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Biologia Página | 1 Sumário Introdução à biologia ....................................... 5 Composição química ............................................... 5 Organização ............................................................ 5 Reprodução ............................................................ 7 Adaptação ao meio ................................................. 7 Vírus: vivo ou não vivo? .......................................... 8 Método Científico ................................................... 8 Constituintes inorgânicos da célula ................ 9 Água ....................................................................... 9 Sais minerais ........................................................... 9 Cálcio: Ca2+............................................................ 10 Magnésio: Mg2+ .................................................... 10 Ferro: Fe ............................................................... 10 Fosfato: Po4 3- ...................................................... 10 Potássio: K+ ........................................................... 11 Sódio: Na+ ............................................................. 11 Flúor: F ................................................................. 11 Iodo: I ................................................................... 11 Cobre .................................................................... 11 Osmose ........................................................... 11 Glicídios ........................................................... 11 Monossacarídeos ou oses ..................................... 12 Oligossacarídeos ou osídeos ................................. 12 Galactosemia e intolerância à lactose ................... 12 Polissacarídeos ..................................................... 13 Lipídios ............................................................ 13 Classificação dos lipídios ....................................... 15 Lipídios conjugados ou complexos ........................ 15 Proteínas ......................................................... 16 Aminoácidos ................................................... 16 Desnaturação ....................................................... 18 Enzimas ........................................................... 18 Vitaminas ........................................................ 18 Vitaminas hidrossolúveis....................................... 19 Vitaminas lipossolúveis ......................................... 19 Ácidos nucleicos ............................................. 20 RNA ...................................................................... 21 Ribossomos .......................................................... 22 Engenharia genética ....................................... 22 Biotecnologia ....................................................... 22 Clonagem de DNA ................................................ 22 Transgênicos ........................................................ 23 Citologia .......................................................... 24 Estruturas das células ........................................... 24 Membrana plasmática .......................................... 25 Transportes .......................................................... 26 Citologia .......................................................... 27 Movimentos celulares .......................................... 27 Fermentação ........................................................ 28 Tipos de respiração celular ................................... 28 Tipos de organismos quanto à respiração ............. 29 Respiração aeróbica ............................................. 29 Glicólise ............................................................... 30 Ciclo de Krebs ....................................................... 30 Cadeia respiratória ............................................... 30 Fotossíntese ......................................................... 30 Etapas da fotossíntese .......................................... 30 Quimiossíntese..................................................... 31 Núcleo celular ...................................................... 31 Componentes do núcleo....................................... 31 Cromossomos ................................................. 32 Cromossomos homólogos .................................... 32 Mutações ou aberrações cromossômicas ............. 33 Aneuploidias autossômicas .................................. 33 Aneuploidias sexuais ............................................ 34 Cromatina sexual de Barr ..................................... 34 Células-tronco e clonagem ................................... 34 Células-tronco ...................................................... 34 Ciclo celular .......................................................... 35 Intérfase............................................................... 36 Fatores de risco .................................................... 37 Tratamento .......................................................... 37 Mitose .............................................................. 37 Biologia Página | 2 Fases da mitose .................................................... 37 Inibição por mitose ............................................... 38 Meiose ............................................................. 38 Meiose I: divisão reducional .................................. 38 Meiose II: divisão equacional ................................ 38 Crossing-over ........................................................ 39 Gametogênese ............................................... 39 Espermatogênese ................................................. 39 Ovogênese ............................................................ 39 Partenogênese ...................................................... 40 Embriologia..................................................... 42 Folhetos embrionários ou germinativos ................ 42 Anexos embrionários ............................................ 43 Embriologia .......................................................... 43 Gêmeos ................................................................ 44 Tecidos ............................................................ 44 Tecido epitelial ..................................................... 44 Tecido Conjuntivo ................................................. 46 Células .................................................................. 46 Tecido adiposo...................................................... 46 Tecido sanguíneo .................................................. 46 Tecido ósseo ......................................................... 48 Tecido muscular .................................................... 48 Tecido nervoso ..................................................... 49 Sistemas .......................................................... 49 Sistema respiratório .............................................. 49 Sistema respiratório em humanos......................... 50 Movimentos respiratórios humanos ..................... 50 Transporte de gases no sangue ............................. 50 Sistema circulatório .............................................. 51 Problemas de saúde .............................................. 52 Sistema digestório ................................................ 52 Sistema digestório humano................................... 53 Microbiota intestinal............................................. 54 Vias de administração de medicamentos .............. 54 Distúrbios e doenças no aparelho digestivo .......... 54 Sistema imune ...................................................... 54 Imunização ativa ................................................... 55 Imunizaçãopassiva ............................................... 55 Sistema excretor .................................................. 55 Sistema nervoso ................................................... 56 Sistema sensorial.................................................. 56 Sistema endócrino................................................ 57 Genética .......................................................... 58 Mendel ................................................................ 58 Mutação............................................................... 59 Probabilidade em genética ................................... 60 Polialelismo ou alelos múltiplos ............................ 60 Sistema ABO......................................................... 60 Sistema Rh ........................................................... 61 Segunda lei de Mendel ou da segregação independente....................................................... 62 Linkage ................................................................. 62 Genética do sexo .................................................. 62 Cromatina sexual ou corpúsculo de Barr............... 63 Pleiotropia ........................................................... 63 Evolução .......................................................... 63 Teorias evolutivas ................................................ 63 Mecanismos de adaptação ................................... 64 Exemplos de seleção natural ................................ 