reprodutores, sendo necessrio um longo perodo de tempo para observar as modificaes. Assim:

Os indivduos de uma determinada espcie apresentam variabilidade das suas caractersticas, embora Darwin no o tenha conseguido explicar;

As populaes tm tendncia a crescer segundo uma progresso geomtrica, produzindo mais descendentes do que aqueles que acabam por sobreviver;

Entre os indivduos estabelece-se uma luta pela sobrevivncia, devido competio por alimento e outros fatores ambientais. Um nmero significativo eliminado

Alguns no apresentam caractersticas favorveis ao meio e so progressivamente eliminados. Ocorre ento a sobrevivncia dos mais aptos.

Os indivduos mais aptos vivem durante mais tempo, reproduzem-se mais e transmitem as suas caractersticas aos descendentes

Lamarckismo e Darwinismo:

A Teoria da Evoluo baseou-se, inicialmente, em dados fornecidos pela Anatomia Comparada, pela Paleontologia, pela Biogeografia e pela Embriologia. Posteriormente, os avanos da cincia produziram novos dados evolucionistas a partir da Citologia, da Biologia Molecular e da Gentica.

Anatomia Comparada:

Animais aparentemente diferentes apresentam semelhanas anatmicas, que sugerem um ancestral comum. Os rgos homlogos so rgos que desempenham uma funo diferente, embora apresentem uma posio relativa, embriolgica e um plano estrutural semelhantes. D-se evoluo divergente, uma vez que a seleo natural atuou sobre organismos semelhantes que conquistaram meios diferentes. A partir das estruturas homlogas foi possvel constituir sries filogenticas progressivas e regressivas.

Nas sries filogenticas progressivas, os rgos homlogos apresentam uma complexidade crescente, isto a partir de um rgo ancestral simples, desenvolvem-se rgos mais complexos.

Nas sries filogenticas regressivas, os rgos homlogos simplificam-se, ou seja a partir de um rgo ancestral mais complexo formam-se rgos rudimentares ou inexistentes. o caso da perda dos membros nas serpentes e da atrofia dos ossos das aves.

Os rgos anlogos so os que desempenham uma funo semelhante, e apresentam uma posio relativa e embriolgica diferentes. Estes rgos desenvolveram-se devido a presses do meio ambiente semelhantes em organismos de grupos distintos. Ocorre assim evoluo convergente.

Os rgos vestigiais so rgos atrofiados que no apresentam funo evidente na atualidade em determinado grupo de seres vivos, embora outros grupos os apresentem bem desenvolvidos.

Paleontologia:

A paleontologia a cincia que oferece mais dados acerca dos organismos intermdios ou sintticos, tambm denominados de formas fosseis de transio, e aqueles que no tm representao na atualidade. Assim, a partir destes dados que se constroem rvores filogenticas, que representam a evoluo de um determinado grupo, desde o seu ancestral at atualidade. No entanto, os dados paleontolgicos tm algumas limitaes, uma vez que necessrio um elevado nmero de anos para que o fssil se constitua, para alm de variadas condies muito especficas.

Embriologia:

A partir do acompanhamento do desenvolvimento embrionrio, foi possvel estabelecer relaes de homologia entre diversos grupos. Numa fase inicial, todos os organismos vertebrados possuem uma cauda e fossetas branquiais, que desaparecem no caso do Homem. Assim possvel concluir que os indivduos mais complexos, sofrem bastantes modificaes desde o estado embrionrio, ao contrario dos organismos mais simples, que mantm uma estrutura e aparncia semelhante.

Biogeografia:

Esta cincia conclui que as espcies tendem a ser mais semelhantes quanto maior a sua proximidade geogrfica.

Biologia Molecular:

Os dados bioqumicos afirmam que todos os organismos so constitudos pelos mesmos compostos orgnicos (glcidos, lpidos, prtidos e cidos nucleicos) e que toda a sntese proteica tem a interveno do DNA e do RNA. Para estimar a proximidade de espcies, pode recorrer-se a vrios processos. Um deles comparar a sequncia de aminocidos das protenas. Outro a hibridao do DNA em que se conjugam duas cadeias separadas de DNA de organismos diferentes. Quanto mais rpido for o emparelhamento das bases complementares e a formao das molculas hbridas, mais prximas sero as espcies do ponto de vista filogentico.

Neodarwinismo ou Teoria Sinttica da Evoluo:

Wright, Dobzhansky e Mayr desenvolveram uma teoria apoiada na teoria de Darwin, como uma adaptao da mesma de acordo com as novas tecnologias. Consideravam a seleo natural como mecanismo principal da evoluo, que as grandes alteraes resultam das pequenas modificaes que ocorrem ao longo do tempo e que as populaes constituem unidades evolutivas que apresentam variabilidade.

