revista de ciência elementar, volume i, número 1

REVISTA DE

CINCIA ELEMENTAR

Casa das Cincias casadasciencias.org

Nmero 1 | Outubro a DezembroVolume 1 | Ano 2013

Artigos de cincia elementarArtigos de diferentes reas cientficas

Como aceder ao Banco de ImagensFotos e ilustraes nas suas apresentaes

Como obter Recursos EducativosTorne as suas aulas ainda mais interativas

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Recursos Educativos Digitais

de professores para professores.

Corpo editorialEditor-chefe

Jos Alberto Nunes Ferreira Gomes(Dep. Qumica e Bioqumica - FCUP)

Coordenao EditorialMaria Joo Ribeiro Nunes Ramos(Dep. Qumica e Bioqumica - FCUP)

Pedro Manuel A. Alexandrino Fernandes(Dep. Qumica e Bioqumica - FCUP)

Alexandre Lopes de Magalhes(Dep. Qumica e Bioqumica - FCUP)

Comisso EditorialJos Francisco da Silva Costa Rodrigues

(Dep. Matemtica - FCUL)

Joo Manuel Borregana Lopes dos Santos(Dep. Fsica e Astronoma - FCUP)

Jorge Manuel Pataca Leal Canhoto(Dep. Botnica - FCTUC)

Lus Vitor da Fonseca Pinto Duarte(Dep. Cincias da Terra - FCTUC)

Paulo Emanuel Talhadas Ferreira da Fonseca(Dep. Geologia - FCUL)

Paulo Jorge Almeida Ribeiro-Claro(Dep. Qumica - UA)

ProduoDiretor de Produo

Manuel Luis da Silva Pinto

Conceo e DesignNuno Miguel da Silva Moura Machado

Suporte InformticoGuilherme de Pinho N. Rietsch Monteiro

SecretariadoAlexandra Maria Silvestre Coelho

Apoio TcnicoDiana Raquel de Carvalho e Barbosa

ISSN 2183-1270

Foto de capaInfrutescncia de compostaRubim Silva

Esta revista uma produo

Casa das Cincias

REVISTA DE

CINCIA ELEMENTARVolume 1 | Ano 2013 Nmero 1 | Outubro a Dezembro

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ndiceNotciasAs notcias mais importantes do mundo das cincias 4

AgendaExposies, palestras e formao. Conhea as opes disponveis! 4

EditorialCincia Elementar - Professor Jos Ferreira Gomes 5

Opinio do trimestrePrmio Nobel da Qumica 2013 - Professor Pedro Alexandrino Fernandes 6

Artigos de cincia elementarAtualize e consolide o seu saber em Cincia 9

BiologiaAgricultura biolgica 10DNA 12Fotossntese 15Imunidade 19Microscpio tico 22Neurnio 24Respirao 26Sistemas de transporte nos animais 31

FsicaCentro de massa 38Foras conservativas e energia potencial 40Lei da gravitao universal 40Leis da dinmica de Newton 41Momento de uma fora 43Movimento retilneo uniforme 45Potncia eltrica e efeito de Joule 47

GeologiaEstrutura interna da Terra 48Paleomagnetismo 48Sismologia 49

MatemticaCircunferncia 52Desvio padro amostral 53Sondagem 55Tabela de frequncias 56Tetraedro 58Tringulo 59

QumicaCarbocaties 62Mistura 66pH 67Processo de Haber-Bosch 68Processos fsicos de separao 70Raio atmico 71

Sugestes de recursos educativosTorne as suas aulas ainda mais interativas 73

Banco de imagensFotos e ilustraes nas suas apresentaes 77

Biologia 78Geologia 80Astronomia, Fsica e Qumica 82

Correio do leitorPartilhe connosco as suas impresses a respeito da revista 83

Notcias

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Notcias Agenda|

Projeto Sun4All convida participao de professores e alunosO projeto Sun4All, da Universidade de Coimbra, procura en-volver as escolas e a comunidade em geral na catalogao do esplio de mais de 30.000 imagens do Sol, obtidas ao longo de mais de 80 anos de observaes. disposio de professores e alunos encontra-se um conjunto de atividades que permitem o estudo da coleo de imagens do Sol e a introduo ao mtodo cientfico e investigao.

Nobel da Fsica para o boso de HiggsO Prmio Nobel da Fsica ser este ano entregue a dois cientis-tas, Franois Englert e Peter Higgs, que h cerca de 50 anos pre-viram a existncia de uma partcula subatmica conhecida como o boso de Higgs, e cuja existncia foi recentemente provada pela equipa do CERN. Para saber mais sobre esta partcula ace-da ao vdeo do portal da Casa das Cincias, com o nome Part-culas fundamentais: o boso de Higgs.

Um novo olhar sobre nanotubos de carbonoInvestigadores do Departamento de Energia dos Estados Unidos da Amrica e da Universidade da Califrnia desenvolveram uma tc-nica capaz de identificar a estrutura individual de um nanotubo de car-bono e de caraterizar as suas propriedades ticas e eletrnicas. Pela primeira vez possvel obter imagens do espetro individual de nanotubos de carbono, permitindo grandes avanos no seu estudo.

H vida no parque! - Brifitas (Musgos)Fundao de Serralves23 a 24 de novembroPercursos pelo jardim de Serralves onde sero explorados os diversos recantos colonizados por brifitas.

As notcias mais importantes do mundo das cincias Exposies, palestras e formao. Conhea as opes disponveis!

Prmio Casa das Cincias 201431 de dezembroData final de submisso de materiais, fotografias, desenhos ou ilustraes para candidatura ao Prmio Casa das Cincias 2014.

Histrias da Terra e da vida: do Bing Bang ao HomemReitoria da Universidade do Porto

23 de novembro s 15h00Um olhar sobre a Terra por Frederico Sodr BorgesEvoluo da vida: dos estromatlitos s trilobites por Helena Couto

30 de novembro s 15h00Evoluo das plantas ao longo da histria da Terra por Joo PaisEvoluo dos dinossauros e outros vertebrados por Octvio Mateus

12 de dezembro s 21h30A origem das espcies por Antnio AmorimA origem do Homem do ponto de vista da Arqueologia por Joo Pedro Ribeiro

Era uma vez... Cincia para quem gosta de histriasPavilho do Conhecimento - Lisboaat agosto de 2014Exposio interativa de cincia e tecnologia que explora fenmenos e conceitos das cincias naturais, como a Fsica, a Qumica, a Matemtica, a Geologia e a Biologia, mas tambm das cincias sociais e de outras reas do saber.

Visitas galeria de ZoologiaMuseu da Cincia - Universidade de Coimbraaos sbados, at 28 de dezembroExposio com milhares de animais sua espera. Aves e bor-boletas com cores deslumbrantes e esqueletos de diferentes ani-mais que certamente desconhece.

Clique sobre cada um dos eventos para mais informaes.

Notcias Agenda

http://www.casadasciencias.org/index.php?option=com_docman&task=doc_details&gid=38525767&Itemid=23http://www.casadasciencias.org/index.php?option=com_docman&task=doc_details&gid=38525767&Itemid=23http://www.serralves.pt/pt/actividades/ha-vida-no-parque-briofitas-musgos/?menu=478http://www.casadasciencias.org/index.php?option=com_content&view=article&id=247&Itemid=4&menu=3&intro=1http://sigarra.up.pt/reitoria/en/NOTICIAS_GERAL.VER_NOTICIA?p_nr=3043http://www.pavconhecimento.pt/visite-nos/exposicoes/detalhe.asp?id_obj=2280http://www.museudaciencia.org/index.php?module=events&option=calendar&id=406

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Editorial

A Revista de Cincia Elementar um instrumento de partilha en-tre a comunidade de falantes de portugus do conhecimento rigoro-so da cincia elementar que se espera poder ser dominada por todos os cidados. Cincia Elementar significa a apresentao de conceitos e de conhecimentos cientficos bem estabilizados numa linguagem acessvel generalidade das pessoas. A Cincia busca a compreenso do mundo e esta compreenso partilhada usando a linguagem co-mum. Esta linguagem vai sendo enriquecida ao longo da histria dos grupos humanos medida que as necessidades o exigem. Mui-to naturalmente, a comunidade cientfica desenvolveu uma linguagem prpria medida que sentiu a ne-cessidade de trabalhar com conceitos novos e de precisar bem o significado e o alcance de termos comuns.

Uma comunidade de pescadores cria a sua lin-guagem para designar os seus instrumentos e pro-cessos e qualquer elemento externo precisa de uma introduo e esses termos especficos. A simples traduo no possvel porque um no iniciado nas artes da pesca nunca precisou de usar os termos e s se pode iniciar no seu uso medida que apren-

de e pratica as artes da pesca. Este processo normal em qualquer comunidade, pode ser levado a um ponto em que a linguagem se torna totalmente hermtica. Isto pode ocorrer pela necessidade mas tambm pelo prazer e para a afirmao de independncia do grupo social. Um no iniciado no pode participar na vida social daquele grupo e, mais importante, no pode ir pesca no grupo sem que seja aceite para uma aprendizagem prvia. Pode ser naturalmente capaz de compreender todos os instrumentos e processos que veja os pesca-dores usar mas incapaz de participar por falta da linguagem de interao. Algumas vezes, ter dificuldade em compreender plenamente o funcionamento e o alcance dos instrumentos e bem sabemos que ter extrema dificuldade em ir pesca sozinho sem beneficiar da longa experincia do grupo. No diferente na cincia.

Esta revista sistematiza o conhecimento cientfico para benefcio do no iniciado. Introduzir os termos usa-dos e revelar o conhecimento acumulado pela experincia das geraes passadas. Reconhecido o domnio do ingls como lngua franca da comunicao cientfica, faz-se o esforo simultneo de introduzir os con-ceitos e de fixar os termos em portugus. um esforo enciclopdico que s a participao de toda a co-munidade permitir levar por diante. Fica aberto participao de todos. Tambm crtica e melhoria.

Jos Ferreira GomesEditor-chefe

Cincia Elementar - Professor Jos Ferreira GomesExposies, palestras e formao. Conhea as opes disponveis!

Cincia ElementarJos Ferreira Gomes

Esta revista sistematiza o conhecimento cientfico para benefcio do no iniciado. Introduzir os termos usados e revelar o conhecimento acumulado pela experin-cia das geraes passadas.

Editorial

Opinio do trimestre

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O prmio Nobel da Qumica de 2013 foi atribudo a trs cientistas, Martin Karplus, Arieh Warshel e Micheal Levitt, a desenvolver inves-tigao essencialmente (mas no exclusivamente) nos Estados Uni-dos.