64 Tipos de seleção natural ....................................... 65 Isolamento reprodutivo ........................................ 66 Evolução humana ................................................. 66 Classificação dos reinos ........................................ 67 Parasitologia ................................................... 67 Parasitas .............................................................. 67 Modos de contágio por doenças parasitárias ........ 67 Epidemiologia ................................................. 68 Classificação epidemiológica das doenças ............ 69 Vírus ................................................................. 69 Vírus bacteriófagos .............................................. 70 Desoxivírus ........................................................... 70 Retrovírus ............................................................ 70 Ribovírus .............................................................. 70 Provírus ................................................................ 70 Príons ................................................................... 70 Vírion ................................................................... 71 Doenças causadas por ribovírus ........................... 71 Biologia Página | 3 Doenças causadas por retrovírus .......................... 74 Bactérias .......................................................... 74 Doenças bacterianas ...................................... 75 Protozoários ................................................... 77 Flagelados............................................................. 77 Ciliados ................................................................. 78 Rizópodes ou sarcodíneos ..................................... 78 Esporozoários ou apicomplexos ............................ 78 Algas ..................................................................... 78 Importância das algas ........................................... 79 Fungos ............................................................ 79 Importância dos fungos ........................................ 80 Botânica .......................................................... 80 Reino plantae, vegetalia ou metaphyta. ................ 80 Evolução das plantas ............................................. 81 Adaptações para o meio terrestre ......................... 81 Introdução à reprodução vegetal .......................... 82 Briófitas ................................................................ 83 Pteridófitas ........................................................... 83 Gimnosperma ....................................................... 83 Angiosperma ........................................................ 84 Sementes .............................................................. 84 Fruto..................................................................... 84 Pericarpo .............................................................. 84 Flor ................................................................... 85 Germinação .......................................................... 85 Histologia vegetal ........................................... 86 Tecidos meristemáticos ........................................ 86 Tecidos de sustentação ......................................... 87 Disposição dos tecidos de condução: anel de Malpighi ............................................................... 88 Tecidos vegetais de secreção ................................ 88 Raiz ....................................................................... 88 Caules ................................................................... 89 Folhas ................................................................... 90 Estômatos ............................................................. 91 Gutação ou sudação ............................................. 91 Nutrição vegetal ................................................... 91 Hidroponia ............................................................ 92 Movimentos vegetais ........................................... 92 Hormônios vegetais: fitormônios .................. 93 Auxinas ................................................................ 93 Fototropismo ....................................................... 93 Geotropismo ........................................................ 93 Giberelinas ........................................................... 94 Citocininas ........................................................... 94 Ácido abscísico ..................................................... 94 Etileno.................................................................. 94 Zoologia .......................................................... 95 Reino animália ou metazoa .................................. 95 Evolução dos animais ........................................... 96 Reprodução em animais ....................................... 96 Filo porífera.......................................................... 97 Filo Cnidária ......................................................... 97 Filo Platelminto .................................................... 98 Filo Nematoda .................................................... 100 Filo Molusca ....................................................... 101 Filo Anelídeos ..................................................... 102 Filo Artropoda .................................................... 102 Filo Echinodermata ............................................ 104 Filo Chordata ...................................................... 104 Peixes cartilaginosos .......................................... 105 Peixes ósseos ..................................................... 105 Aves e mamíferos ............................................... 107 Mamíferos ......................................................... 107 Ecologia ......................................................... 108 Ecossistema ....................................................... 108 Fluxo de energia ................................................. 108 Cadeias alimentares ........................................... 109 Pirâmides ecológicas .......................................... 109 Ciclos biogeoquímicos ................................. 109 Ciclo do Carbono ................................................109 Aquecimento global ........................................... 110 Ciclo do Oxigênio................................................ 110 Ciclo do Nitrogênio ............................................. 111 Eutrofização ....................................................... 111 Revolução Verde ................................................ 111 Adubação verde ................................................. 112 Biologia Página | 4 Ciclo da Água ...................................................... 112 Ciclo do Enxofre .................................................. 112 Ciclo do Fósforo .................................................. 112 Dinâmica das populações .................................... 112 Relações ecológicas ..................................... 114 Harmônicas......................................................... 114 Desarmônicas ..................................................... 115 Sucessão ecológica ............................................. 115 Biosfera .............................................................. 116 Biomas terrestres................................................ 117 Floresta tropical ou equatorial ou úmida ou pluvial ou ombrófila ....................................................... 117 Mata Atlântica .................................................... 118 Campos............................................................... 118 Cerrado............................................................... 118 Caatinga ............................................................. 118 Campos limpos e Pampas.................................... 119 Desertos ............................................................. 119 Floresta Temperada ou decídua .......................... 119 Floresta de Coníferas ou Taiga ............................ 119 Tundra ................................................................ 119 Manguezais ........................................................ 119 Mata dos cocais .................................................. 120 Pantanal Matogrossense ..................................... 120 Mata de Araucária ou dos Pinhais ....................... 120 Biomas brasileiros ............................................... 120 Biomas mundiais ................................................. 120 Poluição .............................................................. 121 Inversão térmica ................................................. 122 Biomagnificação, magnificação trófica ou bioacumulação ................................................... 122 Petróleo: “maré negra” ....................................... 122 Eutrofização ........................................................ 123 Lixões à céu aberto ............................................. 