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APRESENTAÇÃO

Este módulo faz parte da coleção intitulada MATERIAL MODULAR, destinada às três

séries do Ensino Médio e produzida para atender às necessidades das diferentes rea-

lidades brasileiras. Por meio dessa coleção, o professor pode escolher a sequência que

melhor se encaixa à organização curricular de sua escola.

A metodologia de trabalho dos Modulares auxilia os alunos na construção de argumen-

tações; possibilita o diálogo com outras áreas de conhecimento; desenvolve as capaci-

dades de raciocínio, de resolução de problemas e de comunicação, bem como o espírito

crítico e a criatividade. Trabalha, também, com diferentes gêneros textuais (poemas,

histórias em quadrinhos, obras de arte, gráficos, tabelas, reportagens, etc.), a fim de

dinamizar o processo educativo, assim como aborda temas contemporâneos com o ob-

jetivo de subsidiar e ampliar a compreensão dos assuntos mais debatidos na atualidade.

As atividades propostas priorizam a análise, a avaliação e o posicionamento perante

situações sistematizadas, assim como aplicam conhecimentos relativos aos conteúdos

privilegiados nas unidades de trabalho. Além disso, é apresentada uma diversidade de

questões relacionadas ao ENEM e aos vestibulares das principais universidades de cada

região brasileira.

Desejamos a você, aluno, com a utilização deste material, a aquisição de autonomia

intelectual e a você, professor, sucesso nas escolhas pedagógicas para possibilitar o

aprofundamento do conhecimento de forma prazerosa e eficaz.

Gerente Editorial

Biologia celular I

© Editora Positivo Ltda., 2010

Proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio, sem autorização da Editora.

Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP)

(Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil)

DIRETOR-SUPERINTENDENTE: DIRETOR-GERAL:

DIRETOR EDITORIAL: GERENTE EDITORIAL:

GERENTE DE ARTE E ICONOGRAFIA: AUTORIA:

ORGANIZAÇÃO:EDIÇÃO DE CONTEÚDO:

EDIÇÃO:ANALISTA DE ARTE:

PESQUISA ICONOGRÁFICA:EDIÇÃO DE ARTE:

ILUSTRAÇÃO:

PROJETO GRÁFICO:EDITORAÇÃO:

CRÉDITO DAS IMAGENS DE ABERTURA E CAPA::

PRODUÇÃO:

IMPRESSÃO E ACABAMENTO:

CONTATO:

Ruben FormighieriEmerson Walter dos SantosJoseph Razouk JuniorMaria Elenice Costa DantasCláudio Espósito GodoyAugusto Adolfo BorbaCarla MoralesLuiz Carlos Prazeres / Milena Santiago dos Passos LimaRose Marie WünschTatiane Esmanhotto KaminskiIlma Elizabete RodenbushAngela Giseli de SouzaAngela Giseli / Divanzir Padilha / Eduardo Borges / Eduardo Vetillo / Jack Art / Marcos GomesO2 ComunicaçãoAlexandra M. Cezar / Sérgio R. G. dos ReisP. Imagens/Carlos Renato Fernandes; © iStockphoto.com/ktsimage; © Shutterstock/Leigh Prather; © Shutterstock/Mopic; © Shutterstock/serg_dibrova; © Wikimedia/Luc ViatourEditora Positivo Ltda.Rua Major Heitor Guimarães, 17480440-120 Curitiba – PRTel.: (0xx41) 3312-3500 Fax: (0xx41) 3312-3599Gráfica Posigraf S.A.Rua Senador Accioly Filho, 50081300-000 Curitiba – PRFax: (0xx41) 3212-5452E-mail: [email protected]@positivo.com.br

Todos os direitos reservados à Editora Positivo Ltda.

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@BIO826Principais

características da

drenagem linfática

@BIO826

B726 Borba, Augusto Adolfo.

Ensino médio : modular : biologia : biologia celular I / Augusto Adolfo Borba ; ilustrações Angela Giseli ... [ et al.]. – Curitiba : Positivo, 2010.

: il.

ISBN 978-85-385-6514-7 (livro do aluno)

ISBN 978-85-385-6515-4 (livro do professor)

1. Biologia. 2. Ensino médio – Currículos. I. Giseli, Angela. II. Título.

CDU 373.33

SUMÁRIO

Unidade 1: Introdução à Biologia: organização da vida

Unidade 2: Fundamentos químicos da vida: composição dos seres vivos

Composição inorgânica: compostos minerais 17

Composição orgânica: compostos de carbono 20

Surgimento dos seres vivos: Abiogênese x

Biogênese 6

Origem da vida 9

Divisões da Biologia 13

Unidade 3: Ácidos nucleicos: linguagem da vida

Classificação dos ácidos nucleicos 39

Exames de DNA 43

Unidade 4: Biologia celular: estudo das células

Histórico celular 49

Organismos unicelulares e pluricelulares 50

Organização celular: procariontes e eucariontes 50

Reinos dos seres vivos 51

Unidade 5: Membranas celulares: trocas entre as células

Estrutura da membrana celular 54

Especializações da membrana celular 57

Fisiologia da membrana celular 57

O projeto gráfico atende aos objetivos da coleção de diversas formas. As ilustrações, diagramas e figuras contribuem para a construção correta dos conceitos e estimulam um envolvimento ativo com temas de estudo. Sendo assim, fique atento aos seguintes ícones:

Fora de escala numérica

Imagem ampliada

Representação artística

Formas em proporção

Escala numérica

Imagem microscópica

Coloração artificial

Coloração semelhante ao natural

Fora de proporção

Biologia celular I4

Os humanos primitivos viviam perto da natureza. Todos os dias eles

se viam às voltas com plantas e animais, como coletores, caçadores

ou pastores. E a morte – de bebês e velhos, de mulheres no parto, de

homens na guerra – estava sempre presente. Certamente nossos pri-

meiros ancestrais pelejaram com a eterna pergunta: "O que é a vida?".

MAYR, Ernst. Isto é Biologia: a ciência do mundo vivo. São Paulo: Companhia das Letras, 2008. p.19.

Introdução à Biologia: organização da vida

1

Ensino Médio | Modular 5

BIOLOGIA

1. Analise esta imagem, que representa a origem e as transformações da vida na Terra, e responda às questões:

a) O que a imagem retrata? Que informações você obtém na análise da imagem?

b) Por que a vida é representada em forma de uma espiral? Qual a posição do ser humano nessa imagem?

2. Analise o seguinte pensamento de Maurício Pietrocola, pesquisador das Ciências da Na-tureza, e responda à questão:

A capacidade de produzir ideias e organizá--las sobre a tutela da razão e da experimen-tação está na base de todo o conhecimento

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os casos particulares estudados e atinge os

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Qual a relação entre as ideias expostas pelo pesquisador e a imagem analisada?

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Ensino de Ciências

Surgimento dos seres vivos: Abiogênese x Biogênese

Geração Espontânea ou

AbiogêneseAté meados do século XIX, pensava-se que os seres vivos

poderiam surgir não apenas por meio do processo reproduti-vo, mas que existiria também a possibilidade de eles serem formados espontaneamente da matéria bruta (inanimada). Um dos precursores dessa hipótese, conhecida por Geração Espontânea ou Abiogênese (do grego a = sem; bios = vida; genesis = nascimento) foi o filósofo grego Aristóteles (384- -322 a.C.). Os defensores dessa ideia supunham que certos materiais poderiam conter um "princípio ativo", ou seja, uma "força vital" capaz de comandar um conjunto de reações que determinavam a transformação do material inanimado em or-ganismo vivo. Assim explicava-se, por exemplo, como surgiam larvas de moscas da carne podre e como os vermes apareciam no intestino humano. O “princípio ativo” de Aristóteles explicava por que um ovo fecundado poderia se transformar em uma vida animal. Essa ideia foi aceita durante séculos.

O poeta romano Virgílio (70 a.C.-19 a.C.) admitia que mos-cas e abelhas fossem geradas de cadáveres apodrecidos. Na Idade Média, muitos defensores da Abiogênese afirmavam que patos poderiam nascer do lodo das lagoas e que dos restos da pele de cobra, espalhados pelo chão, nasceriam muitas cobras. No século XVII, o médico belga Jean Baptiste van Helmont (1577-1644) elaborou uma receita para a produção de ratos em 21 dias, a partir de uma camisa suada, germe de trigo e queijo. Para ele, o princípio gerador da vida seria o suor da camisa.

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Os experimentos de Francesco Redi favoreceram a hipótese da Biogênese

Ao se analisarem as teorias a respeito de um tema, é preciso considerar o contexto histórico e a formação pessoal de seus idealizadores. Boas ideias, algum tempo depois, podem parecer absurdas. Analise algumas propostas formuladas com o objetivo de explicar o surgimento dos seres vivos.

BiogêneseContrariando aqueles que defendiam a Abiogênese, o médi-

co italiano Francesco Redi (1626-1697) realizou trabalhos para comprovar que a vida não surgia da matéria inanimada. Com uma série de experimentos, em meados de 1668, provou que larvas de insetos, como as das moscas que se desenvolviam na putrefação de cadáveres, originavam-se de ovos ali depositados por outras moscas. Isso contrariava a crença de que os “vermes” (larvas de moscas) surgiam espontaneamente da carne podre.

A primeira parte de seus experimentos consistia-se em colocar algumas dessas larvas dentro de um vidro fechado. Por meio de observações, Redi verificou que, depois de algum tempo, essas larvas ficavam imóveis e protegidas por rígidas cascas que se rompiam e liberavam as moscas. Concluiu, então, que as moscas as quais nasciam em cadáveres eram provenientes de tais larvas. Mas, qual era a origem das larvas?

Em uma segunda etapa, o médico colocou pedaços de carne em recipientes separados, alguns fechados por gaze e outros abertos. Se as larvas surgissem espontaneamente, por meio da Abiogênese, deveriam aparecer em todos os frascos.

Redi observou que as moscas eram atraídas pelo cheiro da carne e pousavam nos pedaços que estavam no interior dos frascos destampados. Depois de alguns dias, notou que surgiram larvas somente dentro desses frascos. A sua conclusão foi a de que a Abiogênese não tinha consistência, nem qualquer validade.

Biologia celular I6

Antonie van Leeuwenhoek aperfeiçoou um sistema de len-

tes utilizadas em microscopia

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Alguns dias depois, Needham examinou os conteúdos ao microscópio e verificou que continham diversos micro- -organismos. O experimento foi repetido várias vezes, e os resultados mostraram-se sempre os mesmos, ou seja, apa-reciam formas de vida microscópicas. Com esses resultados, ele acreditou que a Geração Espontânea de micro-organismos era uma realidade comprovada.

Para combater a hipótese da Abiogênese, o biólogo e padre italiano Lazzaro Spallanzani, em 1770, repetiu cui-dadosamente os experimentos de Needham. No entanto, o caldo nutritivo não foi apenas aquecido, mas levado à fervura durante uma hora. Assim, depois de vários dias, ele verificou que o líquido nutritivo se mantinha estéril, ou seja, não estava contaminado pelos micro-organismos. Spallanzani alegou que os caldos de Needham não tinham sido suficientemente aquecidos, permitindo que seres vivos sobrevivessem no interior dos recipientes.

Needham rebateu as críticas, argumentando que a fervura havia destruído o “princípio ativo”, inibindo a formação de seres vivos nos caldos nutritivos. Esse tipo de argumenta-ção a favor da Abiogênese pareceu mais forte, de modo que as discussões sobre a formação dos seres vivos ainda continuaram.

Experimentos de PasteurEm 1862, o bacteriologista francês Louis Pasteur

(1822-1895) demonstrou que o ar, o solo, a água e os objetos de um modo geral são facilmente contaminados por micro- -organismos, tais como: bactérias e fungos (leveduras). Pasteur baseou-se na ideia de que todas as formas de vida se origi-navam de organismos preexistentes, ou seja, ele defendeu a hipótese da Biogênese. Para provar que estava certo, realizou vários ex-perimentos com base na tese de Spallanzani .

Ele preparou um cal-do de carne e colocou em diversos recipientes, submetendo-os ao aque-cimento até a fervura e, em seguida, ao res-friamento brusco. Essa técnica ficou conhecida como pasteurização. Alguns dias depois, verificou que, nos frascos, os quais haviam sido deixados abertos durante o resfriamento, existiam micro-organismos. No entanto, os recipientes que tinham sido fechados após a fervura se mantiveram estéreis, ou seja, não foram encontrados vestígios de micro-organismos vivos durante vários dias.

Louis Pasteur

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DA volta da Abiogênese

Com o aperfeiçoamento da microscopia pelo pesquisador holandês Antonie van Leeuwenhoek, foi possível a observação de micro-organismos. Em 1674, ele começou a identificar bactérias, protozoários e leveduras presentes na água da chuva, nos lagos e em diversas regiões do corpo humano, como boca, dentes, saliva e fezes. Descobriu e descreveu, pela primeira vez, o protozoário Giardia intestinalis, um parasita do intestino humano.

Suas descobertas fortale-ceram novamente a Geração Espontânea, pois muitos cien-tistas da época acreditavam que os organismos micros-cópicos poderiam se origi-nar do “princípio ativo” da matéria bruta. Suas desco-bertas tornaram-no mun-dialmente famoso. Muitos cientistas e entusiastas da ciência visitaram-no para observar os micro-organismos. Entre esses célebres visitantes, estavam o czar Pedro I da Rússia, o rei James II da Inglaterra e o imperador Frederick II da Prússia.

Micro-organismos de Needham e Spallanzani

As discussões entre a Geração Espontânea (Abiogênese) e a Biogênese continuaram até o final do século XVIII, quando o assunto foi novamente debatido por dois famosos cientistas da época, John Needham e Lazzaro Spallanzani. Em 1745, experimentos realizados pelo inglês John Needham apoia-ram a teoria da Abiogênese. Vários recipientes com caldos nutritivos de carne foram aquecidos e fechados, impedindo, assim, a entrada do ar. Depois de resfriados, os recipientes foram novamente aquecidos.

Experimento de John Needham


BIOLOGIA

Para evitar que os adeptos da Abiogênese argumen-tassem que o aquecimento prolongado havia eliminado o “princípio ativo” presente no ar, Pasteur aqueceu e curvou os gargalos de vários frascos de vidro em forma de balões, transformando-os em longos tubos em “S”, os quais ficaram conhecidos como frascos de pescoço de cisne.

Nesse tipo de recipiente, o ar poderia penetrar no tubo recurvado, entrando em contato com o caldo de carne. No entanto, por causa da curvatura do gargalo, as impurezas existentes na poeira do ar ficavam retidas em sua curva inferior, evitando a contaminação do caldo nutritivo. Assim, mesmo em contato com o ar, o interior do recipiente man-tinha-se estéril, demonstrando que não havia o surgimento de vida por geração espontânea. Como contraprova do que

havia demonstrado, Pasteur quebrou o gargalo de alguns recipientes. Depois disso, o líquido encheu-se de micro- -organismos, permitindo que ele provasse que, apesar da fervura, o caldo ainda possuía a capacidade de manter vida.

Algum tempo depois, em 1864, Pasteur exibiu seu mate-rial na Academia de Ciências de Paris. Seus resultados afas-taram definitivamente a hipótese da Geração Espontânea e comprovaram a teoria da Biogênese. Confirmou-se, portanto, a ideia de que todo ser vivo é proveniente de outro ser vivo.

Pasteur provocou uma verdadeira revolução na história da Medicina, pois seus experimentos fizeram com que regras de higiene, como a lavagem das mãos, fossem adotadas nos hospitais e em diversos outros locais. Ainda hoje, os balões usados em seus experimentos encontram-se expostos no Instituto Pasteur de Paris.

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l.Experimento de Pasteur

Você já deve ter percebido que diver-sos produtos, especialmente o leite e seus derivados, passam pelo pro-cesso de pasteurização.

a) Analise duas embalagens – leite de pacote e de caixinha – observando que diferença(s) há no tratamento deles.

b) Faça uma pesquisa sobre a importância e os benefícios da

pasteurização. Inclua também informações sobre o pro-cesso UHT.

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Origem da vida

Foi somente depois das descobertas de Pasteur que os cientistas começaram a formular hipóteses científicas sobre a origem da vida na Terra. As mais conhecidas referem-se à panspermia cósmica e à evolução química, propostas por diferentes linhas de pensamento científico.

Panspermia cósmica:

hipótese extraterrestreA panspermia cósmica ou cosmogênese foi proposta em

1903 pelo químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927). Essa hipótese, também conhecida como extraterrestre, propõe que os primeiros seres vivos chegaram à Terra, provenientes de outros locais do cosmo, em fragmentos de meteoritos e poeira espacial. Por mecanismos ainda não bem explicados, espo-ros bacterianos ou mesmo bactérias alienígenas teriam sido transportados até a superfície terrestre. Uma vez na superfície, esses organismos teriam encontrado um ambiente favorável, passando a se desenvolver até os dias de hoje.

Os cientistas contrários a essa hipótese alegam que a panspermia sugere o aparecimento da vida na Terra, sem explicar como ela teria surgido no planeta de origem.

Hipóteses evolucionistas:

transformações molecularesFundamentado nas modificações químicas, a evolução

molecular sugere que a vida tenha surgido das combinações entre os elementos químicos que constituíam o cenário da Terra primitiva. Por isso, para entender melhor as hipóte-ses evolucionistas, devem-se primeiramente analisar os aspectos que envolvem as condições do planeta antes do aparecimento da vida.

Acredita-se que a idade da Terra seja de aproximada-mente 4,6 bilhões de anos. Nesse período, a Terra e todo o Sistema Solar ainda estavam em fase de formação, apresen-tando condições climáticas e atmosféricas completamente diferentes. Lentamente, nesse ambiente hostil, começou a se desenrolar uma sequência de fenômenos e reações que levariam ao surgimento das primeiras formas de vida.

Se as condições eram tão inóspitas e se a matéria orgânica quase inexistia, como teria surgido o primeiro ser vivo na Terra? O biólogo inglês Thomas Huxley (1825-1895) foi o pioneiro, entre os cientistas, a defender a ideia de que a vida teria sua origem em uma gradual evolução molecular.

Hipótese HeterotróficaOs seres heterótrofos são aqueles que não conseguem

produzir o próprio alimento, devendo, em consequência disso, obter seus nutrientes de fontes externas. Por isso, a Hipótese Heterotrófica propõe que as primeiras formas de vida seriam incapazes de fabricar o alimento de que precisavam. Essa ideia é bastante aceita pelo meio científico, considerando-se que os primeiros seres vivos deveriam ser muito simples.

A Hipótese Heterotrófica foi sugerida pelo biólogo bri-tânico John Haldane (1892-1964) em 1929 e aperfeiçoada pelo bioquímico russo Aleksandr Oparin (1894-1980) em 1936. Segundo eles, há cerca de quatro bilhões de anos, ocorriam constantes erupções vulcânicas, que liberavam grande quantidade de gases, como metano (CH4), amônia (NH3), gás hidrogênio (H2) e vapores-d’água (H2O). Esses gases constituíam a atmosfera primitiva. Acredita-se que o vapor-d’água, um dos mais importantes componentes da atmosfera primitiva, formou-se pelas atividades vulcânicas e que a quantidade de água expelida nas erupções vulcâni-cas foi condensada e passou a formar toda a massa líquida existente nos oceanos.

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Esquema ilustrativo da panspermia cósmica


BIOLOGIA

Nessa época, o oxigênio (O2) era muito escasso e não existia a camada de ozônio (O3), que retém as radiações ultravioleta do Sol. Em consequência disso, essas radiações atingiam diretamente a crosta terrestre, de modo que as temperaturas eram muito elevadas. Além das radiações ultravioleta, descargas elétricas, prove-nientes de tempestades, atingiam a su-perfície terrestre, e o planeta também era bombardeado por asteroides.

