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/Volumes/_APIS_SERVI- DOR/_PROJETOS/PEAR- SON - DB PV/07 CAPA SEMIEXTENSIVO /recebi- dos/20181003 imagens em alta da capa/Imagens/iS- tock-182880549.jpg PRÉ-VESTIBULAR SEMIEXTENSIVO MATERIAL DO PROFESSOR Sociologia MATERIAL DO PROFESSOR Biologia 701625353 DB PV SE NENH 91 2S LV 01 MI DBIO PR _CAPA.indd 1 2/8/19 14:46 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O MATERIAL DO PROFESSOR PRÉ-VESTIBULAR SEMIEXTENSIVO Biologia INICIAIS_PROF_BIO_SEMI.indd 1 09/04/19 21:40 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O Todos os direitos desta publicação reservados à Pearson Education do Brasil Ltda. Av. Santa Marina, 1193 - Água Branca São Paulo, SP – CEP 05036-001 Tel. (11) 3521-3500 www.pearson.com.br DOM BOSCO - SISTEMA DE ENSINO PRÉ-VESTIBULAR SEMIEXTENSIVO 1 Ciências da natureza e suas tecnologias. © 2019 – Pearson Education do Brasil Ltda. Vice-presidência de Educação Gerência editorial nacional Gerência de produto Autoria Coordenação editorial Edição de conteúdo Assistência de edição Leitura crítica Preparação e revisão Gerência de Design Coordenação de Design Edição de arte Coordenação de pesquisa e licenciamento Pesquisa e licenciamento Ilustrações Projeto Gráfi co Diagramação Capa Imagem de capa Produtor multimídia PCP Juliano Melo Costa Alexandre Mattioli Silvana Afonso Ana Carolina Marinho Mota, Fernanda Lowndes, Sonia Graça Melo, Leandro Magrini Luiz Molina Luz Lauro Tozetto, Egídio Trambaiolli Ana Carolina de Almeida Paulino, Bunni Costa Rafael Simões, Hannah Hamada, Lorena Milock de Freitas, Curso São Carlos Ltda. Igor Debiasi, Adriana Bairrada, Luzia Leite, Renata Coppolla, Elaine Faires Cleber Figueira Carvalho Diogo Mecabo Alexandre Silva Maiti Salla Andrea Bolanho, Cristiane Gameiro, Heraldo Colon, Maricy Queiroz, Sandra Sebastião, Shirlei Sebastião Alex Cói, Carla Viana, Dayane Cabral, Madine Oliveira Apis design integrado Editorial 5 Apis design integrado mvp64/istock Cristian Neil Zaramella George Baldim, Paulo Campos INICIAIS_PROF_BIO_SEMI.indd 2 09/04/19 21:40 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O APRESENTAÇÃO Um bom material didático voltado ao vestibular deve ser maior que um grupo de conteúdos a ser memorizado pelos alunos. A sociedade atual exige que nossos jo- vens, além de dominar conteúdos aprendidos ao longo da Educação Básica, conheçam a diversidade de contextos sociais, tecnológicos, ambientais e políticos. Desenvolver as habilidades a � m de obterem autonomia e entenderem criticamente a realida- de e os acontecimentos que os cercam são critérios básicos para se ter sucesso no Ensino Superior. O Enem e os principais vestibulares do país esperam que o aluno, ao � nal do Ensino Médio, seja capaz de dominar linguagens e seus códigos; construir argumentações consistentes; selecionar, organizar e interpretar dados para enfrentar situações-proble- ma em diferentes áreas do conhecimento; e compreender fenômenos naturais, proces- sos histórico-geográ� cos e de produção tecnológica. O Pré-Vestibular do Sistema de Ensino Dom Bosco sempre se destacou no mer- cado editorial brasileiro como um material didático completo dentro de seu segmento educacional. A nova edição traz novidades, a � m de atender às sugestões apresentadas pelas escolas parceiras que participaram do Construindo Juntos – que é o programa rea- lizado pela área de Educação da Pearson Brasil, para promover a troca de experiências, o compartilhamento de conhecimento e a participação dos parceiros no desenvolvi- mento dos materiais didáticos de suas marcas. Assim, o Pré-Vestibular Semiextensivo Dom Bosco by Pearson foi elaborado por uma equipe de excelência, respaldada na qualidade acadêmica dos conhecimentos e na prática de sala de aula, abrangendo as quatro áreas de conhecimento com projeto editorial exclusivo e adequado às recentes mudanças educacionais do país. O novo material envolve temáticas diversas, por meio do diálogo entre os conteú- dos dos diferentes componentes curriculares de uma ou mais áreas do conhecimento, com propostas curriculares que contemplem as dimensões do trabalho, da ciência, da tecnologia e da cultura como eixos integradores entre os conhecimentos de distintas naturezas; o trabalho como princípio educativo; a pesquisa como princípio pedagógi- co; os direitos humanos como princípio norteador; e a sustentabilidade socioambiental como meta universal. A coleção contempla todos os conteúdos exigidos no Enem e nos vestibulares de todo o país, organizados e estruturados em módulos, com desenvolvimento teórico associado a exemplos e exercícios resolvidos que facilitam a aprendizagem. Soma-se a isso, uma seleção re� nada de questões selecionadas, quadro de respostas e roteiro de aula integrado a cada módulo. INICIAIS_PROF_BIO_SEMI.indd 3 09/04/19 21:40 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O SUMÁRIO 573 BIOLOGIA 2 687 BIOLOGIA 3 BIOLOGIA 1383 Untitled-2 4 10/04/19 13:45 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS B IO LO G IA 1 B LE N D IM A G ES / A LA M Y ST O C K PH O TO DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 383 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O 384 B IO LO G IA 1 • Geração espontânea ou abiogênese • Biogênese versus abio- gênese • Condições na Terra primitiva e a síntese de compostos orgânicos • Protobiontes • Origem dos organismos unicelulares HABILIDADES • Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos de obtenção e consumo de energia no ambiente primi- tivo precursor da vida. • Compreender o método científi co e os procedimen- tos próprios das ciências naturais. • Descrever as caracterís- ticas dos primeiros seres vivos presentes na Terra primitiva. • Compreender as evidências que elucidam a origem dos organismos celulares. • Relatar como se deram os processos de obtenção e consumo de energia no am- biente primitivo precursor da vida. • Explicar como foram origi- nados os seres eucariotos. ORIGEM DA VIDA NA TERRA E CARACTERÍSTICAS DOS PRIMEIROS SERES VIVOS1 Representação do exoplaneta LHS 1140b orbitando sua estrela, a LHS 1140, presentes na constelação Cetus. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. Uma das grandes dúvidas do ser humano está no questionamento de como surgiu a vida. Existem várias tentaram explicar a origem da vida na Terra. Geração espontânea ou abiogênese A teoria da geração espontânea, também conhecida como abiogênese (a = pre� xo de negação; bio = vida; genesis = origem), fundamenta-se na ideia de que os seres vivos se originam da matéria bruta inanimada. Um dos primeiros a defender tal concepção foi o � lósofo grego Aristóteles (384 a.C.