123 Biologia Página | 5 Introdução à biologia Vida: capacidade de reprodução e adaptação ao meio. A importância para a preservação da vida no planeta é a capacidade de reprodução e hereditariedade. Composição química Água: Substância mais abundante na matéria viva. Glicídios: açúcares, energética. Lipídios: gorduras, energética. Proteínas: estruturais, define características. Enzimas: catalizadoras, aumenta a velocidade das reações. Molécula orgânica: apresentam estabilidade e versatilidade. Ribossomos: produzem proteínas para obtenção de energia. Ac. nucleicos: informacional, RNA e DNA. DNA apresenta 4 bases nitrogenadas que codificam as informações genéticas (gene). É a base para a reprodução. A replicação preserva as informações genéticas, proporcionando hereditariedade. A variabilidade genética proporciona a evolução. DNA - (transcrição) > RNA - (tradução nos ribossomos) > Proteína/enzima: determinação das características morfológicas e fisiológicas e controla as reações químicas. H > O > C > N > P > S > Na, Mg, Cl, Ca, K, Mn, Fe, Cu, I Teoria da força vital 1. BELEZIUS: Impossível produzir matéria orgânica no laboratório. Seres vivos tinham força vital. 2. WOHLER: Derrubou o princípio da força vital, 1828. Cianeto de amônio (inorgânico) – Aqueceu > ureia (orgânico). Primeiro composto orgânico produzido em laboratório. Organização Átomos > moléculas > organelas > células (menor unidade viva) > tecidos > órgãos > sistema > organismo. Todo ser vivo é formado por células. Membrana plasmática: lipoproteica, responsável pela manutenção da homeostase celular. Citoplasma: responsável pelo metabolismo celular: produção de proteínas nos ribossomos e de energia pela respiração aeróbica, fermentação. Em procarióticos, o material genético fica disperso (nucleoide). Em eucariontes, fica separado dentro da carioteca, caracterizando o núcleo. Autopoiese: capaz de produzir cada estrutura do organismo a partir das próprias interações gênicas. Entropia: tendência de aumentar a decomposição. Anabolizante: Pega aminoácidos, fabrica proteínas no músculo e ele cresce. Homeostase Capacidade de manter organização constante. Isolamento em relação ao meio externo. A MP é a principal responsável, visto que controla a passagem de substâncias da célula para o meio e vice- versa. Alguns animais (mamíferos e aves), são capazes de manter a temperatura corporal constante independentemente da temperatura do ambiente: homeotermia. Metabolismo Conjunto de todas as reações químicas É exigido para manter a homeostase. Quando acelerado, aumenta a velocidade das reações e a gordura é catabolizada, promovendo o emagrecimento. Biologia Página | 6 Autótrofos fotossintetizantes: capazes de converter energia luminosa do sol em energia química e, assim, converter moléculas inorgânicas em orgânicas. Heterotróficos: utilizam a energia química armazenada nas moléculas orgânicas produzidas na fotossíntese. 1. Anabolismo Produção de substâncias mais complexas a partir de substâncias mais simples; Endotérmica. Fotossíntese: CO2 + H2O = Glicose + O2; simples complexo A Glicose origina todas as outras moléculas orgânicas. 2. Catabolismo Quebra de moléculas complexas em simples. Exotérmica. Respiração celular: Glicose + O2 = CO2 + H2O + energia. Digestão, hidrólise: proteína + H2O = aminoácidos. Vivo x morto: perda de metabolismo. Morte cerebral: as células do bulbo morrem. Reação a estímulos do meio 1. Irritabilidade: resposta SEM interpretação; para um mesmo estímulo, sempre haverá uma mesma resposta; não tem sistema nervoso. 2. Sensibilidade: resposta COM interpretação; para o mesmo estímulo pode haver respostas diferentes. Movimento Todos os seres vivos se movimentam, às vezes, apenas microscopicamente, como na condução de seiva nas plantas. Locomoção Deslocamento por força própria. Flagelos, pseudópodes, células musculares. Crescimento Incorporação (comer) de matéria. Hipertrofia: aumento do volume celular; de dentro da célula para fora; vegetais, células musculares, neurônios, células adiposas. Hiperplasia: aumenta o número de células; animais. Estado alimentado Biologia Página | 7 Estado jejum Reprodução Do zigoto para o adulto: diversas divisões celulares + diferenciação celular. DNA: base para a divisão celular. Replicação: o ácido nucleico cria uma cópia de si mesmo, permitindo a geração de cópias dos sistemas biológicos, garantindo a hereditariedade. Existem organismos capazes de apresentar duas formas diferentes dereprodução: quando em situações favoráveis, reproduzem-se assexuadamente, mas, sob condições estressantes, a reprodução se torna sexuada. 1. Assexuada Mitose, sem variabilidade genética, com menor gasto de energia e maior número de descendentes. Bipartição ou cissiparidade: organismo se divide em dois idênticos. Apesar de não haver variabilidade genética, podem ocorrer erros na replicação do material genético levando à alteração em sua sequência de bases nitrogenadas: mutação. Não vantajoso para mudanças de ambientes pois os descendentes guardam também os mesmos defeitos dos genitores. Fragmentação: algum agente externo promove a divisão do corpo de alguns organismos, como as planárias, e cada fragmento gerado regenera as partes perdidas para originar um novo indivíduo. Em plantações pode propiciar a uniformidade genética e a vulnerabilidade a pragas e doenças. 2. Sexuada Meiose seguida de fecundação, com recombinação genética de segmentos de DNA entre indivíduos, com variabilidade genética pela recombinação gênica e mutações, com maior gasto de energia. Autofecundação tem BAIXA variabilidade genética comparado a fecundação cruzada, visto que pode haver ausência de alguns segmentos de DNA do indivíduo parental. Conjugação: troca de segmentos de DNA através de pontes celulares em seres unicelulares, como bactérias e protozoários. Adaptação ao meio Resultado de processos de evolução. Mutações: a maioria prejudicial. Seleção natural: mutações que geram características adaptativas que permitem uma melhor exploração dos recursos de um ambiente diferente. Características adaptativas devem surgir a partir de mutações hereditárias para que tenham um valor evolutivo. Individual: não altera material genético e, portanto, não é hereditário. Populacional: caráter evolutivo com alteração no material genético por mutações (acidental). Para agricultura de subsistência, a reprodução sexuada é mais vantajosa, uma vez que sementes sobreviventes serão mais adaptadas àquelas condições. Para agricultura em escala industrial, a alta produtividade é muito importante, sendo mais vantajoso o uso de mudas produzidas de modo assexuado a partir de um genitor de máxima Biologia Página | 8 produtividade. Para a recuperação da área degradada, a variabilidade genética é fundamental, de modo que a reprodução sexuada seja mais vantajosa. Vírus: vivo ou não vivo? Célula: unidade básica morfofisiológica. Parasitas intracelulares obrigatórios. Sem metabolismo próprio. Acelular. Com capsídeo proteico. Fora da célula fica inerte (cristalizam-se). Usa célula hospedeira para se reproduzir. Se adapta ao meio por mutações. Constituídos por proteínas e ácidos nucleicos. Alguns com envelope lipoproteico (fosfolipídios associados a glicoproteínas) semelhante a membrana celular: envelopados. Material genético: DNA OU RNA (citomegalovírus e minivírus que apresentam ambos). Os medicamentos virais só serão úteis se não tiverem ação tóxica sobre as células humanas, ou ação tóxica reduzida, visto que, os antivirais inibem a replicação viral podendo causar alguma toxina para o organismo hospedeiro porque os vírus utilizam a maquinaria bioquímica da célula hospedeira necessária para sua replicação. Método Científico Senso comum (ideias consolidadas entre a maioria das pessoas) x empirismo (formação de ideias pelo conhecimento científico). Não deve ser levado em consideração o senso comum. Rene Descartes: método hipotético dedutivo, com experimentos controlados e aceitação universal da razão. 01. Observação de um fato: verdade absoluta. 02. Questionamento. 03. Coleta de dados. 04. Hipótese (palpites) - explicação a ser testada. 05. Dedução (previsão das consequências da hipótese). 06. Experiência. 07. Resultado. 08. Verdade científica (se a hipótese for verdadeira). Hipótese: tentativa de explicar um fenômeno isolado; passíveis de teste (princípio da falseabilidade). Método indutivo Parte de observações particulares até chegar a conclusões generalizadas. Verdade geral a partir de um grupo particular. Sempre há a possibilidade de uma exceção que tornaria a regra nula, ou seja, é um método questionável. Exemplo: se o homem x, o y e o z são mortais, todos os homens são mortais. Método dedutivo De observações gerais para particulares. É mais confiável. Exemplo: se todos os seres vivos têm células, os animais, as plantas e as bactérias tem células. Teoria Explicação testada e comprovada pelo método hipotético-dedutivo. Procura explicar fenômenos abrangentes. É mutável. Modo de explicar o fenômeno descrito pela lei. Exemplo: todo ser vivo é formado por células. Lei Generalização de um fato que sempre se repete diante de determinada condição. É imutável. Exemplo: lei da gravidade, tudo que sobe desce. Amostragem Exemplo: para saber se o remédio é bom. Quando não é possível isolar uma variável, repete-se o experimento várias vezes e faz-se uma análise estatística dos resultados. Controlados Se deve analisar uma única variável de cada vez. Biologia Página | 9 Reprodutibilidade Deve ser repetido quantas vezes forem necessárias. Efeito placebo Resultado da influência psicológica sobre o efeito de determinado medicamento ou tratamento Em