Com a publicação do livro A origem da vida, em 1936, Oparin mudou o destino da pesquisa sobre a formação dos primeiros seres vivos ao reforçar a necessidade da matéria orgânica para a formação desse pri-meiro ser, enquanto outros cientistas se limi-tavam a investigar como o primeiro ser vivo teria surgido na Terra. Essa visão proposta na Teoria da Evolução Molecular deu uma nova dimensão ao conhecimento científico.

As altas temperaturas e as atividades vulcânicas caracteriza-vam a Terra primitiva de cerca de quatro bilhões de anos atrás

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Formação de um coacervado de acordo com a Hipótese Heterotrófica de Oparin

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A ideia de Oparin apoiava-se na formação de moléculas mais complexas, como as proteínas e os ácidos nucleicos, com base em compostos mais simples (metano, amônia, hidrogênio e água). A energia, para que as reações ocorressem, surgiu das radiações ultravioleta e cósmicas e das descargas elétricas. Nos mares primitivos, havia uma espécie de lama denominada “sopa primitiva”, em que a formação de agregados moleculares gelatinosos envolvidos por moléculas de água ocorreu, de forma muito lenta.

Esses agregados, denominados coacervados (do latim coacervare = amontoar), ainda não eram células. Somente com o decorrer de muito tempo, é que eles foram capazes de incorporar novas moléculas orgânicas, tornando-se mais complexos. Posteriormente, formou-se uma membrana, que passou a delimitar todo esse material orgânico produzido nas reações. Com membrana e moléculas orgânicas realizando atividades metabólicas e de autoduplicação, ocorreu a formação de protocélulas. Segundo essa hipótese, as células primitivas com capacidade de reprodução foram os primeiros seres vivos, também conhe-cidos como probiontes.

Esses seres vivos individualizaram-se, no meio aquoso, como sistemas moleculares em que a água é o constituinte fundamental para as suas atividades. A água dificulta a passagem da radiação ultravioleta, que era muito intensa na Terra primitiva, propiciando condições para o surgimento de um ser vivo.

Por isso, a presença da água foi fundamental para a existência da vida no planeta e, consequentemente, para os caminhos da evolução biológica. Dependentes da água, os seres vivos se transformaram e, assim, se adaptaram. Essas contínuas modificações e adap-tações teriam possibilitado a proliferação da vida.

Oparin formulou a Hipótese da Evolução Molecular

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Biologia celular I10

A composição da atmosfera primitiva (com

metano, amônia e hidrogê-nio), testada por Miller, não é aceita por todos os cien-tistas. Na atualidade, mui-

tos estudiosos acreditam que a atmosfera primitiva,

provavelmente, não era rica em metano, mas em dióxido de carbono (CO2),

monóxido de carbono (CO), nitrogênio (N2), hidrogênio (H2) e vapor-d’água (H2O),

pois os vapores dos vul-cões atuais contêm esses

componentes. No entanto, existe um consenso entre

os pesquisadores sobre a escassez do oxigênio (O2).

Cientistas da Nasa utili-zaram esses gases e peque-níssimas quantidades de oxi-gênio e também obtiveram moléculas orgânicas, como os aminoácidos.

Hipótese AutotróficaOs defensores dessa hipótese aceitam a ideia de que as primeiras células formadas

já teriam a capacidade de produzir seu próprio alimento, sendo, portanto, autótrofas. Essas células utilizavam a energia de fontes termais para produzirem matéria orgânica. Assim, produziam matéria nutritiva por meio da quimiossíntese.

Sucessão de eventos que possibilitaram o aparecimento da primeira célula viva. A composição de gases da atmosfera primitiva ainda é motivo de discussão

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Aparelho no qual Stanley Miller reconstituiu a atmosfera primitiva da Terra

No início da década de 1950, o químico Stanley Miller (1930- -2007) desenvolveu um aparelho para simular as condições da atmosfera e dos oceanos primitivos. Ele foi o primeiro cientis-ta a criar, em laboratório, as condições químicas da Terra primiti-va. A sua famosa experiência foi publicada na revista Science, em 15 de maio de 1953, e passou a ser um marco na concepção sobre a origem da vida.

Em 1952, Miller ainda era aluno do químico Harold Urey (1893-1981) na Universidade de Chicago, quando montou o seu aparelho. Urey foi o ganhador do Prêmio Nobel de Química em 1934.

Na parte de baixo do aparelho de Miller, existia um balão de vidro com água, que era aquecida para formar o vapor, simulando a formação dos oceanos. No topo do aparelho, outro balão armazenava o vapor, além de gases, como metano, amônia e hidrogênio. Miller submeteu os gases a descargas elétricas, como se fossem relâmpagos da Terra primitiva. Depois de alguns dias, as reações químicas permitiram a formação de moléculas orgânicas fundamentais à constituição das proteínas dos seres vivos: os aminoácidos.

Até então, não se pensava na possibilidade da formação de com-postos orgânicos na ausência de organismos vivos. Para ter sucesso, Miller sabia que era necessário:

uma atmosfera redutora, rica em hidrogênio e sem oxigênio; a atmosfera entrar em contato com água líquida, representando

os mares primitivos; manter a mistura obtida a uma temperatura abaixo de 100 C; simular relâmpagos por meio de faíscas elétricas.


BIOLOGIA

FeS + H2S FeS2 + H2 + Energia liberada Sulfeto Gás Dissulfeto Gás de ferro sulfídrico de ferro hidrogênio

Em 1977, a Hipótese Autotrófica (auto = própria; trofos = alimento) foi estimulada após as descobertas de comunidades inteiras de organismos nas profundezas oceânicas. Esses organismos eram mantidos por nutrientes produzidos por bactérias quimiossintetizantes que obtêm energia de fontes termais em regiões de grande profundidade (abissais). Cada vez mais essa hipótese é aceita no meio científico, pois já existem novas descobertas de seres autotróficos que viveram há mais de três bilhões de anos.

As fontes termais submarinas liberam gases quentes e sulfurosos, localizam-se nas profundezas oceânicas, a aproximadamente quatro mil metros (regiões abissais). Nesses locais, habitam diversas bactérias au-tótrofas que não realizam fotossíntese, devido à ausência de luz. Esse processo autotrófico é a quimiossíntese.

Observe o esquema de produção de energia desses seres:

Com base no que foi visto até agora, faça uma linha do tempo e esquematize os acontecimentos e descobertas relevantes sobre a origem dos seres vivos.

Processos nutritivos: energia da vidaO primeiro processo de produção energética dos seres vi-

vos deveria ser anaeróbio, pois não existia oxigênio livre (O2) na atmosfera primitiva. Possivelmente, as primeiras formas de vida realizavam a fermentação para a obtenção de energia, com base nas substâncias simples existentes na época. Esses fermentadores eram heterótrofos, pois não produziam o próprio alimento. Durante muito tempo, esses organismos multiplicaram--se e, devido às intensas fermentações, as concentrações de dióxido de carbono (CO2) aumentaram significativamente. No entanto, a disponibilidade de alimento foi drasticamente reduzida. Como nessa época as mutações (alterações no material genéti-co) eram mais comuns, devido às intensas radiações, surgiram organismos capazes de absorverem a luz e, consequentemen-te, produzirem o próprio alimento, por meio da fotossíntese.

Depois do surgimento de seres fotossintetizantes, que utili-zavam água, dióxido de carbono e eliminavam oxigênio (O2) para a atmosfera, a quantidade desse gás começou a aumentar. Após milhares de anos, surgiram as primeiras células que realizavam respiração aeróbia. Depois disso, houve grande aumento da biodiversidade.

Essa sequência de processos energéticos para a atividade nutritiva está de acordo com a Hipótese Heterotrófica. Os defensores dessa hipótese criticam a possibilidade de o primeiro organismo vivo ser autótrofo, pois deveria ser um organismo quimicamente mais complexo do que um ser heterotrófico. Desse modo, os processos de obtenção ener-gética pelos seres vivos apresentam a seguinte sequência: fermentação fotossíntese respiração aeróbia.

As fontes termais fornecem energia para a existência de bactérias quimiossintetizantes. Essas bactérias fornecem alimento para um rico ecossistema abissal, incluindo diversos animais marinhos

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Sequência que supõe a evolução da vida no planeta Terra


Divisões da Biologia

A Biologia (do grego bios = vida; logos = estudo) é a ciência que estuda a vida e todos os processos relacionados a ela. Assim, essa ciência traz conhecimentos sobre a biodiversidade, o corpo humano e o ambiente.

Estas são as principais áreas da Biologia:

Biologia celular e molecular: é o estudo das células e de seus componentes moleculares. As pesquisas nas áreas de Biologia celular e molecular tornaram-se, nos últimos anos, muito dinâ-micas, apresentando crescentes aplicações práticas, como na Medicina, na agricultura e na própria Biotecnologia.

Histologia: é o estudo dos tecidos (grupos celulares) que desempenham funções específicas no organismo. Os tecidos apresentam aspectos característicos no organismo, como forma, estrutura e função.

Embriologia: é o estudo do desenvolvimento embrionário desde a fecundação até a formação completa do organismo. O uso potencial de células-tronco para substituir os tecidos danificados de pacientes que apresentam doenças é um exemplo da importância dessa área.

Genética: é o estudo dos aspectos que envolvem a transmissão das características hereditárias e das suas variações. A análise genética colabora com a Biologia evolutiva, a Biologia molecular e a Embriologia, por exemplo.

Anatomia: é o estudo da estrutura interna dos seres vivos. De um modo geral, os estudos anatômicos são realizados por meio da dissecação de determinado organismo para o conhecimento de sua organização interior.

Fisiologia: é o estudo dos processos relacionados ao funcionamento do organismo, isto é, descreve as atividades físicas e bioquímicas que ocorrem nas células, nos órgãos e nos sistemas.

Taxonomia: é a identificação e classificação dos seres vivos em determinados grupos. Para tanto, usam-se critérios morfológicos, bioquímicos, anatômicos e moleculares que indiquem maior ou menor parentesco.

Evolução: é o estudo das mudanças gradativas que os seres vivos sofreram no decorrer do tempo. O evolucionismo torna possível o estudo das características das mais variadas formas de vida existentes na Terra, inclusive as extintas.

Ecologia: é o estudo das relações dos seres vivos entre si e com o ambiente em que vivem. O conhecimento da Ecologia é fundamental para a compreensão dos mecanismos que mantêm a biodiversidade, constituindo-se uma importante ferramenta para a melhoria da qualidade da vida das populações.

Diversas áreas da Biologia relacionam-se na análise de um ecossistema

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BIOLOGIA

atividade vulcânica submarina seja muito intensa. Considerando-se que essas condições são seme-lhantes às grandes profundidades oceânicas, onde existem fontes termais submarinas, responda:

a) Que tipo de bactéria poderia se desenvolver nesse ambiente?

b) De que maneira esse tipo de bactéria conse-guiria obter energia necessária para a produ-ção de alimento?

c) Se fosse provado cientificamente que bactérias com essa mesma forma de nutrição tivessem sido os primeiros seres vivos da Terra e que esses mi-cro-organismos tivessem sido formados no plane-ta, qual seria a hipótese mais aceita pelos meios científicos sobre a origem da vida? Justifique.

5. Carl Sagan foi um famoso astrônomo que dis-se: “a origem da vida é, verdadeiramente, muito mais difícil de ser desvendada do que todas as discussões e considerações que se fazem a res-peito dela”. Com base nas hipóteses sobre a ori-gem da vida, justifique a frase do astrônomo.

6. (UEMS) Com base na origem da vida, de acordo com a teoria de Oparin, quais compostos faziam parte da atmosfera primitiva da Terra?

a) Glicina, oxigênio, nitrogênio e enxofre.

b) Amônia, metano, hidrogênio e vapor-d’água.

c) Glicina, oxigênio, amônia e metano.

d) Hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e vapor- -d’água.

e) Glicina, oxigênio, nitrogênio e vapor-d’água.

7. (UFPR) Várias são as teorias que procuram ex-plicar as origens da vida em nosso planeta. Se-gundo a teoria da Abiogênese, houve condições adequadas na superfície da Terra para que as primeiras moléculas orgânicas fossem formadas a partir de moléculas inorgânicas. Acerca disso, considere as seguintes condições:

1. Altas temperaturas na superfície do planeta.

2. Descargas elétricas, provenientes de tempes-tades, atingindo a superfície terrestre.

3. Alta atração magnética entre as moléculas.

4. Presença de espessas nuvens na atmosfera, impedindo a incidência de luz solar na super-fície do planeta.

1. Com a seguinte manchete: “ouvintes de rádio em pânico tomam drama de guerra como ver-dade”, o jornal The New York Times do dia 1.º de novembro de 1938 relatou o que aconteceu nos Estados Unidos na noite anterior, quando a rádio CBS narrou uma história fictícia a respeito da invasão de marcianos a uma pequena cidade do Estado de Nova Jersey. Marte sempre provo-cou fascínio nos cientistas porque esse planeta parece apresentar condições propícias à vida.

Que hipótese relacionada à origem da vida na Terra está implícita no texto? Justifique.

2. Uma professora de Biologia comprou três peixes no Mercado Municipal, e o vendedor embru-lhou-os para protegê-los contra o aparecimento de moscas. Esse tipo de ação é muito comum, pois os insetos são facilmente atraídos pelo forte cheiro dos peixes. Quando estava pagando pela compra, a professora lembrou-se de sua última aula, que tratava da origem da vida. Nessa aula, ela mencionou aos alunos um fato semelhante, quando discorria sobre um antigo experimento que tratava do surgimento dos seres vivos.

De acordo com o texto, descreva o experimento lembrado pela professora, seu idealizador e a hi-pótese defendida por ele.

3. (UFMT) O bioquímico russo Oparin, em seu livro A origem da vida, admitiu que a vida sobre a Ter-ra surgiu há mais ou menos 3,5 bilhões de anos. Responda aos itens seguintes:

a) Cite dois gases presentes na atmosfera da Ter-ra primitiva.

b) A que condições estavam submetidos os gases da atmosfera primitiva?

c) Que compostos químicos se originaram a par-tir dos gases iniciais?

d) Sabemos que seres autotróficos constituem fonte básica de alimento. Como os heterótro-fos conseguiam seu alimento na Terra primi-tiva?

4. Um dos satélites de Júpiter é coberto por grandes oceanos congelados. As condições na superfície desse satélite são extremamente inóspitas, no en-tanto acredita-se que a água localizada em gran-des profundidades esteja em estado líquido, e a


São condições a serem necessariamente satisfei-tas para a formação das primeiras moléculas or-gânicas, segundo a teoria da Abiogênese:

a) 1 e 2 somente.

b) 1 e 4 somente.

c) 2, 3 e 4 somente.

d) 3 somente.

e) 1 e 3 somente.

8. (UFPB) Um professor de Biologia, após discutir, em aula, sobre a origem da vida, solicitou que os estudantes escrevessem sobre o tema, eviden-ciando os nomes dos estudiosos que se destaca-ram nos longos debates sobre as hipóteses da Biogênese e da Abiogênese.

Entre as proposições, a seguir, apresentadas pe-los estudantes, identifique as verdadeiras:

(01) A hipótese da Abiogênese foi defendida por filósofos ilustres, como Aristóteles e Descartes. Por outro lado, cientistas, como Needham, Spallanzani e Isaac Newton, foram fortes defensores da Biogênese.

(02) A hipótese da Abiogênese data de épocas remotas. Foi defendida por Aristóteles, que viveu há mais de 2300 anos, e só foi des-cartada, definitivamente, pelos trabalhos científicos de Redi na segunda metade do século XVII.

(04) Needham e Spallanzani foram defensores da hipótese da Biogênese, embora tenham desenvolvido seus trabalhos em épocas dis-tintas.

(08) Os micro-organismos puderam ser observa-dos, pela primeira vez, por meio de um mi-croscópio desenvolvido por Leeuwenhoek em meados do século XVII. Essa observação reacendeu a hipótese da Abiogênese.

(16) Pasteur demonstrou, por meio de célebres experimentos realizados com os balões “pescoço de cisne”, que os caldos nu-tritivos, previamente esterilizados, eram contaminados por micro-organismos pro-venientes do ar. Esses experimentos com-provaram, definitivamente, a hipótese da Biogênese.

A soma dos valores atribuídos às proposições verdadeiras é igual a:

9. Na década de 1950, Stanley Miller, um bioquími-co estadunidense, fez um aparelho que simulou as condições da atmosfera e dos oceanos da Ter-ra primitiva durante uma semana inteira. Saben-do disso, responda:

a) O que Miller obteve em seu aparelho ao final do experimento?

b) Por que Miller não conseguiu obter um ser vivo em seu aparelho?

10. (ENEM) O gráfico representa a evolução da quantidade de oxigênio na atmosfera no curso dos tempos geológicos. O número 100 sugere a quantidade atual de oxigênio na atmosfera, e os demais valores indicam diferentes porcentagens dessa quantidade.

1. Pneumatosfera primitiva; 2. Aparecimento da vida; 3. Começo da fotossíntese; 4. Primeira célula euca-rionte; 5. Pré-Cambriano; 6. Primário; 7. Secundário; 8. Terciário e Quaternário; 9. Primeiros vertebrados; 10. Conquista da Terra.

De acordo com o gráfico, é correto afirmar que:

a) as primeiras formas de vida surgiram na au-sência de O2.

b) a atmosfera primitiva apresentava 1% de teor de oxigênio.

c) após o início da fotossíntese, o teor de oxigê-nio na atmosfera mantém-se estável.

d) desde o Pré-Cambriano, a atmosfera mantém os mesmos níveis de teor de oxigênio.

e) na escala evolutiva da vida, quando surgiram os anfíbios, o teor de oxigênio atmosférico já se havia estabilizado.


BIOLOGIA

16 Biologia celular I

DALÍ, Salvador. Criança geopolítica assistindo ao nascimento do novo homem. 1943. 1 óleo

sobre tela. Salvador Dali Museum, Flórida.

Pintado durante a Segunda Guerra Mundial, esse quadro re-trata o “novo mundo”. Identifique a presença de elementos que evi-denciam a visão do artista sobre a transformação da sociedade.

2. Depois de analisar a obra de Dalí, leia este trecho de uma reportagem de Marcelo Gleiser, físico conhecido por relacionar os conhecimentos da Astronomia com situações cotidianas:

-

Folha de S.Paulo

1. Analise o quadro de Salvador Dalí, artista espanhol cujas obras são marcadas pelo Surrealismo:

Fundamentos químicos da vida: composição dos seres vivos

2


BIOLOGIA

Os físicos já lançaram a ideia de que no corpo humano há pó de estrelas, ou seja, as transformações da matéria presente no Universo, as “partículas que formam tudo o que existe”, conforme texto de Gleiser, ligam os seres hu-manos ao cosmo. Os nutricionistas costumam associar a dieta ao que aparentamos ser – “somos o que comemos”. Afinal, do que somos feitos?

Agora você vai estudar a composição do corpo humano, porém é importante saber que os seres humanos são muito mais do que compostos químicos misturados. São a sociedade, o mundo em transformação; seres vivos que têm uma origem comum e uma ligação inegável com a natureza.

A água é fundamental para a sobrevivência, mas não é somente dela que o organismo precisa. Existem outras substâncias fundamentais que auxiliam as atividades celulares, formam a base da vida e são constituídas por ele-mentos químicos, como oxigênio, hidrogênio, carbono, nitrogênio, sódio, potássio, magnésio, fósforo, cloro, ferro, etc.