Seleo natural, seleo artificial e variabilidade:

Mutaes:

A variabilidade das populaes resulta das mutaes e recombinaes genticas durante a meiose e a fecundao. As mutaes so alteraes bruscas do patrimnio gentico, podendo ocorrer a nvel gentico (mutaes gnicas) ou envolver propores significativas de cromossomas (mutaes cromossmicas). A maior parte destas mutaes inviabilizam o embrio, no entanto, por vezes, ocorrem mutaes que conferem vantagens ao indivduo, tornando-o mais apto. Todas as evolues, a partir destas mutaes, que ocorrem numa pequena escala, ou seja apenas num pequeno grupo da populao, so consideradas microevoluo.

A recombinao gnica outra fonte de variabilidade gentica e resulta dos fenmenos de crossing over, separao aleatria dos cromossomas homlogos e da fecundao.

Uma populao mendeliana um conjunto de indivduos que se reproduz sexuadamente e partilha um determinado conjunto de genes, conjunto este que se denomina gene pool (ou fundo gentico).

Migraes:

Deslocaes de indivduos de uma populao para outra. Conduzem a alteraes no fundo gentico.

Deriva Gentica:

Ocorre em populaes reduzidas e corresponde variao do fundo gentico, devido exclusivamente, ao acaso. Existem duas situaes em que ocorre uma diminuio drstica do tamanho de uma populao: o efeito fundador e o efeito de gargalo.

O primeiro ocorre quando um reduzido nmero de indivduos se desloca para uma nova rea transportando uma parte restrita do fundo gentico. O segundo quando uma determinada populao sofre uma diminuio brusca devido a alteraes climatricas, epidemias, incndios, inundaes, terramotos, etc. Assim apenas os genes dos sobreviventes se mantm, sendo os outros eliminados por deriva gentica, e no por seleo natural.

Cruzamentos ao acaso:

Quando os cruzamentos ocorrem ao acaso, denomina-se panmixia, o que permite a manuteno do fundo gentico. Se se privilegiar determinado tipo de caractersticas para o cruzamento, o fundo gentico ento alterado, e os cruzamentos no so feitos de forma aleatria.

Sistemtica dos seres vivos:

Sistemas prticos vs Sistemas racionais:

(Prticos - distinguem os seres consoante as necessidades humanas (defesa, alimentao)Sistemas de classificaoRacionais - baseiam-se em carateres evidenciados pelos seres vivosArtificiais baseiam-se num nmero relativamente pequeno de caractersticas.Verticais tm em conta o fator tempo e permitem constituir rvores filogenticas (ou filtica, cladstica, evolutiva), que agrupam os seres de acordo com o seu grau de parentesco.Horizontais - no tm em conta o fator tempo e permitem construir rvores fenticas, que tm como objetivo a identificao rpida de um organismo, sem ter em conta a sua evoluo, mas sim o seu fentipo (caractersticas externas))

(Naturais maior nmero de carateres possvel)

Diversidade de Critrios:

Simetria corporal (sem, radial e bilateral)

Paleontologia

Modo de Nutrio (Plantas - Fotoautotrficos; Animais Quimio-Heterotrficos; Bactrias A maioria quimio-heterotrfica, mas algumas so quimioautotrficas, e outras foto-heterotrficas; tambm distinguido o processo de obteno de matria: por ingesto (digesto intracorporal) ou absoro (enzimas so lanadas para o exterior do corpo) que o caso dos fungos.

Embriologia

Cariologia (estudo do nmero de cromossomas)

Etologia (estudo do comportamento animal)

Critrios Bioqumicos

Organizao Estrutural ou citolgicos (diferena a nvel celular)

Taxonomia e Nomenclatura:

Os principais taxa utilizados nas classificaes atuais so: REINO, FILO, CLASSE, ORDEM, FAMLIA, GNERO e ESPCIE.

A espcie, unidade bsica da classificao constituda por um conjunto de indivduos que partilham o mesmo fundo gentico, que lhes permite originar descendncia frtil.

Quanto mais semelhantes so organismos, maior o nmero de taxa que partilham. Lineu criou um sistema binominal em latim, que facilitou a compreenso intercontinental deste ramo da cincia, sendo que:

O nome da espcie formado por duas palavras latinas, sendo a primeira o nome do gnero a que a espcie pertence, e iniciada com letra maiscula. A segunda palavra designa-se restritivo ou epteto especfico e inicia-se por minscula.

Todos os taxa superiores espcie so designados por apenas uma palavra, iniciada por letra maiscula.

O nome das famlias obtido acrescentando idae. Nas plantas o sufixo aceae.

A subespcie denominada com trs nomes. O gnero, o restritivo especfico e o restritivo subespecifico.

Caso o texto seja manuscrito, os nomes devero ser sublinhados. Seno dever escrever-se em itlico.