situações de estresse, o cortisol (hormônio corticoide) é liberado e assim, o sistema imune se deprime. Ao acreditar na validade do tratamento, o indivíduo pode apresentar uma diminuição nas taxas do cortisol, o que responde por uma melhoria na ação do sistema imune, facilitando o combate a doenças e a cicatrização de lesões. A própria mente pode mascarar sintomas da doença, uma vez que sensações como dor e coceira são produzidas no sistema nervoso. Caso acredite que está doente, aumenta as taxas dos níveis de colesterol e seu sistema imune tem uma eficácia reduzida. Sintomas de doenças relatadas, mesmo sem estarem doentes, é um tipo de efeito placebo “negativo”, chamado de efeito Nocebo. Método duplo cego Para evitar a influência do efeito placebo, o paciente não sabe se está tomando o remédio ou o placebo. O grupo controle é quem toma o placebo. Constituintes inorgânicos da célula Água Coesão: atração por pontes de hidrogênio de H2O com H2O. Substância química mais abundante no espaço intercelular. Alta tensão superficial: película difícil de romper que permite que insertos “andem”. Facilita a subida de seiva bruta contra a gravidade através da tensão: a molécula de água sai na forma de vapor e puxa as outras moléculas. Aumenta o poder de dissolução: solvente universal para polares (açúcares, proteínas, DNA). Meio para reações químicas e transporte de substâncias; ex: sangue, seiva. Alto calor específico: dificuldade de variar a temperatura -grau de agitação das moléculas- Absorve muito calor e varia pouco a temperatura: estabilidade térmica. Aumento de temperatura: FEBRE = quebra pontes de H nas proteínas = desnaturação de proteínas; queima de glicose. Abaixamento de temperatura: HIPOTERMIA = diminui a velocidade do metabolismo Alto calor de vaporização e solidificação: dificuldade de evaporar e solidificar. Funciona como reguladora térmica. Não apresenta atividade catabólica. Hidrofilia: propriedade de ter afinidade por moléculas de água. Geladeira: abaixa temperatura, abaixa o metabolismo das bactérias. Congelador: danifica membranas, DNA e organelas: bactérias decompõem e morrem. Quando o suor evapora, absorve calor da pele que resfria. Variação do teor de água: Espécie. Metabolismo (tecido nervoso, tecido muscular e tecidoósseo). Idade: menor idade, maior metabolismo, mais água. Tecido nervoso apresenta maior teor de água por ter maior atividade metabólica, seguido pelo tecido muscular. Sais minerais Insolúvel, sem carga, com função estrutural. Íons: Solúveis, com carga, com função reguladora. NA+: principal íon positivo animal. K+: principal íon positivo vegetal. Cl-: principal íon negativo. HIPOTÔNICO ---------- osmose ----------- HIPERTÔNICO - (Na+, K+, Cl-) H2O + (Na+, K+, Cl-) Biologia Página | 10 Sangue: quando aumenta o sal ou o açúcar: ganha água dos tecidos, aumenta o volume das veias e a pressão. Tecido: desidrata e causa sensação de sede. Sal: NaCl2: 2x mais concentrado, mais partículas e maior poder osmótico. Açúcar: sacarose, 1 partícula, menor poder osmótico. - Na+ : câimbra. < Na+ fora da célula. + K+ : parada cardíaca. < K+ dentro da célula. Na+ e K+: Impulso nervoso (bomba de sódio potássio). Condição do impulso nervoso Sai uma carga a mais positiva do que entra. 3Na+ para fora e 2K+ para dentro para compensar a passagem natural de íons. A diferença de potencial denominada polaridade, é a base para condução do impulso nervoso nos neurônios. Cálcio: Ca2+ Mineral mais abundante no corpo humano, dando rigidez às estruturas esqueléticas. Coagulação do sangue. Condição para impulso nervoso. Contração muscular. Função estrutural para ossos e dentes na forma de fosfato de cálcio e em carapaças e conchas na forma de carbonato de cálcio. Carne, ovos, leite e derivados, verduras. Raquitismo: ausência de cálcio na infância. Osteoporose: carência de cálcio nos adultos. Magnésio: Mg2+ Clorofila para fotossíntese. Participa das reações de fosforilação que sintetizam ATP e da formação de algumas enzimas. Permeabilidade das membranas celulares. Responsável pela pigmentação verde da planta, constituindo a clorofila. Faz parte da constituição dos ribossomos. Carne, ovos, leite e derivados, verduras. Ferro: Fe Fígado, carne vermelha, gema de ovo, leguminosas (feijão), verduras escuras. Fe heme: orgânico, alimentos animais, mais fácil de absorver. Fe não heme: inorgânico, vegetal, mais difícil de absorver 3+: oxidado, não absorvemos. 2+: reduzido, absorvemos. A vitamina C auxilia na absorção de ferro pois oxida facilmente e cede elétrons ao Fe3+ para que forme o Fe2+. Faz parte da produção de hemoglobina, quem da cor vermelha para as hemácias e transporta oxigênio no sangue. Quando em baixa concentração, causa anemia. Faz parte da mioglobina, que tem função de transferir o oxigênio das hemácias do sangue para organelas nas células musculares, as mitocôndrias, que utilizam o O2 para produzir energia na respiração aeróbica. Quando mais vermelho, mais mioglobina, mais O2, mais respiração aeróbica: atividade por mais tempo. Faz parte dos citocromos, proteínas que agem na cadeia respiratória e na fotossíntese para transportar elétrons. Carnes. Vísceras, espinafre, couve, rim. Ferropriva: anemia, diminuição da taxa normal de hemoglobina, diminuindo a concentração de oxigênio. Fosfato: Po4 3- Na composição dos fosfolipídios formadores das membranas celulares, fosfatos de cálcio e magnésio nos dentes e ossos, nucleotídeos formadores de DNA e RNA, e o ATP. Biologia Página | 11 Formação de estruturas esqueléticas como fosfato de cálcio. Age diretamente no armazenamento de energia junto do nitrogênio e, indiretamente na contração muscular e na transmissão de impulso nervoso, visto que esses dependem de energia, ou seja, ATP. Leites e derivados, carnes, peixes e cereais. Potássio: K+ Transmissão de impulso nervoso e manutenção do equilíbrio hídrico. Está em maior concentração no meio intracelular. Cofator enzimático para síntese proteica e respiração celular. Íon positivo mais abundante nos vegetais. Carnes, leite, banana. Sódio: Na+ Manutenção do equilíbrio químico/osmótico. Na+: condução de impulso nervoso. Íon positivo mais abundante em animais. O alto consumo de sódio deixa o sangue hipertônico, atraindo água dos tecidos que desidratam, o que é fatal para o tecido nervoso, e aumentam a pressão arterial. O uso de sal de cozinha preserva os alimentos por agir sobre micro-organismos desidratando suas células. Pessoas com hipertensão devem ter dieta sem sal para aumentar o volume do sangue circulante. Flúor: F Composição mineral do esmalte dos dentes. Formação dos ossos. Bactericida – é adicionado na água potável nas estações de tratamento. Peixes, água. Fluorese: lesões ósseas e manchas nos dentes. Iodo: I Composição dos hormônios da tireoide, que agem na regulação do metabolismo energético corporal. Peixes, crustáceos, moluscos, algas. Indústrias de sal de cozinha acrescentam certo percentual de iodo. Hipotireoidismo: redução das atividades metabólicas, podendo formar o bacio – aumento exagerado do volume da tireoide. Cofatores enzimáticos: cobre, manganês, selênio, zinco. Cobre Faz parte da molécula hemocianina, pigmento respiratório azul no sangue de crustáceos e moluscos na sua forma iônica – Cu2+. Radicais livres: agentes oxidantes. Removem o e- do DNA causando mutações, câncer, morte de proteínas, envelhecimento precoce. Antioxidantes protegem contra radicais livres causados pelo fumo, álcool, alimentos processados, conservantes. Fumo: 30% de todos os cânceres. Contém Nicotina que aumenta adrenalina e causa hipertensão arterial, aumentando o risco de doenças cardiovasculares. Para diminuir os efeitos colaterais de radicais livres, se deve ingerir alimentos ricos em substâncias redutoras. A vitamina C e a E podem proteger contra ação de radicais livres, pois apresentam ação antioxidante, se oxidando para ceder elétrons aos radicais livres e impedir que ataquem moléculas importantes. Osmose Passagem espontânea de solvente, de um meio hipotônico, menos concentrado em soluto, para um ambiente hipertônico, mais concentrado. Glicídios Função energética e estrutural. Principal fonte de energia na maioria dos seres vivos. A glicose é o combustível básico da respiração celular, sendo utilizada pelas células para gerar moléculas de ATP. Fórmula geral: Cx(H20)y Conteúdo calórico do carboidrato é o seu índice glicêmico, ou seja, sua facilidade em se transformar em açúcar. Biologia Página | 12 Monossacarídeos ou oses Cn(H20)n, de 3 a 7 carbonos. Açúcares simples que não podem ser quebrados em açúcares menores. Contém um único grupamento aldeído ou cetona. Exemplos: galactose, ribose, frutose, desoxirribose Pentose C5H10O5 Ribose: faz parte da composição do RNA. Apresenta um oxigênio a mais que a desoxirribose, portanto, é mais reativa e menos estável que o DNA. Desoxirribose: pentose com 4 oxigênios que faz parte da composição do DNA. Hexoses C6H12O6 Glicose, galactose e frutose. Todas com função energética. São isômeros, em que a glicose é aldeído e a frutose é cetona. A galactose é isômero espacial da glicose, só mudando a posição da hidroxila no carbono 4. Ligação glicosídica Ligação entre dois monossacarídeos, ocorrendo entre uma hidroxila de um mono e um hidrogênio de uma hidroxila do outro, formando um dissacarídeo e uma água. Caracteriza uma síntese por desidratação. nº de H20 = nº de ligações = nº