Os componentes celulares são divididos em dois grupos de compostos químicos: os compostos inorgânicos são formados por moléculas pequenas e não dispostas em cadeias carbônicas;

os compostos orgânicos são compostos de cadeias carbônicas, formando substâncias mais complexas.

a) Qual a ideia principal transmitida nesse texto?

b) Você analisou duas formas diferentes de expressão, a obra de Dalí e a crônica de Gleiser, entretanto as duas desafiam a compreensão sobre a realidade da sociedade. Quais as críticas e os pontos de vista em cada forma de expressão?

Composição inorgânica: compostos minerais

>As substâncias inorgânicas incluem moléculas pequenas e encontradas facilmente no ambiente, como a água e os sais minerais.

Água: molécula da interaçãoA água é a substância existente em maior quantidade em todas as células e organismos, pois constitui um meio

necessário para a ocorrência das reações químicas celulares. Sua proporção varia de acordo com a espécie, a idade da célula e a atividade celular. Por exemplo, no ser humano, a proporção é de aproximadamente 70% da massa corpórea; nas águas-vivas, cerca de 97%. As células nervosas apresentam maior atividade e, por isso, possuem entre 80% e 85% de água; as células dos tecidos menos ativos, como o tecido adiposo, apresentam 15% de água. Quanto à idade, sua proporção é inversamente proporcional, ou seja, os indivíduos mais jovens possuem mais água no organismo; e os mais velhos, menos. O percentual é maior nas células embrionárias.

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Quantidade aproximadade água no corpo humano

A água no organismo humanoRepresenta cerca de 70% da massa do corpo humano. Dependendo da

temperatura, a perda diária de água em um indivíduo sob circunstâncias normais é de aproximadamente 2,5 L: 1,5 L pela urina, 200 mL pela expira-ção pulmonar, 700 mL pela transpiração e 100 mL na composição das fezes. Para manter a saúde e a eficiência do corpo, recomenda-se a reposição das perdas diárias.

Pesquise a incidência de casos de desidratação na população brasileira, respondendo às seguintes questões: a) Que faixas etárias são mais atingidas? b) Quais são as causas e as consequências da desidratação?c) Que medidas são tomadas para resolver esse problema? d) Na sua opinião, o que ainda poderia ser feito?

Os animais obtêm água por ingestão direta e por meio do consumo de alimentos. Nas plantas, ocorre absorção por meio das raízes. A queda da quantidade de água no corpo dos seres vivos pode provocar desidratação. Dependendo da quantidade perdida (sem reposição), graves problemas po-dem ocorrer no organismo humano, como a deficiência da atividade dos rins. A perda de 20% de água é gravíssima e, geralmente, acontece nos distúrbios entéricos (intestinais), que provocam intensas diarreias. Esses fenômenos são comuns após a ingestão de certas bactérias presentes na água ou em alimentos contaminados e mal-higienizados.

Funções biológicas da água

Considerada solvente universal, dissolve diversas substâncias, como sais minerais, proteínas, hormônios, carboidratos, etc., formando líquidos importantes do corpo (sangue, linfa, suor e urina) e do organismo de outros seres vivos.

Possibilita as reações de hidrólise, que caracterizam, por exemplo, o processo digestivo.

Participa do transporte de substâncias através das membranas celulares, auxiliando na passa-gem de diversos íons e micromoléculas.

Apresenta função termorreguladora, pois controla o aumento da temperatura de animais e plantas e estabiliza as reações químicas que neles ocorrem.

Atua como amortecedora de impactos nas áreas sensíveis do corpo, como encéfalo, olhos e medula espinhal.

É substrato para a ocorrência de reações químicas, facilitando a aproximação de moléculas.

Transforme as informações sobre a quantidade de água nos seres vivos e nas célu-las em um gráfico. Escolha o tipo de gráfico mais adequado à situação enunciada.

Esquema

explicativo da

importância

das moléculas

da água

@BIO318


A alimentação equilibrada repõe os minerais necessários ao metabolismo

Sais minerais: funções diversificadas

Quadro das principais funções dos sais minerais, consequências de suas carências e fontes

Sal mineral Função Consequências da carência Fontes

CálcioAtua na formação dos ossos e dentes,

na coagulação sanguínea e na contração muscular.

Deformações nos ossos (osteo-porose); dentes enfraquecidos;

problemas na coagulação do sangue, cãibras e espasmos musculares.

Queijo, leite, cereais integrais,nabo, couve, feijão, lentilha,

amendoim, castanha-do-pará e casca do ovo.

Fósforo

Em combinação com o cálcio, atua na formação de ossos e dentes;

indispensável para a formação dos ácidos nucleicos e das moléculas

energéticas de ATP. Entra na constituição das membranas celulares.

Aumento da possibilidade de fraturas ósseas

e musculatura atrofiada.

Carnes (gado, aves e peixes), ovos, feijão, queijo e

cereais integrais.

Ferro

Indispensável na formação da hemoglobina – presente nas

hemácias para o transporte de gases no sangue.

Anemia ferropriva, caracterizada por fraqueza e palidez.

Fígado, feijão, beterraba, gema de ovo, soja e amendoim.

IodoFormação dos hormônios da

glândula tireóidea.

Hipotireoidismo, seguido de bócio (inchaço da glândula), cansaço e

obesidade.

Marisco, ostra, crustáceos, peixes, cebola, alho, agrião e alcachofra.

MagnésioAtua no relaxamento muscular e na

formação dos ossos e dentes.Extrema sensibilidade

ao frio e ao calor.Algas, espinafre, frutos cítricos e

gema de ovo.

Potássio e sódio

Determinam a passagem de impulsos nervosos, a contração muscular e o

equilíbrio hídrico da célula.

Distúrbios do sistema nervoso e diminuição da atividade muscular.

Banana, tomate, arroz integral, frutos cítricos, carnes, espinafre

e sal de cozinha.

Cloro Atua no equilíbrio hídrico da célula.Desregulação do balanceamento de

água na célula.Sal de cozinha, peixes e frutos do

mar.

Flúor Formação óssea e dentária. Cáries dentárias.Água fluoretada, agrião, aveia,

brócolis, alho, cebola, couve-flor e trigo integral.

Os sais minerais são os moderadores fundamentais das atividades das células. De um modo geral, são encontrados nos seres vivos na forma iônica e representam uma pequena parte da composição química celular (aproximadamente 1%), sendo es-senciais ao metabolismo. O cálcio, por exemplo, sob a forma de

fosfato de cálcio confere rigidez aos ossos e, como carbonato de cálcio, entra na composição do esqueleto de corais e na casca do ovo.

Os sais minerais podem se ligar às moléculas orgânicas. Por exemplo: a hemoglobina do sangue contém ferro; a clorofila das plantas apresenta magnésio; e a vitamina B12 possui cobalto.

A quantidade total de minerais é exigida em quantidades específicas, em uma faixa que varia de microgramas a gramas por dia. Assim, existem os macrominerais (necessários em quantidades de 100 mg ou mais por dia) – cálcio, fósforo, sódio, potássio, cloro, magnésio e enxofre; e os microminerais (necessários em pequenas quantidades, poucas miligramas ou microgramas por dia) – ferro, cobre, cobalto, zinco, manganês, iodo, molibdênio, selênio, flúor e cromo. Alguns elementos, como chumbo, cádmio, mercúrio, arsênio, lítio, etc., são tóxicos ao organismo de vários seres, inclusive ao humano.

Relação dos macrominerais e microminerais e

localização no organismo humano

@BIO321

Corel Stock Photos


BIOLOGIA

1. A cirurgiã-dentista Branca Heloísa de Oliveira, da Faculdade de Odontologia da Universida-de do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) fez uma pesquisa sobre o uso do flúor e a ocorrência da fluorose (má formação dentária causada pelo excesso de flúor). Em uma reportagem sobre esse tema, ela fez o seguinte comentário:

-

Ciência Hoje

a) Você já aprendeu sobre a importância da presença do flúor no corpo humano, porém a pesquisa alerta para outra situação. Qual?

b) Com base no exposto, qual seria a orienta-ção mais correta sobre o uso do flúor?

2. É fato que o aumento da ingestão de sódio pode levar a hipertensão arterial (pressão alta), por outro lado, o aumento dos níveis de po-tássio na dieta parece favorecer o equilíbrio da pressão arterial. Considerando a função desses sais minerais, comente sobre o uso do potássio para regular a pressão arterial.

3. (ENEM) A água é um dos componentes mais importantes das células. A tabela mostra como a quantidade de água varia em seres humanos, dependendo do tipo de célula. Em média, a água corresponde a 70% da composição quí-mica de um indivíduo normal.

Tipo de célulaQuantidade

de água

Tecido nervoso – substância cinzenta 85%

Tecido nervoso – substância branca 70%

Medula óssea 75%

Tecido conjuntivo 60%

Tecido adiposo 15%

Hemácias 65%

Ossos (sem medula) 20%

JUNQUEIRA, Luis Carlos; CARNEIRO, José. Histologia bási-ca. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan,1985. p. 64.

Durante uma biópsia, foi isolada uma amostra de tecido para anáIise em um laboratório. En-quanto intacta, essa amostra pesava 200 mg. Após secagem em estufa, quando se retirou toda a água do tecido, a amostra passou a pe-sar 80 mg. Baseado na tabela, pode-se afirmar que essa é uma amostra de:

a) tecido nervoso – substância cinzenta;

b) tecido nervoso – substância branca;

c) hemácias;

d) tecido conjuntivo;

e) tecido adiposo.

Composição orgânica: compostos de carbono

As substâncias orgânicas são mais complexas e formadas por conjuntos de átomos de carbono

(cadeias carbônicas). Entre esses componentes celulares, há os carboidratos, os lipídios, as proteínas, as vitaminas e os ácidos nucleicos. Esses últimos são os compostos responsáveis pela formação do código genético dos seres vivos: o DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico).


A troca do exoesqueleto quitinoso dos insetos permite o crescimento desses animais

Carboidratos ou glicídios: combustíveis celularesOs carboidratos, também conhecidos como glicídios ou hidratos de carbono, são compostos ener-

géticos que constituem os principais combustíveis celulares. Devido ao sabor adocicado de alguns carboidratos, eles são popularmente chamados de açúcares. A maior parte da energia necessária para as atividades dos seres vivos provém da utilização de carboidratos, particularmente a glicose. Geralmente, esse processo ocorre em presença do oxigênio e denomina-se respiração celular aeróbia.

No entanto, nem todos são energéticos ao organismo humano, pois alguns deles, como a celulose e a quitina, o ser humano é incapaz de digerir. Desse modo, as moléculas de glicose, que formam a celulose e a quitina, não podem ser absorvidas pelo organismo humano.

Estruturalmente, todos os carboidratos são formados pela combinação de carbonos, hidrogênios e oxigênios e podem ser assim representados:

De acordo com a complexidade

estrutural, os carboidratos são assim divi-

didos:

Monossaca-rídeos – não

sofrem hidrólise, pois são com-

postos por uma unidade estru-

tural. Exemplos: glicose, frutose,

galactose, ribose e desoxirribose.

Oligossaca-rídeos – união de dois ou mais

monossacarídeos, necessitam ser

“quebrados” para serem absorvidos.

Exemplos: dissa-carídeos como a

sacarose (glicose + frutose) e a

lactose (glicose + galactose).

Polissacarí-deos – união

de diversos monossacarídeos. Exemplos: amido, glicogênio, celu-

lose e quitina.

Funções dos carboidratosReconhecidamente, os carboidratos possuem funções energéticas. No entanto, podem formar

a estrutura de organismos e constituir importantes moléculas com funções genéticas.

Energética: atuam como principais combustíveis celulares, especialmente os açúcares simples, como a glicose. A quebra de um grama de carboidrato fornece 4 kcal (4 000 calorias). Nos vegetais, o armazenamento dos carboidratos ocorre na forma de amido e, nos animais, de glicogênio.

Estrutural: entram na constituição da parede celular das plantas (formada basicamente por celulose) e dos fungos (por quitina). A quitina também participa da formação do esqueleto externo dos artrópodes (insetos, crustáceos).

Genética: são componentes essenciais dos ácidos nucleicos a ribose no RNA e a desoxirribose no DNA.

Física

Quando se fala em nutrientes energéticos, como carboidratos e lipídios, deve--se lembrar que, na Física, a energia pode servir para realizar trabalho ou fornecer calor. Assim, a energia do alimento é usada para as atividades celulares, a condução elétrica das células nervosas, o esforço muscular, a produção de calor para manter constante a temperatura do organismo, etc.

Cx(H2O)y = CxH2yOy

Exemplos:GlicoseC6(H2O)6 = C6H12O6

SacaroseC12(H2O)11=C12H22O11

Hidrato de carbono

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BIOLOGIA

As fibras são polissacarídeos que não conseguimos digerir, por isso não podem ser considerados nutrientes. Mesmo assim, são extremamente necessárias em todas as dietas.

a) Pesquise os benefícios de uma dieta rica em fibras.b) Verifique, na tabela nutricional das embalagens

dos alimentos consumidos regularmente, a quan-tidade de fibras que apresentam. Some esse valor ao volume de saladas e cereais integrais e analise se a sua alimentação está adequada, em relação à quantidade de fibras.

c) Com os colegas, montem um painel, em forma de jornal, trazendo as informações e curiosidades pes-quisadas. Incluam gráficos com o número de alunos que possuem uma alimentação rica em fibras, em comparação aos que não possuem.

1. (UECE) Sabe-se que o carboidrato é o principal fator a contribuir para a obesidade, por entrar mais diretamente na via glicolítica, desviando- -se para a produção de gordura, se ingerido em excesso. Uma refeição composta de bola-cha (amido processado industrialmente) e vita-mina de sapoti (sapoti, rico em frutose), leite (rico em lactose) e açúcar (sacarose processada industrialmente) pode contribuir para o incre-mento da obesidade, por ser, conforme a des-crição acima, visivelmente rica em

a) lipídios. b) proteínas.

c) glicídios. d) vitaminas.

2. Muitas pesquisas sobre o sistema digestório relatam que o câncer do intestino grosso (có-lon e reto) tem grande influência da dieta. Esse fato é explicado devido à ação da microflora in-testinal, em que a presença de dietas ricas em gordura e pobres em fibras vegetais aumenta a proliferação de bactérias e a degradação dos ácidos biliares, produzindo agentes carcinogêni-cos potenciais. A presença de dietas pobres em fibras retarda a função intestinal, aumentando o tempo de contato de agentes carcinogênicos (presentes nas fezes) com a parede intestinal. As

pesquisas mostram que predominam os tumo-res do intestino grosso onde as fezes tendem a estagnar. Por isso, existe uma grande relação entre a indução do tumor e o contato prolonga-do entre as fezes e a mucosa intestinal.

De acordo com o texto, é correto afirmar que:

a) as fibras alimentares favorecem a proliferação de bactérias nocivas ao intestino humano, o que, por sua vez, contribui para aumentar as chances de câncer de intestino.

b) a estagnação das fezes devido à carência de fibras na dieta melhora a capacidade de ab-sorção do material digerido.

c) dietas ricas em fibras podem retardar o pro-cesso digestivo e contribuir para o desenvol-vimento de bactérias patogênicas, além de aumentar as chances de proliferação de bac-térias carcinogênicas.

d) a falta de fibras na dieta retarda a elimina-ção do bolo fecal, o que, por sua vez, pode aumentar os riscos de as substâncias carci-nogênicas agirem na parede intestinal.

e) as dietas ricas em gordura estimulam a for-mação de fibras vegetais para evitarem o de-senvolvimento de câncer de intestino grosso.

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3. Analise a seguinte curiosidade relacionada à composição química do ketchup e a explicação sobre a origem de um ingrediente:

KETCHUP

Goma xantanaXanthomonas

Superinteressante

a) Qual a utilidade do carboidrato comentado na curiosidade?

b) Para “viver de sacarose”, a bactéria terá que degradar esse dissacarídeo. Qual o produto dessa reação de hidrólise?

c) Mesmo estando em um produto industrializado, podemos dizer que a goma xantana é um pro-duto natural?

Formação (síntese) e quebra (hidrólise) dos lipídios

Lipídios: construção e reserva de energiaOs lipídios (do grego lipo = gordura) constituem um grande grupo de compostos orgânicos em que

são incluídas as gorduras. Além delas, existe uma variedade de outros lipídios, como óleos, ceras, fosfolipídios e esteroides. As propriedades comuns dessas substâncias são a insolubilidade em água e a solubilidade em solventes orgânicos, como álcool, benzina, éter, clorofórmio e acetona, além da capacidade de utilização pelos organismos vivos. Em sua constituição química, existe a associação entre moléculas de ácidos graxos que se unem às moléculas de um álcool chamado glicerol.

Funções dos lipídiosOs lipídios desempenham diferentes funções biológicas. Atuam na reserva energética de

diversos organismos, são componentes estruturais das membranas celulares, agem como isolante térmico e elétrico e também podem apresentar função hormonal.

A vantagem de armazenar energia nas moléculas lipídicas, como os triglicerídeos, deve-se ao maior acúmulo de energia calórica nesses compostos. Enquanto as moléculas de gordura acumulam cerca de 9 kcal/g, os carboidratos acumulam apenas 4 kcal/g. Portanto, as gorduras possibilitam que a energia seja armazenada em menos da metade da massa corporal que seria necessária para armazenar a mesma quantidade de energia em carboidratos. Essa característica é fundamental para muitos animais, permitindo a mobilidade e a manutenção da temperatura corporal.


BIOLOGIA

Classificação dos lipídios

1. Cerídeos: são as ceras que impermeabilizam as peças florais (pétalas e sépalas), as folhas e a casca dos frutos. Nos animais, podem-se citar como exemplos as ceras que as abelhas produzem e a formação do cerume que protege o canal auditivo humano.

2. Glicerídeos: são lipídios simples encontrados nos alimentos de origem vegetal e animal. Nos vegetais, são os óleos existentes principalmente nas sementes (amendoim, milho, girassol, algodão, etc.); nos animais, são os triglicerídeos (gordura) localizados na hipoderme de aves e mamíferos. Nesses animais, a gordura atua como isolante térmico, diminuindo a perda de calor do corpo e auxiliando na manutenção da temperatura. Essa gordura protege o corpo e funciona também como depósito de energia.

Os óleos vegetais são recomendados para a preparação de alimentos porque são pobres em ácidos graxos, os quais podem provocar obstrução de vasos sanguíneos.

Além da origem, a diferença fundamental entre óleos e gorduras é que aqueles são líquidos à temperatura de 20 C, enquanto estas são sólidas.

3. Fosfolipídios: são os principais componentes das membranas celulares. Por apresentarem fosfato na molécula, são classificados como lipídios compostos. A lecitina é um dos fosfolipídios mais abundantes, sendo encontrada no fígado, na gema do ovo, no amendoim, no feijão, na soja, etc.

4. Esterídeos: são lipídios que apresentam estrutura química bastante diferente dos outros grupos de lipídios. São todos semelhantes à molécula do colesterol (do grego cholen = bile; stereos = sólido) da qual derivam. Os esterídeos ou esteroides constituem hormônios sexuais, como a testosterona (masculino) e os estrógenos e a progesterona (feminino). Além de serem precursores desses hormônios, o colesterol possibilita a formação de sais biliares, de certas vitaminas (lipossolúveis, como a vitamina D) e também é um componente importante das membranas celulares animais, não existindo em células vegetais.

As pétalas das flores são imper-meabilizadas pelos cerídeos

© Dreamstime.com/Elnur Amikishiyev

Acúmulo de gordura corpórea

A gordura do organismo humano pode se acumular imediatamente abaixo da pele (gordura subcutânea) e também na cavidade abdominal (gordura central ou visceral). É possível perceber que, de modo geral, a distribuição desses lipídios é diferente entre os sexos. Nos homens, ocorre a maior possibilidade de o exces-so de gordura se acumular em torno do abdômen e no seu interior, enquanto as mulheres tendem a armazenar mais nos quadris, nas coxas e na região glútea.