-322 a.C), noção que perdurou até meados do século XIX. Essa teoria defendia que a vida se originava de matéria não viva, justi� cando que os vermes surgiam espontaneamente do corpo de cadáveres em decomposição ou que girinos eram gerados da água parada em poças ou da lama do fundo dos rios. No século XVII, o belga Jean Baptista Van Helmont realizou um experimento para comprovar a abiogênese. O cientista guardou grãos de trigo no meio de uma roupa suja em um local escuro. Após 21 dias, veri� cou a presença de ratos e concluiu, então, que os grãos de trigo haviam se transformado em ratos e que esse fenômeno ocorreu em virtude do cheiro exalado pela roupa suja. Para o cientista, isso era um indício da existên- cia de um “princípio vital”, que permitia à matéria bruta transformar-se em um ser vivo. Apesar das conclusões incorretas, Van Helmont não deixou de seguir passos do método cientí� co para testar sua hipótese. Ele consiste emuma série de etapas e procedimentos criados para testar uma teoria, no qual cientistas desenvolvem expe- rimentos com base na observação de um fenômeno para responder a uma pergunta. No caso de Helmont, a questão era se seria possível seres vivos surgirem da matéria bruta. Antes do experimento, foi criada uma hipótese, ou seja, a resposta que ele esperava encontrar. De acordo com a suposição de Helmont, era possível criar seres vivos da matéria bruta. Para isso, ele criou o experimento dos grãos de trigo envoltos na roupa suja, o que, supostamente, deveria originar ratos. A seguir, analisou se não havia nenhuma falha no experimento e se o resultado fazia sentido. Assim, concluiu que o fenômeno imaginado por ele era possível. Ou seja, para Helmont, sua hipótese estava correta. M AT JA Z S LA N IC /IS TO C K P H O TO .C O M DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 384 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O B IO LO G IA 1 385 Spallanzani havia aquecido em excesso os frascos, o que teria destruído o princípio vital que possibilitava o surgimento de microrganismos no caldo. Nesse emba- te, Needham saiu fortalecido. Esses pesquisadores viveram em uma época na qual a corrente de pensamento vigente era o vitalismo (em que se acreditava na existência de uma essência da vida, o chamado princípio vital), também usado para justi� car o movimento dos astros por uma força invisí- vel. Tal pensamento perdurou até o início do século XX. O EXPERIMENTO DE PASTEUR O cientista francês Louis Pasteur (1822-1895) acom- panhou toda a polêmica envolvendo os experimentos de Needham e de Spallanzani. Adepto da teoria da biogênese, Pasteur acreditava que os microrganismos existentes nos frascos dos experimentos de Needham vieram do ar, contaminando o caldo. Para testar essa hipótese, Pasteur criou outro expe- rimento. Colocou o caldo de carne em frascos de longo gargalo, em forma de “S”, chamados de “pescoço de cisne”. Sem vedação, esse gargalo possibilitava a en- trada de ar no frasco, mas não a de microrganismos, isso porque, após aquecer o caldo, gotículas de água condensavam-se no gargalo, formando um tipo de “� l- tro”, em que os microrganismos � cavam retidos. Durante o processo, alguns frascos foram mantidos com o gargalo, enquanto outros tiveram o gargalo re- tirado. Observe a � gura a seguir, que simula o experi- mento de Pasteur. Após alguns dias, Pasteur percebeu que os caldos dos frascos com gargalo estavam da mesma forma, sem a presença de microrganismos. Já os caldos dos frascos sem gargalo estavam turvos, indicando a pre- sença de microrganismos. Esquema resumindo as etapas do experimento de Pasteur. 1. O caldo de carne é despejado em um frasco de pescoço longo 4. No frasco sem o gargalo, veri� ca-se o crescimento de microrganismos 5. No frasco com o gargalo, não se observam microrganismos 2. O gargalo do frasco é esticado e curvado ao fogo 3. O caldo é fervido e esterilizado, matando todos os microrganismos A LE S SA N D R O S IL VA /P E A R S O N B R A S IL Obviamente, o experimento do cientista belga não teve o rigor cientí� co necessário, pois hoje sabemos que os ratos simplesmente foram atraídos pelo cheiro dos grãos de trigo e do suor da roupa. Biogênese versus abiogênese Com o passar do tempo, surgiram pesquisadores que contestaram a abiogênese por meio de outra teo- ria, a biogênese. De acordo com eles, os seres vivos surgem de outros organismos preexistentes. Para comprovar essa teoria, em 1668 o naturalista italiano Francesco Redi (1626-1697) criou um experi- mento. Ele colocou pedaços de carne em dois frascos, um coberto com gaze e o outro, não. Como resultado, veri� cou a presença de larvas nos pedaços de carne do frasco aberto, enquanto aquele tampado com gaze não apresentava larvas. Assim, Redi concluiu que as larvas surgiram de ovos depositados na carne pelas moscas. Portanto, os se- res vivos não poderiam ser originados da matéria bruta. Com isso, pela primeira vez, a teoria da geração espon- tânea foi refutada. A DÚVIDA RETORNA Por volta do século XVIII, com um relativo avanço nas técnicas de microscopia, foi possível descrever or- ganismos como bactérias, fungos e protozoários. Isso motivou parte da comunidade cientí� ca a considerar novamente a abiogênese como justi� cativa para a ori- gem desses seres microscópicos. Muitos cientistas defendiam que os microrganis- mos surgiam espontaneamente em todos os lugares, independentemente de haver outros preexistentes, o que enfraqueceu a teoria proposta por Redi. Para testar a origem dos microrganismos, o naturalista inglês John Needham (1713-1781), adepto da abiogêne- se, colocou caldo de carne em alguns frascos, aqueceu levemente o líquido e tampou os recipientes com rolhas. Após alguns dias, Needham veri� cou que o caldo estava turvo, o que indicava a presença de microrganismos. Com base nesses resultados, concluiu que os microrganismos se originavam da matéria inanimada e que o caldo seria o princípio vital que possibilitava o fenômeno. O padre italiano, � siologista e estudioso das ciên- cias naturais Lazzaro Spallanzani (1729-1799) repetiu os experimentos de Needham, porém com algumas modi� cações: adicionou o caldo de carne em frascos, fechando-os hermeticamente com rolhas e os aqueceu por mais tempo. Após alguns dias, Spallanzani veri� cou ao microscópio que o caldo dos frascos permanecia da mesma forma, sem a presença de microrganismos. Spallanzani acreditava que Needham não havia fervido o caldo o su� ciente para matar os microrganismos e que a falta de vedação dos frascos causou a contaminação do conteúdo. Em contrapartida, Needham alegou que DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 385 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O Pasteur concluiu que os frascos com gargalo não foram contaminados por microrganismos em virtude da � ltração exercida pelo tubo, de maneira que ape- nas o oxigênio chegava até o caldo. Nos frascos sem gargalo, houve a contaminação com microrganismos provenientes do ar, por não haver nada que impedis- se sua entrada no caldo. Assim a teoria da abiogênese foi refutada sem con- testações. Desde então, a ideia de que os seres vivos são originados de outros organismos preexistentes — a biogênese — passou a ser aceita em de� nitivo pela comunidade cientí� ca. O experimento de Pasteur propiciou o desenvolvi- mento da técnica de pasteurização, que possibilita a esterilização de alimentos e bebidas por meio de aqueci- mento, resultando em sua conservação por mais tempo. Condições na Terra primitiva e a síntese de compostos orgânicos Com a validação da teoria da biogênese, criou-se um novo questionamento: se todos os seres vivos surgem de outros preexistentes, qual a origem do primeiro de todos? Em 1920, tanto o bioquímico russo Aleksandr I. Oparin (1894-1980) quanto o geneticista britânico John S. Haldane (1892-1964) propuseram que a atmosfera primitiva terrestre era um ambiente redutor — portan- to, doador de elétrons —, no qual moléculas inorgâ- nicas simples poderiam formar compostos orgânicos mais complexos, por meio da constituição de ligações químicas que formam moléculas. Para que essa sínte- se orgânica ocorresse, a energia provinha dos raios das frequentes tempestades e da intensa radiação ultravio- leta (UV), já que a camada de ozônio ainda não existia. Embora não seja consenso, acredita-se que a at- mosfera primitiva era formada por gás hidrogênio (H2), metano (CH4), amônia (NH3) e vapor de água (H2O). O gás oxigênio não existia, ou estava presente em baixís- simas concentrações. Haldane sugeriu, também, que a superfície da cros- ta terrestre era tão quente que levava a um nível in- tenso de processos, como a evaporação e a condensa- ção da água, originando o ciclo das chuvas. A água das precipitações acumulava-seem depressões na crosta terrestre, formando os oceanos primitivos, que eram rasos e quentes. Nesses oceanos, as moléculas orgâni- cas trazidas pelo escoamento das chuvas eram diluídas em um longo processo, que formaria, após muito tem- po, uma “sopa de nutrientes”, rica em matéria orgânica, na qual surgiu a vida. Essas moléculas orgânicas (carboidratos simples, ami- noácidos, ácidos graxos e nucleotídeos), submetidas ao aquecimento prolongado, possibilitaram a combinação de aminoácidos entre si, formando proteínas envoltas por moléculas de água, os coacervatos (do latim coacervare: formar grupos). É importante destacar que os coacervatos não eram seres vivos, mas sim a primeira organização de substâncias orgânicas em um sistema semi-isolado do meio. Isso possibilitava trocas com o meio externo que re- sultavam em reações químicas no meio interno, caracteri- zando um metabolismo rudimentar. Apesar de não se saber como surgiu a primeira cé- lula, supõe-se que, com base nos coacervatos, se criou um ambiente delimitado (intracelular). A partir de então, outros sistemas equivalentes de delimitações surgiram e proporcionaram o desenvolvimento de locais restritos para reações entre as moléculas, formando sistemas organizados, nos quais uma membrana constituída de lipídios e proteínas envolveu um meio interno que apre- sentava uma molécula de ácido nucleico. Por meio des- te, foram possíveis a reprodução e a regulação das rea- ções internas. É nesse momento que surge o primeiro ser vivo, capaz de originar outros semelhantes a ele. MILLER E A EVOLUÇÃO MOLECULAR Em 1953, os cientistas da Universidade de Chi- cago Stanley Miller e Harold Urey decidiram testar a hipótese de Oparin e Haldane. Para isso, usaram um simulador formado por tubos e balões de vidro interligados. Nesse aparelho foram introduzidos me- tano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e vapor de água (H2O). Durante uma semana, o aparelho foi exposto à alta intensidade de descarga elétrica. O resultado foi a presença de moléculas orgânicas, incluindo aminoácidos, o que suporta a hipótese de Oparin e Haldane. Posteriormente, vários cientistas repetiram o experimento de Miller e Urey e obtiveram os mes- Vapor-d’água (H2O) Mistura gasosa contendo CH4, NH3, H2 e H2O3 Esquema do experimento de Miller. Ao ferver a água, o vapor formado movimenta todo o sistema em um só sentido. Descargas elétricas simulam os raios e a radiação UV no balão com a mistura gasosa. Após as descargas elétricas, a mistura é submetida a um resfriamento, semelhante à condensação nas altas camadas da atmosfera, responsável pelas chuvas. A porção inferior, em forma de U, simula os oceanos primitivos, que recebiam as águas das chuvas e os compostos formados na atmosfera. Água fervendo Eletrodo de alta-tensão (60 000V) Saída de água fria Entrada de água fria Condensador Acúmulo de água e de moléculas orgânicas 1 - Água 2 - Vapor 3 - Descargas elétricas 4 - Amônia (NH3) Metano (CH4) Hidrogênio (H2) 5 - Resfriamento por água corrente 6 - Aminoácidos foram achados na amostra 1 2 4 5 6 S C IE N C E P H O TO L IB R A R Y /A LA M Y S TO C K P H O TO B IO LO G IA 1 386 B IO LO G IA 1 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 386 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O mos resultados, comprovando que, se as condições da atmosfera primitiva de fato fossem essas, havia possi- bilidade de vida. Ao analisar o conteúdo da parte que simulava os oceanos, os pesquisadores encontraram uma varieda- de de aminoácidos, os mesmos encontrados nos seres vivos atuais, além de outros compostos orgânicos. Atualmente, cientistas a� rmam que há 4,6 bilhões de anos a Terra possivelmente tinha alto índice de gases derivados de vulcões, como gás carbônico (CO2), nitro- gênio (N2), hidrogênio (H2) e sulfeto de hidrogênio (H2S). No entanto, não se sabe de fato se a atmosfera primi- tiva continha metano e amônia su� cientes para serem reduzidos. Por isso, acredita-se que essa atmosfera não era nem redutora nem oxidante. Possivelmente, peque- nas “partes” da atmosfera primitiva — provavelmente perto de vulcões — eram redutoras. É possível que os primeiros compostos orgânicos tenham se forma- do próximos a vulcões submersos e fontes termais no fundo dos oceanos. Essas regiões são ricas em enxofre inorgânico e compostos ferrosos, usados na síntese de trifosfato de adenosina (ATP) em alguns organismos atuais, como as bactérias extremó� las. O experimento de Miller e Urey comprovou que é possível a síntese de moléculas orgânicas, com base em compostos inorgânicos. Essa ideia é apoiada tam- bém pela análise da composição química de meteo- ritos. Fragmentos de um meteorito de 4,5 bilhões de anos encontrado em 1969, na Austrália, contêm mais de 80 aminoácidos. Curiosamente as proporções des- ses aminoácidos são similares às produzidas no expe- rimento de Miller. Até pouco tempo, o registro mais antigo de um orga- nismo multicelular era datado de 600 milhões de anos. No entanto, fósseis encontrados em 2016 sugerem que organismos multicelulares de longos centímetros existiram há, aproximadamente, 1,56 bilhão de anos. A descoberta é liderada por Maoyan Zhu, da Aca- demia Chinesa de Ciências de Nanjing, que encontrou um fóssil no norte da China com registros de organis- mos de até 30 centímetros de comprimento. As célu- las desses seres mediam entre 6 e 18 micrômetros de diâmetro e eram bastante compactas. Ao compará-los com organismos atuais, foi constatado que os fósseis provavelmente eram eucariotos fotossintéticos, simila- res às algas. Atualmente, a evidência mais antiga de vida na Terra são microfósseis de procariotos e estruturas rochosas estrati� cadas muito antigas, produzidas por cianobacté- rias há 3,5 bilhões de anos denominadas estromatólitos. Protobiontes A reprodução e o metabolismo próprio são característi- cas essenciais à vida, por isso uma propriedade não pode existir sem a outra. Ao longo do tempo, pesquisadores repetiram o experimento Miller-Urey e obtiveram algumas bases nitrogenadas de ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA). No entanto, ainda não foi produ- zido nada parecido com nucleotídeos. Uma nova hipótese surgiu: se não havia nucleotídeos na “sopa primitiva”, mo- léculas autorreplicadoras e algum tipo de metabolismo ru- dimentar