de mono. -1. Oligossacarídeos ou osídeos São glicídios mais complexos, sendo formado por oses e podendo ser quebrados em glicídios menores. Formados por de 2 a 10 monossacarídeos. Exemplo: sacarose, maltose e lactose. Sacarose Glicose +frutose. Açúcar de cozinha, encontrada em cana de açúcar, beterraba, mel, e em frutas. A cana de açúcar é o vegetal com maior eficiência na produção de etanol pois tem colmos com muita sacarose. Quando mais simples, mais eficiente. Maltose Glicose + glicose. Encontrada em cereais como cevada e trigo. Lactose Glicose + galactose. Encontrada no leite, exclusiva de animais mamíferos. Chega inalterada no intestino grosso de intolerantes. A enzima lactase leva à digestão da lactose em um monossacarídeo de glicose + galactose. Galactosemia e intolerância à lactose A lactose é digerida no intestino pela enzima lactase em glicose e galactose, que são absorvidas pelo corpo. A galactose é convertida em glicose. A deficiência dessa enzima leva a doenças em humanos que impedem o adequado processamento do leite e seus derivados no organismo. Intolerância: falta enzima lactase. A lactose é acumulada no intestino e é fermentada pelas bactérias da microbiota que liberam substâncias tóxicas, como o ácido lático que aumenta o volume abdominal e causa diarreias e cólicas. O intestino fica hipertônico devido ao acúmulo de lactose e, portanto, ganha água por osmose, lubrificando as fezes e causando diarreias osmóticas. Normal: todos intolerantes: mutações: adultos passam a produzir a enzima lactase. Não tem cura, porém a maioria dos pacientes podem tolerar pequenas quantidades de lactose presentes no alimento. Pode ser uma deficiência genética na produção da enzima lactase, uma diminuição natural e progressiva da produção de lactose a partir da adolescência (mais comum) ou uma diminuição da produção da enzima devido a outras doenças intestinais, como a alergia a caseína, proteína do leite. Solução Consumo de leite diet, que contém a lactose pré- digerida em glicose e galactose. Beber leite de soja, pois não tem lactose. Uso de cápsulas contendo enzima lactase juntos aos laticínios da dieta. Biologia Página | 13 Galactosemia: deficiência genética da enzima que converte a galactose do leite em glicose. Então, a galactose se acumula no interior das células de órgãos como rins, fígado e cérebro, gerando derivados tóxicos e tornando o meio intracelular hipertônico. As células ganham água por osmose e aumenta o volume celular, causando danos nos órgãos afetados como problemas hepáticos, neurológicos e catarata. Não tem cura, devendo ser diagnosticada no teste do pezinho. Diagnosticada tarde, pode acarretar em problemas de fala, aprendizagem e coordenação motora. Polissacarídeos União de mais de 10 monossacarídeos. Alguns com função de reserva, outros estrutural. Exemplo: glicogênio, amigo e celulose. Glicogênio Principal glicídio de reserva em animais e fungos. Armazena-se glicose em polissacarídeos como o glicogênio com o objetivo de reduzir a pressão osmótica nas células. Encontrado em músculos estriados e no fígado, sendo estocados pela insulina. O fígado fornece glicose para o sangue e os músculos fornecem glicose para ele. O hormônio glucagon é produzido no pâncreas e é liberado quando há diminuição da glicemia: hipoglicemia, ou seja, o jejum. A ingestão de alimento normaliza a glicemia, mas se o indivíduo não se alimentar, o glucagon promove glicogenólise no fígado, quebrando o glicogênio em glicose e disponibilizando a glicose no sangue, para que normalize a glicemia e cesse a sensação de fome. O hormônio adrenalina é produzido pelas glândulas suprarrenais e é liberado em situações de estresse, o que também promove a glicogenólise no fígado, de modo que a glicose pode ser usada como fonte de energia pra enfrentar situações de risco. Um atleta: precisa comer antes de jogar alimentos com alto teor de glicose (carboidrato), uma vez que a glicose é prontamente metabolizada no processo de respiração celular. Amido Principal reserva em vegetais. Encontrado no trigo, milho, arroz, mandioca, batata. É digerível por animais devido a enzima alfa – amilase. Celulose Principal estrutura em vegetais, como a parede celular das plantas. Encontrada em madeira, papel, palha, algodão. Nenhum animal digere pois não possuem a enzima B-celulases, então, é eliminada nas fezes sem fazer alterações no tubo digestório, junto com as toxinas, o que é bom pois estimula o peristaltismo. Herbívoros se associam a micro-organismos produtores da enzima BC, como bactérias e protozoários, para a digestão celular e para que possa ser usada como fonte de energia na respiração celular. Diminuem a absorção de gorduras da dieta. Diminuem a reabsorção dos sais biliares, portanto, o organismo precisará produzir mais dessas moléculas a partir do colesterol (visto que a bile se mistura nas fibras, sendo eliminada nas fezes) que é, então, removido do sangue, evitando doenças cardiovasculares. Bile: produzido no fígado a partir do colesterol do sangue e armazenados e liberados pela vesícula biliar. Atuam na digestão de gorduras, sendo reabsorvido do intestino para o sangue após sua ação: emulsificação. Quando é reabsorvido, volta para a vesícula biliar com sais e se acumulam, causando cálculos biliares. Quitina Principal estrutura em animais e fungos. Parede celular dos fungos e exoesqueleto dos artrópodes. Lipídios Substâncias orgânicas oleosas ou gorduras, insolúveis em água. Maioria deriva de ácidos graxos (-COOH). É apolar, com longas cadeias hidrocarbonadas longas, de 4 a 24 carbonos, sempre par. Principal substância de reserva. Energéticos. Biologia Página | 14 Estruturais. Impermeabilizantes (ceras). Isolantes térmicos e elétricos. Parte hidrofóbica dos hidrocarbonetos e parte hidrofílica do ácido. Hormônios sexuais: esteroides. Gordura: sólido e saturada. Óleo: líquido e insaturado. Em excesso, aumentam o risco de obesidade e contribuem para o aumento dos níveis de colesterol no sangue. Relação entre açúcares e gorduras Quando em excesso, os carboidratos são armazenados no organismo como glicogênio. O excesso de carboidrato é convertido e armazenado da forma de lipídio pois esse tem maior valor calórico, de modo que são muito mais leves para armazenarem a mesma quantidade de energia. Para a mesma quantidade de energia armazenada, o açúcar pesa 6 vezes mais do que a gordura. A vantagem do armazenamento dos lipídios é porque eles são majoritariamente hidrofóbicos e são mais energéticos, ou seja, armazenando maiores teores de energia em uma menor massa. Carboidrato: 4,1 kcal/g. Lipídio: 9,3 kcal/g. Obesidade e IMC IMC= massa/(altura)^2 Efeito da insulina sobre a produção de gordura A insulina é o principal fator que estimula a produção de gordura no organismo, sendo que sua liberação está condicionada à elevação nos níveis de glicose no sangue. Quanto mais alimento, aumenta o índice glicêmico, mais estimula a liberação de insulina e mais estimula o acúmulo de gordura. O amigo eleva mais o índice glicêmico do que o açúcar, visto que é formado de apenas glicose. O índice glicêmico implica no quanto um alimento aumenta o nível de glicose no sangue, de modo a estimular a liberação de insulina, e, consequentemente, estimular o acúmulo de gordura no corpo. Quanto mais amido, mais glicose para produzir energia. Ácidos graxos essenciais: Não são produzidos no corpo e precisam ser obtidos na dieta: Ômega 3 Ajuda a reduzir os níveis do colesterol no sangue. É um antiplaquetário, o que evita a coagulação de sangue e formação de trombose. É encontrado em peixes de água fria, como salmão e sardinha. Ômega 6 Proporciona resistência e permeabilidade dos capilares sanguíneos. Essencial na estrutura da membranaplasmática. Precursor das prostaglandinas (inflamação). Encontrado em derivado de óleos vegetais, como milho, girassol, soja. Ácidos graxos naturais Produzidos no corpo a partir do excesso de glicose, que é transformada em glicogênio através do processo de glicogenôgenise. Funções dos lipídios Por mais que os lipídios liberem mais energia, o carboidrato é o combustível mais utilizado pelas células para a respiração celular. Primeiro utiliza-se o carboidrato, depois os lipídios e depois as proteínas. As proteínas só são consumidas em caso de fome extrema. Para utilização de proteínas e lipídios como fonte de energia, primeiro é necessário convertê-los em carboidratos ou derivados, que poderão ser utilizados para a respiração celular. A gliconeogênese ocorre no fígado sob estímulo do cortisol. Os músculos estriados esqueléticos alteram essa sequência, consumindo as proteínas antes dos lipídios pois não apresentam significativa reserva de gordura. Possuem função estrutura, constituindo a membrana plasmática com fosfolipídios e colesterol. Biologia Página | 15 São isolantes térmicos, especialmente em animais de regiões polares. Classificação dos lipídios Glicerídeos Óleos e gorduras, que se diferenciam quanto a saturação e fase de estado físico. Componentes de armazenamento de gorduras nas células de animais e vegetais. Abundantemente encontrados em vegetais, como soja, milho e amendoim. Em animais, como gorduras, desempenhando função de reserva energética e proteção mecânica e térmica. Pertencem a função ésteres de 3 ácidos graxos com glicerol. Cerídeos Ceras encontradas nas plantas, formando suas cutículas, que as impermeabilizam, evitando