Os trs cientistas realizaram a sua investigao na rea da qumica terica e computacional, com nfase na simulao computacional de protenas e enzimas.

De acordo com a Academia Sueca, o fundamento do prmio foi The development of multiscale models for complex chemical systems.

O que que esta frase quer dizer exatamente? O que so os modelos multiescala? O que so sistemas qumicos complexos?

O problema fundamental que se deparava a estes cientistas era a simulao de reaes qumicas catalisadas por enzimas. As enzimas so os sistemas qumicos complexos.

Mas o que tm de complexo as enzimas, do ponto de vista de simulao computacional?

A dificuldade em simular a catlise enzimtica reside no facto de as enzimas serem molculas de muito grande dimenso (geralmente com dezenas de milhares de tomos), possuindo um pequeno local (de-nominado o centro ativo) onde se do reaes qumicas, sendo l o substrato (o reagente) convertido no produto. O centro ativo e o substrato so compostos por umas meras dezenas/centenas de tomos, sendo que a restante parte da enzima (milhares/dezenas de milhar de tomos) serve para criar interaes elet-rostticas que catalisam a reao qumica no centro ativo.

Esta situao altamente complexa do ponto de vista computacional, porque para simular reaes qumicas precisamos obrigatoriamente de descrever o sistema escala do eletro, atravs da mecnica quntica (gerando clculos ex-tremamente complexos), mas para descrever as

interaes eletrostticas do remanescente da enzima no podemos recorrer mesma mecnica quntica, uma vez que a sua vasta dimenso gera clculos quase irresolveis.

A soluo encontrada para tratar o remanescente da enzima foi regredir a uma descrio mais simples, escala do tomo, usando mecnica clssica, para esta vasta regio. Felizmente a mecnica clssica consegue prever com sucesso essas mesmas interaes eletrostticas.

Prmio Nobel da Qumica 2013

Prmio Nobel da Qumica 2013 - Professor Pedro Alexandrino Fernandes

Pedro Alexandrino Fernandes

O problema fundamental que se depa-rava a estes cientistas era a simulao de reaes qumicas catalisadas por enzi-mas.

Opinio do trimestre

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Prmio Nobel da Qumica 2013

Em resumo:i) Precisamos da mecnica quntica para descrever qualquer fenmeno que implique rearranjos electrni-cos significativos (tais como as reaes qumicas, que envolvem redistribuio dos eletres de valncia), mas a mecnica quntica gera clculos to complexos que nem o mais potente computador existente con-segue resolver com exatido para sistemas com mais do que umas centenas de tomos.

ii) Precisamos da mecnica clssica para descrever sistemas de grande dimenso, que podem conter at ao milho de tomos. A mecnica clssica descreve-os corretamente desde que no tenham lugar rearranjos electrnicos significativos. De facto, na mecnica clssica os electres e os ncleos no so individualiza-dos, so tratados em conjunto num tomo indivisvel. As interaes entre tomos distantes de uma mesma molcula, ou entre molculas vizinhas, so bem descritos pela mecnica clssica.

Ficamos assim com um sistema multiescala, um sistema com duas escalas neste caso. O centro ativo e sub-strato, pequenos, so descritos por mecnica quntica e o remanescente da enzima descrito por mecnica clssica. A figura 1 ilustra esta situao.

Regioretirada

Mecnicaquntica

Interfacefixa

Mecnicaclssica

Figura 1 - A figura mostra a modelao multiescala da enzima beta-galactosidase, que converte a lactose em glucose e galactose. A enzima to grande (com muitas dezenas de milhares de tomos) que apenas um corte esfrico simulado. A regio a azul foi retirada da simulao. A maior parte da enzima simulada representada por mecnica clssica (a verde) e consiste em cerca de trs mil tomos. A regio a rosa consiste no substrato e no centro ativo, num total de cerca de 50 tomos, e simulada atravs de mecnica quntica. A regio de interface consiste num conjunto de resduos cujas posies no espao foram fixadas para evitar a desnaturao da enzima por consequncia de deleo da regio a azul.

Opinio do trimestre

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Quando se tem um sistema multiescala, o maior problema a ligao entre as duas escalas. como fazer a regio descrita por mecnica quntica sentir e interatuar com a regio descrita por mecnica cls-sica, e vice versa. Esse trabalho teve incio no final dos anos 70, levado a cabo pelos laureados, e ainda uma rea de intensa investigao, com vrios mtodos disponveis para o mesmo fim, cada um com as suas vantagens e desvantagens. Os mtodos desenvolvidos pelos laureados foram os primeiros, os pioneiros, que mostraram que era possvel fragmentar uma grande molcula entre duas descries fsicas, clssica e quntica, e faz-las interatuar de forma exata, que repro-duz com preciso a realidade. Por isso lhes foi atribudo o prmio Nobel.

O seu trabalho tem aplicao em muitos mais siste-mas qumicos, para alm das enzimas, para os quais foi desenvolvido. De facto aplica-se a qualquer sistema qumico que contenha uma molcula de grande di-menso, impossvel de simular por mecnica qunti-

ca em toda a sua extenso, mas cujo fenmeno em estudo esteja essencialmente restrito a uma subregio pequena da mesma molcula.

Em Portugal existem diversos grupos de investigao a trabalhar nesta rea, dos quais o grupo de investi-gao do autor deste artigo apenas um exemplo.

Pedro Alexandrino FernandesDepartamento de Qumica e Bioqumica

Faculdade de Cincias da Universidade do Porto

Ficamos assim com um sistema multiescala, um sistema com duas escalas neste caso. O centro ativo e substrato, pequenos, so descritos por mecnica quntica e o remanescente da enzima descrito por mecnica clssica.

Em Portugal existem diversos gru-pos de investigao a trabalhar nesta rea (...)

Artigos de cincia elementar

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A Revista de Cincia Elementar, publica periodicamente um conjunto de artigos cientficos que se enquadram na lgica da Casa das Cincias Portal Gulbenkian para Professores.

Dirigida em primeira instncia a alunos e professores do ensino bsico e secundrio, existe a preocupao, a exemplo dos outros componentes do portal, de coligir os termos que fazem parte do glossrio bsico dos pro-gramas das reas cientficas. um acervo que, numa primeira fase dever em termos acumulados responder necessidade da clarificao de conceitos dos docentes, sendo esse o objetivo inicial que nos propomos para os primeiros nmeros. A Revista de Cincia Elementar tem acesso livre e todos os artigos publicados so sujeitos a uma avaliao prvia por pares sob a responsabilidade de um editor setorial.

A Revista de Cincia Elementar pretende servir todos os interessados em cincia que usem a lngua portuguesa e conta com a colaborao de investigadores, professores e estudantes das nossas Escolas e Universidades para crescer, alargando o seu mbito a temas mais avanados, sendo desejvel que possa abarcar, a prazo, o essencial da cincia elementar que possa servir os estudantes dos primeiros anos do ensino superior. Convidam-se todos os especialistas numa das reas cientficas a registarem-se como colaboradores da Casa e a produzirem os seus artigos.

Todos os artigos alguma vez publicados na Revista de Cincia Elementar ficaro permanentemente disponveis atravs da referncia completa que identifica cada um, com base no respetivo ISSN e ficam acumulados na base de dados on-line da Revista, sendo passiveis de vrias metodologias de pesquisa em rce.casadasciencias.org .

Atualize e consolide o seu saber em Cincia

Atualize e consolide o seu saber em CinciaArtigos de cincia elementar

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Agricultura biolgicaHorta em Moimenta da Beira, com cenouras acabadas de arrancar em primeiro plano. (Fotografia de Alexandra Nobre)

Segundo a Organizao dos Alimentos e Agricultura das Naes Unidas (FAO/WHO, 1999) A Agricultu-ra Biolgica um sistema de produo holstico, que promove e melhora a sade do ecossistema agrcola, ao fomentar a biodiversidade, os ciclos biolgicos e a ativi-dade biolgica do solo. Privilegia o uso de boas prticas de gesto da explorao agrcola, em lugar do recurso a fatores de produo externos, tendo em conta que os sistemas de produo devem ser adaptados s condies regionais. Isto conseguido, sempre que possvel, atravs do uso de mtodos culturais, biolgicos e mecnicos em detrimento da utilizao de materiais sintticos.Agricultura Biolgica um modo de produo agrcola, sem recurso a produtos qumicos sintticos (tais como fertilizantes e pesticidas) nem a organis-mos geneticamente modificados (OGM), respeitando o meio ambiente e a biodiversidade.A sua prtica tem por base uma srie de regras e obriga a que as exploraes agrcolas que pretendam produzir produtos biolgicos tenham que passar, em mdia, por um perodo de converso de 2 anos antes da sementeira das culturas anuais ou de 3 anos antes da colheita de frutas e de outras culturas perenes.Em vez do recurso aos produtos qumicos sintticos para melhoramento e manuteno do solo, devero ser utilizadas tcnicas de:

culturas apropriadas e de sistemas de rotao ade-quados;

incorporao, nos solos, de matrias orgnicas ade-quadas, nomeadamente produtos resultantes da compostagem de produtos orgnicos locais.

Em alternativa aos pesticidas e aos parasitas, o contro-lo de doenas e das infestantes dever ser atravs da: escolha de espcies e variedades adequadas; programas de rotao de culturas; processos mecnicos de cultura; proteo dos inimigos naturais dos parasitas das

plantas; combate s infestantes por meio do fogo; incorporao, nos solos, de matrias orgnicas ade-

quadas.

Nas exploraes dedicadas criao de animais, deve ser dada preferncia a raas autctones ou a raas par-ticularmente bem adaptadas s condies locais.Os animais no nascidos nas exploraes que prati-cam o modo de produo biolgico, devem ser sujeitos a perodos de converso especficos para cada raa.Os animais devem ser mantidos em liberdade e em condies adequadas, sendo proibido conservar os animais amarrados. O nmero de indivduos por su-

Biologia

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perfcie deve ser limitado garantindo uma gesto in-tegrada da produo animal e vegetal na unidade de produo, minimizando-se as formas de poluio, do solo, das guas superficiais e dos lenis freticos, en-tre outras.Tambm deve ser poltica das exploraes evitar proble-mas de eroso e o desgaste excessivo da vegetao e permitir o espalhamento do estrume animal, a fim de evitar prejuzos ambientais.A Agricultura Biolgica conhecida tambm por agricultura orgnica (no Brasil e em pases de lngua inglesa), agricultura ecolgica (em Espanha e na Di-namarca) ou agricultura natural (no Japo).A Agricultura Biolgica assenta em trs pilares fun-damentais: Ecolgica

Respeitando o mais possvel o funcionamento do ecossistema agrrio

Recorrendo a prticas como rotaes culturais, adubos verdes, consociaes

Luta biolgica contra pragas e doenas que fo-mentem o seu equilbrio e biodiversidade

Interao dinmica entre o solo, as plantas, os animais e os humanos, considerados como uma cadeia indissocivel, em que cada elo afeta os restantes.