devem ter surgido na mesma época. Como isso pode ter acontecido? A resposta pode estar nos protobiontes, um grupo de moléculas formadas de compostos inorgânicos, ro- deadas por uma estrutura semelhante a uma membra- na. Diferentemente dos coacervatos, os protobiontes podem exibir algumas características dos seres vivos, como a reprodução simples e um metabolismo capaz de realizar a manutenção do meio interno. Em laboratório, experimentos demonstraram que os protobiontes são formados de compostos orgânicos produzidos abioticamente. Os lipossomos são gotícu- las rodeadas por uma membrana e são formados quan- do lipídios e outras moléculas orgânicas são adicionados à água. As moléculas de gordura, por serem hidrofóbi- cas, organizam-se em uma parede dupla na superfície da água, semelhante à bicamada lipídica da membrana plasmática. Os lipossomos podem multiplicar-se por meio da permeabilidade seletiva dessa camada dupla, que incha ou encolhe conforme as trocas osmóticas com o meio. Também foi observado que, no interior desses lipossomos, há reações metabólicas simples, outra importante característica para a origem da vida. Meio externo Meio interno Parte hidrofílica do lipídio (tem a� nidade com a água) Parte hidrofóbica do lipídio (não tem a� nidade com a água) Representação esquemática de um lipossomo. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. S H A D O W _C LU ST E R /D R E A M ST IM E .C O M AUTORREPLICAÇÃO DE RNA E O MEIO COMO UM AGENTE DE SELEÇÃO NATURAL Muitos questionamqual material genético teria se originado primeiro: o ácido desoxirribonucleico (DNA) ou o ácido ribonucleico (RNA). A ideia mais aceita atual- mente é de que o RNA foi a molécula precursora da vida, por conter todas as informações necessárias para montar uma proteína e pelo fato de conseguir catalisar as próprias reações, de maneira similar às enzimas. Essa ideia foi comprovada pelos cientistas Thomas Cech, da Universidade do Colorado, e Sidney Altman, da Universidade de Yale, que chamaram esse RNA ca- talítico de ribozima. Em seu experimento, Cech obser- vou que algumas ribozimas fazem cópias complemen- tares de pequenas partes do RNA, quando fornecida a matéria-prima para a formação de nucleotídeos. B IO LO G IA 1 387 B IO LO G IA 1 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 387 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O Em alguns meios, as moléculas de RNA com determina- dos nucleotídeos são mais estáveis e conseguem se repli- car mais e com menos erros do que outras sequências. Es- sas moléculas, por serem mais adaptadas ao meio externo, conseguem deixar mais descendentes, que formam uma espécie de família com sequências de nucleotídeos que di- ferem levemente umas das outras. Eventualmente, um erro de cópia da sequência de nucleotídeos resulta em uma mo- lécula com forma mais estável que a ancestral e vice-versa. É possível que na Terra primitiva tenham ocorrido even- tos de seleção similares. Dessa forma, a biologia molecular atual provavelmente foi precedida por um “mundo de RNA”, no qual moléculas de RNA contendo informações genéticas podiam replicar-se e guardar informações sobre os pro- tobiontes que as carregavam. Os protobiontes primitivos melhor sucedidos aumentaram em número em virtude da capacidade de explorar seus recursos mais e� cientemente e passaram essas habilidades para seus descendentes. Com o aparecimento das sequências de RNA em protobiontes, muitas mudanças foram possíveis. O RNA pode ter fornecido a matriz para a formação dos nucleotídeos de DNA, por exemplo. Com o apareci- mento do DNA, é provável que as moléculas de RNA tenham assumido o papel que desenvolvem atualmen- te, de intermediárias na tradução genética, e o “mundo de RNA” deu lugar ao “mundo de DNA”, possibilitando o surgimento das mais diferentes formas de vida. Origem dos organismos unicelulares Os primeiros seres vivos da Terra possivelmente fo- ram procariotos (organismos sem membrana nuclear) primitivos que viveram entre 3,5 e 2,1 bilhões de anos atrás. As primeiras evidências de vida foram encontradas em rochas denominadas estromatólitos, que datam de aproximadamente 3,5 bilhões de anos. Os estromatólitos são formações rochosas estrati� cadas, que podem ter sido formadas da agregação de sedimentos de um grupo de bactérias fotossintetizantes, as cianobactérias. Se esses organismos unicelulares eram complexos o su� ciente para formar estromatólitos que existiram há mais de 3,5 bilhões de anos, é razoável pensar que os procariotos primitivos se originaram bem antes, tal- vez há 3,9 bilhões de anos. HIPÓTESE HETEROTRÓFICA VERSUS HIPÓTESE AUTOTRÓFICA Ao longo do tempo, o meio atuou sobre a forma de obtenção de energia, produzindo e selecionando novos mecanismos, como a respiração e a fotossínte- se. No entanto, a maioria do oxigênio atmosférico (O2) é de origem biológica, o que indica que sua ocorrência era improvável, ao menos em quantidade su� ciente para os processos aeróbios antes do surgimento dos seres vivos capazes de sustentar as vias metabólicas desse processo. Inicialmente acreditava-se que os primeiros orga- nismos eram heterótrofos, por serem simples e, pro- vavelmente, alimentarem-se de moléculas existentes no oceano primitivo. Essa ideia é chamada de hipótese heterotrófi ca. De acordo com ela, em virtude de o am- biente aos poucos se tornar rico em dióxido de carbono, resultado do metabolismo dos seres heterótrofos, os organismos autótrofos surgiram depois, promovendo o aumento de oxigênio na Terra e de organismos aeróbios. Com o acúmulo de oxigênio na atmosfera, foi ori- ginada a camada de ozônio, que reduziu a intensidade de radiação e, assim, possibilitou posteriormente aos orga- nismos viverem fora do ambiente aquático. Atualmente sabe-se que o oxigênio provém da que- bra da molécula de água durante a fotossíntese. Com a evolução da fotossíntese o O2 produzido possivelmente foi dissolvido na água. Ao atingir uma concentração alta o su� ciente para reagir com o ferro, também dissolvi- do, ocorreu a precipitação em óxido de ferro, que se acumulou nos sedimentos. Após a precipitação do ferro dissolvido, o oxigênio adicional foi dissolvido na água, tornando os mares e lagos ambientes saturados. Da sua volatilização na água, o O2 conseguiu � nalmente entrar na atmosfera. Essa mudança pode ser vista nas marcas de ferrugem em rochas ricas em ferro, processo iniciado há mais de 2,7 bilhões de anos. Isso indica que bacté- rias semelhantes às atuais cianobactérias (bactérias que liberam oxigênio durante a fotossíntese) originaram-se antes de 2,7 bilhões de anos. De 2,7 bilhões de anos a 2,2 bilhões de anos atrás, a quantidade de oxigênio atmosférico aumentou gradual- mente, com um aumento repentino posterior para mais de 10% do nível atual. Tal fato teve enorme impacto na vida terrestre, especialmente entre muitos grupos pro- carióticos. Algumas espécies sobrevivem em ambientes anaeróbios, onde se veri� cam alguns de seus descen- dentes, como as arqueias extremó� las (organismos procariotos, mas com características diferentes das bac- térias), a exemplo das haló� las (adaptadas a ambientes aquáticos e altamente salinos), as termó� las ou hiperter- mó� las (adaptadas a altas temperaturas, entre 