a perda de água por transpiração. Em mamíferos, são secretadas por glândulas sebáceas da pele como capa protetora, para manter a pele flexível, lubrificada e impermeável. Os cabelos e pelos dos animais também são cobertos por ceras. Carotenoides Apresentam pigmentação amarela, laranja ou vermelha, encontrados na cenoura, na beterraba e na batata-inglesa. A clorofila também é um carotenoide. São pigmentos acessórios capazes de captar energia solar. Esteroides O colesterol é o principal esteroide, ele é fundamental na composição da membrana plasmática de animais (não está presente em vegetais) e não apresenta função energética. No fígado, pode ser convertido em sais biliares, enviados para a vesícula biliar e daí sendo eliminados para a emulsificação de gorduras no intestino, sendo eliminados depois juntos das fezes. Maior parte endógena, com origem no fígado. Produção de hormônios sexuais, como a testosterona, a progesterona e o estrógeno, e hormônios corticoides, como o cortisol. Lipídios conjugados ou complexos Associados a proteínas, formando lipoproteínas que atuam no transporte de lipídios provenientes da digestão no intestino para diversos tecidos corporais. É anfipática: tem parte polar e apolar. LDL Colesterol ruim de baixa densidade. Tem mais colesterol do que proteína. Transporta o colesterol do fígado aos tecidos corporais, podendo se acumular na parede dos vasos sanguíneos, formando ateroma. HDL Colesterol bom de alta densidade. Tem mais proteína do que colesterol. Não se acumula nos vasos. É diretamente transportado aos órgãos encarregados de seu metabolismo, como fígado, que o armazena, o utiliza para síntese de sais biliares e o elimina através da bili. Auxilia na remoção das placas de ateromas já estabelecidas. Problemas 1. Aterosclerose: devido a ocorrência de ateromas, levando a uma diminuição na luz do vaso e consequente hipertensão. 2. Hipertensão: aumento da pressão arterial sintomas aparentes. Causando a ruptura do vaso, ocorre a embolia (obstrução do vaso sanguíneo). A região lesionada pode coagular causando o entupimento do vaso (trombose) e não deixando que passe mais sangue (isquemia). Se forem afetados vasos como os do miocárdio, pode haver hipóxia (deficiência de oxigênio num tecido) e morte do músculo cardíaco, o chamado infarto. Se for no cérebro, haverá um acidente vascular cerebral (AVC ou derrame). Biologia Página | 16 Gorduras saturadas: de origem animal, como carnes e manteiga. Estimulam a produção de colesterol ruim. Gorduras trans: são insaturadas encontradas em óleos vegetais. São altamente prejudiciais à saúde pois está relacionada com a formação do colesterol ruim. Óleos poli-insaturados: encontrados em óleos de peixe e são adicionados em margarinas e leites na forma de ômegas 3 e 6. Ajudam na diminuição tanto de colesterol ruim quando bom. Óleos monoinsaturados: como em azeites de olivam nozes e castanhas, diminuem as taxas de colesterol ruim e aumentam as taxas de colesterol bom. O calor da fritura satura os óleos, aumentando o LDL e diminuindo o HDL. Então, os óleos passam a se comportar como gorduras saturadas. Proteínas A mais abundante substância orgânica nas células animais. Polímeros de aminoácidos. Função estrutural, reguladora, receptora, transportadora, reserva, defesa e reparo. Mesmos tipos de aminoácidos e mesma quantidade de cada, o que as diferenciam é a sequência de aminoácidos. A digestão inicial das proteínas ocorre no estômago através da pepsina do suco gástrico, que quebra as ligações peptídicas entre os aminoácidos. São formadas pela união de aminoácidos, em que um grupo amina de uma proteína se junta com o grupo carboxila de outra, liberando uma molécula de água. Estrutural Colágeno: constitui a maior parte da matéria intercelular dos tecidos conjuntivos. Queratina: faz parte da constituição dos cabelos, pelos, chifres e unhas. Reguladora Enzimas: substâncias catalisadoras que aumentam a velocidade de reações químicas. Hormônios: mensageiros químicos que transmitem mensagens de um órgão para o outro dentro do organismo, promovendo integração entre eles. Receptora Antígenos: identificam substâncias pertencentes ao organismo ou estranhas. Transporte Hemoglobina: transporta oxigênio. Lipoproteínas: transportam lipídios obtidos na alimentação. Reserva Albumina: presente no ovo, servindo de reserva alimentar para o indivíduo que está se formando no interior. Defesa Imunoglobulinas ou anticorpos: atuam aglutinando substâncias estranhas para que sejam facilmente eliminadas pelas células de defesa. Reconhece proteínas estranhas. Reparo Fibrina: promove a coagulação sanguínea. Colágeno: promove a cicatrização. Contrácteis Actina e miosina que atuam na contração muscular e na emissão de pseudópodes por células. Aminoácidos Carbono com um grupo carboxila (-COOH), um grupo amina (-NH2), um hidrogênio e um radical, que diferencia os aminoácidos. São 20 aminoácidos. Alguns agem como hormônios, outros são precursores de substâncias como a miosina, pigmento que dá cor à pele humana. Também funcionam como tampões, mantendo o PH do meio constante, sendo abundante na hemoglobina. O metabolismo de aminoácidos no fígado se inicia com a reação de desaminação, onde há remoção do corpo amina do mesmo, restando o grupo ácido Biologia Página | 17 carboxílico, que entra no ciclo de Krebs da respiração aeróbica para ser utilizado como fonte de energia pelo corpo, enquanto que o grupo amina, na forma de amônia, deve ser excretado por ser tóxico. A amônia é convertida no fígado através do clico de reações da ornitina, em ureia, um composto menos tóxico que pode ser transportado no sangue de modo menos prejudicial ao organismo do fígado até os rins, onde é eliminado na urina. Ou convertida em ácido úrico (menos tóxico, mas insolúveis). Naturais:produzidos pelo organismo – 11. Essenciais: obtidos por meio da alimentação – 9. Os vegetais produzem todos os 20 tipos. Origem dos aminoácidos: fotossíntese. O primeiro a se formar na natureza é o ácido glutâmico. Os demais são provenientes dele a partir de uma reação denominada transaminação. Naturais: 12 produzidos no fígado. Essenciais: 8 consumidos na dieta. Animais: possuem proteínas integrais, ou seja, possuem todos os aminoácidos essenciais. Vegetais: possuem proteínas parciais, ou seja, que não contém todos os aminoácidos essenciais em sua composição. Fonte: proteínas de origem animal. Dieta balanceada 40 a 60% de carboidratos, 25 a 30% de lipídios e 15 a 30% de proteínas. Deficiência proteica Kwashiorkor: doença que afeta uma criança quando nasce outra, isso porque, quando o irmão nasce, a outra é desmamada e perde sua principal fonte de proteínas. Causando retardo no crescimento, cabelos e pele descolorida, inchaço no corpo. Marasmo: desnutrição total: consome proteínas musculares levando a morte de células musculares. Sendo o tratamento o consumo de esteroides anabolizantes que aumentam o volume das células restantes. Excessos proteicos Com o excesso de proteínas, fica difícil a digestão e leva ao acúmulo de aminoácidos. Os aminoácidos são consumidos no processo de desaminação, que degrada os aminoácidos para liberar ácidos orgânicos usados na respiração, sendo a amônia, altamente tóxica, liberada como subproduto. Os aminoácidos são usados na produção de bases nitrogenadas, sendo que, em excesso, são metabolizadas em ácido úrico. Com o aumento desse ácido, haverá problemas no fígado, rins e articulações, podendo causar gotas, que promovem lesões articulares e restrição de movimentos. Dieta vegetariana Vegetarianos comem mais fibras e menos gorduras, levando ao baixo nível de colesterol e menor risco de doenças cardiovasculares. O problema é a deficiência proteica, visto que há poucas proteínas e sem todos os aminoácidos essenciais ao corpo humano. O ideal é que a dieta vegetariana seja complementada com fontes de origem animal, como laticínios e ovos. Os veganos devem utilizar grandes quantidades de leguminosas como soja e feijão na dieta, visto que eles tem maior teor proteico em sua composição. Crianças não devem adotar essa dieta pois precisam de muitas proteínas para crescer. O arroz e o feijão apresentam uma combinação completa de aminoácidos. Ligação peptídica Ocorre entre uma hidroxila da carboxila de um aminoácido e um hidrogênio da amina do aminoácido subsequente, caracterizada como uma amina. Proteína + água= am. 1 + am. 2 + am 3... Nº de H2O = Nº ligações = Nº de aminoácidos – 1. Biologia Página | 18 Desnaturação Calor Destrói-se as pontes de hidrogênio e desorganiza-se as estruturas 2, 3 e 4, restando apenas a primária. É um processo irreversível, e a proteína não funciona mais. Não altera a composição de aminoácidos, não alterando o valor nutritivo. PH A proteína desorganiza-se na terceira estrutura. É reversível. Cada proteína atua em determinado PH. Ao mudar o PH ela não funciona, bastando retomar ao PH ideal para ativa-la. Enzimas São substâncias orgânicas, biodegradáveis e catalisadoras biológicas. Aceleram reações químicas sem que seja alterada pelo processo, podendo ser utilizada várias vezes. Possuem um sítio ativo complementar aos substratos com os quais reagem, sendo específicos para determinado substrato (modelo chave-fechadura Atuam diminuindo a energia de ativação da reação. Quebram a estabilidade das moléculas roubando elétrons. Não transformam reações exotérmicas em endotérmicas. Não alteram o ponto de fusão e ebulição. Quanto mais trabalho (substrato) mais rápido eles trabalham. Embora certas moléculas de RN, sob certas condições, possam atuar como enzimas – riboenzimas, a maioria é de origem proteica. Influenciadas pelo PH, cada um tem seu ideal. Quanto maior a temperatura, maior a velocidade das reações, até certo ponto. Se subir demais a temperatura, as enzimas desnaturam. Ação reversível, agindo tanto na reação direta quanto na inversa, não alterando o ponto de equilíbrio da reação. Cada uma tem seu PH ótimo, agindo em maior eficiência quando nele, porém, a maioria é de PH neutro. Nomenclatura Adição do sufixo -ase ao nome do substrato. 