A gordura subcutânea encontra-se nas células adiposas. É um importante isolante térmico que atua na reserva energética do organismo

Detalhes da

formação

do LDL e

do HDL e a

importância

do transporte

de colesterol

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Aterosclerose x colesterol

A aterosclerose é uma inflamação das paredes dos vasos sanguíneos, causada principalmente pela presença excessiva de algumas substâncias, como colesterol, triglicerídeos e radicais livres, na circulação sanguínea. Nessa patologia, ocorre a diminuição da espessura das paredes arteriais, causando a obstrução da circulação sanguínea. Atualmente, as mortes relacionadas à aterosclerose são muito comuns.

O colesterol, especificamente, tem um papel central no processo aterosclerótico. Por ser insolúvel em soluções aquosas, como o plasma, o colesterol da dieta, após absorção intestinal, necessita se combinar com proteínas plasmáticas especiais, denominadas lipoproteínas, para ser transportado. Assim, destacam- -se as lipoproteínas de alta densidade (HDL, do inglês High Density Lipoprotein) e as de baixa densidade (LDL, Low Density Lipoprotein).

O LDL transporta o colesterol do fígado, onde é produzido, aos tecidos do corpo. Isso faz com que o coles-terol fique disponível no sangue e possa aderir à parede dos vasos. O HDL remove o colesterol das células e o transporta ao fígado, onde se transforma em componente da bile. Assim, com a ação do HDL, o colesterol não fica retido nas paredes das artérias.

Por esse motivo, o LDL colesterol é denominado "mau colesterol" porque está associado à formação de placas gordurosas (ateromas) nas paredes arteriais, que posteriormente se calcificam formando as placas ateroscleróticas. Sobre tais placas formam-se coá-gulos sanguíneos que provocam o bloqueio do vaso, impedindo o fluxo sanguíneo normal. Esse fato pode provocar problemas cardíacos graves, como o infarto do miocárdio.

Alguns alimentos contribuem para o aumento da taxa de LDL no sangue, especialmente aqueles ricos em gorduras trans e saturadas. O controle do nível de colesterol sanguíneo é uma preocupação crescente que tem demandado atenção por parte de instituições atuantes na área da saúde e da população em geral.

Depois de ler o texto, pesquise as seguintes questões:

a) Quais os valores normais para os dois tipos de colesterol (HDL e LDL)?

b) Com exames que dosam HDL e LDL, o médico sempre solicita o colesterol total. O que esse exame avalia?

c) Como deve ser a dieta de uma pessoa com colesterol alto?

Apresente as informações em forma de teatro: pode ser uma campanha de conscientização, uma conversa entre amigos ou a simulação de uma consulta médica. Depois, discutam as situações que foram expostas pela turma.

Depósitos gordurosos podem se acumular nas

artérias, provocando aterosclerose

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ilha.

201

1. 3

D.


BIOLOGIA

1. Sabendo-se que as gorduras armazenam mais energia que os carboidratos e que os animais acumulam mais gordura que as plantas, res-ponda ao que se pede:

a) Existe alguma relação entre a proporção de energia armazenada nos lipídios e a movi-mentação dos animais? Justifique:

b) Qual a importância do acúmulo de gordu-ra na hipoderme dos animais endotérmicos, como aves e mamíferos?

c) Por que as plantas apresentam maior quanti-dade de carboidratos do que lipídios?

d) Qual a forma de armazenamento lipídico nas plantas e em que órgãos vegetais é mais comum ocorrer esse acúmulo?

2. Mencione uma substância sintetizada com base no colesterol no organismo humano e sua respectiva função:

3. Uma senhora comprou algumas maçãs e, depois de uma semana, verificou que as frutas estavam um pouco mais desidratadas do que quando ela as adquiriu. Esse processo de desidratação é evitado quando certos frutos estão se desenvol-vendo no pé. Sabendo disso, como se chama a substância que impermeabiliza a casca dos fru-tos e a que grupo de compostos orgânicos ela pertence?

4. Nos dias atuais, percebe-se um aumento da venda clandestina de esteroides anabolizantes, hormônios sintéticos derivados da testostero-na, muitos deles falsificados pelos vendedores irregulares dessas substâncias. Muitos jovens injetam esses anabolizantes, denominados “bombas” por conta própria. No início, essas pessoas se sentem satisfeitas com o aumento da massa muscular. No entanto, o uso contí-nuo provoca muitos efeitos colaterais no orga-nismo, inclusive graves infecções.

De acordo com o exposto, pesquise três efeitos colaterais para cada sexo, considerando pessoas saudáveis, que usam continuamente esses es-teroides para aumentar a massa muscular.

Homens:

Mulheres:


Proteínas: metabolismo de construção São as substâncias orgânicas mais abundantes e de grande diversidade nos seres vivos. São

constituídas por carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e, em alguns casos, enxofre. Quando as células de qualquer ser vivo são analisadas microscopicamente, verifica-se que todas

elas possuem muitos tipos diferentes de proteínas, que dão a cada célula importantes características diferenciais. As moléculas proteicas são essenciais para manter a estrutura e o funcionamento de todos os organismos vivos e podem ter diferentes propriedades e funções. Por exemplo, as proteínas compõem as membranas celulares e os envoltórios virais, regulam a contração muscular, realizam a expansão e a contração dos vasos sanguíneos, mantêm a sustentação óssea e muscular, etc. Além disso, muitas proteínas apresentam ação enzimática, hormonal e possibilitam a defesa do organismo, formando anticorpos.

Aminoácidos: unidades proteicas Estruturalmente, as proteínas são macromoléculas constituídas por conjuntos de aminoácidos.

Cada aminoácido é a menor unidade proteica que apresenta os seguintes componentes:

Esquema mostrando uma ligação peptídica

entre dois aminoácidos, com liberação de uma

molécula de água

O grupamento–NH2 (amino) apresenta caráter básico, e o grupamento–COOH (carboxila) possui caráter ácido, por isso o nome aminoácido

Grupamento amino Grupamento carboxila

representado por –NH2 representado por –COOH

Os aminoácidos são unidos entre si por meio de ligações químicas especiais, chamadas ligações peptídicas. Quando essa ligação ocorre, uma molécula de água é formada.

Exemplos de alguns aminoácidos e seus diferentes radicais

Existem 20 aminoácidos disponíveis para os seres vivos produzirem suas proteínas. Os animais produzem 11, considerados naturais; os 9 faltantes devem ser obtidos na alimentação e são chamados de aminoácidos essenciais. Um aminoácido pode ser essencial para uma espécie e não ser para outra.

Aminoácidos essenciais na espécie humanaisoleucina – fenilalanina – treonina – valina – lisina – histidina – leucina – metionina – triptofano

Fórmula

geral dos

aminoácidos

e descrição

da ligação

peptídica

@BIO545


BIOLOGIA

Funções das proteínasPlástica e estrutural: diz respeito à construção dos organismos, pois as proteínas parti-

cipam da constituição de membranas celulares. Além disso, auxiliam a formação de tecidos, como o colágeno da pele, dos ossos e das cartilagens, a queratina da pele, dos cabelos e das unhas. A actina e a miosina, por exemplo, auxiliam a contração muscular.

Energética: podem ser utilizadas como fonte de energia celular depois que são hidrolisadas (digeridas), pois os aminoácidos podem liberar energia. No entanto, a glicose é o principal composto energético utilizado pelas células.

Hormonal: vários tipos de hormônios são proteínas. Os hormônios são substâncias que atuam no equilíbrio das funções orgânicas. Por exemplo: a insulina produzida pelo pâncreas controla a quan-tidade de glicose no sangue. Outros exemplos de hormônios proteicos são: hormônio de crescimento (GH) e hormônio da glândula tireóidea (tiroxina).

Imunitária: a defesa imunitária, especialmente dos vertebrados, ocorre por meio da produção de proteínas especiais, denominadas anticorpos. Elas possibilitam a proteção do organismo contra a atividade de seres (vírus, bactérias, protozoários, etc.) causadores de diversas doenças.

Enzimática: as enzimas são proteínas que aumentam a velocidade das reações químicas que ocorrem nas células, atuando como catalisadores biológicos.

Desnaturação de proteínasDe um modo geral, é mais difícil a existência de atividade metabólica

quando a temperatura está muito elevada, em torno de 50 C, pois as proteínas podem sofrer modificações em sua estrutura e perder as suas propriedades. Essas modificações denominam-se desnaturação e também podem ocorrer quando o pH do ambiente é alterado. A desnaturação pro-teica ocorre porque algumas ligações químicas se desfazem e, com isso, as proteínas (e as enzimas) deixam de funcionar.

Por exemplo: quando cabelos crespos estão sendo alisados definitiva-mente, ocorre o processo de desnaturação da proteína queratina; quando o ovo é cozido, a proteína albumina está sendo desnaturada. A desnaturação pode ser prejudicial ao organismo, dependendo de quantas proteínas forem afetadas. No caso de uma queimadura da pele, ocorre a desnaturação das proteínas queratina, colágeno, etc.

Uma alimentação variada garante a presença de todos os aminoácidos essenciais. Alimentos de origem animal, como carnes, ovos, leite e seus derivados, são ricos em proteínas. Entre os de origem vegetal, as leguminosas (feijão, soja, amendoim, etc.) são os alimentos que possuem maior proporção proteica.

Em uma proteína, os aminoácidos podem se combinar variando a posição e quantida-de, permitindo a existência de um número incalculável dessas moléculas nos seres vivos.

A desnaturação altera a configuração das proteí nas, impedindo suas funções

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11. D

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Os aminoácidos de duas proteínas podem ser os mesmos, porém seus arranjos são diferentesFigura esquemática da molé-cula de hemoglobina humana

Estrutura e

localização

das proteínas

@BIO359

Jack

Art

. 201

1. D

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l.


Enzimas: proteínas catalisadorasAs enzimas são proteínas especiais que facilitam as reações químicas nos seres vivos, aumentando a

velocidade dos processos bioquímicos. Por isso, atuam como catalisadores biológicos. Essas substâncias diminuem a energia de ativação das reações biológicas, ou seja, a energia para que a reação aconteça.

Seria como se a ação enzimática conduzisse os reagentes por um atalho energético, fazendo com que a reação ocorra mais rapidamente.

Como as enzimas funcionam? Os reagentes de uma reação catalisada por enzimas são denominados substratos e podem ser carboidratos, lipídios, proteínas, ácidos nucleicos, hormônios, etc. No início da reação, a enzima se liga ao substrato, formando um complexo enzima-substrato, que se desfaz em seguida, liberando os produtos e a própria enzima, que se mantém intacta. A reação é reversível.

A característica mais importante das enzimas é a especificidade que elas apresentam em relação ao substrato em que atuam. Isso acontece graças ao sítio ativo da enzima, que favorece o encaixe específico do substrato (mecanismo “chave-fechadura”). Assim, cada substrato possui uma enzima específica, capaz de abrir os caminhos para a sua transformação. Como a catalisação ocorre sem intervenção de reagentes, as enzimas não são gastas durante as reações, permane-cendo inalteradas após acelerarem as reações.

Produzidas pelas células, elas são normalmente nomeadas acrescentando-se a terminação -ase ao nome da reação ou do substrato sobre o qual ela atua (substrato maltose – enzima maltase, substrato sacarose – enzima sacarase).

Os catalisadores enzimáticos atuam como se conduzissem os reagentes por um atalho energético. O gráfico mostra uma reação não catalisada (linha vermelha) e uma reação catalisada (linha azul)

Esquema demonstrando a atuação

da enzima sacarase

Jack

Art

. 201

1. V

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.

Essa enzima catalisa a reação de quebra da sacarose, formando glicose e frutose

Enzimas são proteínas que atuam como biocatalisadores, diminuindo a energia de ativação e aumentando a velocidade da reação, sem alterar o produto final e sem serem consumidas durante as reações. Assim, certa enzima pode catalisar diversas vezes o mesmo tipo de reação.

A + B + enzima ABreagentes produto

+ enzima� ��

Ea = Energia de ativação

Descrição da

atividade das

enzimas como

catalisadores

biológicos

@BIO369

BIOLOGIA


Uma faceta que demonstra quão intrincada é a homeostase interna, que é evidente a partir do

exterior, é a termorregulação – a manutenção de uma temperatura corpórea aproximadamente

constante. O princípio é bem semelhante ao de um aquecedor equipado com termostato. Quando

o sensor do termostato detecta uma queda de temperatura, ele liga o aquecimento; quando a

temperatura atinge o ponto determinado, ele é desligado. No corpo, os músculos ativos geram

calor, que é dissipado para todas as par-

tes do corpo pelo fluxo de sangue.

Mas uma variação de temperatura de

mais de 1 C começa a afetar as reações

químicas no interior das células. As molé-

culas de proteína, em particular – que in-

cluem enzimas que controlam a velocidade

das reações – são muito sensíveis ao calor.

Elas começam a se distorcer e perdem a sua

complexa estrutura tridimensional quando

estamos quentes demais. [...]

PARKER, Steve. O livro do corpo humano. São Paulo: Ciranda Cultural, 2007. p. 22.

Física

A homeostase refere-se às condi-

ções físico-químicas do sangue compa-tíveis às necessi-

dades metabólicas. Essas condições

estão relacionadas a fatores como

temperatura, pH e pressão arterial;

quantidades adequadas de

nutrientes; água e hormônios na corrente sanguínea.

o trabalho das enzimas depende basicamente da temperatura e do pH do ambiente.

a temperatura do organismo é um dos fatores que afetam a atividade enzimática e consequentemente a velocidade das reações. Por exemplo, quando se está com a temperatura elevada, no caso da febre, as reações metabólicas do organismo são afetadas, comprometendo a saúde do organismo. En-tretanto, esse é um mecanismo de defesa, pois provoca a desnaturação das proteínas virais ou bacterianas, inibindo a atividade desses micro-organismos.

Por isso, os seres vivos possuem determinada temperatura em que a eficiência enzi-mática é maior. Esse ponto máximo de catalisação enzimática denomina-se temperatura ótima. Limites diferentes da temperatura ótima diminuem a velocidade da reação.

Alguns fatos interessantes: em certos peixes de regiões polares, o ponto ótimo de temperatura se situa em torno de 0 C; em bactérias de fontes termais, existem enzimas que mantêm maior eficiência ao redor de 80 C; no corpo humano, a tem-peratura ótima encontra-se entre os 36 C e 37 C.

o pH é o índice de acidez ou de alcalinidade de uma solução. Assim como a temperatura, cada tipo de enzima possui um pH ideal para a eficiência da reação, denominado pH ótimo. Abaixo ou acima do pH ótimo, a atividade enzi-mática diminui. Se a alteração for significativa, pode afetar a estrutura da enzima, modificando suas propriedades biológicas e caracterizando a desnaturação.

No exemplo do gráfico, a enzima digestiva presente na saliva, a amilase salivar, possibilita a reação de quebra (hidrólise) do amido em moléculas de maltose (dis-sacarídeo). Para que essa reação ocorra com eficiência, deve existir um pH ótimo em torno de 7,0, que indica a neutralidade. Por isso, quando o ambiente em que a reação ocorre apresenta pH acima ou abaixo do pH ótimo, as enzimas diminuem a atividade, até se tornarem inativas.

Efeito do pH sobre a ação da enzima amilase salivar

Gráfico que ilustra a variação de velocidade da reação em função da temperatura


VitaminasAssim como os sais minerais, as vitaminas ingeridas durante a alimentação também atuam como

nutrientes reguladores das principais reações químicas do organismo. As vitaminas são compostos orgânicos existentes nos alimentos e necessárias em quantidades mínimas, possibilitando o cresci-mento do organismo, além da conservação e multiplicação normal das células. Por esse motivo, são indispensáveis ao bom desempenho das funções vitais. No entanto, essas substâncias não entram na estrutura dos tecidos e, sobretudo, não precisam ser degradadas.

As vitaminas podem ser classificadas de acordo com a solubilidade em água ou em lipídios. Aque-las solúveis em água são denominadas hidrossolúveis; as solúveis em lipídios são denominadas lipossolúveis.

Lipossolúveis – vitaminas A, D, E e K. Como se dissolvem em lipídios, podem se acumular por mais tempo no organismo.

Hidrossolúveis – vitamina C e as vitaminas do complexo B. Pelo fato de se dissolverem em água, o excesso que as células não aproveitam é eliminado com a urina.

As doenças resultantes da carência de determinada vitamina chamam-se hipovitaminose e podem ser indicativas de problemas nutricionais.

Vitaminas lipossolúveis

Funções Hipovitaminose Fontes

Vitamina A

(retinol)

Protege os epitélios e atua na visão normal.

Pele áspera e seca, facilidade para in-fecções, hemeralopia (cegueira noturna)

e xeroftalmia (córnea ressecada).

Produzida do betacaroteno encontrado no tomate, na cenoura, no mamão,

na batata-doce, na gema de ovo, nos laticínios e na carne de fígado.

Vitamina D

(calciferol)

Absorção de cálcio e de fósforo para os ossos.

Raquitismo, causando fraqueza e defor-mação óssea.

Produzida pela pele por ação da luz solar.

Vitamina E

(tocoferol)

Protege as células contra a oxidação e os radicais livres.

Anemia, lesões musculares e nervosas.Cereais, vegetais verdes, legumes,

óleos vegetais, laticínios, gema de ovo e amendoim.

Vitamina K

(quinona)Auxilia na coagulação do sangue.

Hemorragias; retardo na coagulação sanguínea.

Laticínios, fígado, carnes, frutas, hor-taliças e chá. Essa vitamina também é sintetizada no intestino por bactérias.

Vitaminas hidrossolúveis

Funções Hipovitaminose Fontes

Vitamina B1

(tiamina)

Necessária à respiração celular, atua no metabolismo energético.

Beribéri – inflamação dos nervos, paralisia e atrofia muscular.

Cereais integrais ou enriquecidos, feijão, frutas, fígado, carnes, legu-

mes, gema de ovo e soja.

Vitamina B2

(riboflavina)

Atua na respiração celular, agindo no metabolismo energético.

Queilose – rachadura na boca, lesões na pele e no sistema nervoso.

Cereais integrais ou enriquecidos, banana, verduras, carne, fígado e

folhas verdes.

Vitamina B6

(piridoxina)

Ajuda a acelerar o metabolismo de aminoácidos.

Lesões na pele, nervos e músculos.Cereais integrais ou enriquecidos,

banana, verduras, carne, fígado, ovos e laticínios.

Vitamina B12

(cobalamina)

Formação de hemácias e metabolis-mo dos ácidos nucleicos.

Anemia perniciosa e lesões nos nervos.

Carne, fígado, ovos e laticínios.

Vitamina C (ácido

ascórbico)

Síntese de colágeno, proteção contra radicais livres e estimulação do siste-

ma imunológico.

Escorbuto, causando o sangramen-to da pele e das gengivas. Baixa

imunidade.

Goiaba, caju, laranja, limão, manga, acerola, morango, pimentão, brócolis

e hortaliças.

BIOLOGIA


A relação entre vitaminas e saúde hu-

mana e a divulgação dessas informações,

com a opinião de cien-tistas, provocam au-

mento no consumo de complementos. Com

isso, muitas indústrias buscam processos de

síntese e de melhor aproveitamento a par-tir de fontes naturais.

Vitaminas, como B2 e B12, são produzidas por fermentação mi-

crobiana, enquanto as lipossolúveis são iso-ladas de suas fontes

naturais. As vitaminas A e D são obtidas

do óleo de fígado de peixe. A vitamina E e

a vitamina K podem ser obtidas de alguns

óleos vegetais.