Sustentvel Manter e melhorar a fertilidade do solo a lon-go prazo, preservando os recursos naturais do solo, gua e ar e minimizar todas as formas de poluio que possam resultar de prticas agrco-las;

Reciclar restos de origem vegetal ou animal de forma a devolver nutrientes terra, reduzindo o recurso a materiais no-renovveis;

Utilizar recursos renovveis em sistemas agrco-

las organizados a nvel local, excluindo a quase totalidade dos produtos qumicos de sntese como adubos, pesticidas, reguladores de cresci-mento e aditivos alimentares para animais.

Socialmente responsvel Une os agricultores e os consumidores na responsa-bilidade de:

Produzir alimentos e fibras de forma ambiental, social e economicamente s e sustentvel;

Preservar a biodiversidade e os ecossistemas natu-rais;

Permitir aos agricultores uma melhor valorizao das suas produes e uma dignificao da sua profisso, bem como a possibilidade de perman-ecerem nas suas comunidades;

Garantir aos consumidores a possibilidade de escolherem consumir alimentos de produo biolgica, sem resduos de pesticidas de sntese e, consequentemente, melhores para a sade hu-mana e para o ambiente.

Sem prejuzo do valor destes pilares, a agricultura biolgica implica, contudo, uma menor produtividade por uni-dade de rea, levando a custos de produo e preos ao consumidor mais elevados. Alguns dos seus critrios de pureza biolgica so tambm questionveis em termos da sua razoabilidade cientfica. Igualmente, a produo destes alimentos, por vezes, bastante longe (milhares de quilmetros) do local de consumo, sen-do o seu transporte de longa distncia um contra-sen-so para o lado ecolgico a que se prope.Em muitos sistemas ensaiam-se agora movimentos de abertura que possam criar zonas de fuso entre prti-cas biolgicas e de agricultura convencional/indus-trial, e que possam trazer a fuso de benefcios das prticas individuais.

Biologia

Referncias1. Bioqual, IDRHa Instituto de Desenvolvimento Rural e Hidrulica e AGROBIO.2. http://cjigraciosa.no.sapo.pt/3. http://ec.europa.eu/agriculture/organic/organic-farming/what-organic_pt4. http://www.agrobio.pt/5. http://pt.wikipedia.org/wiki/Agricultura_org%C3%A2nica

AutorCatarina Moreira

Doutoramento em Biologia pela Faculdade deCincias da Universidade de Lisboa

EditorJos Feij

Departamento de Biologia Vegetal da Faculdade deCincias da Universidade de Lisboa

Referncia: Moreira, C. (2013), Revista de Cincia Elementar, 1(01):0001


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DNADNA, cido desoxirribonucleico (do ingls Deoxyribo-Nucleic Acid), a molcula onde reside toda a infor-mao gentica, sob a forma de um cdigo sequencial de quatro bases azotadas (A,T,C,G).

Um pouco de histriaEm 1868 o bioqumico suo Friedrich Miescher (1844-1895) descobriu compostos desconhecidos ri-cos em fsforo, carbono, hidrognio, azoto e oxignio, em ncleos isolados de clulas de pus, que designou por nuclena.Em 1928, o mdico ingls Frederick Griffith depa-rou-se com alguns resultados interessantes quando estudava uma bactria patognica, os pneumococos, Steptococcus pneumoniae. Esta bactria causadora de pneumonia nos humanos geralmente letal nos ratinhos. Algumas estirpes de S. pneumoniae produzem uma

cpsula de polissacardeos, produzindo colnias com aspeto liso (estirpe S, a designao S vem do ingls smooth, liso) quando cultivadas em laboratrio em caixas de Petri; enquanto que as outras estirpes que no produzem cpsula formam colnias com aspe-to rugoso (estirpe R, a designao R vem do ingls rough, rugoso).Griffith verificou que as estirpes S eram virulentas, e quando inoculadas em ratinhos provocavam a sua morte, enquanto que as estirpes R no eram patogni-cas. Numa outra etapa das suas experincias, Griffith sujeitou bactrias de estirpe S ao calor, provocando a sua morte, inoculou-as em ratinhos e verificou que os animais no morriam. Inoculou tambm uma mistu-ra de bactrias estirpe S mortas por ao do calor e bactrias vivas de estirpe R e neste caso os ratinhos contraram pneumonia e morreram (fig.1).

Estirpe R(no virulenta)

Estirpe S(virulenta)

Estirpe Smorta por aodo calor

Estirpe R viva e Smorta por ao decalor

Ratinho vive Ratinho morre Ratinho vive Ratinho morreFigura 1 - Esquema das experincias de Griffith. (Adaptado de Madprime em Wikimedia Commons: Griffith experiment)

Ao analisar o sangue dos ratos mortos conseguiu isolar bactrias vivas da estirpe S. Este facto sugeria que as bactrias da estirpe S conseguiam transmitir a sua virulncia s bactrias vivas de estirpe R (no virulentas). Embora no conseguindo explicar este fenmeno, uma hiptese seria que de alguma forma

a estirpe S teria a capacidade de transmitir a infor-mao de virulncia estirpe R. Esta transmisso de informao por uma substncia qumica ficou conhe-cida como princpio transformante.O princpio transformante foi explicado com base nas experincias de Oswald Avery, Colin MacLeod e

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Griffith_experiment.svg?uselang=pt-br

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Biologia

Maclyn McCarthy, em 1944. Avery e os seus colabo-radores extraram os vrios compostos qumicos das bactrias de estirpe S mortas pelo calor e testaram a sua capacidade transformante isoladamente em bactri-as de estirpe R (fig.2). Estas experincias mostraram que os polissacardeos, os lpidos, o RNA e as protenas isoladamente no transformavam as estirpes R, apenas o DNA tinha essa capacidade. Embora a cpsula de polissacardeos estivesse ligada virulncia das es-tirpes, era apenas a expresso fenotpica do DNA. O DNA era ento o elemento transformante responsvel pela transmisso da informao gentica.A comunidade cientfica no estava totalmente con-vencida da relevncia do DNA dado que a estrutura da molcula de DNA com a de protenas era menos complexa comparada com a das protenas.

Extrao dos compostos qumicos dasbactrias da estirpe S mortas por ao do calor

RNA protenas carbohidratos lpidos DNA

teste de transformao de bactrias da estirpe R

Estirpe R Estirpe S

O DNA tem capacidade de transformao

Figura 2 - Esquema elucidativo das experincias de Avery, MacLeod e McCarthy.

As experincias de Alfred Hershey e Martha Chase, publicadas em 1952, permitiram esclarecer estas dvi-das. Hershey e Chase usaram um vrus que infeta as bactrias (bacterifago) partindo do pressuposto de que a infeo pelo fago envolveria a introduo de informao viral dentro da bactria. A estrutura molecular do vrus relativamente simples, sen-do maioritariamente de origem proteica com DNA dentro da cpsula proteica. Investigadores sabiam tambm que as protenas no possuem fsforo (P) na sua constituio mas que este elemento qumico integra a estrutura do DNA, e que o enxofre (S) est presente nas protenas mas no no DNA.Os fagos foram marcados com istopos radioativos 32P e 35S, separadamente e usados para infetar E. coli. Aps centrifugao numa batedeira de cozinha (esta

experincia ficou conhecida no s pelos resulta-dos mas pela utilizao de material caseiro como a batedeira de uso domstico, uma vez que o labo-ratrio no tinha equipamento mais sofisticado), con-seguiram separar as bactrias infetadas que sedimen-taram no fundo do recipiente do sobrenadante com os restos virais (cpsulas dos fagos vazias). Quando mediram a radioatividade das duas fraes notaram que o istopo 35S no se encontrava presente nas bactrias ao contrrio do istopo 32P, isto , tinha havido uma passagem do DNA do fago para o interi-or das clulas agora infetadas. O DNA viral dentro da clula passa a ser replicado juntamente com o DNA da clula de gerao em gerao. Estas experincias demonstram que o DNA o material hereditrio.No incio da dcada de 50 do sculo XX, vrios tra-balhos foram produzidos revelando mais informao sobre a composio e estrutura da molcula de DNA. Em 1950 Rosalind Franklin utilizando tcnicas de di-frao de raios X, bombardeou amostras purificadas de DNA, o que permitiu concluir que a molcula de-veria ter uma estrutura helicoidal (fig.3).

Figura 3 - Imagem de DNA utilizando a tcnica de difrao de raios X (do original de Franklin 1950)

Na mesma altura, Erwin Chargaff e os seus colabo-radores analisaram amostras de DNA de diferentes organismos, conseguindo isolar e quantificar as bases azotadas dessas amostras. Dessas experincias con-cluram o que ficou conhecido como as Regras de Chargaff: - o DNA de espcies diferentes apresenta quantidades diferentes de cada uma das quatro bases azotadas; - a quantidade de timina semelhante de adenina e a de guanina semelhante de citosina, sen-do que a quantidade de bases pricas (guanina e ad-enina) semelhante das bases pirimdicas (citosina e timina). A=T e C=G, pelo que: (A+C)/(T+G)=1Com base nos resultados de Chargaff e Franklin, em 1953, James Watson e Francis Crick, publicaram um


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artigo na Nature, propondo um modelo para a estru-tura da molcula de DNA a dupla hlice (ver foto):

duas cadeias polinucleotdicas enroladas em hlice; ao longo de cada cadeia os nucletidos esto liga-

dos por ligaes covalentes, do tipo fosfodister, estabelecidas entre o grupo fosfato de um nucleti-do e a desoxirribose do nucletido seguinte;

cada cadeia possui um grupo fosfato livre numa das extremidades, denominada extremidade 5, e um grupo hidroxilo (OH) livre na outra extremi-dade, extremidade 3. A extremidade 5 de uma cadeia est emparelhada com a extremidade 3 da outra cadeia, sendo as cadeia antiparalelas;

as duas cadeias esto unidas pelas bases pirimdi-cas e pricas. As cadeias esto unidas atravs de ligaes por pontes de hidrognio entre os pares de bases azotadas, uma purina com uma pirimidina. A adenina de uma cadeia liga-se timina atravs de duas pontes de hidrognio e a citosina liga-se guanina da cadeia complementar atravs de trs pontes de hidrognio emparelhamento das bases complementares;

Por este trabalho, os dois investigadores foram galar-doados com o Prmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1962.