70 ºC e 150 ºC), as psicró� las (adaptadas a baixas temperaturas) e as radiorresistentes (adaptadas à alta radiação UV). Em vista da existência desses organismos em am- bientes hostis à vida (da perspectiva antropogênica), muito similares àqueles encontrados nos primórdios da formação do planeta, eles tornaram-se uma das prin- cipais evidências da hipótese autotró� ca: as arqueias, vivendo em ambientes de condições extremas à vida, como fontes termais e fendas vulcânicas, em que rea- lizam a quimiossíntese, produzindo energia do enxofre. Observe a reação da quimiossíntese. FeS + H2S FeS2 + H2 + energia Sulfato ferroso Gás sulfídrico Sulfeto ferroso Gás hidrogênio Reação química realizada por arqueias sulforosas. Essa reação provavelmente forneceu energia para os primeiros seres vivos que surgiram na Terra. Os organis- mos que promovem reações químicas entre substâncias B IO LO G IA 1 388 B IO LO G IA 1 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 388 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O inorgânicas presentes na crosta terrestre para obtenção de energia são denominados quimiolitoautotrófi cos. O aumento gradual do oxigênio atmosférico foi, como mencionado, provavelmente protagonizado por ancestrais das cianobactérias. Para os sobreviventes a essa mudança na atmosfera, muitas adaptações surgi- ram ao longo da evolução, incluindo a respiração celular aeróbia, que usa oxigênio no processo de retirada de energia acumulada em moléculas orgânicas. Centenas de milhões de anos depois, o oxigênio sofreu uma ace- leração no aumento de sua concentração atmosférica. E qual teria sido o fator responsável por isso? Uma hi- pótese é que essa aceleração acompanhou a evolução das células eucarióticas, com uma importante novidade evolutiva: as mitocôndrias e os cloroplastos. SURGIMENTO DOS EUCARIOTOS Os seres eucariotos surgiram há aproximadamente 2,1 bilhões de anos, data do fóssil mais antigo e am- plamente aceito como eucarioto. As células eucarió- ticas apresentam organização mais complexa que as procarióticas, pois contêm estruturas comoenvelope nuclear, retículo endoplasmático e mitocôndrias. Além disso, têm um citoesqueleto que lhes possibilita muda- rem de forma e, portanto, movimentarem-se e engolfar outras células com maior agilidade. Acredita-se que as células eucarióticas provavel- mente perderam a parede celular e desenvolveram dobramentos da membrana plasmática, originando organelas (várias estruturas que têm diversas funções celulares) e envoltório nuclear, que delimita o núcleo. Entre as organelas, vale destacar que as mitocôn- drias (responsáveis pela respiração celular) e os plas- tídios (termo geral para os cloroplastos e outras orga- nelas relacionadas à fotossíntese) surgiram de forma diferente. Acredita-se que essas organelas eram inicial- mente procariotos heterótrofos (ancestral da mitocôn- dria) e procariotos autótrofos (ancestral do cloroplasto), que foram engolfados por células procarióticas maiores. Essa ideia, proposta pela bióloga norte-americana Lynn Margulis (1938-2011) em 1981, é chamada de teo- ria da endossimbiose ou modelo endossimbionte. O termo endossimbionte refere-se a uma célula que vive dentro de outra célula, chamada de hospedeira. Ambas desenvolveram relações simbióticas, mutuamente be- né� cas, já que o hospedeiro heterotró� co poderia utili- zar componentes liberados pela célula endossimbionte fotossintética. Em um ambiente com concentrações cada vez maiores de oxigênio, um hospedeiro anaeró- bio se bene� ciaria de um endossimbionte que utiliza o oxigênio vantajosamente. Com o passar do tempo, hospedeiro e endossimbionte tornaram-se extrema- mente dependentes, formando um único organismo. Como nem todos os eucariotos têm plastídios, apesar de as mitocôndrias serem comuns a todas as células eucarióticas, o modelo endossimbionte serial defende a ideia de que as mitocôndrias associaram-se antes dos plastídios, por meio de vários eventos de en- dossimbiose. Uma gama de indícios sustenta essa teoria, como o fato de que ambas as organelas têm DNA próprio e são envoltas por duas ou mais membranas de composi- ções diferentes — como ocorre nas bactérias —, além da capacidade de se autoduplicarem a partir dos DNAs próprios e circulares não associados às histonas. Panspermia cósmica No � nal do século XIX, cientistas propuseram a hi- pótese denominada panspermia cósmica, segundo a qual a vida na Terra surgiu por meio de precursores vindos de outros lugares do espaço, que aqui chegaram em meteoritos e poeira cósmica caídos na Terra. Embora essa hipótese tenha ganhado força nas últimas décadas, ao serem encontradas substâncias orgânicas como formaldeídos, álcool etílico e alguns aminoácidos em outros locais do espaço, ela ainda não esclarece o surgimento da vida, já que apenas transfere a dúvida para outro local do espaço. B IO LO G IA 1 389 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 389 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O ROTEIRO DE AULA B IO LO G IA 1 390 ORIGEM DA VIDA Experimento com tubos “pescoço de cisne” que compro- vou a biogênse. Superfície terrestre quente, com des- cargas elétricas e radiação solar inten- sas e atmosfera for- mada por CH4, NH3, H2O e H2. Criaram um apare- lho simulando essas condições. Caldo de carne em frascos com aqueci- mento prolongado. Criou uma receita para geração espontânea de ratos a partir de grãos e roupa suja: Caldo de carne em frascos levemente aquecidos. Redi Abiogênese Spallanzani Helmont Needham Pasteur Biogênese Oparin e Raldane Terra primitiva Miley e Urey DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 390 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O ROTEIRO DE AULA Características dos primeiros seres vivos Tipo de alimentação Hipótese Hipótese Alimenta- vam-se de: Produziam seu alimento por: Metabolismo Organização celular Unicelulares Lipossomos Encontrados nos estromatólitos. Catalisam: Montam: Tipo de material genético protobiontes RNA reações proteínas heterotró� ca moléculas no oceano quimiossíntese autotró� caprocariotos B IO LO G IA 1 391 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 391 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O DE APLICAÇÃOEXERCÍCIOS 1. Sistema Dom Bosco – Sobre a hipótese da abiogênese ou geração espontânea é correto a� rmar que: a) tem como base a ideia que os organismos eram ori- ginados a partir de outros organismos preexistentes. b) defende que Deus criou todos os organismos. c) apoia-se na ideia de que os organismos são origina- dos a partir da matéria bruta. d) acredita que os organismos vieram para a Terra por meio de meteoros. 2. PUC-MG C4-H13 Uma das hipóteses da origem da vida admite que a for- ma mais primitiva de vida se desenvolveu lentamente, a partir de substâncias inanimadas em ambiente comple- xo, originando um ser extremamente simples, incapaz de fabricar seu alimento. Essa hipótese é conhecida como: a) autotró� ca. b) heterotró� ca. c) geração espontânea. d) epigênese. e) pangênese. 