(ENEM) A obesidade, que nos países desenvolvidos já é tratada como epi-demia, começa a preocupar especialistas no Brasil. Os últimos dados da Pesquisa de Orçamentos Familiares, realizada entre 2002 e 2003 pelo IBGE, mostram que 40,6% da população brasileira estão acima do peso, ou seja, 38,8 milhões de adultos. Desse total, 10,5 milhões são considerados obesos. Várias são as dietas e os remédios que prometem um emagrecimento rápido e sem riscos. Há alguns anos foi lançado no mercado brasileiro um remédio de ação diferente dos demais, pois inibe a ação das lipases, enzimas que aceleram a reação de quebra de gorduras. Sem serem quebradas elas não são absorvidas pelo intestino, e parte das gorduras ingeridas é eliminada com as fezes. Como os lipídios são altamente energéticos, a pessoa tende a emagrecer. No entanto, esse remédio apresenta algumas contraindicações, pois a gordura não absorvida lubrifica o intestino, causando desagradáveis diarreias. Além do mais, podem ocorrer casos de baixa absorção de vitami-nas lipossolúveis, como as A, D, E e K, pois:

a) essas vitaminas, por serem mais energéticas que as demais, precisam de lipídios para sua absorção;

b) a ausência dos lipídios torna a absorção dessas vitaminas desnecessária;

c) essas vitaminas reagem com o remédio, transformando-se em outras vita-minas;

d) as lipases também desdobram as vitaminas para que essas sejam absorvidas;

e) essas vitaminas se dissolvem nos lipídios e só são absorvidas junto com eles.

Na seção acima, você leu sobre os problemas relacionados à falta de vitamina C. Cães e gatos não necessi-tam de vitamina C em sua dieta, ao contrário do ser humano e dos primatas superiores. Pesquise: por que cães e gatos não têm escorbuto?

Na seçã

As grandes, e imundas, navegações

-

As grandes, e imundas, navegações


a) Explique o que representam os pontos A e B nos dois gráficos:

1. Os organismos vivos são caracterizados por diversas reações químicas que acontecem em suas células. Essas reações ocorrem rapidamente devido à ação das enzimas que, de acordo com algumas proprie-dades, podem sofrer variações em sua velocidade de reação. Observe os gráficos que representam a variação da atividade enzimática de acordo com a temperatura (gráfico 1) e o pH (gráfico 2):

Biomedicina – uma área promissora

A Biomedicina, uma das mais novas profissões na área da saúde, trabalha no campo de pesquisas médicas, principalmente em análises clínicas. A função do biomédico é realizar estudos para entender e diagnosticar doenças, possibilitando o tratamento e a cura de diversas patologias. Nas pesquisas, o objetivo é desenvolver

e implantar novas tecnologias em universidades, hospitais, indústrias (químicas, alimentícias) e laboratórios. É função do pesquisador também testar a eficácia de substâncias já existentes no mercado.

O curso de Biomedicina tem a duração de quatro anos. No último ano, o aluno faz um estágio supervisionado, em que analisa exames e emite diagnósticos. O biomédico pode atuar nas áreas médicas, como citologia oncótica (câncer), Biologia Molecular, imunologia, parasitologia, micro-biologia, reprodução humana, diagnóstico por imagem, banco de sangue, pesquisas na área médica, etc. Também pode atuar na área ambiental, realizando análises físico-químicas e microbiológicas para o saneamento do meio ambiental; na Genética, por meio da realização de exames de DNA e na docência, ou seja, lecionando em cursos técnicos, faculdades e universidades.

No dia 20 de novembro, é comemorado o Dia Nacional do Biomédico, um profissional a serviço da saúde e da ciência.

O trabalho do biomédico é fun-damental para o diagnóstico e o tratamento de diversas doenças

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BIOLOGIA

b) Descreva o que ocorre com a enzima, quando o evento representado no gráfico 1 alcança o ponto C.

c) O gráfico 2 representa a ação de uma enzima do sistema digestório. Identifique essa enzi-ma, o tipo de substrato (nutriente) sobre o qual ela atua.

2. Este gráfico representa a atividade enzimática em função da diluição da mistura enzima-substrato:

Analisando o gráfico, pode-se inferir que:

a) o consumo excessivo de líquidos com as re-feições melhora o desempenho de enzimas digestivas, uma vez que a eficiência aumenta muito por volta da diluição de percentual 40.

b) o consumo excessivo de líquidos com as re-feições melhora o desempenho de enzimas digestivas, uma vez que a água presente nos líquidos ingeridos auxilia nos processos de hi-drólise enzimática.

c) o consumo excessivo de líquidos com as refei-ções reduz o desempenho de enzimas diges-tivas, o que, por sua vez, prolonga além do necessário o tempo de permanência do ali-mento no tubo digestório.

d) o ideal é não se consumir líquido algum para que a enzima possa ter sua eficiência máxima e garantir a permanência do alimento no siste-ma digestório apenas pelo tempo necessário:

e) por menor que seja o volume de líquido consu-mido durante as refeições, a atividade enzimáti-ca não será afetada no tubo digestivo humano.

3. A estrutura e o funcionamento do corpo dos seres vivos dependem diretamente de sua composição química. Um dos componentes orgânicos é a

proteína que apresenta uma especificidade de ação e constituição.

Sobre as proteínas é incorreto afirmar que:

a) são constituídas por aminoácidos que apresen-tam, na sua composição, um grupamento ami-na, um grupamento carboxila e um radical.

b) cada tipo de proteína tem uma sequência espe-cífica de aminoácidos na molécula.

c) a insulina, a hemoglobina e a queratina são exemplos de proteínas encontradas no corpo humano.

d) a anemia falciforme é um exemplo de alteração na sequência de aminoácidos de uma proteína.

e) os aminoácidos obtidos por meio da alimen-tação são denominados naturais e os produzi-dos pelo próprio organismo são os essenciais.

4. Em uma cidade, a venda de carne para a popula-ção caiu em 50%, sem ter ocorrido aumento no consumo de aves, peixes e plantas leguminosas, como feijão e soja. Esse fato pode ser preocu-pante, pois indica que foi reduzida a ingestão de nutrientes com função estrutural, que são

a) carboidratos. b) lipídios.

c) vitaminas. d) sais minerais.

e) proteínas.

5. A energia usada para realizar os movimentos provém da degradação dos alimentos ingeridos. Entre os nutrientes que se ingere, qual o mais utilizado na liberação dessa energia?

a) Proteína. b) Carboidratos.

c) Lipídios. d) Sais minerais.

e) Água.

6. (UEA) Alimentos mantidos a baixas temperaturas ou congelados permanecem longo tempo sem apodrecer. A preservação é possível porque:

a) o resfriamento desnatura as proteínas conti-das no alimento impedindo a sua decomposi-ção por bactérias.

b) as bactérias que causam a putrefação morrem em temperaturas baixas.

c) os alimentos muito frios são resistentes à ação das enzimas das bactérias de putrefação.

d) a ação das enzimas das bactérias responsáveis pela putrefação é retardada em temperaturas baixas.

e) o alimento muito frio ou congelado não atrai as bactérias de putrefação.


7. (UDESC) Os organismos vivos são constituídos de várias macromoléculas orgânicas, conhecidas como polímeros biológicos. Sobre essas macro-moléculas, é incorreto afirmar:

a) Proteínas são polímeros de aminoácidos uni-dos por ligações peptídicas e que podem exercer funções enzimáticas, estruturais e energéticas.

b) Carboidratos são conhecidos como açúcares, constituídos por carbono, hidrogênio e oxigê-nio, sendo as principais fontes de energia da célula.

c) Alguns tipos de polissacarídeos podem ser en-contrados na estrutura da parede celular dos vegetais e também ser estocados como reser-vas energéticas em vegetais.

d) Ácidos nucleicos são polímeros de monossa-carídeos unidos por ligações glicosídicas, com funções estruturais.

e) Os lipídios são compostos formados por áci-dos graxos, que podem constituir membranas celulares e exercer papéis importantes como hormônios.

8. (PUC Goiás) Foram analisadas duas proteínas X e Y, extraídas de órgãos diferentes de uma tarta-ruga. Verificou-se que X apresenta 10 alaninas, 7 ácidos glutâmicos, 9 fenilalaninas, 1 lisina e 11 glicinas; ao passo que Y apresenta 10 alaninas, 7 ácidos glutâmicos, 9 fenilalaninas, 1 lisina e 11 glicinas. Com relação a essa análise, marque a alternativa correta:

a) X e Y são iguais, pois ambas possuem 38 ami-noácidos.

b) X e Y são iguais, pois pertencem ao mesmo animal.

c) X e Y são iguais, pois possuem os mesmos aminoácidos e nas mesmas proporções.

d) Com esses dados, não podemos afirmar se X e Y são iguais ou diferentes.

9. (UFG – GO) Leia o texto a seguir:

As três décadas de estudos sobre os alimentos, o metabolismo humano e a fisiologia do esporte mostram que as dietas radicais não funcionam. Na busca do corpo saudável e esbelto, a melhor dieta é a do bom senso. Uma das dietas mun-dialmente conhecidas proíbe o consumo de leite e derivados e limita muito o consumo de proteí- nas. Essas restrições levam à carência de mine-rais, especialmente o cálcio e ferro.

VEJA. São Paulo: n. 11, p. 62, mar. 2007. Adaptação.

Um indivíduo adulto que adotou essa dieta por um período prolongado pode apresentar:

a) hemorragia e escorbuto;

b) cegueira noturna e xeroftalmia;

c) beribéri e pelagra;

d) bócio endêmico e cãibras;

e) osteoporose e anemia.

10. (UPE) Na primeira coluna, estão listados sais mi-nerais e, na segunda coluna, algumas de suas im-portantes funções para o metabolismo dos seres vivos. Estabeleça a correta associação entre elas:

(1) Cálcio ( ) participa da constituição do esqueleto e das moléculas, como os ácidos nucleicos e o ATP.

(2) Ferro ( ) participa da formação de os-sos e dentes, da coagulação do sangue e da contração muscular.

(3) Fósforo ( ) participa da manutenção no equilíbrio dos líquidos do corpo, do funcionamento dos nervos e das membranas da célula.

(4) Sódio ( ) participa da constituição da hemoglobina do sangue.

Assinale a alternativa correta:

a) 3, 1, 4, 2. b) 3, 4, 2, 1.

c) 1, 4, 2, 3. d) 1, 4, 3, 2.

e) 2, 1, 4, 3.

11. Quando uma fibra muscular é estimulada, a pri-meira modificação marcante é um grande e rá-pido aumento de íons (X) no citoplasma. Esses íons (X) são também necessários para o processo de coagulação do sangue e de calcificação óssea. Como se chama o íon (X) e em que tipo de ali-mento podemos encontrá-lo?

12. (UFU – MG) Na composição celular são encon-trados vários elementos, entre os quais, os sais minerais. Por serem fundamentais ao adequado funcionamento de diversas células e órgãos, es-ses sais aparecem em diferentes regiões do corpo humano e em diversos alimentos. Faça a correla-


BIOLOGIA

ção entre os sais minerais apresentados na colu-na A com as informações descritas na coluna B.

Assinale a alternativa que apresenta a correlação correta:

Coluna A Coluna B

1. Ferro

a) Sua maior reserva está nos ossos; é importan-te na contração muscular e na cascata de co-agulação sanguínea; é encontrado em folhas verdes e casca de ovo.

2. Potássiob) É um dos componentes da hemoglobina; é en-

contrado no fígado e nos cereais.

3. Iodo

c) Faz parte do esqueleto de vários animais, do processo de transferência de energia no interior da célula e da molécula de ácidos nucleicos; é encontrado em carnes, feijão, ervilha e peixes.

4. Cálciod) Atua na transmissão de impulsos nervosos; é

encontrado em frutas, verduras e cereais.

5. Fósforoe) É um importante componente de um hormônio,

cuja carência pode levar à obesidade; é encon-trado em frutos do mar e peixes.

a) 1-b; 2-d; 3-e; 4-a; 5-c.

b) 1-b; 2-d; 3-e; 4-c; 5-a.

c) 1-d; 2-b; 3-e; 4-c; 5-a.

d) 1-a; 2-d; 3-c; 4-b; 5-e.

13. Os alimentos de origem vegetal apresentam fibras alimentares necessárias ao bom funcionamento do sistema digestório humano. Essas fibras tran-sitam praticamente intactas pela boca, estômago e intestinos, pois não são digeridas. No intestino grosso, podem sofrer fermentação parcial por bactérias da flora intestinal e, posteriormente, se-rem eliminadas juntamente com o bolo fecal.

A necessidade de consumo de fibras vegetais na dieta pode ser justificada pelo fato de:

a) elas serem ricas em glicose, razão pela qual são rapidamente absorvidas pelo organismo humano.

b) alimentos ricos em fibras vegetais auxiliarem na formação do bolo fecal, facilitando o trân-sito intestinal e possibilitando a eliminação de substâncias que podem ser prejudiciais para o intestino grosso.

c) os alimentos ricos em fibras vegetais serem fontes de carboidratos facilmente hidrolisáveis.

d) os alimentos ricos em fibras vegetais dificultarem a proliferação de bactérias no intestino humano, reduzindo os riscos de infecções intestinais.

e) os alimentos ricos em fibras acelerarem o pro-cesso digestivo, reduzindo o tempo de perma-nência do alimento no tubo digestório, dificul-tando a absorção dos nutrientes.

14. Geralmente, os carboidratos são componentes importantes de alimentos, como farinhas, pães, biscoitos, batatas, frutos, mel, leite, guloseimas, cana-de-açúcar, beterraba, etc. Sabendo disso, mencione três grupos de carboidratos, as estru-turas ou alimentos em que podem ser encontra-dos e dois exemplos de substâncias de cada gru-po mencionado.

15. (UFAM) Os principais polissacarídeos de reserva energética são polímeros de glicose. Em vegetais é o amido, presente em sementes (arroz e fei-jão), raízes (mandioca), caules (batata) e frutos (banana). Em animais, esses polissacarídeos são denominados de:

a) lipídio.

b) triglicerídio.

c) proteína.

d) glicogênio.

e) celulose.

16. (UFG) Leia as informações a seguir:

A ingestão de gordura trans promove um aumento mais significativo na razão: lipoproteína de baixa densidade/lipoproteína de alta densidade (LDL/HDL), do que a ingestão de gordura saturada. AUED-PIMENTEL, S. et al. Revista do Instituto Adolfo Lutz. 62 (2):131-137, 2003. Adaptação.

Para a Agência Nacional de Vigilância Sanitária, um alimento só pode ser considerado "zero trans" quando contiver quantidade menor ou igual a 0,2 g desse nutriente, não sendo recomendado consumir mais que 2 g de gordura trans por dia. O quadro representa um rótulo de um biscoito comercialmente vendido que atende às especifi-cações do porcentual de gorduras trans, exigidas pela nova legislação brasileira:

Informação nutricional Porção de 30 g (2 biscoitos)

Quantidade por porção

Carboidratos 19 g

Gorduras totais 7,3 g

Gordura saturada 3,4 g

Gordura trans 0,5 g

As informações apresentadas permitem concluir que o consumo diário excessivo do biscoito po-deria provocar alteração de:

a) triglicéride, reduzindo sua concentração plas-mática.


b) triacilglicerol, diminuindo sua síntese no teci-do adiposo.

c) LDL-colesterol, aumentando sua concentração plasmática.

d) HDL-colesterol, elevando sua concentração plasmática.

e) colesterol, reduzindo sua concentração plas-mática.

17. (FEPAR – PR)

44% das crianças têm colesterol elevado

Uma pesquisa da Universidade Estadual de Cam-pinas (Unicamp), feita com 1 937 crianças e ado-lescentes entre 2 e 19 anos, atendidos no Hospital das Clínicas da Universidade, constatou que quase metade deles possui índices altos de colesterol e triglicérides. Segundo o estudo, realizado entre 2000 e 2007, 44% dos pesquisados apresentaram índices elevados de colesterol.

AGÊNCIA Folha. Campinas, 16 out. 2008.

Com base em conhecimentos sobre o tema, ava-lie as afirmativas, usando V ou F:

a) ( ) Colesterol é uma substância lipídica que pode ser encontrada nas carnes de ani-mais e em seus derivados, nos vegetais oleaginosos e fungos (colesterol exóge-no), ou sintetizada no organismo pelo baço (colesterol endógeno).

b) ( ) Normalmente, o colesterol é necessário em muitas funções corporais complexas, incluindo a manutenção das células ner-vosas e a síntese de hormônios responsá-veis pelas características sexuais secundá-rias, masculinas e femininas.

c) ( ) O principal objetivo no tratamento da hi-percolesterolemia é baixar o colesterol LDL do sangue e aumentar o HDL.

d) ( ) A maior causa do aumento do colesterol é a ingestão de alimentos ricos em gordura saturada. Outro fator crítico pode ser uma herança genética que desencadeia uma metabolização inadequada do colesterol, o que aumenta seu nível na corrente san-guínea.

e) ( ) O excesso de colesterol causa uma depo-sição de material lipídico, produzindo al-terações fibróticas nas paredes arteriais, que ficam mais estreitas, rígidas e duras, tornando mais difícil o fluxo sanguíneo.

18. (PUC Minas – MG) Para orientar o consumidor so-bre o significado da classificação oficial dos alimen-tos em diet ou light, foi montado este esquema:

De acordo com a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), o termo “diet” pode ser usado em dois tipos de alimentos:

1. Nos alimentos para dietas com restrição de nutrientes (carboidratos, gorduras, proteí-nas, sódio).

2. Nos alimentos para dietas com ingestão con-trolada de alimentos (para controle de peso ou de açúcares).

Os alimentos para dietas controladas não podem ter a adição de nutriente. Assim, em alimentos para dietas com ingestão controlada de açúcar, não pode haver inclusão desse nutriente, sendo permi-tida a existência do açúcar natural do alimento, por exemplo, a geleia diet, que tem como açúcar natu-ral a frutose. Os alimentos para dietas restritas em carboidratos (pão, chocolate, bala diet) ou gordu-ras (iogurte desnatado com 0% de gordura) podem conter, no máximo, a adição de 0,5 gramas do nu-triente por 100 gramas ou 100 ml do produto.

A definição de alimento light deve ser empregada nos produtos que apresentem redução mínima de 25% em determinado nutriente ou caloria, comparado com o alimento convencional.

Analisando essas informações com base em seus conhecimentos, é correto afirmar, exceto que:

a) alimentos diet para colesterol são recomenda-dos para quem procura uma dieta de baixas calorias para regime de emagrecimento.

b) alimentos diet para carboidratos não têm ne-cessariamente baixos valores calóricos, mas podem ser recomendados para indivíduos com diabetes mellitus.

c) em alimentos light, para que ocorra redução de calorias, é necessário que haja diminuição de nutrientes energéticos, como carboidratos e gorduras.

d) alimentos diet para sódio são destinados a indivíduos hipertensos que devem controlar a quantidade de sal na alimentação.


BIOLOGIA


Em 1953, o “segredo da vida” foi anunciado pelos cientistas James Watson e Francis Crick, que desven-daram a estrutura do ácido desoxirribonucleico (ADN ou DNA). O cientista estadunidense Watson, com 23 anos na época, havia assistido a uma conferência em Nápoles (Itália) em que certa imagem de uma molécula de DNA, renderizada em raios-X, poderia ser a estrutura de que são feitos os genes. O britânico Francis Crick tinha 35 anos quando encontrou Watson na Universidade de Cambridge, na Inglaterra, e começaram a pesquisar juntos.

Em seguida, Maurice Wilkins, um colega da dupla, que também realizava pesquisas nessa área, mostrou a Watson mais uma imagem da molécula, produzida pela doutora Rosalind Franklin, que na época gerava as melhores fotos de DNA em raios-X. A participação de Franklin foi fundamental, no entanto ela faleceu em 1958, antes de o trio de cientistas – Watson, Crick e Wilkins – receberem o Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia, em 1962. Estava descoberta a estrutura molecular que contém o código para a formação da vida.