Resumo:

O DNA um polmero constitudo por monmeros denominados nucletidos.

Os nuclotidos so constitudos por um acar uma pentose ligado a um carbono 5, a um cido fosfrico e pelo carbono 1 a uma base azotada.

A pentose do DNA uma desoxirribose (o que jus-tifica o nome atribudo ao cido: cido desoxirri-bonucleico).

As bases azotadas so agrupadas em dois grupos: as bases pricas, de duplo anel, e as bases pirimdi-cas, de anel simples.

As purinas so a adenina e a guanina; as pirimidi-nas so a timina e a citosina.

O emparelhamento das bases complementares une a adenina com a timina e a guanina com a citosina.

As cadeias tm orientao oposta, so antiparale-las.

O

ON

N

N

N

N

N

N

H

H

Adenina Timina

H

Guanina Citosina

O

NN

N

N

N N

N

H

H

O

H

N H

H

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ADN



EditorJos Feij



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Biologia

Fotossntese um processo de converso de energia luminosa em energia qumica. Os seres fotoautotrficos utilizam a energia luminosa para produzir compostos orgnicos, como a glicose, usando como fonte de carbono o dixi-do de carbono e como fonte de eletres/hidrognio a gua. A fotossntese pode ser expressa globalmente pela seguinte equao:

6 CO2 +12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

A produo de oxignio pelos organismos fotossin-tticos extremamente importante como fonte de oxignio atmosfrico utilizado pela maioria dos or-ganismos incluindo os fotossintticos para com-pletarem as suas cadeias respiratrias e obterem da energia.A fotossntese poder ser compartimentada em duas fases: uma que depende diretamente da luz fase fotoqumica e outra que no depende fase qumi-ca. A primeira produz ATP e um transportador de eletres reduzido (NADPH + H+), a segunda usa o ATP, NADPH + H+ e CO2 para produzir acar.Na fase fotoqumica, a energia luminosa utilizada para produzir ATP a partir de ADP + Pi, atravs de um conjunto de reaes mediada por grupos de molcu-las os fotossistemas num ciclo chamado fotofos-forilao. Existem dois tipos de fotofosforilao: uma no cclica que produz NADPH e ATP e uma cclica que produz apenas ATP.Na fase qumica, que no depende diretamente da luz, os produtos da fotofosforilao no cclica NADPH e ATP e o CO2 so usados para produzir glicose, no denominado ciclo de Calvin-Benson. Apesar de se de-nominar tambm fase escura, no totalmente inde-pendente da luz, uma vez que para a enzima responsvel pela fixao do CO2 , a RuBisCo, requer luz para ser reduzida e estar no seu estado ativo.Ambas as fases da fotossntese decorrem no cloroplas-to, mas em locais diferentes deste organelo.

Fase dependente da luz1. fotofosforilao no-cclicaEm termos evolutivos o aparecimento da fotofosfori-lao no cclica foi extremamente importante, dado que durante o processo os seres fotossintticos usam

energia luminosa para produzir ATP, NADPH + H+ e libertar O2 o que foi fundamental para o aparecimen-to/desenvolvimento de seres aerbios e para a con-quista do ambiente terrestre. Durante esta fase ocor-rem reaes de oxirreduo: as molculas de gua so oxidadas e os eletres libertados vo repor o dfice de eletres das molculas de clorofila excitadas pela luz. Os eletres libertados pelas clorofilas pela ao da luz so transferidos em reaes em cascata atravs de agentes oxidantes at ao NADP+ que reduzido para NADPH + H+. Estas reaes de oxirreduo es-pontneas libertam energia exergnicas que uti-lizada na fosforilao do ADP formando ATP.So necessrios dois tipos de molculas de clorofila distintos associados a dois fotossistemas diferentes, que consistem em agrupamentos de molculas de clorofila e pigmentos acessrios.

fotossistema I contm clorofila a P700 (este valor corresponde ao comprimento de onda em nanmetros da luz absorvida pela molcula de clorofila a e responsvel pela reduo do NADPH + H+.

fotossistema II o centro reativo do fotossistema II contm clorofila a do tipo P680 significando que para excitar as suas molculas de clorofila so necessrios fotes mais energticos do que para o fotossistema I, e utiliza a luz para oxidar as molcu-las de gua, produzindo eletres, protes (H+) e oxignio (O2). Os eletres da gua passam por uma cascata de transportadores redox localizados na membrana dos tilacides do cloroplasto. Parte da energia libertada ao longo desta cascata vai ser aproveitada para a fosforilao de ADP + Pi em ATP. O funcionamento destes dois fotossistemas requer um absoro contnua de luz, que excita as molculas da clorofila a que libertam eletres for-mando um redutor e um oxidante necessrios para que as reaes ocorram.

O fotossistema II (P680) absorve fotes, que excitam as molculas de clorofila libertando eletres para um agente oxidante (feofitina I), e a clorofila P680 fica oxidada (P680+). Os eletres resultantes da oxidao da gua passam para a P680+, reduzindo-a sua for-


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ma de P680 novamente e permitindo a continuao da absoro de fotes. Os eletres resultantes da oxi-dao de P680 so transportados atravs de uma cas-cata de reaes de oxirreduo que produzem energia que ser utilizada para formar ATP.No fotossistema I (P700) a absoro de fotes causa a libertao de eletres que reduzem a ferredoxina ficando na sua forma oxidada de P700+. A clorofila P700 reduzida pelos eletres libertados nas reaes de oxirreduo do fotossistema II. Os eletres do fo-tossistema I sero necessrios no final da fotofosfo-rilao no cclica em conjunto com protes para a reduo da molcula de NADP+ a NADPH + H+.

2. Fotofosforilao cclicaA fotofosforilao responsvel por apenas formar ATP cclica porque o eletro libertado pela molcula de clorofila fotoexcitada regressar mesma molcula de clorofila no final das reaes. A gua que fornece eletres s clorofilas oxidadas no sistema no cclico, no participa nestas reaes, logo no h produo de oxignio. Antes do incio da fotofosforilao, a cloro-fila P700, o centro de reao da clorofila do fotossis-tema I, est no seu estado fundamental (no excita-do). Quando absorve um foto e oxida, a sua forma oxidada reage com a ferrodoxina reduzindo-a. Esta reao espontnea e exergnica (liberta energia). A ferredoxina reduzida por sua vez reduz a plastoquino-na (molcula pertencente cadeia de oxirreduo que liga o fotossistema I e II), e o eletro libertado pas-sa para o complexo citocrmico e transportado ao longo da cadeia de eletres at se completar o ciclo e regressar clorofila P700 inicial. A energia libertada durante estas reaes ser utilizada na fosforilao do ADP em ATP.

Formao de ATPNos cloroplastos, assim como nas mitocndrias, os eletres so transportados ao longo de cascatas de transportadores atravs de reaes de oxirreduo libertando energia que utilizada no transporte de protes atravs da membrana. No cloroplasto os trans-portadores de eletres encontram-se na membrana dos tilacides, promovendo o transporte de protes para o interior do tilacide, cujo pH mais cido do que no exterior.A diferena de pH entre o exterior e o lmen do ti-lacide resultado do gradiente de protes. Os pro-tes presentes no lmen tm trs origens: a fotlise da

gua que ocorre no fotossistema II e liberta oxignio, protes e eletres; protes provenientes da transfern-cia de eletres do fotossistema II para a plastoquinona na fotofosforilao no cclica consome dois protes do estroma que so depois libertados no lmen quan-do a plastoquinona oxidada; e por ltimo, a reduo da plastoquinona pela ferredoxina durante a fotofos-forilao cclica promove a transferncia de protes do estroma para o lmen. Tambm responsvel pelo gradiente protnico a reduo do NADP+ para NADPH pela NADP reductase.A diferena de pH entre interior e exterior do tilacide promove o transporte passivo por difuso simples dos protes de volta ao exterior do tilacide, atravs de canais de protenas membranares, as sintetases de ATP. Assim, o movimento dos protes atravs das sintetases de ATP permite usar a energia da cadeia transportadora de eletres para formar ATP a partir de ADP + Pi.

Fase independente da luzA esta segunda fase da fotossntese corresponde o Ciclo de Calvin-Benson onde ocorre fixao de CO2 com formao de um primeiro composto orgnico com 3 carbonos denominando-se as plantas com este metabolismo plantas C3 e como composto final a glicose. Estas reaes ocorrem no estroma do cloro-plasto onde se encontram a maior parte das enzimas.O CO2 captado do meio combina-se com uma pen-tose, a ribulose difosfato ou RuDP (a RuDP uma molcula orgnica com cinco carbonos - 5C), origi-nando um composto intermdio instvel de seis car-bonos, que rapidamente forma duas molculas com trs carbonos cido fosfoglicrico ou PGA (o PGA possui 3 carbono, 3C e 2 fosfato, 2P). Estas reaes de fixao de CO2 so catalisadas pela enzima ribulose di-fosfato carboxilase-oxidase (RuBisCo). As molculas de PGA so fosforiladas pelo ATP e posteriormente re-duzidas pelo NADPH proveniente da fase fotodepen-dente, formando o aldedo fosfoglicrico (PGAL, com 3C e 1P). As reaes seguintes do ciclo tm como obje-tivo produzir mais RuDP e molculas orgnicas mais complexas, como a glicose. Por cada 12 molculas de PGAL formadas, 10 sero utilizadas para regenerar RuDP e as duas restantes para sintetizar compostos orgnicos mais complexos (glicose e outros glci-dos). O PGAL pode tambm ser convertido noutros compostos orgnicos como lpidos (glicerol e cidos gordos) ou prtidos (aminocidos).

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Biologia

Equao global da reao da fase independente da luz:

6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP 12NADP + 18ADP + 18P + 6H2O + C6H12O6

Os produtos resultantes do ciclo de Calvin-Benson so fundamentais para a dinmica da biosfera. Muita da energia armazenada nos compostos orgnicos pro-duzidos utilizada pelas prprias plantas atravs de processos metablicos como a gliclise e a respirao celular. E pelos animais e outros consumidores atravs da ingesto dos organismos fotossintticos.Como referido anteriormente, embora se denomine fase escura fase em que decorre o ciclo de Cal-vin-Benson, a luz crucial uma vez que a principal enzima responsvel pelo processo, a RuBisCo, foto-dependente. As suas propriedades so muito semelhan-tes em todos os organismos fotossintticos, desde as bactrias s angiosprmicas (plantas com flor), mas algumas dessas propriedades so limitativas da sua ativi-dade. Para ultrapassar estas limitaes os organismos desenvolveram formas alternativas: a fotorespiraco onde o substrato da RuBisCo o oxignio e no o dixido de carbono, e mecanismos e anatomias diferentes de compensao.