1. Pepsina: suco gástrico, com ph ácido. Age no estômago na digestão de proteínas em peptídeos. 2. Ptialina ou amilase salivar: saliva, ph quase neutro. Digere amido em maltose. 3. Tripsina: suco pancreático, agindo no duodeno na digestão de proteínas em peptídeos, ph básico. Vitaminas Agem como coenzimas ajudando as enzimas a trabalharem ou precursores de coenzimas. Não são fontes de energia. Agem em quantidades mínimas, sendo micronutrientes. São produzidas nas estruturas celulares das plantas, bactérias e fungos unicelulares (leveduras). São essenciais para os animais. Algumas são produzidas pelas bactérias da microbiota intestina. Algumas tem ação antioxidante, protegendo contra radicais livres. São todas exceto D e K. Elas se sacrificam para evitar danos aos componentes celulares. Microbiota intestinal Comunidade de bactérias espalhadas por toda superfície de pele e mucosas. Humanos e bactérias estabelecem uma relação de mutualismo, em que ambos se beneficiam. Os humanos fornecem nutrientes e habitat adequado e, em troca, recebem substâncias úteis, como as vitaminas K, B12, ácido fólico, e impedem a proliferação de bactérias patogênicas. É adquirida no nascimento quando se passa pelo canal vaginal. Em bebês que nasceram de cesariana, a microflora demora mais tempo para se estabelecer, sendo adquirida a partir de contatos com a mãe, como a amamentação e beijos. O uso prolongado de antibióticos pode destruir parte da microflora, causando deficiências vitamínicas e maiores riscos de desenvolvimento de infecções intestinas que conduzem a diarreia. Biologia Página | 19 A principal bactéria é a Lactobacillus, obtida através da ingestão de laticínios, que contém essas bactérias vivas. Sua ingestão é importante para manutenção da microflora. Alimentos que contém bactérias para essa manutenção são chamados de probióticos. Avitaminose: falta de vitamina. Hipovitaminose: insuficiência de vitamina. Hipervitaminose: excesso de vitamina. Classificação das vitaminas Miúdos de carne (fígado, coração, moela, etc), leite e ovos são boas fontes de quaisquer vitaminas. Vitaminas hidrossolúveis Encontradas em alimentos ricos em água, como leveduras, furtas e verduras. Fáceis de eliminar na urina. Difícil hipovitaminose. Complexo B Encontradas em vegetais folhosos e leveduras. Atuam como coenzimas da respiração celular. Falha nutricional leva a dermatites e neutires. B1 ou tiamina Carência causa beribéri, uma polineurite generalizada caracterizada pela anorexia, depressão mental, fadiga e paralisia. B2 ou riboflavina Atua na formação do FAD, aceptor de elétrons. A carência pode causar dermatite, problemas oculares, inflamação da língua (glossite) e fissuras no canto da boca (queilite). B3, PP ou nicotinamida Componente das coenzimas do NAD. Sua carência causa dermatite generalizada, diarreia e demência. B5 ou ácido pantotênico Encontrado em praticamente qualquer fonte. Sua carência caracteriza-se por depressão, instabilidade cardiovascular e distúrbios adrenais. B6 ou piridoxina Age no metabolismo de aminoácidos no fígado, no processo de transaminação de desaminação. Sua carência causa dermatite ao redor os olhos, nariz e boca. Aumento da produção de ureia. B9 ou ácido fólico Atuam na produção de bases nitrogenadas e DNA, além da divisão de células do embrião. Sua carência causa má formação no sistema nervoso central do feto ou anencefalia. B12 ou cianocobalamina Produção de bases nitrogenadas e DNA. Sua carência causa anemia perniciosa, que diminui o nível de hemácias no sangue. C ou ácido ascórbico Participa da formação do colágeno de tecidos conjuntivos e na defesa contra a oxidação de certas moléculas. Principal antioxidante. Absorve ferro inorgânico (não heme). Sua carência causa escorbuto, doença clássica em marinheiros que dependiam de dietas sem vegetais e frutas frescas. Causa hemorragias devido a deficiência na produção de colágeno. Vitaminas lipossolúveis A, D, E, K. Encontradas em alimentos gorduras, como óleos e sementes, ou ricos em lipídios carotenoides, como cenoura e beterraba. São mais fáceis de armazenar, em particular no fígado. Fácil uma hipervitaminose. Não precisa consumir diariamente pois se acumulam, sendo absorvidas junto dos lipídios. A ou retirol Encontrada em vegetais alaranjados. Ação antioxidante. Sua carência causa cegueira noturna, xeroftalia, atrofia da epiderme. Biologia Página | 20 D ou calciferol Preparada pela irradiação ultravioleta. Aumenta a utilização e retenção de cálcio e fósforo. Sua carência causa raquitismo em crianças e osteoporose em idosos. E ou tocoferol Encontrada em castanhas, semente, cacau. Sua carência causa esterilidade, aborto, risco de infarto do miocárdio. Apresenta ação antioxidante. K Encontrada na microbiota intestinal. Produção de proteínas fatores de coagulação no fígado. Excesso de antibióticos causam hemorragias e baixa coagulação sanguínea. Problemas para alcoólicos crônicos, pois tem diminuição da produção de fatores de coagulação no fígado. Ácidos nucleicos Estão contidos em organismos vivos na forma de ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA). Em todos os organismos celulares, o DNA que corresponde ao material genético. Em células eucarióticas, o DNA se encontra associado a proteínas histonas, formando complexos denominados cromonema ou cromossomos, que se organizam em pares. As histonas compactam o DNA para caber na célula. São capazes de armazenar informação genética. DNA: reprodução, hereditariedade, controle do metabolismo. RNA é uma fita simples de polinucleotídeos. DNA: A, C, G, T. RNA: A, C, G, U. Analogia: vitaminas são um livro de receitas para gerar cada aspecto da estrutura e função de um organismo vivo. As letras são os nucleotídeos e cada receita é um gene, uma característica particular. Os genes são encontrados nos cromossomos. DNA e genes Gene é um segmento de molécula de DNA que contém informação necessária à produção de um polipeptídio, ou seja, uma sequência de aminoácidos que, ou da origem a uma proteína, ou a um pedaço de proteína. Cada cromossomo equivale a um DNA. Um mesmo gene codifica mais de uma proteína. O DNA controla a síntese de proteínas e enzimas, porém, está localizado no núcleo, e os ribossomos, produtores de proteínas, no citoplasma. Para atuar, o DNA copia a informação de como produzir uma proteína determinada em uma molécula de RNA mensageiro, que sai do núcleo até o citoplasma. Genes recessivos são defeituosos, que produzem um RNAm alterado, equivalendo a uma enzima não funcional. Não havendo reação química. Na codominância, não há genes recessivos. Ambos envolvidos na herança são funcionais. Homozigoto dominante (AA) e heterozigoto (Aa) são iguais, independente de um ter o dobro do outro, pois, tanto a quantidade X ou 2X de enzimas produzem o mesmo resultado, pois a enzima atua em pequenas concentrações. A diferença entre duas moléculas de DNA distintas está em sua sequência de nucleotídeos. Assim, o DNA de todas as espécies é idêntico em sua composição, variando apenas na disposição dos nucleotídeos. Cromossomo: equivale a uma molécula de DNA. Genoma: conjunto de todos os genes. Cada organismo tem seu genoma próprio, idêntico em todas as suas células somáticas. Apenas em clones é que se têm organismos distintos com genomas idênticos. Nucleotídeos Formados por uma molécula de açúcar pentose, uma base nitrogenada e um ácido fosfórico. As bases nitrogenadas podem ser purina: A ou G, com dois anéis carbônicos, ou pirimidina: T, C e U, com um único anel carbônico. As pentoses podem ser desoxirribose, do DNA, ou ribose, do RNA. Biologia Página | 21 O DNA é mais estável que o RNA pois tem um átomo de oxigênio a menos. O fosfato é derivado do ácido fosfórico (H3PO4). O número de purinas é igual ao número de pirimidinas. A=T, C=-G. Replicação do DNA Ocorre na interfase, no período S, precedendo a divisão celular. A principal enzima que atua nesse processo é a enzima DNA polimerase. A enzima DNA helicase quebra as pontes de hidrogênio entre as bases das cadeias complementares, enquanto a DNA polimerase vai ligando as bases sem pares aos novos nucleotídeos. É um processo semiconservativo, pois no decorrer do processo, as moléculas-filhas conservam uma fita da molécula inicial, proporcionando hereditariedade e reprodução. DNA se replica em outro DNA, é transcrito em RNA, que é traduzido em proteína. Toda proteína é fruto da expressão de um gene, mas nem todo gene codifica uma proteína. Transcrição Um segmento de DNA é transcrito em uma molécula de RNA. Apenas uma fita trabalha na síntese proteica. Uma fita produz RNA e a outra vira “DNA lixo”, que não codifica proteína. Erros na síntese de RNA não são herdados. Tradução Rnam é traduzido em polipeptídeo. DNA lixo Sequência de bases nitrogenadas cujas informações não são traduzidas em proteínas. São usados na comparação em exames de DNA. 98,5% do DNA humano não é codificante. Pode ser expresso em informações que interferem no fenótipo. Introns e exons Introns é a região do DNA não codificante dentro dos genes, o DNA lixo. Exons é a região do DNA codificante dentro dos genes. Splicing Remoção dos intros do pré-RNA mensageiro. A enzima RNA polimerase transcreve tanto os exons como os introns em gene, formando uma primeira molécula de RNA, o pré-RNA mensageiro. A nova molécula de RNA gerada após o splicing, contendo apenas exons, é chamada de RNA mensageiro. Os introns são degradados em nucleotídeos para produzir RNA. Splicing alternativo Um mesmo gene pode ser traduzido em várias proteínas distintas, dependendo da maneira que a célula faz o splicing, ou seja, de qual exon ou quais são removidos do pré-RNAm juntos aos introns. Proporciona diferença de complexidade entre os seres vivos, pois essa não está no número de genes, mas na habilidade de produzir várias proteínas a partir de um mesmo gene. RNA 1. Mensageiro: cópia da informação do gene enviada para a síntese proteica. 