Pesquise e discuta sobre as seguintes questões:

a) O DNA é composto por quatro bases nitrogenadas que se combinam para expressar informações vitais. Nos computado-res, existe um sistema semelhante, chamado de sistema binário. Compare a forma de expressão desses dois sistemas.

b) Muitas empresas estão pesquisando a substituição da forma tradicional de gerar informações nos computadores pelo uso do DNA. Liste algumas vantagens do uso dessa nova tecnologia para a produção de computadores.

James Watson (esquerda) e Francis Crick (direita) propuseram um modelo estrutural da dupla hélice do DNA

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Ácidos nucleicos: linguagem da vida3


BIOLOGIA

Classificação dos ácidos nucleicos

O código da vida é constituído por substâncias orgânicas, que apresentam caráter ácido, por isso recebem o nome de ácidos nucleicos. Existem dois tipos: o DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico).

Os ácidos nucleicos controlam os processos vitais no interior de todos os organismos, pois contêm as informações para a síntese de proteínas. Por isso, são responsáveis pela determinação das características hereditárias dos indivíduos, pois o código genético neles contido é materializado na forma de proteínas, que, por sua vez, são responsáveis pelas características presentes nos seres vivos.

Estrutura do DNA: ácido desoxirribonucleicoO ácido desoxirribonucleico (DNA) apresenta a sua estrutura constituída por dois longos filamentos

que, por sua vez, são formados por cadeias de unidades menores (monômeros), denominadas nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por três componentes: um grupo fosfato, uma pentose (monossacarídeo

com cinco carbonos) e uma base nitrogenada. As bases nitrogenadas presentes no DNA são: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T).

Essa última é exclusiva do DNA.As duas primeiras bases, adenina e guanina, possuem um duplo anel de átomos de carbono e são ori-

ginadas de uma substância chamada purina. Por esse motivo, denominam-se bases purínicas ou púricas. Já as outras – citosina e timina (além da uracila exclusiva do RNA) – originam-se de outro composto, com um único anel de carbono, denominado pirimidina e, por isso, chamam-se bases pirimídicas.

Detalhe dos nucleotídeos com suas bases púricas e pirimídicas

Pareamento de basesAs bases nitrogenadas estão dispostas frente a frente, formando os pareamentos de bases. As

ligações químicas que se unem a essas bases denominam-se pontes de hidrogênio.Desse modo, a adenina sempre forma um par com a timina por meio de duas pontes de hidrogênio.

Já a citosina sempre sofre pareamento com a guanina por meio de três pontes de hidrogênio. Esse pareamento de bases é um dos aspectos mais importantes da estrutura do DNA, pois as sequências de bases da dupla hélice são complementares. Assim, o número de bases púricas é igual ao de bases pirimídicas, ou seja, o somatório de adeninas com guaninas deve ser igual ao somatório de timinas e citosinas.

Essa relação do pareamento de bases nitrogenadas tem implicações fundamentais no mecanismo de replicação (duplicação) do DNA.

Propriedades do DNA O DNA contém o código genético responsável pela existência das diversas características heredi-

tárias dos seres vivos. Esse código é universal, pois a composição química do DNA é a mesma em todas as espécies. O que muda nos diversos organismos é a arranjo diferente da codificação genética para a formação das proteínas, ou seja, a ação gênica que cada espécie apresenta.

Para que se possa entender o mecanismo de hereditariedade, que será a base dos estudos pos-teriores em Genética, é preciso conhecer as duas propriedades fundamentais do DNA: a replicação (duplicação) e a transcrição.

Replicação (duplicação) do DNAPara que as novas células formadas tenham a mesma composição química de DNA, é necessário

que ocorra o processo de replicação, possibilitando a mesma constituição genética. As novas células permitem o crescimento do organismo, a renovação celular, a reprodução (assexuada) dos seres uni-celulares, a propagação vegetativa das plantas, etc. A manutenção da combinação contida no DNA é fundamental para a transferência da informação genética de geração em geração.

Os nucleotídeos se ligam uns aos outros, fazendo com que o DNA apresente o formato de uma dupla hélice, na qual as duas cadeias se enrolam em um eixo imaginário, como se fosse uma espiral. Desse modo, o DNA se assemelha a uma escada de cordas retorcidas, em que seus "corrimões" são formados pelo conjunto de fosfatos e pentoses (desoxirriboses), e cada um dos degraus é constituído por um par de bases nitrogenadas, que se liga às moléculas de pentoses. O “corrimão” é formado pela sequência alternante de moléculas, que seguem uma trajetória helicoidal em sua porção externa.

1 – Detalhe de um nucleotídeo2 – Imagem plana do DNA3 – Representação dos átomos do DNA por esferas e sua disposição espacial

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Replicação semiconservativa do DNANo processo de replicação do DNA, cada filamento original serve de molde para a síntese

de um novo filamento. Nesse caso, o DNA original (molécula-mãe) é capaz de formar duas moléculas-filhas idênticas (clones), conservando a metade do modelo que as formou. Isso ocorre porque as bases desemparelhadas só podem se emparelhar com as que se mantêm no seu complemento fixo. Por isso, diz-se que o processo de replicação do DNA é semiconservativo.

Para o processo de cópia, deve haver a participação de enzimas fundamentais que afastam os filamentos, corrigem os erros de replicação e unem os novos nucleotídeos. Entre as enzimas mais importantes estão: a DNA helicase, a DNA polimerase, e a DNA ligase. A DNA helicase catalisa a separação da dupla hélice, rompendo as pontes de hidrogênio, como um zíper que se abre. Depois dessa abertura, cada um dos filamentos separados serve de molde para a cópia de uma nova cadeia complementar. A DNA polimerase é capaz de reconhecer alguns erros, enquanto se desloca ao longo da molécula de DNA. Para que ocorra a ligação entre os novos nucleotídeos e aqueles do DNA original, é necessária a participação da enzima DNA ligase.

Os nucleotídeos que formarão a metade dos novos filamentos já estão presentes na célula, pois foram obtidos durante a nutrição dos organismos. O resultado da replicação do DNA são duas moléculas clones, ou seja, idênticas à original.

Na replicação semiconservativa, a dupla hélice de DNA atua como molde para a sua própria formação. As duas cadeias seguem sentidos opostos durante a ligação entre

as novas bases, pois são antiparalelas

Com base no texto e em seus conhecimentos, responda às seguintes questões:

a) Por que a reprodução é referida como a proprie-dade mais fundamental de todos os seres vivos?

b) Qual a importância da replicação do DNA para o crescimento do organismo?

c) Que áreas da Biologia se relacionam mais pro-priamente com o texto?

Talvez a propriedade mais fundamental de todos os

seres vivos seja a habilidade da reprodução. Todos os

organismos herdam de seus pais a informação genética

especificando sua estrutura e função. Da mesma manei-

ra, todas as células originam-se de células preexistentes

e, portanto, o material genético deve ser replicado e

passado da célula parental para a progênie em cada di-

visão celular. Como a informação genética é replicada e

transmitida de célula para célula e de organismo para

organismo representa uma questão que é central para

toda a Biologia. Consequentemente, a elucidação dos

mecanismos de transmissão genética e a identificação

do DNA como material genético foram descobertas que

formaram a base para o atual conhecimento da Biologia

em nível molecular.

COOPER, Geoffrey; HAUSMANN, Robert. A célula: uma abordagem

molecular. Porto Alegre: Artmed, 2007. p. 89.

Hereditariedade, genes e DNA

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BIOLOGIA

Estrutura do RNA: ácido ribonucleicoO ácido ribonucleico (RNA) é constituído por apenas um filamento de nucleotídeos. Além disso, a

base nitrogenada exclusiva é a uracila (U), e a pentose é a ribose. De acordo com as modernas teorias sobre a origem das primeiras formas de vida, parece provável que o RNA foi o primeiro polímero que surgiu durante o transcurso da evolução. Acredita-se que o primeiro RNA era capaz de executar funções enzimá-ticas e de autorreplicação.

Transcrição do RNA A formação do RNA ocorre pela transcrição. Esse processo se dá com a

utilização de uma das cadeias de DNA, como molde para a formação de RNA. Na transcrição, existe a participação da enzima RNA polimerase, que catalisa o rompimento das pontes de hidrogênio do DNA. Em seguida, os nucleotídeos com ribose encaixam-se na cadeia de DNA que serve de molde. Nesse me-canismo, verifica-se que a uracila se liga à adenina. Desse modo, caso um pedaço do molde de DNA seja formado pela sequência de bases AAGTTC, o RNA transcrito nesse local apresenta a sequência UUCAAG. Da mesma forma que o DNA, os nucleotídeos de RNA são produzidos pela própria célula, com base nos nutrientes que ela absorve, principalmente os aminoácidos.

Pequeno segmento de RNA

Esquema do processo de transcrição

Esquema do início e do fim do processo de transcrição mostrando a atividade de um gene (segmento de DNA)

Diferenças entre DNA e RNA

Os ácidos nucleicos DNA e RNA diferenciam-se

pelo tipo de pentose (monossacarídeo) que

possuem desoxirribose e ribose, respectivamente.

Além disso, suas bases nitrogenadas pirimídicas

podem ser diferentes, pois a timina é exclusiva do DNA, enquanto a ura-cila é encontrada apenas no RNA. Outra diferença

ocorre na estrutura das cadeias de nucleotídeos: o DNA apresenta cadeia

dupla, e o RNA forma uma cadeia simples.

Diferenciação

estrutural entre os

dois tipos de ácidos

nucleicos: DNA e RNA

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Principais diferenças entre o DNA e o RNA

Ácido desoxirribonucleico (DNA)

Ácido ribonucleico (RNA)

Pentose Desoxirribose Ribose

Bases nitrogenadasAdenina, guanina, citosina e timina

(exclusiva)

Adenina, guanina, citosina e

uracila (exclusiva)

Cadeia(s) de nucleotídeo(s) Duas Uma

Existem três tipos diferentes de moléculas de RNA: RNA mensageiro (RNAm), RNA ribossômico ou ribossomal (RNAr) e RNA transportador ou de transferência (RNAt). Todas elas são produzidas a partir de determinado local do DNA, por meio do processo de transcrição. Esses três tipos de moléculas estão relacionados ao processo de síntese proteica, ou seja, da formação das proteínas celulares. Os mecanismos de atuação do código genético, que determi-nam a ocorrência dos processos de transcrição e de síntese proteica (tradução), serão estudados quando for abordado o assunto referente ao núcleo interfásico.

Exames de DNA

Com exceção dos gêmeos idênticos, todas as pessoas possuem um padrão diferente na combi-nação das bases nitrogenadas do DNA. Essas diferenças do DNA possibilitam o desenvolvimento de características únicas em cada indivíduo. Pela precisão que possuem, os testes de DNA podem ser utilizados em inúmeras situações, como a identificação de pessoas, testes de paternidade, pesquisas na indústria farmacêutica (vacinas, reagentes de diagnóstico) e na agropecuária (animais e plantas transgênicos). Estas imagens revelam o padrão de DNA em diferentes testes:

Representação de diferenças entre DNA e RNA

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Diferentes sistemas de revelação dos géis, mostrando as bandas de DNA, que indicam os trechos de DNA de cada indivíduo

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BIOLOGIA


1. O esquema mostra padrões de bandas de DNA de um casal (mãe e pai) e quatro crian-ças (1, 2, 3 e 4):

Sabendo-se que cada banda analisada nos filhos indica a herança paterna ou materna, determine a relação de parentesco do casal com as quatro crianças:

2. (UFU – MG) Entre as aplicações atuais da Ge-nética Molecular, te-mos os testes de iden-tificação de pessoas por meio do DNA. Essa técnica, que pode ser usada para identificar suspeitos em investi-gações policiais, con-siste em detectar e comparar sequências repetitivas ao longo de trechos da molé-cula de DNA, regiões conhecidas como VNTR (número variável de repetições em sequência). A figura ilustra os

padrões de VNTRs de quatro pessoas envolvi-das – uma vítima (V) e três suspeitos (S1, S2 e S3) – em uma investigação policial, e de uma prova (P) coletada no local do crime:

Considerando as afirmações e a figura apre-sentada, responda:

a) A qual dos suspeitos (S1, S2 ou S3) perten-ce a prova (P)? Justifique a sua resposta:

b) Que tipo de material pode ser coletado e servir de prova em um caso como esse?

c) Por que os resultados desse tipo de análise têm alto grau de confiabilidade?

migrará para o polo positivo, criado pela corrente elétrica. Nessas condições, os fragmentos de DNA se movem em velocidades proporcionais ao seu tamanho, os menores fragmentos se movimentam mais rapidamente que os maiores, formando assim o padrão das bandas.

Aplicação das amostras de DNA, em que adicionou anteriormente o gel e um corante (a),

e eletroforese (b)

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A técnica mais comum de análise do padrão do DNA é a eletroforese em gel. Nessa técnica, a primeira etapa é separar o DNA estudado, ou seja, o DNA é tratado e a região que se quer pesquisar é separada. Essa mistura, que contém as regiões específicas do DNA, é incluída em pequenos poços presentes no gel. O DNA tem polaridade negativa e, ao aplicar uma corrente elétrica,


1. Determinado segmento de DNA de uma planta possui 30% de base nitrogenada timina. Qual a porcentagem de citosina nesse trecho de DNA da planta? Justifique.

2. A estrutura do DNA apresenta uma simetria im-perfeita da dupla-hélice, pois as duas metades não são iguais, mas complementares. Assim, elas podem servir de molde para a produção de uma cópia da própria molécula.

Como é chamado esse processo de cópia e qual é a sua importância para os seres vivos?

3. (UFU – MG) Após a análise de DNA de uma célula de mamífero, verifica-se que 15% das bases ni-trogenadas são representadas por uma base que tem como característica a formação de três pon-tes de hidrogênio com a base complementar.

Considerando essas informações, é correto afir-mar que a quantidade de

a) citosina representa 35% da quantidade total de bases nitrogenadas.

b) adenina representa 30% da quantidade total de bases nitrogenadas.

c) timina representa 35% da quantidade total de bases nitrogenadas.

d) guanina representa 30% da quantidade total de bases nitrogenadas.

4. (PUCRS) A sequência de nucleotídeos ATGCACCT forma um segmento de DNA dupla hélice ao se ligar à fita complementar:

a) AUGCACCU. b) UACGUGGA.

c) TACGTGGA. d) TCCACGTA.

e) ATGCACCT.

5. Os ácidos nucleicos são moléculas formadas por um grande número de monômeros denominados nucleotídeos. Cada nucleotídeo é consti tuído por uma base nitrogenada, uma pentose e um radical fosfato.

Em relação às substâncias químicas que formam os nucleotídeos, considere as afirmativas a seguir:

I. Existem cinco tipos principais de bases nitro-genadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) e uracila (U).

II. A adenina (A) se une à guanina (G) por meio de ligações químicas chamadas de pontes de hidrogênio.

III. O monossacarídeo presente nos ácidos nu-cleicos pode ser a ribose ou a desoxirribose.

IV. A timina (T) é uma base exclusiva do RNA, e a uracila (U) é exclusiva do DNA.

Assinale a alternativa correta:

a) Apenas I está correta.

b) Apenas II e IV estão corretas.

c) Apenas I e III estão corretas.

d) Apenas I e II estão corretas.

e) Apenas I, II e IV estão corretas.

6. (UFRGS) Cinco amostras com ácidos nucleicos fo-ram analisadas quimicamente e apresentaram os seguintes resultados:

I. 1.a amostra: ribose.

II. 2.a amostra: timina.

III. 3.a amostra: dupla-hélice.

IV. 4.a amostra: uracila.

V. 5.a amostra: 20% de guanina e 30% de citosina.

Entre estas amostras, quais se referem a DNA?

a) Apenas I e II. b) Apenas II e III.

c) Apenas I e III. d) Apenas II e IV.

e) Apenas II e V.

7. (UFPA) Em 1953, Watson e Crick decifraram que a estrutura da molécula de DNA (ácido desoxir-ribonucleico) é uma dupla hélice, responsável pelas características dos organismos. Com os co-nhecimentos atuais, julgue as afirmativas sobre a molécula de DNA:

I. Na autoduplicação da molécula de DNA, cada filamento original serve de molde para a síntese de um novo filamento (duplicação semiconservativa).

II. A base nitrogenada adenina emparelha-se com a citosina, enquanto a timina empare-lha-se com a guanina.

III. As bases nitrogenadas dos dois filamentos estão unidas por ligações denominadas pon-tes de hidrogênio.


BIOLOGIA

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

a) I somente. b) II somente.

c) I e II. d) I e III.

e) II e III.

8. (CEFET – PI)

É difícil resistir à conclusão de que o DNA é mate-rial genético. Se este for o caso, nosso problema é aprender como o DNA reproduz a si mesmo. A estrutura de dupla hélice sugere uma resposta pos-sível, que discuti em artigo anterior. A ideia básica é que duas cadeias de DNA, que se encaixam como uma mão em uma luva, são separadas de alguma forma e a mão então serve como um molde para a formação de uma nova luva, enquanto a luva atua como molde para uma nova mão. Consequen-temente, teremos duas mãos usando luvas onde antes havia apenas uma. Em termos químicos, imaginamos que os monômeros fornecidos pela célula se alinham ao longo da cadeia molde com bases complementares formando pares. CRICK, Francis H.C. In: Scientific American Brasil. p. 10, set. 2007.

Esse pequeno trecho foi extraído de um dos artigos publicados pelo cientista Francis Crick apresentado em setembro de 1957 e retratado na revista citada acima. Sobre o tema é incorreto afirmar que:

a) a estrutura “dupla hélice” foi essencial para o pesquisador poder caracterizar o processo de duplicação do DNA.

b) o trecho sublinhado faz menção a uma pro-priedade da duplicação do DNA, o fato de ser semiconservativo.

c) os monômeros aos quais o texto faz menção correspondem aos nucleotídeos.

d) “… com bases complementares formando pa-res…” está relacionado às três ligações pontes de hidrogênio entre A e T e às duas ligações pontes de hidrogênio entre C e G.

e) Crick ao tentar explicar o processo de duplica-ção do DNA respeitou a ideia do processo da complementaridade de bases.

9. (ENEM) A figura seguinte representa um modelo de transmissão da informação genética nos siste-mas biológicos. No fim do processo, que inclui a replicação, a transcrição e a tradução, há três for-mas proteicas diferentes, denominadas a, b e c.

Depreende-se do modelo que:

a) a única molécula que participa da produção de proteínas é o DNA.

b) o fluxo de informação genética, nos sistemas biológicos, é unidirecional.

c) as fontes de informação ativas durante o pro-cesso de transcrição são as proteínas.

d) é possível obter diferentes variantes protei-cas a partir de um mesmo produto de trans-crição.

e) a molécula de DNA possui forma circular, e as demais moléculas possuem forma de fita sim-ples linearizada.

10. (UFSC) O DNA é a molécula biológica responsá-vel pela codificação da informação genética nos seres vivos. Sobre esse assunto, é correto afirmar que:

(01) a molécula de DNA é formada por duas ca-deias caracterizadas por sequências de ba-ses nitrogenadas.

(02) na molécula de DNA podem existir oito di-ferentes tipos de complementação de bases nitrogenadas.

(04) a quantidade de adenina presente em uma das cadeias é exatamente igual à quantida-de de timina da cadeia complementar.

(08) na molécula de DNA podem existir cinco di-ferentes tipos de bases nitrogenadas.