1. FotorespiraoA enzima RuBisCo, tal como o prprio nome indica ribulose difosfato carboxilase-oxidase, tem como substra-tos o CO2 e o O2. Durante o ciclo de Calvin-Benson na fotossntese a RuBisCo catalisa a reao entre o CO2 e o RUDP, enquanto que na fotorespirao o substrato o O2 numa reao que tambm dependente da luz.O funcionamento da RuBisCo como oxigenase fa-vorecido a altas temperaturas (em mdia temperaturas superiores a 28 C), quando os nveis de CO2 so baixos ou os nveis de O2 elevados. A primeira reao entre a RuDP e O2 resulta em dois compostos: o fosfogli-colato e o fosfoglicerato, ambos com 2 carbonos. O fosfoglicerato reentra no ciclo de Calvin-Benson e convertido em RUDP. O fosfoglicolato segue outro percurso. Primeiro transportado para o exterior do cloroplasto para os peroxissomas, onde oxidado pelo O2, resultando em glicoxilato que transporta-do para as mitocndrias. Nas mitocndrias sofre al-gumas transformaes com libertao de CO2, sendo convertido em serina e posteriormente em glicerato j novamente no interior dos peroxissomas. Na forma

de glicerato pode reentrar no cloroplasto e concluir o ciclo de Calvin-Benson, com a formao de RUDP.A fotorespirao um processo metablico de eleva-do custo energtico (consome 2 ATP e um NADPH) e pouco eficiente quando comparado com a ativi-dade da RuBisCo carboxilase. Outra desvantagem da fotorespiraco que um dos produtos resultantes a amnia, composto txico cuja reciclagem consome grandes quantidades de energia celular.

2. Plantas C4As plantas C4, que vivem em ambientes secos e quentes, ao contrario das plantas C3 descritas ante-riormente na fotossntese normal produzem com-postos orgnicos com 4 carbonos, em vez de 3, como primeiros produtos da fixao do CO2 durante o ciclo de Calvin-Benson. As plantas C4 possuem um ciclo de Calvin-Benson em tudo semelhante ao anterior-mente descrito para as plantas C3, apenas com uma reao prvia extra que fixa o CO2 sem perder car-bono para a fotorespirao, aumentando a eficincia da fotossntese.Sob condies extremas de elevada aridez e altas temperaturas, as plantas C4 como o milho e a cana do acar, mantm elevadas taxas de fotossntese e crescimento, mesmo quando os seus estomas tm de fechar durante o dia para reduzir a perda de gua.A grande diferena entre as C3 e as C4 que estas lti-mas possuem uma enzima PEP carboxilase (fosfoe-nolpiruvato carboxilase) que catalisa a reao entre o PEP e o CO2 resultando num primeiro composto de 4 carbonos, o oxaloacetato. A PEP carboxilase tem maior afinidade para o CO2 do que a RuBisCo, permitindo uma fixao mais eficiente do CO2 pelas plantas C4 do que as C3. Como no possuem a funo de oxigenase, estas plantas no podem efetuar fotores-pirao. Todo este processo decorre em dois locais diferentes da planta as plantas em C3 tm apenas um tipo de clulas capazes de efetuar fotossntese, as clulas dos mesfilo nas clulas do mesfilo e nas c-lulas da bainha do feixe as plantas em C3 tm apenas um tipo de clulas capazes de efetuar fotossntese, c-lulas do mesfilo. A reao que produz o composto de 4 carbonos ocorre nas clulas da bainha do feixe, e antes de ser capturado pela RuBisCo para o mesfilo perde um grupo carboxilo.As clulas da bainha do feixe so caraterizadas por terem o grana pouco desenvolvido e serem ricas em amido. As clulas do mesfilo transferem CO2 dos es-


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paos intercelulares da folha onde a concentrao baixa para as clulas da bainha do feixe, para que a concentrao seja suficientemente alta para manter ativa a fotossntese mesmo em dias quentes e secos em que os estomas fecham e a temperatura favorece a atividade da RuBisCo oxigenase em vez da carboxi-lase. Porque a fotossntese mais eficiente nas plantas C4, estas so normalmente mais produtivas para a agri-cultura (por exemplo, o milho).

3. Plantas CAMAlgumas plantas esto adaptadas a ambientes ridos, com pouca gua disponvel. Estas plantas utilizam a enzima PEP carboxilase para fixar e acumular o CO2 enquanto evitam a perda de gua durante o dia com elevadas temperaturas e muito baixa humidade rela-tiva do ar. Algumas plantas suculentas da famlia das Crassulceas, alguns catos, e muitas angiosprmicas, utilizam como estratgia o metabolismo cido das Crassulceas CAM.

Para evitarem perdas de gua por evaporao man-tm os estomas fechados durante o dia. Para realizar a fotossntese estas plantas abrem os estomas noite e armazenam o CO2 capturado. O mecanismo CAM semelhante ao das plantas C4. Contudo o ciclo de Calvin-Benson ocorre separado no espao (nas plan-tas em C4) ou no tempo (nas plantas CAM). A fixao CO2 ocorre durante a noite nas clulas do mesfilo, quando os estomas esto abertos e h muito pouca perda de gua. Os produtos da fixao do CO2 so acumulados nos vacolos das clulas do mesfilo. Durante o dia os compostos orgnicos de 4 carbonos so transportados para os cloroplastos onde so des-carboxilados fornecendo o CO2 necessrio para o ciclo de Calvin-Benson. O ATP e o NADPH + H+ so provenientes das reaes fotoqumicas da fotossn-tese.

Plantas C3 Plantas C4

Fotorespirao Sim Sim, mas mnimaCiclo Calvin-Benson Sim SimComposto que reage com o CO2 no ciclo de Cal-vin-Benson RuDP (ribulose difosfato) PEP (fosfoenol piruvato)

Enzima fixadora do CO2 RuBisCo (carboxilase e oxigenase) PEP carboxilase

Primeiro produto da fixao do CO2cido fosfoglicrico (composto de 3 carbonos)

Oxaloacetato (composto de 4 carbonos)

Clulas fotossintticas Clulas do mesfilo Clulas do mesfilo e clulas da bainha do feixe

Tabela comparativa da fotossntese em plantas C3 e C4

Em resumo:

fase fotoqumica:

H2O + 4 H+ + NADP+ + ADP + Pi NADPH + H

+ + ATP + O2 + calor

converso de energia luminosa em energia qumi-ca

oxidao da gua fosforilao de ADP formando-se ATP reduo de NADP+ a NADPH, por ao do hi-

drognio libertado durante a fotlise da gua

fase qumica:

6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP 12NADP + 18ADP + 18P + 6H2O + C6H12O6

fixao do CO2 regenerao da ribulose difosfato (RuDP) utilizao da energia qumica do ATP e do poder

redutor do NADPH na produo de compostos orgnicos


1. Catabolismo, quais as fases do catabolismo?2. Explorando a fotossntese com discos de folhas

flutuantes, ... experimentando ... a fotossntese3. Atividades laboratoriais com seres e pigmentos fo-

tossintticos.4. O Oxignio na Fotossntese, veja, passo a passo, o

que acontece no tilacoide

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Biologia

5. Fotossntese III, simples a Fotossntese (!)6. Fotossntese - Fotossistema II, veja as reaes que

se do no Fotossistema II dos cloroplastos7. Fotossntese - Fase fotoqumica, veja em detalhe

o que acontece nas reaes de luz da fotossntese

8. Fotossntese-AAlexandre, veja a Fotossntese de forma animada e simples.

9. Gliclise, como se d a degradao da glicose na clula



EditorJos Feij



ImunidadeEm sentido lato, consiste nos diversos processos fisi-olgicos que o organismo tem disponveis para recon-hecer corpos estranhos, neutraliz-los e elimin-los.Os sistemas imunitrios desenvolveram dois tipos de mecanismos de defesa: imunidade inata e imunidade adaptativa.

imunidade inata (ou no especfica): tem como funo impedir a entrada de agentes patognicos no organismo, no desencadeando respostas per-sonalizadas ao agente patognico. Presente em to-dos os animais e plantas com flor

imunidade adaptativa (ou especfica): carateriza-se por desencadear respostas personalizadas para cada tipo de patgeno e por ter efeito de memoria (aps uma primeira infeo, num segundo ataque pelo patgeno o organismo mais clere na sua res-posta). Presente em vertebrados com mandbulas.

imunidade inata (ou no especfica)Consiste num conjunto de processos que confere pro-teo contra agentes patognicos impedindo a entra-da dos agressores ou destruindo-os se j se encontra-rem no interior do organismo.Em animais, a entrada de agentes pode ser impedi-da por barreiras fsicas ou por secrees e enzimas: a pele, as mucosas, os plos das narinas, a flora vegetal interna, o suor, as lgrimas, a saliva, o suco gstrico e o muco vaginal. A segunda defesa d-se caso os agen-tes patognicos j estejam no interior do organismo. Pode ser local (fagocitose) ou sistmica (febre, sistema complemento e interferes): fagocitose: capacidade de algumas clulas en-

volverem substncias com extenses da membra-na plasmtica e as digerirem j no seu interior. As clulas com capacidade fagocitria (fagcitos) po-dem ser de trs tipos:

eosinfilos: com fraca capacidade fagocitria neutrfilos: so os primeiros a fagocitar macrfagos: so clulas de grandes dimenses que se diferenciam a partir de moncitos. Por regenerarem os seus lisossomas (vesculas cheias de enzimas) tm uma maior longevidade e uma grande capacidade fagocitria.