2. Ribossomico: forma ribossomos, com função estrutural e catalítica. 3. Transportador: transportam aminoácidos para os ribossomos. Código genético São trincas de nucleotídeos que codificam aminoácidos. É universal, ou seja, em todos os seres vivos determinam o mesmo aminoácido. É a leitura e interpretação das informações contidas no DNA até que o produto da informação, a proteína, seja montada pela maquinaria celular para a síntese proteica. Biologia Página | 22 A síntese proteica é comandada pelos ácidos nucleicos e controla todas as funções vitais. O DNA transporta a informação genética de maneira codificada de célula a célula. Quando um gene se expressa,sua informação é, primeiramente, copiada no RNA, que dirige a síntese de proteínas específicas. Códon: UUU Anticódon: AAA Eles se completam. 15 bases nitrogenadas, 5 códons, 5 aminoácidos codificados. Código decifrado Vários trios podem codificar um mesmo aminoácido. Códons que codificam o mesmo aminoácido são chamados de códigos sinônimos. A maioria difere somente na base que ocupa a terceira e última posição. Assim, as mutações que passam despercebidas, ou seja, que não alteram a composição de aminoácidos, são chamadas de mutações silenciosas. O sinal de iniciação para síntese proteica é AUG, ou seja, os anteriores são ignorados na tradução. Se ele está no meio, é codificado a metionina. O sinal de terminação é fornecido por três códons, UAG, UAA e UGA. Eles são os únicos que não codificam aminoácidos. Um códon codifica apenas um aminoácido, mas um aminoácido pode ser codificado por mais de um códon. Mutações sem sentido Criam aminoácidos de terminação antes de terminar, antecipando o fim da tradução fazendo com que a proteína fique mais curta, podendo não funcionar. Podem destruir um códon de terminação, adiando e alongando a proteína. Mutações neutras Sem efeito benéfico ou prejudicial. Ribossomos São encontrados em todas as células. Realizam a síntese proteica. Também são encontrados em cloroplastos e mitocôndrias, sendo essas capazes de fazer síntese proteica independentemente do resto da célula. São produzidos no nucléolo, sendo maior em células com a síntese proteica elevada. Os livres produzem proteínas de uso interno, e os aderidos ao retículo endoplasmático rugoso produzem proteínas de exportação. Engenharia genética Conjunto de técnicas de laboratório que permitem isolar e modificar genes e eventualmente enxerga-los em células diferentes das de origem. Permitem a produção de substâncias úteis à indústria e à medicina. Conquistas: insulina, fatores de coagulação que faltam nos hemofílicos. Biotecnologia Uso de seres vivos para obtenção de substâncias úteis ao homem. Produção de iogurtes e queijos por bactérias lactobacilos, produção de álcool, pães e bolos por leveduras, fungos unicelulares. Melhoramento de características genéticas de plantas e animais no que diz respeito à produtividade, como resistência a pragas/parasitas. OGM: passou por qualquer modificação genética. Transgênico: recebeu especificamente um gene de outra espécie. Todo transgênico é OGM, mas nem todo OGM é transgênico. Clonagem de DNA Produzir inúmeras cópias idênticas de um mesmo trecho da molécula de DNA. É preciso isolar o trecho de DNA a ser clonado, ação de enzimas endonucleases de restrição. Enzimas de restrição Encontradas em bactérias para que pudessem se proteger do ataque de vírus bacteriófagos. Biologia Página | 23 São específicas, ou seja, cada tipo de enzima reconhece e corta apenas uma determinada sequência de nucleotídeos. Sequências palíndromo, ou seja, lê-se da mesma forma da direita ou da esquerda. DNA recombinante Corte e colagem de pedaços de DNA (genes) de indivíduo de quaisquer espécies: organismo geneticamente modificado (OGM) ou organismo transgênico. 1. Corte do DNA dos indivíduos por enzimas de restrição. 2. Colagem do DNA com pontes de hidrogênio. 3. Colagem do DNA por ligação covalente através da enzima ligase. 4. Clonagem do RNA combinante: criação de várias cópias do RNA recombinante. 5. Transfecção inserção no organismo a ser modificado. 6. Seleção de organismos modificados. Transgênicos Recebem o fragmento de DNA, cuja sequência de nucleotídeos determina a sequência de aminoácidos. A característica de interesse é manifestada devido a tradução do RNAm sintetizado a partir do DNA recombinante. Agricultura orgânica: sem agrotóxico, sem adubo químico: menor produtividade e maior custo. Agricultura convencional: com agrotóxicos e com adubos químicos: maior produtividade, menor custo e maior poluição. Problemas: resistência a herbicidas: ervas daninha competem com plantas por água, adubo. Riscos: reações alérgicas, perda de biodiversidade. Terapia gênica ou geneterapia Introdução de genes normais em pessoas que tenham o alelo que causa uma doença. Correção de defeitos genéticos pela inserção dos genes apropriados. Técnica ex vivo: remove a célula do doente, coloca em meio de cultura e aplica do vírus recombinante. Devolve as células já modificadas para o doente. Vantagem: evita reações imunes contra o vírus. Desvantagem: só pode ser usada em células de fácil remoção. Técnica in vivo: aplica o vírus RNA reco, direto no doente. Vantagem: pode ser usada em células, tecidos, órgãos. Desvantagem: risco de reações imunes graves. Doping genético: uso de técnicas de terapia gênica para adicionarem genes ou melhorarem o desempenho em alguma atividade. Vacinas de DNA: aplica do DNA recombinante com gene do antígeno que é traduzido em antígeno, produzindo anticorpos e células de memória permanente. Vacina clássica: aplicação do antígeno que produz anticorpos e células de memória com duração de aproximadamente 10 anos. Teste de DNA Para identificação de trechos específicos de interesse dentro do genoma, podendo detectar genes para doenças. O DNA lixo é único e é usado em análise de paternidade e com criminosos. Exame de DNA Corte do DNA dos indivíduos envolvidos com enzimas de restrição. Os fragmentos serão separados através da técnica de eletroforese e posteriormente comparados. Eletroforese: separa fragmentos de DNA baseado na carga elétrica. Cada banda contém vários pedações de DNA, com 50% maternos e 50% paternos. DNA nuclear 46 cromossomos: 46 DNA. Biologia Página | 24 23 pares de cromossomos e DNA. 2 cópias de cada tipo de DNA. DNA mitocondrial Origem materna. 1 DNA mitocondrial, com várias mitocôndrias por célula. Projeto genoma: mapeamento do genoma humano. Sequenciamento de genes, os identificando para diagnosticar doenças e facilitar o tratamento. Citologia É a menor unidade da vida. Constituem as unidades básicas morfofisiológicas de todos os organismos vivos: teoria celular. Proporciona característica morfológica e fisiológica. Originam unicamente de outras células e sua continuidade é mantida através de seu material genético. Um adulto possui mais células que um bebê, em decorrência das divisões mitóticas, que permitem o crescimento de órgãos e tecidos. A diferença de tamanho entre animais está na quantidade de células e não no tamanho delas. Lei de Spencer: quanto maior a célula, menor sua relação superfície/volume e pior sua nutrição. Lei do volume constante: as células do mesmo tipo em indivíduos da mesma espécie possuem volume constante, com exceção das células musculares e neurônios, visto que, fibras musculares podem ser hipertrofiadas pelo exercício constante. 1. Procarióticas: são pequenas, com nutrição adequada, sem carioteca, possuindo um nucleóide. 2. Eucariótica: maiores, com uma série de membranas internas, as organelas, que aumentam sua superfície relativa de membrana para garantir trocas metabólicas e possuem carioteca e núcleo organizado. Material genético Em eucarióticas, o DNA está associado a histonas e dividido em vários cromossomos. Em procarióticas, o DNA não está associado a histonas, mas a outras proteínas, chamado de desnudo, com cromossomo circular e único. Pode haver DNA extracromossomial, imerso no citoplasma, o plasmídeo, utilizado na troca de genes da conjugação bacteriana. Ribossomos: Únicas organelas presentes em células procarióticas, porém com tamanho menor.
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