11. Analise o seguinte fato hipotético:

Gêmeos idênticos diferentes? Após o nascimento de dois gêmeos idênticos ou univitelinos ocorri-do na cidade de Salvador (BA), um deles foi ado-tado por uma família europeia e passou a viver na Finlândia, um país situado ao norte da Euro-pa, onde a temperatura média anual é de 5 C. O outro irmão continuou vivendo em sua terra natal. Depois de 30 anos, esses dois gêmeos se conheceram, no entanto perceberam que muitas de suas características eram diferentes. Aquele que morava em Salvador tinha a pele mais es-cura, era bem mais magro e tinha o cabelo di-ferente do seu irmão "europeu". Essa diferença fez com que eles realizassem um exame de DNA para a comprovação da irmandade.

Com base nesse fato, responda:


a) Quais os prováveis fatores que provocaram as diferenças entre esses dois irmãos?

b) O que deve ter comprovado o exame de DNA? Justifique:

12. (ENEM) A identificação da estrutura do DNA foi fundamental para compreender seu papel na continui-dade da vida. Na década de 1950, um estudo pioneiro determinou a proporção das bases nitrogenadas que compõem moléculas de DNA de várias espécies.

Exemplos de materiais analisados Bases nitrogenadas

Adenina Guanina Citosina Timina

Espermatozoide humano 30,7% 19,3% 18,8% 31,2%

Fígado humano 30,4% 19,5% 19,9% 30,2%

Medula óssea de rato 28,6% 21,4% 21,5% 28,5%

Espermatozoide de ouriço-do-mar 32,8% 17,7% 18,4% 32,1%

Plântulas de trigo 27,9% 21,8% 22,7% 27,6%

Bactéria E. coli 26,1% 24,8% 23,9% 25,1%

A comparação das proporções permitiu concluir que ocorre emparelhamento entre as bases nitrogena-das e que elas formam

a) pares de mesmo tipo em todas as espécies, evidenciando a universalidade da estrutura do DNA.

b) pares diferentes de acordo com a espécie considerada, o que garante a diversidade da vida.

c) pares diferentes em diferentes células de uma espécie, como resultado da diferenciação celular.

d) pares específicos apenas nos gametas, pois essas células são responsáveis pela perpetuação das espécies.

e) pares específicos somente nas bactérias, pois esses organismos são formados por uma única célula.

13. (PUCSP)

[...] De outro lado, o galardão de química ficou com os inventores de ferramentas para estudar proteínas, os verdadeiros atores do drama molecular da vida.

É verdade que a Fundação Nobel ainda fala no DNA como o diretor de cena a comandar a ação das proteínas, mas talvez não seja pretensioso supor que foi um lapso, e que o sinal emitido por essas pre-miações aponta o verdadeiro futuro da pesquisa biológica e médica muito além dos genomas e de seu sequenciamento (uma simples soletração). [...]

LEITE, Marcelo. De volta ao sequenciamento. Folha de S.Paulo, 20 out. 2008.

O autor refere-se às proteínas como ''atores do drama molecular'' e ao DNA como "diretor de cena". Essa referência deve-se ao fato de:

a) não ocorrer uma correlação funcional entre DNA e proteínas no meio celular.

b) o DNA controlar a produção de proteínas e também atuar como catalisador de reações químicas ce-lulares.

c) o material genético ser constituído por proteínas.

d) as proteínas não terem controle sobre o metabolismo celular.

e) o DNA controlar a produção de proteínas e estas controlarem a atividade celular.Ensino Médio | Modular 47

BIOLOGIA


Células-tronco: a medicina do futuro

As células-tronco

-

Células-tronco: a medicina do futuro

Com base no texto, troque ideias sobre o motivo de se utilizarem células-tronco para reparar tecidos e órgãos danificados.

Biologia celular: estudo das células4


BIOLOGIA

Histórico celular

A primeira observação celular ocorreu em 1665, quando o cientista inglês Robert Hooke (1635-1703) realizava a observa-ção de finos pedaços de casca de carvalho. Em suas pesquisas, Hooke usou um microscópio rudimentar e conseguiu observar paredes celulares de células mortas localizadas na casca da planta. Essas paredes são envoltórios rígidos, ricos em celulose, que delimitam as pequenas cavidades que o cientista chamou de células. Microscópio rudimentar usado por Robert

Hooke e seus desenhos de fatias de cortiça

Com o advento da microscopia óptica, no século XVII, o mundo “invisível” foi descoberto, dando início aos estudos da Biologia celular. Com isso, os diversos aspectos relacionados à célula passaram a ser constante-mente investigados, pois todos os processos que ocorrem no interior dos seres vivos dependem do funciona-mento celular. A célula é uma unidade biológica que constitui um compartimento envolto por membrana e preenchido por um material viscoso, denominado citoplasma. Cada célula apresenta autonomia reprodutiva e controle de suas atividades metabólicas, devido ao material genético que possui.

A célula trabalha como a unidade funcional dos seres vivos

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Organismos unicelulares e pluricelulares

Os seres vivos podem ser classificados com base no número de células que apresentam. Muitos deles são uni-celulares, formados por apenas uma célula; outros são pluricelulares, constituídos por várias células.

Entre os organismos unicelulares estão bactérias, cia-nobactérias, protozoários, diversas algas e certos fungos. Nesse caso, uma única célula executa todas as atividades metabólicas que possibilitam a sobrevivência do ser vivo, incluindo a reprodução do material genético.

Os organismos pluricelulares apresentam várias células que podem se manter agrupadas, executando diferentes funções no organismo.

Organização celular: procariontes e eucariontes

Um ser vivo pode ser classificado com base na organização existente em sua estrutura celular. Assim, existem os seres procariontes, que apresentam células procarióticas (pro = antes; karyon = núcleo), e os seres eucariontes, que possuem células eucarióticas (eu = verdadeiro; karyon = núcleo).

Células procarióticas As células procarióticas são as mais simples, ocorrendo

em bactérias e cianobactérias, representantes do Reino Monera. Nessas células, o material genético é representado por um único cromossomo (DNA circular) que se mantém em contato com o citoplasma, não ocorrendo uma membrana nuclear para isolá-lo. Por esse motivo, dizemos que não apresentam o núcleo organizado, com o DNA constituindo uma região denominada nucleoide.

A maioria das células procarióticas não tem membranas internas, por isso não possuem organelas celulares, como mi-tocôndrias, lisossomos, retículo endoplasmático, etc. As ciano-bactérias possuem membranas fotossintéticas, que apresentam a clorofila para a absorção luminosa, no entanto essas mem-branas não formam organelas. Todas as células procarióticas apresentam ribossomos (essas organelas são desprovidas de membrana envoltória), cuja função é a produção de proteínas.

No citoplasma da célula bacteriana, normalmente existe um pequeno anel de DNA denominado plasmídeo. O plas-mídeo é capaz de se autoduplicar, independentemente da replicação do cromossomo bacteriano. Sua finalidade é co-dificar enzimas que permitem a defesa da bactéria, além de aumentar a variabilidade.

Estrutura da célula procariótica bacteriana

Características dos

organismos unicelulares e

pluricelulares

@BIO996

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As algas podem ser unicelulares ou pluricelulares. No detalhe, uma alga diatomácea unicelular. Embaixo, uma alga verde pluricelular

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Principais

estruturas de uma

célula procarionte

bacteriana

@BIO1067

Características

estruturais das

cianobactérias

@BIO1582

Aspectos gerais das

células procarióticas

@BIO822


Estrutura interna da célula eucariótica animal (a) e

vegetal (b)

Células eucarióticasAs células eucarióticas são mais com-

plexas, pois possuem uma membrana nuclear envolvendo o material genético, que é constituído pela combinação de DNA e proteínas. Além disso, essas células apresentam organelas membranosas, mas não deixam de ter ribossomos para a ocorrência da síntese proteica. Os organismos eucariontes pertencem aos Reinos Protista, Fungi, Plantae e Animalia.

Reinos dos seres vivos

Em 1969, Robert Whittaker (1924-1980) publicou a obra New concepts of kingdoms of organisms (Novas concepções de reinos dos organismos), propondo a classificação dos seres vivos em cinco grandes reinos.

Três critérios principais são considerados para essa classificação: número de células, presença de núcleo individualizado no interior da célula (procariótica ou eucariótica) e forma de nutrição (autótrofa ou heterótrofa). Esse sistema de classificação será utilizado nos estudos subsequentes.

Reino Características Exemplos

MoneraUnicelulares, autótrofos ou heterótrofos e células procarióticas.

Bactérias e cianobactérias. Inclui também micoplasmas, rickéttsias e clamídias. ©

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Protista (Protoctista)

Unicelulares ou pluricelulares, autótrofos ou heterótrofos e células eucarióticas.

Algas (autótrofos) e protozoários (heterótrofos).

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Fungi

Unicelulares ou pluricelulares, heterótrofos (digerem matéria orgânica) e células eucarióticas.

Cogumelos, bolores, leveduras, orelhas-de-pau.

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PlantaePluricelulares, autótrofos (realizam fotossíntese) e células eucarióticas.

Musgos, avencas, samambaias, cedros, macieiras, feijoeiros. ©

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Animalia

Pluricelulares, heterótrofos (alimentam-se por ingestão) e células eucarióticas.

Animais invertebrados e animais vertebrados.

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Principais diferenças estruturais entre as

células eucarióticas animais e vegetais

(a) (b)

Diferenças entre

organismos

eucariontes e

procariontes

@BIO559


BIOLOGIA

1. De um modo geral, as células procarióticas são menores que as eucarióticas. Justifique a diferen-ça de tamanho desses dois tipos de células, com base nas necessidades de trocas que elas devem realizar para a manutenção de suas atividades metabólicas.

2. Nas lagoas do Pantanal Mato-Grossense, os pei-xes menores se alimentam de algas, no entanto servem de alimento aos peixes maiores. À mar-gem da lagoa, a ave tuiuiú está à espreita do peixe maior, preparando-se para o bote certeiro. Depois que se alimenta, os restos do peixe são decompostos por ação de fungos e bactérias.

Com base no texto, classifique os seres vivos mencionados em seus respectivos reinos.

3. Durante uma pesquisa de campo, um professor de Biologia e sua turma coletaram água em uma lagoa. Entre os organismos ou estruturas coleta-dos, estavam protozoários, algas, cianobactérias e folhas de aguapé, que são classificados, res-pectivamente, nos reinos:

a) Protista, Protista, Monera e Plantae.

b) Protista, Monera, Protista e Animalia.

c) Monera, Protista, Animalia e Fungi.

d) Monera, Fungi, Protista e Plantae.

e) Protista, Protista, Fungi e Plantae.

4. A célula é a unidade básica dos seres vivos, exis-tindo seres uni ou pluricelulares. Utilizando-se a classificação que considera as algas multice-lulares como protistas, associe corretamente os reinos com a constituição celular e a forma de nutrição de seus representantes, relacionando as duas colunas:

(1) Reino Monera

(2) Reino Protista

(3) Reino Fungi

(4) Reino Plantae

(5) Reino Animalia

Seus representantes:

(a) são unicelulares, autótrofos ou heterótrofos e procariontes.

(b) são pluricelulares, autótrofos e eucariontes.

(c) podem ser uni ou pluricelulares, autótrofos ou heterótrofos e eucariontes.

(d) podem ser uni ou pluricelulares, heterótrofos e eucariontes.

(e) são pluricelulares, heterótrofos e eucariontes.

A sequência correta das associações é:

a) 1a, 2c, 3d, 4b, 5e.

b) 1a, 2c, 3e, 4b, 5d.

c) 1c, 2b, 3a, 4c, 5c.

d) 1a, 2c, 3c, 4b, 5e.

e) 1c, 2a, 3d, 4b, 5e.

Com base nos estudos do microbiologista Carl Woese, em 1977, foi proposto um novo sistema de classificação que se utiliza principalmente de aspectos evolutivos (filogenética). Esse sistema se baseia na comparação das sequências de RNAr (ribossômico) de diferentes seres vivos. Com essa nova proposta de classificação, os orga-nismos podem ser subdividos em três grandes domínios (contendo os cinco reinos): Archaea, Bacteria e Eukarya.

Archaea: grupo que inclui as arqueobactérias. Esses organismos procariontes e unicelulares vivem em ambientes extremos, onde não há possibilidade de vida para outros seres vivos. Há arqueobactérias em fontes termais em que a temperatura atinge 100 C (Thermus aquaticus), no Mar Morto, com salinidade elevadíssima, em ambientes próximos a vulcões, em fontes de enxofre, em solos extremamente ácidos ou alcalinos, etc.

Bacteria: constitui um grande grupo de organismos procariontes e unicelulares, representados principalmente pelas bactérias e cianobactérias.

Eukarya: compreende os organismos eucariontes, como os protozoários, as algas, os fungos, as plantas e os animais.


5. (UFAM) As células são as unidades funcionais e estruturais dos seres vivos. Apesar da grande va-riedade de animais, plantas, fungos, protozoá-rios e bactérias, existem somente dois tipos bási-cos de células. Quais são elas?

a) Eucariontes e Protista.

b) Procariontes e Fungi.

c) Procariontes e Eucariontes.

d) Fungi e Protista.

e) Eucariontes e Fungi.

6. A peste bubônica, conhecida como peste negra, matou mais de 20 milhões de pessoas na Europa, no período da Idade Média. Essa doença é cau-sada pela bactéria Yersinia pestis e é um or-ganismo considerado procarionte. A única es-trutura que não se encontra nas células desse organismo é

a) parede celular rígida que recobre a membrana citoplasmática e confere forma às bactérias.

b) molécula de DNA, não delimitada por mem-brana nuclear.

c) plasmídeo, com genes que não codificam carac-terísticas essenciais, capaz de autoduplicação independentemente da replicação do DNA.

d) ribossomo que atua na síntese proteica bacte-riana.

e) lisossomo, com enzimas digestivas que auxi-liam na eliminação de restos celulares.

7. Este quadro indica presença (+) ou ausência (−) de certas estruturas celulares em três grupos de organismos:

Estrutura I II III

Ribossomos + + +

Cloroplastos _ + _

Parede celular + + _

Mitocôndrias _ + +

I, II e III são, respectivamente

a) bactérias, plantas e animais.

b) animais, plantas e fungos.

c) bactérias, fungos e animais.

d) fungos, plantas e animais.

e) fungos, animais e plantas.

8. (PUC-Rio – RJ) As células animais diferem das cé-lulas vegetais porque estas contêm várias estru-turas e organelas características. Na lista abaixo, marque a organela ou estrutura comum às célu-las animais e vegetais:

a) Vacúolo. b) Parede celular.

c) Cloroplastos. d) Membrana celular.

e) Centríolo.

9. (ENEM)

São características do tipo de reprodução repre-sentado na tirinha:

a) simplicidade, permuta de material gênico e variabilidade genética;

b) rapidez, simplicidade e semelhança genética;

c) variabilidade genética, mutação e evolução lenta;

d) gametogênese, troca de material gênico e complexidade;

e) clonagem, gemulação e partenogênese.

10. Em relação aos organismos procariontes, assina-le a alternativa incorreta:

a) Existem espécies autótrofas e heterótrofas.

b) Todos são unicelulares.

c) Apresentam organelas citoplasmáticas, tais como: mitocôndrias e retículo endoplasmático em suas células.

d) Pertencem ao Reino Monera.

e) Podem causar doenças nos seres humanos.


BIOLOGIA


Estrutura da membrana celular

O modelo de membrana celular é denominado mosaico fluido e foi proposto, no início da década de 1970, pelos cientistas estadunidenses Jonathan Singer e Garth Nicholson. Nesse modelo, existe um mosaico de moléculas proteicas colocadas em uma camada fluida de lipídios.

A membrana celular, também conhecida como membrana plasmática ou plasmalema, existe em todas as células. Sua observação somente pode ser feita por meio do microscópio eletrônico, pois apresenta cerca de 75 Å (1Å = 10–7mm) de espessura. Ela é uma película tão fina que, se a célula fosse aumentada ao tamanho de uma laranja, a membrana seria mais fina do que uma folha de papel de seda.

Composição lipoproteica da membrana celular

A composição química da membrana celular é basicamente lipoproteica, ou seja, formada por lipídios (fosfolipídios e colesterol) e proteínas. A disposição dos fosfolipídios forma uma dupla camada, em que se encontram moléculas de colesterol. Na composição proteica da membrana, existem proteínas integrais e peri-féricas. As integrais encontram-se ligadas aos lipídios, atravessando a dupla camada; enquanto as periféricas se deslocam pela parte interna e externa da membrana.

Características gerais

da composição da

membrana

@BIO542

Divanzir Padilha. 2011. 3D.

Membranas celu-lares: trocas entre as células

5


BIOLOGIA

a) Como o texto define a membrana celular?

b) Por que a fusão entre o revestimento do vírus e a membrana da célula acontece?

c) De que forma o conhecimento sobre a composição da membrana celular colaborou com essa pesquisa?

-

para a doença se baseiam na luta contra o progresso viral dentro

Ciência Diária on-line

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A membrana celular individualiza a célula do meio

A camada de fosfolipídios apresenta duas regiões, uma denominada região polar, é hidrófila, pois tem afinidade com a água e se dispõe do lado interno e externo da membrana, que são meios aquosos. As regiões apolares são hidrófobas e ficam voltadas umas para as outras, no interior da membrana.

As diferentes funções celulares muitas vezes estão ligadas à quantidade e aos diversos tipos de proteínas presentes na membrana. Algumas, por exemplo, formam poros ou canais para a passagem de moléculas.

Graças às proteínas, a membrana possui elasticidade, resistência mecânica e baixa tensão super-ficial; devido aos lipídios, a membrana tem alta resistência elétrica e permeabilidade às substâncias lipossolúveis.

Descrição

das funções

realizadas pela

membrana

celular

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O glicocálix possibilita o reconhecimento entre as células

Na parte externa da membrana plasmática de células animais, especialmente nos tecidos epiteliais, encontram-se carboidratos ligados principalmente às proteínas integrais, compondo as glicoproteí-nas. Essa região apresenta a constituição química específica para cada tipo de célula e indivíduo e denomina-se glicocálix. Devido à sua constituição, o glicocálix atua no sistema de reconhecimento celular, agindo durante a identificação de bactérias invasoras pelos leucócitos (glóbulos brancos), na compatibilidade sanguínea, na rejeição de transplantes, etc. O reconhecimento celular possibilita que as células semelhantes sofram uma aderência específica umas às outras, rejeitando as células diferentes.

Esquema da inibição por contato, mostrando a atividade do glicocálix. Na placa de cultura celular 1, as células crescem até preencherem os espaços, cessando o crescimento; na placa 2, as células alteradas continuam o crescimento devido ao não reconhecimento celular provocado por alterações no glicocálix da célula

Um dos exemplos da importância do glicocálix é o fenômeno conhecido como inibição por contato. Esse fenômeno ocorre quando as células de determinado tecido estão em contato, e as multiplicações celulares são inibidas. Esse contato se deve ao reconhecimento celular provocado pela região do glicocálix das células. No entanto, quando as células de um tecido perdem a propriedade de inibição por contato, a multiplicação celular passa a ser desordenada, podendo provocar o surgimento de câncer no tecido ou órgão afetado.

Sabendo disso, faça uma pesquisa sobre a relação do glicocálix com o câncer e sobre a maneira como vários tipos de câncer podem ser evitados. Em seguida, troque ideias sobre os resultados obtidos.

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Especializações da membrana celular

As membranas celulares de certas células animais, principalmente dos tecidos epiteliais, costumam apresentar algumas modificações ou especializações, que permitem a realização aprimorada de algumas funções, tais como: adesão, comunicação entre as células e absorção. As mais importantes especializações da membrana são microvilosidades, desmossomos e interdigitações.

São regiões ricas em pro-teínas adesivas que permi-tem a aderência de células vizinhas, impedindo a entra-da de substâncias estranhas no corpo. São encontrados nas células dos tecidos epiteliais.