Quando um tecido atingido pelos agentes patogni-cos, algumas clulas, os mastcitos, bem como alguns basfilos, produzem histamina e outros mediadores qumicos que provocam a dilatao dos vasos sangu-neos e aumentam a sua permeabilidade, aumentando o fluxo de sangue no local, o que explica o apareci-mento de inchaos (aumento do calibre dos vasos), vermelhido (aumento do nmero de glbulos ver-melhos), dor (o aumento do volume pressiona as ter-minaes nervosas) e calor (aumento da taxa metablica) caratersticos de uma inflamao. A histamina e outras substncias ao entrarem na circulao sangunea vo atrair os fagcitos para o local da inflamao, que con-seguem atravessar as paredes dos capilares modifican-do a sua forma diapedese. Os primeiros a chegar so os neutrfilos seguidos dos macrfagos.

resposta sistmica: quando todo o organismo in-vadido por microrganismos patognicos

febre: as toxinas produzidas pelos agentes pa-tognicos e certos compostos pirogenos, citoxi-

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nas, produzidos pelos leuccitos, podem fazer aumentar a temperatura do corpo. A subida de temperatura embora perigosa se excessiva, por um lado, inibe o crescimento dos microrganismos e por outro estimula e acelera os mecanismos de defesa.

interferes: conjunto de protenas envolvidas em mecanismos de defesa acionado em infees virais. Quando uma clula infetada por um agente viral, normal haver um acrscimo de RNA de cadeia dupla, resultante da replicao do material gentico viral (quer seja DNA ou RNA), que ativa o interfero. Essa ativao es-timula a produo de glicoprotenas (inter-feres) que sero excretadas para a circulao sangunea. Os interferes vo-se ligar a rece-tores membranares de clulas vizinhas ativando genes codificantes de protenas antivirais, que apenas so ativadas quando a clula infetada. Quando ativadas as protenas antivirais iniciam um processo de destruio do mRNA celular im-pedindo a sua traduo. A clula infetada acaba por morrer de forma programada apoptose e os vrus ficam sem local para se replicarem, fi-cando a infeo controlada. O interfero em si no tem uma funo antiviral mas sim de ativar a produo de protenas antivirais. Alguns inter-feres estimulam os fagcitos a destruir os mi-crorganismos.

sistema de complemento: corresponde a um grupo de cerca de 20 protenas produzidas pelo fgado e que circulam na linfa na sua forma inativa. Na presena de alguns agentes patognicos sofrem uma rpida ativao em cascata, isto , a ativao de uma protena estimula a ativao de outra e assim por diante. Uma vez ativadas as protenas desencadeiam uma resposta imunitria no es-pecfica, como por exemplo:* provocam a lise de clulas infeciosas. Algumas

protenas do completo fixam-se na membrana das bactrias, criando poros na membrana que levam as bactrias morte.

* atraem leuccitos aos locais de infeo qui-miotaxia

* ligam-se aos agentes patognicos facilitando a atividade dos fagcitos opsonizao.

imunidade adaptativa (ou especfica)Os mecanismos de defesa especficos vo sendo mo-bilizados enquanto os mecanismos no especficos in-

tervm numa primeira fase da infeo. A imunidade especfica, ao contrrio da no especfica, atua de for-ma diferente consoante o agente patognico e tem um efeito de memria, ou seja, o organismo memoriza o agente patognico numa primeira infeo e em in-fees posteriores a resposta imunitria mais rpida e poderosa.Este tipo de imunidade desencadeado sempre que o sistema imunitrio reconhece um antignio qualquer molcula que reage de forma especfica com um anticorpo ou com um recetor de um linfcito T, desencadeando respostas imunitrias especficas.A resposta imunitria especfica est intimamente as-sociada aos linfcitos (tipos B e T) clulas imuno-competentes ou seja, ganham a competncia (nos rgos linfides) para poderem reconhecer determi-nados eptopos. Para garantir que os seus recetores so funcionais e distinguem e no atacam o prprio organismo, fazem um estgio na medula ssea que s contem clulas do prprio organismo e todos os linfcitos que apresentarem recetores para antignios prprios so eliminados, induzindo-se apoptose (se-leo negativa).A atuao dos linfcitos B e T embora interligada bastante diferente:

os linfcitos B atuam indiretamente sobre os an-tignios atravs da produo de anticorpos, en-quanto os linfcitos T atuam diretamente

os linfcitos B reconhecem antignios livres, en-quanto os linfcitos T s reconhecem antignios associados a outras clulas

s existe uma categoria de linfcitos B e vrias de linfcitos T

Como a imunidade especfica atua sobre o que a imu-nidade no-especfica no conseguiu isoladamente eliminar, existem dois tipos de imunidade especfica dependendo da localizao da ao: humoral e celu-lar.

A imunidade humoral depende do reconheci-mento dos antignios, pelos linfcitos B, que cir-culem no sangue e linfa e que ainda no tenham por isso invadido as clulas. Os linfcitos B so produzidos e amadurecidos na medula ssea ad-quirindo recetores membranares especficos de determinados eptopos. Depois de sofrerem uma primeira seleo negativa de controlo, os linfcitos

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Biologia

B denominados naive migram para os rgos lin-fides secundrios.

Quando um antignio que circule na corrente san-gunea ou linftica passa por um dos rgos linfides secundrios, detetado pelo linfcito especfico e estabelecida uma ligao que ativa o linfcito se-leo clonal. Para evitar respostas erradas a antignios no perigosos, o linfcito B ativado sujeito a uma confirmao de reconhecimento por um linfcito T, que se for positiva ordena a multiplicao mittica do linfcito B multiplicao clonal. A diferenciao dos linfcitos B inicia-se depois da multiplicao trans-formando as clulas originais em plasmcitos e em c-lulas B memria. Os plasmcitos so clulas efetoras com grande capacidade de sntese proteica, produzin-do grandes quantidades de protenas anticorpos. As clulas B memria so clulas diferenciadas e autoriza-das, mas no efetoras, com uma grande longevidade, que acionam uma resposta imunitria rpida e potente numa segunda infeo memria imunitria.

Os anticorpos so protenas globulares imunoglobu-linas (Ig) que se ligam a eptopos especficos. Apesar da forte especificidade das Ig, estas molculas partil-ham algumas caratersticas:

so constitudas por quatro cadeias polipetdicas: duas longas ou pesadas e duas curtas ou leves

estrutura em Y devido s ligaes dissulfito entre as cadeias longas

possuem um regio constante comum a todos os anticorpos da mesma classe, que permite serem identificadas por outros componentes do sistema imunitrio

possuem uma regio varivel que lhes confere es-pecificidade

ligam-se aos antignios em dois locais, os de-terminantes antignicos, localizados na regio varivel

No Homem, e nos vertebrados em geral, conhecem-se cinco classes de imunoglobulinas

Classe de Ig Local de ocorrncia Funes

Ig A Leite, saliva, lgrimas, secrees respiratrias e gstricas Protege contra agentes patognicos nos locais de entrada do organismo

Ig D Linfcitos B Estimula linfcitos B a produzirem outros tipos de anticorposIg E Mastcitos presentes nos tecidos Interfere na libertao de substncias alrgicasIg G Plasma e na linfa intersticial Protege contra bactrias, vrus e toxinasIg M Plasma Primeiro anticorpo a atuar perante um antignio

Aps as imunoglobulinas se terem ligado ao respetivo antignio forma-se o complexo antignio-anticorpo, que desencadeia os processos destrutivos de agentes patognicos, que consoante a classe a que cada anti-corpo pertence pode variar:

neutralizao: o complexo antignio-anticorpo impede o antignio de atuar

opsonizao: a formao do complexo antig-nio-anticorpo que rapidamente identificado e fagocitado por macrfagos

imobilizao e preveno de aderncia: a formao do complexo antignio-anticorpo impede o an-tignio de se mover ou se ligar a hospedeiros

aglutinao ou precipitao: os complexos antig-nio-anticorpo formam aglomerados de grandes dimenses que os impede de circular

ativao do sistema complemento: o complexo

antignio-anticorpo ativa a primeira protena do sistema complemento dando inicio cadeia de ati-vaes sucessivas.

A imunidade celular est associada aos linfcitos T, produzidos na medula mas, ao contrrio dos B, estes so maturados no timo. A resposta imu-nitria ativada quando uma clula apresentadora que podem ser macrfagos, linfcitos B ou agentes virais, apresenta um antignio a um linfcito T.

Tal como os linfcitos B, os linfcitos T naive ficam armazenados nos rgos linfides secundrios at que uma clula apresentadora lhes apresente um antignio e os ative, comeando a produzir protenas capazes de desencadear respostas variadas nas clulas-alvo. Os diferentes tipos de linfcitos tm funes diferentes e so identificados em laboratrio pela presena de diferentes marcadores.


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linfcitos citotxicos ou citolticos (TC): recon-hecem e destroem clulas infetadas e cancero-sas. Os linfcitos reconhecem estas clulas por exibirem glicoprotenas anormais superfcie e depois de ativados segregam substncias txicas que destroem as clulas. Os linfcitos no sofrem qualquer alterao permanecendo, se necessrio, ativos.

linfcitos auxiliares (TH): reconhecem o MHC de superfcie dos macrfagos e libertam mediadores qumicos (citoquinas) que estimulam linfcitos B, fagcitos e/ou outros linfcitos T.

linfcitos T supressores (TS): segregam substn-cias que reduzem ou suprimem a resposta imu-nitria quando a infeo j est controlada.

De uma maneira geral, quando os linfcitos T recon-hecem o antignio especifico, atuam consoante a classe a que pertencem mas comum a todos eles a diferenciao de linfcitos T memria que numa se-gunda infeo pelo mesmo antignio desencadeiam respostas mais potentes e rpidas.

ImunizaoA memria imunitria desenvolve-se durante o primeiro contato com o antignio, conferindo imuni-dade aos indivduos. A imunidade pode ser natural, como se descreveu acima quando o prprio organis-mo reage contra os agentes patognicos ou pode ser induzida, atravs da administrao direta de anticor-

pos especficos (imunidade passiva) ou atravs da ad-ministrao de vacinas (imunidade ativa).As vacinas so preparados de agentes patognicos mortos ou alterados, vrus patgenos ou toxinas que neste caso especfico no desencadeiam a doena, mas estimulam respostas imunitrias especificas no organismo. Ao desencadear uma resposta imunitria primria consequentemente desencadeia a formao de clulas-memria que na eventualidade de uma in-feo posterior pelo mesmo agente patognico iro produzir uma resposta mais rpida e potente. Algu-mas vacinas conferem imunidade para toda a vida como a vacina do sarampo e outras tm de ser adminis-tradas periodicamente como a anti-tetnica.


1. Design de Medicamentos, um resumo da cincia da Farmacologia e as suas ltimas novidades;

2. Haptenos - Como funcionam;3. Infeo por agrobacteriumIII;4. Alergias.5. Sistema Imunitrio - Fator estimulador de colnias,

produo de glbulos brancos devido ao fator es-timulador de colnias

6. Apoptose, a morte celular - Como acontece?7. Sistema Imunitario - Teoria da seleo clonal, a

seleo clonal como parte do Sistema Imunitrio8. Origem do cancro da mama, como se origina o

Cancro da Mama?



EditorJos Feij



Microscpio ticoO microscpio um instrumento utilizado para am-pliar e observar estruturas pequenas dificilmente visveis ou invisveis a olho n. O microscpio tico utiliza luz visvel e um sistema de lentes de vidro que ampliam a imagem das amostras.Os primeiros microscpios ticos datam de 1600, mas incerto quem ter sido o autor do primeiro. A sua criao atribuda a vrios inventores: Zacharias

Janssen, Galileo Galilei, entre outros. A popularizao deste instrumento, no entanto, atribuda a Anton van Leeuwenhoek (Fig.1).Os microscpios ticos so constitudos por uma componente mecnica de suporte e de controlo da componente tica que amplia as imagens. Os mi-croscpios atuais que usam luz transmitida partilham os mesmo componentes bsicos (Fig. 2).