Pode escrever-se o nome e a data do taxonomista em letra de texto (Canis familiaris L.(1758))

Sistema de classificao de Whittaker modificado:

Tipos de sistemas de classificao:

Aristteles classificou em 2 aC os seres vivos em dois reinos (animal e vegetal). Segundo este sistema, os fungos e os seres unicelulares possuidores de cloroplastos eram considerados plantas. Em 1886, Haeckel props o reino Protista que inclua fungos, protozorios e bactrias. Em 1956, Copeland, tendo em conta a diferena entre os seres procariontes e eucariontes, incluiu os primeiros num novo reino: Monera. Em 1968, Whittaker criou um novo reino para os fungos. Assim passaram a existir 5 reinos: Monera, Protista, Fungi, Plantae, Animalia. Em 1979, Whittaker adicionou os fungos flagelados e as algas uni e multicelulares ao reino Protista.

O sistema de classificao de Whittaker baseou-se no nvel de organizao celular, no modo de nutrio e no tipo de interaes nos ecossistemas.

Reino Monera:

Bactrias e cianobactrias unicelulares procariontes. Tm dimenses muito reduzidas e podem apresentar vrios tipos morfolgicos: os cocos (esfricos), os bacilos (forma de bastonete), os vibries (forma de vrgula) e os espirilos ou espiroquetas (espiralados). As bactrias podem viver isoladas ou em grupos com um nmero variado de clulas. Os procariontes possuem clulas muito simples, sendo constitudas por apenas uma molcula circular de DNA. Possuem geralmente parede celular e cpsula. As bactrias Gram - possuem paredes mais finas e mais lpidos que as Gram +. Estas clulas podero, ou no, ser teis espcie humana. As bactrias que produzem o po so teis, mas por exemplo a bactria da tuberculose patognica.

Reino Protista:

No reino Protista existem diversos organismos muito diferentes entre si: o caso da paramcia e da amiba que se assemelham a animais (geralmente protozorios), contra algumas algas multicelulares que podem atingir dezenas de metros de comprimento. Os protistas existem essencialmente em ambientes hmidos e constituem grande parte do plncton e tm bastante importncia para adubos, substncias utilizadas na medicina e alimento. Por outro lado, so tambm causadores de diversas doenas.

Reino Fungi:

So seres eucariontes, maioritariamente multicelulares, e essencialmente terrestres. So heterotrficos e adquirem os nutrientes por absoro. Estruturalmente, os fungos multicelulares so constitudos por hifas, ou seja, filamentos ramificados que foram originados por esporos. Podem formar um corpo compacto (cogumelos) ou uma rede densa (miclio) que favorece a absoro de nutrientes. A sua parede celular constituda por quitina. Os fungos podem ser decompositores, mas tambm podem estabelecer relaes simbiticas com outros organismos. So bastante teis ao homem para a indstria alimentar e farmacutica, mas so tambm causadores de muitas doenas cutneas.

Reino Plantae:

So seres multicelulares, maioritariamente fotossintticos e constituem com os animais o expoente mximo da especializao celular. Possuem pigmentos fotossintticos e apresentam paredes celulares de celulose. Podem armazenar amido e outras substncias de reserva.

Reino Plantae

Diviso

Classe

Subclasse

Plantas no vasculares

Brifitas

Musgos

No apresentam tecidos vasculares nem diferenciao. Estruturas muito simples

Plantas vasculares

Traquefitas

Filicneas

Plantas vasculares sem sementes

Gimnosprmicas

Plantas vasculares com semente, dependentes da gua para a fecundao

Angiosprmicas

Plantas vasculares com semente e flor

Monocotiledneas

Raiz fasciculada, nervuras foliares paralelas, ptalas em mltiplos de 3, plen com um poro, crescimento secundrio ausente, feixes vasculares espalhados. (milho)

Dicotiledneas

Raiz aprumada, nervuras foliares ramificadas, ptalas em mltiplos de 4 ou 5, plen com 3 poros, crescimento secundrio, feixes vasculares em anel.

(roseira, feijoeiro)

Reino Animalia:

o mais numeroso (2 milhes de espcies). Os animais so eucariontes multicelulares e heterotrficos, apresentando na maioria locomoo e um sistema nervoso. Admite-se que os animais, os fungos e as plantas, derivaram de um ancestral protista. Existem cerca de 30 filos, no entanto 95 % dos animais conhecidos incluiem-se num dos seguintes nove: Porifera, Cnidaria, Platyhelminthes, Nematoda, Mollusca, Annelida, Arthropoda, Echinodermata e Chordata. Este ltimo engloba os organismos mais complexos (c. de 100 mil espcies), cerca de 5%. Os artrpodes constituem o Filo mais numeroso.

FIM!!!!! :D