3. UFPI – Por volta de 1860, um famoso cientista demons- trou que uma suspensão previamente esterilizada de levedo de cerveja em água mantém-se estéril inde� ni- damente se for conservada em frasco do tipo “pescoço de cisne”. Este resultado expressa a ideia chamada: a) teoria da biogênese. b) teoria da abiogênese. c) teoria da pré-formação. d) hipótese heterotró� ca. e) hipótese autotró� ca. 4. Fuvest-SP – Bactérias do tipo rikétsias são consideradas células procarióticas incompletas, que não possuem ca- pacidade e multiplicação independente da colaboração de células eucarióticas que elas parasitam. Existem or- ganelas das células cuja origem evolutiva é atribuída a parasitas intracelulares semelhantes às rickétsias. Qual organela presente em células animais e vegetais prova- velmente teve essa origem? 5. Unicamp-SP – A hipótese mais aceita para explicar a origem da vida sobre a Terra propõe que os primeiros seres vivos eram heterótrofos. a) Que condições teriam permitido que um heterótrofo sobrevivesse na Terra primitiva? b) Que condições ambientais teriam favorecido o apare- cimento posterior dos autótrofos? c) Além das condições ambientais, qual é o outro ar- gumento para não se aceitar que o primeiro ser vivo tenha sido autótrofo? 6. UFMT – Sobre a origem dos seres vivos, duas teorias sustentam uma polêmica nos meios cientí� cos, até � ns do século XIX: a teoria da geração espontânea (abiogênese) e a teoria da biogênese. Discuta e com- pare tais teorias, explicando também como foi solu- cionada a polêmica. Mares e oceanos continham matéria orgânica, que podia servir como alimento para esses primeiros seres vivos da Terra. Autótrofos dispõem de cloro� la e um sistema enzimático complexo para que possam produzir matéria orgânica. Por isso, é improvável que te- nham surgido antes dos heterótrofos. Liberação de CO2 pelos primeiros heterótrofos anaeróbios (fermentadores). Abiogênese: sustentava a ideia de que a vida se originava da matéria inanimada, de forma contínua, podendo surgir de qual- quer tipo de matéria. Biogênese: postulava que a vida só se originava de vida pree- xistente, refutando inteiramente a formação de seres com base na matéria bruta. A polêmica entre essas teorias foi solucionada por um expe- rimento realizado por Pasteur, com o frasco do tipo “pescoço de cisne”. Esse experimento mostrou que um líquido, após ser fervido, não contém seres vivos, pois foram mortos pela fervu- ra. Somente após o resfriamento e a retirada do “pescoço de cisne”, os seres vivos aparecem. A demonstração feita por Pasteur con� rma a teoria de que só os seres vivos podem originar outros. A hipótese heterotró� ca defende a ideia de que os primeiros seres vivos eram incapazes de produzir o próprio alimento. Competência:Compreender interações entre organismos e ambiente, em particular aquelas relacionadas à saúde humana, relacionando co- nhecimentos cientí� cos, aspectos culturais e características individuais. Habilidade: Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou explicando a manifestação de características dos seres vivos. A alternativa A está incorreta porque se trata da hipótese de biogênese. A alternativa B está incorreta porque se refere ao criacionismo. A alternativa D está incorreta porque se refere à panspermia. A organela é a mitocôndria. B IO LO G IA 1 392 B IO LO G IA 1 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 392 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O 7. Sistema Dom Bosco – No século XVIII Needham realizou o seguinte experimento: adicionou caldo de carne em um recipiente e o aqueceu levemente. Depois o fechou com rolha. Após alguns dias, foi observado que o caldo estava turvo, indicando que havia microrganismos. Qual foi o pro- pósito desse experimento? a) Testar se os seres vivos surgiam a partir da matéria bruta. b) Testar se os seres vivos surgiam a partir de outros seres vivos. c) Testar se microrganismos eram capazes de crescer no caldo de carne. d) Testar se o caldo de carne mudava de cor ao ser ex- posto ao fogo. 8. UERJ (adaptada) – Considere a hipótese de que o am- biente marinho primitivo, sem oxigênio, onde viveram os primeiros seres vivos, contivesse moléculas orgâni- cas produzidas por síntese abiótica. Admita, ainda, que essas moléculas eram por eles decompostas para a obtenção de energia. O tipo de nutrição e a forma de obtenção de energia desses organismos deveriam ser, respectivamente, a) autotró� ca / fermentação. b) autotró� ca / fotossíntese. c) heterotró� ca / fotossíntese. d) heterotró� ca / fermentação. 9. UFPB (adaptada) – Na hora do intervalo, alguns estu- dantes estavam discutindo sobre a origem da vida. Ana argumentou que os primeiros seres vivos deveriam ob- ter energia através de fermentação, um processo sim- ples de obtenção de energia. João discordou de Ana, alegando que os primeiros seres vivos obtinham ener- gia através de quimiossíntese. Gabriel concordou com Ana e falou que inclusive alguns fungos utilizam essa for- ma de obtenção de energia. Bia argumentou que, inde- pendentemente da forma de obtenção de energia, eles vieram de outros planetas. Marina concordou com Bia, mas a� rmou que só passou a existir seres fotossinteti- zantes depois que os organismos aeróbios apareceram. Com base na discussão, considere as seguintes a� r- mativas: I. Ana e Gabriel defendem a hipótese heterotró� ca e João defende a hipótese autotró� ca; II. Marina e Bia defendem a panspermia; III. Marina está correta quanto à origem de seres fotos- sintetizantes e seres aeróbios. Estão corretas: a) Todas as alternativas. b) Nenhuma das alternativas. c) Apenas I e II. d) Apenas I e III. e) Apenas II e III. 10. Fuvest-SP – Acredita- se que os microrganismos seme- lhantes às bactérias heterotró� cas anaeróbicas tenham sido os primeiros seres vivos a surgirem na face da Ter- ra. Apresente duas justi� cativas para essa hipótese. PROPOSTOSEXERCÍCIOS 11. Cefet-MG – A produção industrial de leite pode ocorrer por dois processos: por meio da ultrapasteurização, em que se obtém o leite longa vida (UHT) em caixinhas, cuja validade média é de 180 dias em prateleira; e pela pas- teurização que origina o leite em saquinhos que deve ser consumido em até 7 dias, mantido sob refrigeração. O primeiro processo evita a deterioração desse produto porque nele ocorre: a) adição de conservantes durante a produção. b) desnaturação das proteínas pelo aquecimento. c) redução do crescimento de colônias de bactérias. d) eliminação dos microrganismos pela alta temperatura. e) impedimento da contaminação pela embalagem utilizada. 