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Biologia

Componentes mecnicos p ou base apoio a todos os componentes do mi-

croscpio brao fixo base, serve de suporte s lentes e

platina platina base de suporte e fixao da preparao,

tem uma abertura central (sobre a qual coloca-da a preparao) que deixa passar a luz. As pinas ajudam fixao da preparao. A platina pode ser deslocada nos microscpios mais modernos, nos antigos tinha que se mover a prpria amostra, se-gura pelas pinas.

revlver suporte das lentes objetivas, permite trocar a lente objetiva rodando sobre um eixo

tubo ou canho suporta a ocular na extremidade superior

parafuso macromtrico permite movimentos verticais da grande amplitude da platina

parafuso micromtrico permite movimentos verticais lentos de pequena amplitude da platina para focagem precisa da imagem

Componentes ticos condensador sistema de duas lentes (ou mais)

convergentes que orientam e distribuem a luz emitida de forma igual pelo campo de viso do mi-croscpio

diafragma regula a quantidade de luz que atinge o campo de viso do microscpio, atravs de uma abertura que abre ou fecha em dimetro (semel-hante s mquinas fotogrficas)

fonte luminosa atualmente utiliza-se luz artifi-cial emitida por uma lmpada includa no prprio microscpio com um interruptor e algumas vezes com um restato que permite regular a intensidade da luz. Os modelos antigos tinham um espelho de duas faces: a face plana para refletir luz natural e a face cncava para refletir luz artificial.

lente ocular cilindro com duas ou mais lentes que permitem ampliar a imagem real fornecida pela objetiva, formando uma imagem virtual mais prxima dos olhos do observador. As oculares podem ser de diferentes ampliaes sendo a mais comum de 10x. A imagem criada pela ocular am-pliada, direita e virtual.

lente objetiva conjunto de lentes fixas no re-volver, que girando permite alterar a objetiva con-soante a ampliao necessria. a lente que fica mais prxima do objeto a observar, projetando uma imagem real, ampliada e invertida do mesmo.

As objetivas secas, geralmente com ampliao de 10x, 40x e 50x, so assim designadas porque entre a sua extremidade e a preparao existe somente ar. As objetivas de imerso (ampliao at 100x), pelo contrrio, tm a sua extremidade mergulhada em leo com o intuito de aumentar o poder de resoluo da objetiva: como o ndice de refrao de leo semelhante ao do vidro o feixe de luz no to desviado para fora da objetiva.

Como funciona o microscpio ticoA intensidade da luz pode ser regulada diretamente atravs do restato que atua na prpria fonte lumi-nosa ou indiretamente atravs do condensador e do diafragma: a intensidade aumenta se se subir o con-

Figura 1 - Microscpio tico de Anton van Leeuwenhoek

Figura 2 - Microscpio tico1. Lentes oculares 2. Revlver 3. Lentes objetivas 4. Parafuso macromtrico 5. Parafuso micromtrico 6. Platina 7. Foco luminoso (Lmpada ou espelho) 8. Condensador e diafrag-

ma 9. Brao


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densador e abrir o diafragma e diminui se se descer o condensador e fechar o diafragma.A ampliao nmero de vezes que a imagem au-mentada em relao ao objeto real funo conjunta do poder de ampliao da objetiva e ocular utilizadas. A ampliao total o produto da ampliao da obje-tiva pela ampliao da ocular (exemplo, ampliao da ocular 10x, ampliao da objetiva 20x, ampliao total 10 x 20 = 200x.A imagem observada depende tambm do poder de resoluo, isto , a capacidade que as lentes tm de discriminar objetos muito prximos. O poder de resoluo depende do comprimento de onda da luz utilizada, e o seu valor terico para um microscpio tico de cerca de 0,2 m ou seja, dois objetos tm de estar pelo menos a uma distncia um do outro de 0,2 m para poderem ser discriminados ao microscpio tico. Este valor, contudo, s alcanvel com lentes de elevada qualidade e preo!A preparao colocada na platina e fixa com o auxlio das pinas. Com os parafusos existentes na platina move-se a preparao at esta estar sobre a abertura por onde passa a luz. Olhando atravs da ocular (mo-nocular ou binocular, respetivamente com uma ou duas lentes) e com a objetiva de menor ampliao fo-ca-se a imagem, preferencialmente no centro do cam-po de viso, utilizando os parafusos macromtrico e micromtrico. Aps esta primeira focagem, podem-se utilizar objetivas de maior poder de ampliao, de for-ma sequencial repetindo todo o processo j descrito. A imagem final observada ser ampliada, virtual e in-vertida. Dependendo do microscpio, em alguns ca-sos, a imagem final pode ser direita e no invertida.

Por exemplo, se utilizarmos uma preparao da letra F, tal como na figura, as imagens formadas pela obje-tiva e pela ocular so como descritas (Fig.3).

F

F F

Preparao da letra F

Imagem da objetiva:- Ampliada- Virtual- Invertida

Imagem da ocular:- Ampliada- Real- Invertida

Figura 3 - Imagens obtidas por uma lente objetiva e ocular a partir de uma preparao com a letra F.

As posies relativas da letra F so como se observar-iam ao microscpio.


1. Os Componentes de um Microscpio, conhea para que servem os principais componentes de um microscpio;

2. Como Fazer uma Preparao, ...... to simples .....



EditorJos Feij



Neurnio uma clula nervosa, estrutura bsica do sistema nervoso, comum maioria dos vertebrados. Os neu-rnios so clulas altamente estimulveis, que pro-cessam e transmitem informao atravs de sinais eletro-qumicos. Uma das suas caratersticas a ca-

pacidade das suas membranas plasmticas gerarem impulsos nervosos. A maioria dos neurnios, tipica-mente, possui o corpo celular e dois tipos de prolon-gamentos citoplasmticos, as dendrites e os axnios.

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Biologia

corpo celular: contm o ncleo e a maior parte dos organelos. nesta parte onde ocorre a sntese proteica.

dendrites: so prolongamentos finos, geralmente ramificados, que recebem e conduzem os estmu-los provenientes de outros neurnios ou de clulas sensoriais.

axnio: o prolongamento, geralmente, mais longo que transmite os impulsos nervosos provenientes do corpo celular. O comprimento do axnio varia muito entre os diferentes tipos de neurnios. Nos vertebrados e em alguns invertebrados os axnios so cobertos por uma bainha isolante de mielina, tomando a designao de fibra nervosa.

terminaes do axnio: contm sinapses, estru-turas especializadas onde so libertadas susbtn-cias qumicas, neurotransmissores, que estabe-lecem a comunio com as dendrites ou corpo celular de outros neurnios.

a

b

c

de

g

f

h

Figura 1 - Esquema representativo de um neurnio tpico.a. Dendrite b. Soma c. Ncleo d. Axnio e. Bainha de mielina f. Clula de Schwann g. Ndulo de Ranvier h. Axnio terminal

Quando a terminao do axnio de um neurnio es-tabelece ligaes com as dendrites ou corpo celular de um outro neurnio, as membranas modificam-se e formam uma sinapse, que permite que o impulso ner-voso seja conduzido de um neurnio para o seguinte. Quando o impulso nervoso chega terminao do axnio que forma uma sinapse libertam-se neuro-transmissores a partir da membrana pr-sinptica que atravessam a fenda sinptica e se ligam aos recetores da membrana pos-sinptica do neurnio seguinte. Os neurnios no entanto no so as nicas clulas do sistema nervoso, as clulas de glia funcionam como suporte fsico dos neurnios e auxiliam as ligaes durante o desenvolvimento embrionrio. Existem

vrios tipos de clulas de glia: as clulas de Schwann no sistema nervoso perifrico, os oligodendrcitos no sistema nervoso central. Muitas clulas gliais for-necem nutrientes aos neurnios enquanto outras con-somem partculas estranhas e resduos celulares. Outra das suas funes a manuteno dos nveis inicos volta dos neurnios. Embora no tenham axnios e no transmitam por isso impulsos nervosos, as c-lulas gliais comunicam entre si eletricamente atravs das gap junction, que permitem o fluxo inico entre clulas.Como em todas as clulas, o citoplasma do neurnio tem um excesso de carga negativa. A voltagem no in-terior do neurnio geralmente 60-70 milivolts (mV) mais negativa que o exterior da clula. Esta diferena de carga entre o meio extracelular e o meio intracelular gera uma diferena de potencial eltrico entre as duas faces da membrana potencial de membrana, que quando a clula no est a transmitir impulsos ner-vosos da ordem dos -70 mV potencial de repouso. O sinal negativo indica como referido anteriormente que o interior da clulas tem maior carga negativa do que o exterior. O neurnio sensvel a qualquer fator qumico ou fsico que provoque uma alterao no po-tencial de repouso da membrana. A alterao mais extrema que pode ocorrer no potencial de membrana o impulso nervoso (ou potencial de ao), que uma rpida alterao do potencial eltrico, em que por breves instantes (1 ou 2 milisegundos) o interior da clula torna-se mais positivo que o exterior.As membranas plasmticas dos neurnios so constitu-das por uma bicamada fosfolipdica impermevel aos ies, como nas outras clulas, mas possuem protenas que funcionam como canais ou bombas inicas. O potencial de repouso deve-se sobretudo diferena de concentrao dos ies sdio Na+ e potssio K+ den-tro e fora da clula. Diferena essa que mantida pelo funcionamento dos canais e das bombas de sdio e potssio, que bombeiam sdio para o meio externo e potssio para o meio interno, com consumo de ATP, contrariando a difuso passiva destes ies.A bomba de sdio e potssio transporta 3 Na+ por cada 2 K+ , a quantidade de ies K+ que sai da clula (por transporte passivo) superior quantidade de ies Na+ que entra na clula, criando-se um dfice de cargas positivas na clula relativamente ao exterior.Os canais que existem na membrana celular permitem a passagem de K+ e Na+ de forma passiva. Quando o neurnio est em repouso, os canais esto fechados e