São dobras de mem-brana, que encaixam as

membranas celulares late-rais de células que estejam,

lado a lado, aumentando a coesão entre elas. Além disso, aumentam a

extensão da superfície celular, facilitando as trocas entre a célula e o meio extracelular. São encontradas nas paredes dos túbulos renais.

São projeções da membrana, semelhantes a dedos, que aumentam a superfície celular. São encontradas em vá-rios tecidos, principalmente no revestimento da mucosa

do intestino delgado, onde são muito numerosas. O aumento da área de contato com os nutrientes

amplia a superfície de absorção dessas subs-tâncias. As microvilosidades também ocorrem nos túbulos renais.

Fisiologia da membrana celular

Além de proteger o conteúdo da célula, a membrana celular apresenta a propriedade denominada permeabilidade seletiva, que permite o controle das substâncias (íons e moléculas) que entram e saem da célula. Funcionando como uma barreira seletiva para a passagem de substâncias, a membrana celular controla a composição do citoplasma. Assim, a composição interna da célula é mantida porque a

membrana é seletivamente permeável para substâncias, e a maioria das moléculas biológicas não é capaz de atravessá-la.

Algumas proteínas de membrana formam poros para a passagem de subs-tâncias; outras auxiliam no transporte, atuando como proteínas carreadoras.

Para facilitar a compreensão dos processos que permitem a passagem de substâncias, é importante verificar

que existe uma diferença de concentra-ção entre os meios intracelular e extrace-

lular. Essa concentração é dada pela quantidade de soluto dissolvida no solvente.Exemplo: no interior do recipiente A, 20 gramas de

sal (soluto) foram dissolvidos em 1 litro de água (solvente). No recipiente B, apenas 5 gramas de sal foram dissolvidos na mesma quantidade de solvente.

Pode-se verificar que a solução A é mais concentrada que a solução B. Por isso, a solução A é de-nominada hipertônica em relação à solução B, considerada hipotônica para A. Quando duas soluções apresentam a mesma concentração, podem ser chamadas de isotônicas.

Os canais proteicos permitem a passa-gem de pequenas moléculas e íons

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Exemplo de

microvilosidade

nas células

intestinais

@BIO456


BIOLOGIA

Difusão simples de oxigênio (O2) e dióxido de carbono (CO2) pela membrana celular

Você sabe por que algumas bebidas são chamadas de isotônicos e quando devem ser utilizadas?As bebidas consideradas isotônicas são assim denominadas porque apresentam a composição de

solutos semelhante ao plasma sanguíneo (parte líquida do sangue). Os isotônicos comerciais são bebidas à base de água, sais minerais e carboidratos, ideais para a reposição de líquidos e eletrólitos (íons) perdidos pelo suor durante as atividades físicas.

No entanto, a necessidade da ingestão de isotônicos ocorre quando a pessoa perde mais de 2% da massa corporal. Se o corpo suou devido ao calor, mas a perda de água e sais não foi tão intensa, o ideal é a ingestão de suco de frutas ou mesmo de água de coco. Os sais em excesso, causados pela ingestão individual de bebidas isotônicas, podem sobrecarregar os rins e são muito perigosos aos hipertensos.

Os isotônicos também devem ser utilizados nos casos de intensa desidratação, devido à diarreia. Nesse caso, o próprio soro caseiro é considerado um importante isotônico.

Verifique, no rótulo de alguma das bebidas citadas, a quantidade de sais presentes.

Transporte passivoQuando a substância a ser transportada passa do meio em que está em maior quantidade para o meio

em que está em menor quantidade, diz-se que ocorre o transporte passivo. Nesse caso, não ocorre gasto de energia pela célula. Trata-se apenas de um processo físico em que as substâncias seguem um fluxo na tentativa de equilibrar as concentrações dos meios.

Casos em que o transporte passivo acontece:

Difusão facilitada por meio de proteínas permeases

Difusão simplesAlgumas substâncias atravessam facilmente a bicamada lipídica da mem-

brana a favor do gradiente de concentração, ou seja, do meio hipertônico para o meio hipotônico. Essas substâncias são os gases (oxigênio, dióxido de carbono, etc.), moléculas solúveis em lipídios (hidrofóbicas), como benzeno, anestésicos, etc. e moléculas polares pequenas, como o etanol.

Essa facilidade e rapidez em atravessar as membranas celulares au-mentam a velocidade do efeito dos gases respiratórios, dos anestésicos e de muitas outras substâncias, como as bebidas alcoólicas.

Difusão facilitadaAssim como ocorre na difusão simples, a difusão facilitada envolve o

movimento de substâncias a favor de um gradiente de concentração e não ocorre gasto energético pela célula. No entanto, as substâncias transportadas utilizam proteínas especiais da membrana, pois não se dissolvem em sua camada lipídica. Essas proteínas são carreadoras e denominam-se permeases. Entre os principais exemplos de difusão facilitada, existe a passagem de aminoácidos e glicose. Cada uma dessas moléculas se liga a uma permease específica.

Além das proteínas carreadoras (permeases), também existem os canais proteicos. Os mais conhecidos são os canais iônicos que possibilitam a forma-ção de poros para a passagem rápida de íons através da membrana celular. Nas células nervosas e musculares, a regulação da abertura e do fechamento é feita por sinais elétricos. Assim, muitos desses canais somente se abrem em resposta à ligação de neurotransmissores (adrenalina, acetilcolina, etc.). Isso possibilita, por exemplo, a transmissão dos impulsos nervosos.

Processo de

difusão simples

@BIO821

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Na primeira figura, a solução A apresenta menor concentração (meio hipotônico) quando comparada com a solução B (meio hipertônico). Na segunda figura, a água passa por osmose, da solução A para a solução

B, aumentando o nível do tubo

Química

O Prêmio Nobel de Química de 2003 foi entregue aos médicos estadunidenses Peter Agre e Roderick MacKinnon, por realizarem a descoberta do funcionamento de certos poros ou canais nas membranas celulares. Em seus experimentos, Peter Agre demonstrou que a membrana celular apresenta proteínas, denominadas aquaporinas, responsáveis pelo transporte de água (as moléculas de água também atra-vessam a camada lipídica da membrana celular). MacKinnon estudou a estrutura de um canal para a passagem do íon potássio.

OsmoseA osmose é a difusão de água através da membrana celular. Nesse caso, quando uma célula é colocada

em uma solução hipotônica (menos concentrada), ela tende a ganhar água do meio. Como a membrana celular é muito permeável à água, as células sofrem o aumento de volume, ficando túrgidas.

Embora seja um fenômeno puramente físico, o equi-líbrio osmótico é fundamental em nosso organismo, pois influencia as atividades metabólicas das células. Esse processo é mantido, fundamentalmente, pelos compo-nentes do sangue, que permitem o transporte de água às nossas células.

Osmose na célula animalUm exemplo muito estudado de osmose em células animais ocorre com as hemácias (eritrócitos).

O equilíbrio osmótico, ou seja, a isotonicidade entre essas células e o plasma sanguíneo acontece quando os dois meios possuem a mesma concentração de cloreto de sódio (NaCℓ), que é de 0,9%. Colocadas em solução hipotônica (cerca de 0,6% de NaCℓ), as células aumentam de volume devido à penetração de água, mantendo-se túrgidas. Se o aumento for excessivo, devido à absorção de água do meio extremamente hipotônico (0,4% de NaCℓ ou menos), a membrana celular se rompe e o conteúdo celular extravasa. Esse fenômeno caracteriza a hemólise (hemo = sangue, lise = quebra) ou lise celular.

No entanto, se as hemácias são colocadas em solução hipertônica (1,5% de NaCℓ ou mais), elas diminuem de volume e murcham, pois perdem água para a solução. Esse fato é denominado crenação.

Hemácias colocadas em meios com diferentes concentrações de NaCℓ

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A osmose é a passagem de água pela membrana semipermeável da célula. Esse mecanismo ocorre do meio hipotônico para o meio hipertônico e possibilita o equilíbrio entre os dois meios, ou seja, a isotonicidade.

Como

ocorre o

processo

de osmose

@BIO729

Osmose

em células

sanguíneas

@BIO661


BIOLOGIA

Osmose na célula vegetalQuando uma célula vegetal é colocada em uma solução hipertônica, ela perde água por osmose e sua

membrana se descola da parede celular, caracterizando a plasmólise. Quando uma célula plasmolisada é colocada em uma solução hipotônica, ela volta a receber água, por osmose, sofrendo deplasmólise. Isso acontece até o momento em que a resistência e a elasticidade da parede celular paralisam o processo, evitando que a célula vegetal sofra rompimento ou lise, como ocorre com a célula animal.

O uso de vinagre e sal de cozinha, em uma salada contendo tomate e folhas de alface, torna o alimento mais saboroso e também atua na eliminação de micro-organismos, como bactérias e fungos, causadores de doenças. Entretanto, quando esse tempero é utilizado, as folhas e os frutos murcham

após um tempo, perdendo parte de sua textura. Esse mecanismo está relacionado à osmose, porque as células das plantas apresentam a parede celular, um envoltório que mantém a forma celular. Quando ocorre a perda de água, as células ficam mais flácidas, fazendo com que a alface e o tomate murchem lentamente.

A perda de água por osmose também acontece com os micro-organismos, que morrem desidratados. Esse princípio é usado na preservação da carne pelo salgamento, que evita a multiplicação bacteriana.

Esse processo permite a passagem de solutos (íons) de um meio de menor concentração (hipotônico) para outro de maior concentração (hipertônico). Nesse caso, a substância é levada contra o gradiente de concentra-ção. Por esse motivo, há um consumo de energia (ATP) intracelular para a passagem da substância. Pode ocorrer a participação de proteínas transportadoras que possibilitam a ocorrência desse tipo de processo.

Um exemplo de transporte ativo é a bomba de sódio e potás-sio que possibilita a passagem constante de íons sódio (Na+) de dentro para fora e íons potássio (K+) de fora para dentro da célula. Assim, quando a célula transporta íons sódio (Na+) do citoplasma (onde sua concentração é baixa) para o meio extracelular (onde a concentração é mais alta), deve ser vencido um obstáculo químico, representado pela maior quantidade de íons sódio fora da célula.

A parede celular inibe o rompimento da célula vegetal quando seu citoplasma aumenta de volume

Esquema da bomba de sódio e potássio

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Osmose

nas células

vegetais

@BIO421

Transporte ativo

Transporte de

íons na bomba

de sódio e

potássio

@BIO455

Transporte ativo de

substâncias contra

o gradiente de

concentração

@BIO488


Com os íons potássio (K+), ocorre o processo inverso, pois sua concentração é bem maior dentro do citoplasma. Nesse caso, o transporte ativo acontece quando os íons potássio entram na célula.

Diferentemente do transporte passivo, que mantém os meios equilibrados, o transporte ativo possi-bilita a manutenção constante de diferenças iônicas. É importante destacar que a atividade de células, como as hemácias, os neurônios e as musculares, depende muito da manutenção dessas diferenças. Por exemplo, se houver a mesma concentração de sódio e de potássio dentro e fora das células, ocorre a imediata inativação do metabolismo celular. Isso provoca a falência dos órgãos e, consequentemente, a morte do indivíduo.

Comparação entre o trans-porte passivo e o ativo

Transporte em massaO transporte em massa ocorre quando as células carregam, para dentro ou para fora do seu citoplas-

ma, partículas maiores ou macromoléculas, que não conseguem atravessar diretamente a membrana celular. Esse transporte pode ser por endocitose (fagocitose e pinocitose) ou exocitose (clasmatose).

EndocitoseA endocitose permite capturar moléculas ou partículas para dentro da célula. Nesse caso, o material

a ser internalizado é circundado por uma área de membrana celular, formando uma bolsa ou vesícula que contém o material capturado.

Fagocitose (phagein = comer; kytos = célula) Por meio da emissão de expansões da membrana celular, denominadas pseudópodes (pseudo =

= falso; podes = pés), a célula engloba partículas sólidas ou de grandes dimensões que são trans-feridas para o citoplasma. Esse processo é realizado por alguns leucócitos (neutrófilos e macrófagos ) para a defesa do nosso organismo. Além disso, a fagocitose é um processo de captura de nutrientes em muitos organismos unicelulares, como os protozoários e as amebas.

Descrição do

transporte

em massa

@BIO901

Esquema das etapas da fagocitose

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Ensino Médio | Modular

BIOLOGIA

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1. Conforme foi estudado, a membrana celular apresenta, em sua constituição, moléculas que trabalham na identificação de outras células iguais ou estranhas. Portanto, qual o papel da membrana dos leucócitos quando o organismo é invadido por agentes nocivos?

2. Uma senhora lavou algumas folhas de alface às 8 h e as manteve em uma bacia, imersas em água de torneira, até as 12 h, quando estava pre-parando o almoço. Como as células das folhas se mantiveram durante essas quatro horas?

3. A membrana celular ou plasmática é um envol-tório que controla as trocas de substâncias para dentro e para fora das células. Essas trocas são

possíveis devido à organização estrutural e fun-cional da bicamada fosfolipídica e da presença de proteínas de transporte na membrana. Sobre os processos de troca, responda:

a) Por que o salgamento da carne é um recurso que permite a conservação desse alimento?

b) Qual o motivo do rompimento de uma célula animal, quando colocada no meio hipotônico?

c) Quais as principais diferenças entre o trans-porte passivo e o transporte ativo?

Pinocitose (Do grego pínein = beber + -cit(o)- + -ose)Por meio de invaginações formadas pela membrana celular,

certas partículas líquidas ou dissolvidas em meio líquido são incorporadas para o interior do citoplasma. Em seguida, a partícula envolvida por um pedaço pequeno de membrana (pinossomo) é liberada no citoplasma, enquanto a membrana celular se reorganiza. Um exemplo de pinocitose é a absorção de

partículas lipoproteicas pelo intestino delgado após a realização da digestão. Em seguida, ocorre o transporte dessas substâncias para a corrente sanguínea.

Exocitose É o processo de liberação de moléculas grandes para o

exterior do citoplasma. Os materiais eliminados podem ser resíduos celulares originados da digestão de substâncias fa-gocitadas ou pinocitadas. Esse tipo de eliminação residual é

denominado clasmatose ou clasmocitose. A exocitose também ocorre quando células glan-dulares secretam substâncias, como hormônios.

Célula intestinal realizando a pinocitose

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Esquema da exocitose

1 CC f f i


4. (UFF – RJ) Considere a experiência relatada a seguir:

– Incubaram-se células de camundongo com anticorpos marcados com rodamina (fluores-cência vermelha), os quais reagem com pro-teínas de membrana de células de camun-dongo.

– Incubaram-se células humanas com anticor-pos marcados com fluoresceína (fluorescên-cia verde), os quais reagem com proteínas de membrana de células humanas.

– Promoveu-se a fusão das células de camun-dongo com as células humanas, ambas já li-gadas aos anticorpos.

– Observaram-se, ao microscópio de fluores-cência, as células híbridas formadas logo após a fusão e quarenta minutos depois.

Com base nessas informações, conclui-se que a membrana citoplasmática tem características:

a) elásticas. b) glicolipoproteicas.

c) fluidas. d) rígidas.

e) semipermeáveis.

5. Depois que ocorre o processo digestivo, os nu-trientes são absorvidos pela mucosa intestinal e encaminhados à corrente sanguínea. Que tipo de especialização da membrana permite a realiza-ção celular desse mecanismo de absorção?

6. (UFRJ) A consistência firme (turgor) dos olhos dos vertebrados aquáticos é consequência da pressão do fluido em seu interior. A estabilidade do turgor dos olhos dos tubarões, por exemplo, se deve à elevada concentração de sais de ureia no sangue e no interior dos olhos.

Explique de que maneira essa alta concentração de sais contribui para o turgor dos olhos dos tubarões.

7. Um professor de Biologia montou um experi-mento contendo três funis com substâncias dife-rentes, porém nas mesmas quantidades. Os funis foram colocados em um recipiente maior com determinada solução. Após algum tempo, o nível das substâncias, no interior dos funis, mostrava- -se como neste esquema:

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Com base nesses dados, responda:

a) Qual a concentração da solução no recipiente maior? Justifique.

b) Como se chama o processo que possibilita a passagem de água no experimento?

8. (UTFPR) Os desmossomos são estruturas ligadas à:

a) condução de estímulos de célula a célula.

b) troca de nutrientes entre células.

c) coesão de membranas plasmáticas.

d) relação núcleo plasmática.

e) retículo endoplasmático granular.

9. No transporte de substâncias por meio da mem-brana plasmática acontece a passagem de molé-culas e íons. Em algumas situações, ocorre gasto de energia celular; em outras, a célula não con-some energia. Assim:

I. certos íons são conservados em determina-das concentrações dentro e fora da célula, com gasto de energia.

II. caso cesse a produção energética, a tendên-cia é a distribuição homogênea das concen-trações desses íons.

As frases 1 e 2 referem-se, respectivamente, aos seguintes tipos de transporte:

a) Difusão facilitada e osmose.

b) Transporte ativo e transporte passivo.Ensino Médio | Modular 63

BIOLOGIA

c) Transporte ativo e osmose.

d) Transporte passivo e transporte ativo.

e) Fagocitose e pinocitose.

10. (UEL – PR) Durante uma aula prática de Biologia, alunos de uma escola testaram o efeito da toni-cidade do meio sobre eritrócitos de mamíferos, cuja osmolaridade do plasma era de 300 mOsm/L H2O. Para isso, colocaram as células em soluções com diferentes concentrações osmóticas, como representado a seguir:

Após a realização do teste, é correto afirmar:

a) Na situação A, as células ficaram túrgidas e, em B e C, as células não se alteraram.

b) Nas situações A e C, as células ficaram túrgi-das e, em B, as células não se alteraram.

c) Nas situações A e B, as células não se altera-ram e, em C, as células murcharam.

d) Na situação A, as células não se alteraram e, em B e C, as células ficaram túrgidas.

e) Na situação A, as células ficaram túrgidas; em B, as células murcharam; e em C, não se alteraram.

11. Quando células do fígado e do pâncreas são cultivadas separadamente e, em seguida, mis-turadas em meio líquido, observa-se, após certo tempo, o aparecimento de dois grupos celulares distintos. Isso mostra que as células são capazes de se identificarem, por meio de suas superfícies.

Com base no assunto descrito, responda:

a) Qual o nome da região da membrana celular responsável por essa identificação?

b) O que pode acontecer num transplante renal se as superfícies celulares não reconhecerem o órgão transplantado? Justifique.

c) Por que o câncer tem relação com as regiões superficiais das células?

12. (UFRJ) O gráfico a seguir mostra a variação do volume celular em função do tempo em dois tu-

bos contendo suspensões de células animais. A seta indica o momento em que foi adicionada uma solução do soluto A no tubo 1 e uma solu-ção do soluto B no tubo 2.

a) As soluções adicionadas eram inicialmente hipertônicas (mais concentradas) ou hipotôni-cas (menos concentradas) em relação às célu-las? Justifique a sua resposta.

b) Qual dos solutos (A ou B) foi capaz de atra-vessar a membrana plasmática? Justifique sua resposta.

13. Este esquema representa a configuração mole-cular da membrana celular, segundo o modelo mosaico fluido de Singer e Nicholson:

A respeito desse modelo proposto, assinale a al-ternativa incorreta:

a) O algarismo 1 assinala a extremidade polar (hidrófila) das moléculas lipídicas.

b) O algarismo 2 assinala a extremidade apolar (hidrófoba) das moléculas lipídicas.

c) O algarismo 3 assinala uma molécula de pro-teína.

d) O algarismo 4 assinala uma molécula de lipí-dio que faz parte do glicocálix.

e) O algarismo 5 assinala uma proteína extrínse-ca à estrutura da membrana.


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