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abrem quando a clula estimulada, permitindo uma rpida entrada de Na+, e uma alterao do potencial de membrana de -70 mV para + 35 mV, chamando-se a esta diferena, potencial de despolarizao. A rpida alterao do potencial eltrico que ocorre durante a despolarizao designa-se por potencial de ao e da ordem dos 105 mV. Quando o potencial de ao atinge o seu mximo durante a despolarizao, au-menta a permeabilidade da membrana ao K+, e a per-meabilidade dos canais ao Na+ volta ao normal. D-se uma quebra no potencial de membrana at atingir o seu valor de repouso, chamando-se a esta diferena potencial, repolarizao.A transmisso de um impulso nervoso um exem-plo de uma resposta do tipo tudo-ou-nada, isto , o estmulo tem de ter uma determinada intensidade para gerar um potencial de ao. O estmulo mnimo necessrio para desencadear um potencial de ao o estmulo limiar, e uma vez atingido este limiar, o aumento de intensidade no produz um potencial de ao mais forte mas sim um maior nmero de im-pulsos por segundo. O potencial de ao gerado na membrana estimulada propaga-se rea vizinha, con-duzindo sua despolarizao e assim por diante. Estas sucessivas despolarizaes e repolarizaes ao longo da membrana do neurnio constituem o impulso ner-voso, cuja propagao se faz num nico sentido, das dendrites para o axnio.A velocidade de transmisso do impulso nervoso varia muito entre neurnios e espcies diferentes. Por exemplo, nas anmonas em geral a velocidade da ordem dos 0.1 m/s, enquanto que nos neurnios motores de alguns mamferos da ordem dos 120m/s. estas diferenas na velocidade de transmisso esto relacionadas com a estrutura do axnio:

dimetro: pequenos dimetros apresentam maior resistncia logo o impulso transmitido mais len-tamente

bainha de mielina: nos vertebrados embora os axni-os tenham dimetros inferiores aos dos inverte-brados, a elevada velocidade de propragao do impulso garantida pela presena da bainha de mielina, formada por clulas de Schwann que en-volvem o axnio. As interrupes entre clulas de Schwann na bainha de mielina, so designadas por ndulos de Ranvier.

Em axnios mielinizados, o potencial de ao apenas despolariza a membrana na regio dos ndulos de Ranvier, uma vez que a bainha atua como um isolan-te impedindo a despolarizao nas restantes zonas. A rpida propagao atingida pois o impulso salta de um ndulo para o outro.A passagem do impulso nervoso de uma clula para a outra faz-se atravs das sinapses.


1. Potencial de Ao dos Nervos II, faa variar o po-tencial de ao numa clula nervosa

2. Potencial de Ao dos Nervos I, observe o poten-cial de ao numa clula nervosa

3. Sinapses.4. Os Neurnios, como que os neurnios podem

levar a comportamentos complexos?5. Sistema Nervoso (apresentao), fique a conhecer

o funcionamento do Sistema Nervoso com esta apresentao!



EditorJos Feij



RespiraoConjunto das vias catablicas, a partir das quais os or-ganismos obtm energia a partir da oxidao de uma molcula orgnica sendo o aceitador final de eletres

e protes uma molcula inorgnica externa. Na res-pirao a glicose o substrato mais comum. Os or-ganismos oxidam a glicose na presena de oxignio de

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Biologia

acordo com a seguinte reao:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energia

As vias metablicas associadas respirao ocorrem nas clulas das plantas e dos animais, gerando cerca de 38 molculas de ATP por cada molcula de glicose oxidada. Nem toda a energia produzida aproveitada, apenas cerca de metade conservada sob a forma de energia qumica (ATP) e o resto libertado sobre a forma de calor.Nas clulas eucariotas as necessidades energticas so maiores, e a presena de organelos como as mi-tocndrias permitem uma oxidao completa do ci-do pirvico obtido na gliclise, originando compos-tos mais simples (gua e dixido de carbono) com libertao de energia. Esta via metablica ocorre na presena de oxignio e denomina-se respirao aer-bia.O metabolismo aerbico bastante mais eficiente do ponto de vista energtico que o metabolismo anaerbi-co, partilham as primeiras reaes da gliclise e de-pois o metabolismo aerbico continua a degradao

do cido pirvico atravs do ciclo de Krebs e da fos-forilao oxidativa, que decorre nas mitocndrias das clulas eucariotas e no citoplasma das clulas pro-cariotas.A degradao oxidativa completa da glicose pode ser compartimentada em quatro etapas bioqumicas prin-cipais: a gliclise, a formao do acetil-CoA, o ciclo de Krebs (ciclo do cido ctrico ou dos cidos tricarboxli-cos) e a cadeia transportadora de eletres onde se d a fosforilao oxidativa. Durante a respirao um com-posto orgnico (geralmente acar) completamente oxidado formando CO2 e H2O. Na respirao aerbia, o oxignio molecular, O2 serve como aceitador final de eletres. Na respirao anaerbia, o aceitador final de eletres pode ser o NO3

- (io nitrato), SO42- (io sulfa-

to), CO2 ou fumarato. Se o substrato oxidado durante a respirao for uma protena ento forma-se tambm amnia.As bactrias, ao contrrio das cianobactrias e dos eucariotas, possuem vias metablicas alternativas oxidao da glicose: a via oxidativa da pentose fosfato e a via de Entner-Doudoroff. Aqui apenas iremos re-portar a gliclise.

AUTOTRFICOSFotossntese

Armazenamento de energia qumica

Alimento

AUTOTRFICOS eHETEROTRFICOS

Gliclise GlicliseVia aerbica Via anaerbica

Respirao

celular Formao deAcetil-CoA

Ciclo de Krebs

Cadeia respiratria

Restantesreaes dafermentao

- Oxidao completa-Resduos: H2O e CO2- Energia: 36 ATP

- Oxidao incompleta-Resduos: etanol ou cido lctico ou CO2- Energia: 2 ATP

Etapas da respirao aerbia:

GlicliseVia metablica comum a todos os seres vivos con-siste na oxidao incompleta da glicose em piruva-

to e ocorre no citosol de eucariotas e procariotas. A gliclise ocorre na presena ou ausncia de oxignio. Consiste em 10 reaes que convertem a molcula de glicose com 6 tomos de carbono (6C) em duas molculas de piruvato com 3C, com produo de


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2 ATPs e reduo de 2 NAD+ em NADH + H+. A gliclise pode ser divida em dois grupos de reaes:

fase de ativao, em que fornecida energia da hi-drlise do ATP glicose para que se torne quimi-

camente ativa e se d incio sua degradao; fase de rendimento, em que a oxidao dos com-

postos orgnicos permite aproveitar energia liber-tada para a produo de ATP.

As primeiras 5 reaes so endoenergticas, isto , consomem energia.

1. o ATP transfere um grupo fosfato (P) para a glicose 6C, formando a glicose 6-P

2. a glicose 6-P sofre um rearranjo da molcula, originando o ismero frutose 6-P

3. outro ATP transfere um P para frutose 6-P originando a frutose 1,6-P (ou frutose difosfato)

4. a molcula de frutose sofre rearranjo molecular (o anel benzeno abre) e a frutose 1,6-P origina duas molculas diferentes de 3 carbonos fosfato de diidroxiacetona e gliceraldedo 3P (ou cido fosfoglicrico)

5. a fosfato de diidroxiacetona sofre um rearranjo estrutural e forma-se o seu ismero, o cido fosfoglicricoResultado desta fase: 2 molculas de cido fosfoglicrico, 2 molculas NADH + 2 H+As seguintes 5 reaes ocorrem em duplicado a partir das 2 molculas de cido fosfoglicrico

6. o cido fosfoglicrico oxidado, formando o 1,3 bifosfoglicerato (converso de um acar num cido) e um NADH + H+ - nesta reao de fosforilao do substrato com fosfato inorgnico paralelamente com a oxidao e reduo do NAD que resulta um ganho energtico para a clula

7. o 1,3 bifosfoglicerato cede o grupo fosfato a 1 ADP, formando ATP e 3 fosfoglicerato

8. o grupo fosfato muda de local ao nvel molecular no 3 fosfoglicerato formando 2 fosfoglicerato

9. o 2 fosfoglicerato perde uma molcula de H2O, formando o fosfoenolpiru-vato (PEP)

10. o PEP cede um P ao ADP, formando ATP e piruvatoResultado desta fase: 2 molculas de piruvato, 2 H2O e 4 ATPs

GLICLISE

Glicose

GlicocineseATP

ADPGlicose-5-P

Frutose-6-P

DHAP Gliceraldeido-3-P

Frutose-1,6-P

1,3-Bifosfoglicerato

3-Fosfoglicerato

2-Fosfoglicerato

Fosfoenolpiruvato (PEP)

Piruvato

Piruvato-cinese

Piruvatodesidrogenase

Acetil CoA

Ciclo deKrebs

ATP

ADP

NAD+

NADH

ADP

ATP

ADP

ATP

NADH

NAD+

Lactato

ATP

Formao do Acetil-coenzima A (AcetilCoA)Na presena de oxignio, o piruvato entra na mi-tocndria, e oxidado formando um composto de 2 carbonos, o acetato, com libertao de energia e CO2. Durante este processo o acetato liga-se a uma coenzi-ma coenzima A (CoA) formando o acetil-coen-zima A.Os 3 passos:1. piruvato oxidado e forma acetato com libertao

de CO22. a energia libertada na oxidao do piruvato

armazenada na reao de reduo do NAD+ a NADH + H+

3. a molcula de acetato combina-se com a coenzima A formando o acetil-coenzima A.

Ciclo de KrebsO ciclo de Krebs o conjunto de reaes que conduz

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Biologia

oxidao completa da glicose. Ocorre na matriz da mitocndria dos eucariontes e no citoplasma dos pro-cariontes. Os principais reagentes do ciclo de Krebs so o acetato na forma de acetil-CoA, gua e trans-portadores de eletres. As reaes so catalisadas por enzimas donde se destacam as descarboxilases (catalisadores das descarboxilaes) e as desidroge-nases (catalizadores das reaes de oxidao-reduo que conduzem formao de NADH).Cada molcula de glicose conduz formao de duas molculas de piruvato, que originam duas molculas de acteil-CoA, dando inicio a dois ciclos de Krebs. Por cada molcula de glicose degradada, resultam no final do ciclo de Krebs:

6 molculas de NADH 2 molculas de FADH2 2 molculas de ATP 4 molculas de CO2

Reaes do Ciclo de KrebsO acetilCoA com dois carbonos no seu grupo acetato reage com o oxaloacetato (cido com 4 carbonos) for-mando um composto de 6 carbonos, o cido ctrico (citrato). As seguintes reaes catalizadas por vrias enzimas iro continuar a degradao do cido citrco at formao de uma nova molcula de 4 carbonos, o oxaloacetato. Esta nova molcula de oxaloacetato vai reagir com outro acetilCoA e assim sucessiva-mente. Os reagentes iniciais e os produtos intermdi-os e finais permitem a manuteno e

revista de ciência elementar, volume i, número 1

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