12 UNESP – Uma vez que não temos evidências por ob- servação direta de eventos relacionados à origem da vida, o estudo cientí� co desses fenômenos difere do estudo de muitos outros eventos biológicos. Em rela- ção a estudos sobre a origem da vida, apresentam-se as a� rmações seguintes. I. Uma vez que esses processos ocorreram há bilhões de anos, não há possibilidade de realização de ex- perimentos, mesmo em situações simuladas, que possam contribuir para o entendimento desses pro- cessos. II. Os trabalhos desenvolvidos por Oparin e Stanley Mil- ler ofereceram pistas para os cientistas na constru- ção de hipóteses plausíveis quanto à origem da vida. III. As observações de Oparin sobre coacervados ofere- ceram indícios sobre um processo que se constituiu, provavelmente, em um dos primeiros passos para a origem da vida, qual seja, o isolamento de macromo- léculas do meio circundante. Em relação a estas a� rmações, podemos indicar como corretas: a) I, apenas. b) II e III, apenas. c) II, apenas. d) I, II e III. e) I e II, apenas. B IO LO G IA 1 393 B IO LO G IA 1 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 393 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O 13. PUC-SP – Na � gura abaixo, temos representado um aparelho projetado por Stanley Miller, no início da dé- cada de 1950. Por esse aparelho circulavam metano, amônia, vapor de água e hidrogênio e, através de ener- gia fornecida por descarga elétrica, produtos de reações químicas como aminoácidos, carboidratos e ácidos gra- xos eram coletados no alçapão. Água fervendo Vapor-d’água (H2O) Mistura gasosa contendo CH4, NH3, H2 e H2O Eletrodo de alta-tensão (60 000V) Saída de água fria Entrada de água fria Condensador Acúmulo de água e de moléculas orgânicas S C IE N C E P H O TO L IB R A R Y /A LA M Y S TO C K P H O TO 1 - Água 2 - Vapor 3 - Descargas elétricas 4 - Amônia (NH3) Metano (CH4) Hidrogênio (H2) 5 - Resfriamento por água corrente 6 - Aminoácidos foram achados na amostra 1 2 3 4 5 6 Através desse experimento, Miller testou a hipótese de que, na atmosfera primitiva sob ação de raios, a) compostos orgânicos puderam se formar a partir de moléculas simples. b) compostos inorgânicos puderam se formar a partir de moléculas orgânicas. c) compostos inorgânicos e orgânicos puderam originar os primeiros seres vivos. d) macromoléculas puderam se formar a partir de molé- culas orgânicas simples. e) coacervados puderam se formar a partir de molécu- las inorgânicas. 14. Sistema Dom Bosco – Miller e Urey criaram um expe- rimento que simulou as condições da Terra primitiva. a) Qual era a hipótese de Miller e Urey? b) Qual foi o resultado do experimento? A hipótese es- tava correta ou incorreta? 15. UCDB-MS – Analise as a� rmações: I. Quando se deixa um pedaço de carne exposto ao ar, nele podem aparecer vermes. II. Se o frasco que contém os pedaços de carne for co- berto por uma gaze, os vermes aparecem na gaze e não na carne. Essas a� rmações fortalecem a teoria de origem da vida chamada: a) abiogênese. b) geração espontânea. c) hipótese de Malthus. d) biogênese. e) heliocêntrica. 16. UEL-PR (adaptada) – De acordo com a hipótese he- terotró� ca, o primeiro ser vivo do planeta Terra obtinha energia para seu metabolismo por meio de um proces- so adequado às condições existenΩtes na atmosfera primitiva. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a sequência ordenada dos processos energéticos, desde o surgimento do primeiro ser vivo do planeta de acordo com a hipótese heterotró� ca. a) Fotossíntese, respiração aeróbia e fermentação. b) Respiração aeróbia, fermentação e fotossíntese. c) Respiração aeróbia, fotossíntese e fermentação. d) Fermentação, fotossíntese e respiração aeróbia. e) Fermentação, respiração aeróbia e fotossíntese. 17. Enem (adaptada) – O grá� co a seguir mostra a concen- tração de oxigênio na atmosfera ao longo do tempo. Fonte: https://sites.google.com/site/biologiaemexercicios/ _/rsrc/1431306289473/origem-da-vida/tempo-geologico/tempo-geol%C3%B3gico.01.gif> O xi gê ni o (% d a qu an tid ad e at ua l) 100 10 1 0,1 0 -4 -1 ,6 -1-2 -2 ,7 -3 ,1 -3 ,8 -0 ,7 -0 ,6 -0 ,4 -0 ,2 -0 ,1 Tempo (bilhões de anos) 1 2 3 4 5 6 9 10 7 8 A tm os fe ra pr im iti va A tm os fe ra se m el ha nt e à do pl an et a M ar te A nt ep ar o de oz ôn io B IO LO G IA 1 394 B IO LO G IA 1 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 394 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O ENEMESTUDO PARA O 18. Sistema Dom Bosco C4-H16 Apesar da grande diversidade biológica, a hipótese de que a vida na Terra tenha tido uma única origem comum é aceita pela comunidade cientí� ca. Uma evidência que apoia essa hipótese é a observação de processos biológicos comuns a todos os seres vivos atualmente existentes. Um exemplo de tal processo é o(a): a) desenvolvimento embrionário; b) reprodução sexuada; c) respiração aeróbica; d) excreção urinária; e) síntese proteica. 19. Sistema Dom Bosco C5-H17 Cientistas descobriram o que acreditam ser os fósseis de alguns dos primeiros organismos vivos da Terra. São mi- núsculos fi lamentos, pedaços e tubos em rochas localiza- das no Canadá que teriam até 4,28 bilhões de anos. Caso a estimativa de idade dos microfósseis esteja realmente cor- reta, o surgimento da vida teria acontecido “pouco tempo” depois da formação do planeta, há 4,54 bilhões de anos. Também representaria um salto de centenas de milhões de anos atrás com relação à evidência mais antiga até então conhecida. O estudo foi publicado na revista científi ca Na- ture. As conclusões ainda são polêmicas, mas a equipe, formada por cientistas internacionais, diz acreditar não ter dúvidas quanto à descoberta. GHOSH, Pallab. Cientistas encontram fósseis de 4 bilhões de anos e se aproximam de origem da vida. Disponível em: <http://www.bbc. com/portuguese/geral-39140741>. Acesso em: abr. 2018. A respeito das primeiras formas de vida existentes em nosso planeta, podemos a� rmar que provavelmente a) eram todas autótrofas quimiossintetizantes. b) eram fermentadoras e utilizavam a energia radiante para produzir suas moléculas orgânicas. c) eram heterótrofas e utilizavam substâncias forma- das na atmosfera que eram acumuladas nos mares primitivos. d) eram aeróbias graças à abundância de átomos de oxi- gênio existente nas águas do oceano. e) eram fungos primitivos com capacidade de atividade fotossintética. 20. Sistema Dom Bosco C5-H17 “A formação do Atol das Rocas é uma história que exi- ge no mínimo três disciplinas para ser contada: geolo- gia, oceanografia e biologia. O atol fica no topo de um monte submarino de origem vulcânica, de aproxima- damente 4 mil metros de altitude (mil metros a mais que o Pico da Neblina, a montanha mais alta do Brasil na superfície). Mas sua estrutura não é vulcânica. Tudo que se vê e se toca em Rocas é de origem biogênica [...]”. ESCOBAR, Herton. Reportagem especial: Atol das Rocas. In: Estadão. Disponível em: <http://ciencia.estadao.com.br/blogs/ herton-escobar/reportagem-especial-atol-das-rocas-2/>. Acesso em: abr. 2018. O que signi� ca ter origem biogênica? a) Signi� ca que os organismos são originados a partir de outros organismos preexistentes. b) Signi� ca que os organismos são originados a partir da matéria bruta. c) Signi� ca que os organismos são originados por um ser superior. d) Signi� ca que os organismos não existem nesse local. Responda: a) O que levou ao aumento inicial de oxigênio na atmos- fera primitiva? b) E o que fez com que a concentração de oxigênio se elevasse mais ainda por volta de aproximadamente 1,6 bilhão de anos atrás? B IO LO G IA 1 395 B IO LO G IA 1 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 395 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O B IO LO G IA 1 396 CARACTERÍSTICAS DOS SERES VIVOS ATUAIS – CÉLULAS PROCARIÓTICA E EUCARIÓTICA Em 1665, o inglês Robert Hooke (1635-1703), ao observar ao microscópio � nas fatias de cortiça, descreveu a presença de inúmeras e pequenas cavidades parecidas com favos de mel e preenchidas com ar. Cada uma dessas estruturas foi chamada de célula (do latim cellula, diminutivo de cella, “pequeno quarto” ou “pequena cavidade”). Após a publicação das descobertas de Hooke em 1665, muitos cientistas passa- ram a usar os microscópios e observaram que as células não eram espaços vazios, mas sim preenchidos por um líquido viscoso, no qual havia uma estrutura central, que foi chamada de núcleo. Mais tarde, esses elementos foram vistos também nas célu- las vegetais. Em 1666, o cientista italiano Marcello Malpighi (1628-1694) observou e descreveu os glóbulos vermelhos do sangue. Entre os níveis de organização biológica, a célula é a coleção mais simples de ma- téria capaz de sobreviver, por isso chamada de unidade fundamental da vida. Organização celular Da mesma forma que o átomo é a unidade fundamental da Química, para a Biolo- gia a célula é a unidade funcional da vida, já que todos os seres vivos são formados por ela. Muitas formas de vida são constituídas por apenas uma célu- la, por isso denominadas unicelu- lares, como é o caso das bactérias, das arqueias, dos protozoários e de algumas algas e fungos. Os organismos pluricelula- res têm várias células. São seres mais complexos, como as plan- tas, alguns fungos, algumas algas e todos os animais. Seus corpos funcionam como “cooperativas” de vários tipos celulares, que são especializadas e trabalham em con- junto para executar suas funções. Por esse motivo, diz-se que todas as ações de um organismo são ini- ciadas em nível celular. Os vírus são uma grande ques- tão quanto à sua organização, pois eles são acelulares, ou seja, não têm células. Por causa disso, mui- tos pesquisadores acreditam que eles não possam ser considera- dos seres vivos. Entretanto, isso é tema de grande discussão. Todos os tipos celulares apre- sentam alguns elementos básicos Ilustração de Hooke das estruturas observadas na cortiça (as quais chamou de células), publicada mais tarde em seu livro Micrographia, em 1665. N AT IO N A L LI B R A R Y O F M E D IC IN E , M A R Y LA N D • Organização celular • Características dos seres vivos • Formas de vida e adaptações • Formas de vida e adaptações • Células e organelas membranosas • Célula procariótica • Célula eucariótica HABILIDADES • Compreender a organização celular dos seres vivos. • Entender a capacidade de reprodução, evolução, metabolismo e regulação da temperatura corporal. • Conhecer as variadas formas de obtenção de energia dos seres vivos e parte da estrutura celular. • Identifi car estruturas e tipos celulares em relação à presença de membranas em organelas. • Reconhecer seres procariotos e eucariotos. • Diferenciar aspectos estruturais de células animais e vegetais. 2 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 396 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O B IO LO G IA 1 397 várias enzimas são produzidas dentro das membranas. O metabolismo pode ser dividido em anabolismo, quando ocorre a síntese de substâncias, ou catabolismo, quando acontece a quebra ou degradação de substâncias. O anabolismo consome energia para produzir mo- léculas complexas com base em moléculas simples, como acontece na síntese de proteínas a partir de ami- noácidos, ou na fotossíntese, que produz glicose para a nutrição das plantas. O maior processo de catabolismo é a respiração ce- lular aeróbia, que movimenta energia celular utilizando açúcares e outros combustíveis. Essa energia é usada pe- las células em diversos tipos de atividades, a exemplo do transporte de solutos por meio da membrana plasmática, um processo ativo que demanda energia. A respiração é outra característica comum para a maioria dos seresvi- vos, seja ela aeróbia (na presença de oxigênio) ou anaeró- bia (na ausência de oxigênio). CRESCIMENTO Em geral, as células eucarióticas são maiores que as procarióticas. O formato de uma célula geralmente está relacionado à sua função no organismo. À medida que o tamanho da célula aumenta, o volume também cresce, proporcionalmente à área super� cial. Isso ajuda a explicar o tamanho microscópico da maioria das cé- lulas e a forma estreita e alongada de outras, como as células nervosas. A B C Célula procariótica de uma bactéria Moraxella catarrhalis (A) e células eucarióticas do protozoário Trypanosoma sp. (B) e de um glóbulo vermelho humano (C). Imagem obtida de microga� a eletrônica de varredura. Os organismos maiores não têm, necessariamen- te, células maiores que organismos menores, mas sim um número maior de células. Independentemente do número de células, o crescimento celular – e con- sequentemente o crescimento em tamanho – é uma característica típica dos seres vivos. Em organismos pluricelulares, células mortas são repostas por meio da renovação celular. Para que o crescimento e a renovação celular acon- teçam, o organismo precisa obter substâncias do ali- mento, já que muitas delas são perdidas e precisam ser repostas. D E N N IS K U N K E L M IC R O S C O P Y /S C IE N C E P H O TO L IB R A R Y em sua constituição: a membrana plasmática, que atua como uma barreira seletiva e envolve o citoplas- ma, ou citosol (também chamado de hialoplasma), um � uido gelatinoso e o material genético. Quando o material genético está disperso no cito- plasma sem a presença de membranas o envolvendo, trata-se de uma célula procariótica. No caso oposto, em que esse material é envolvido por membranas ca- racterizando um núcleo verdadeiro, trata-se de uma cé- lula eucariótica. Em todas as células também existem os ribossomos, complexos minúsculos sintetizadores de proteínas. Estrutura da membrana plasmática. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. Cadeia lateral de carboidrato Proteína 94 61 74 /S H U TT E R ST O C K Fosfolipídios Características dos seres vivos Os seres vivos passam por diversas etapas e pro- cessos durante a vida: nascem, crescem, desenvol- vem-se, envelhecem e morrem. Essas etapas cons- tituem o ciclo vital. Conforme a espécie de ser vivo, o ciclo vital pode durar minutos (como acontece com algumas bactérias) ou centenas de anos (como ocorre com algumas árvores). Algumas características são comuns a todos os se- res vivos, como organização celular, respiração, meta- bolismo, nutrição e crescimento. Além disso, ocorre a transmissão de suas características para as próximas gerações, por meio da reprodução, as quais evoluem ao longo do tempo, pelo processo de mutação genética. METABOLISMO E RESPIRAÇÃO A célula é como uma indústria em minuatura, na qual ocorrem milhares de reações químicas em espa- ços microscópicos. Nos organismos pluricelulares, as células exportam os produtos químicos produzidos para outras células do corpo. A complexidade, a e� ciência e a integração das reações químicas que acontecem no interior da célula mantêm o � uxo de energia e matéria nos processos vitais. O conjunto dessas reações quími- cas é denominado metabolismo. A membrana plasmática e as organelas também estão ligadas diretamente aos processos metabólicos, já que DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 397 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O NUTRIÇÃO Os organismos diferenciam-se em dois grandes grupos, de acordo com seu modo de nutrição. Como plantas, algas, arqueias e algumas bactérias são capa- zes de produzir o próprio alimento por meio de fotossín- tese ou quimiossíntese, são denominados autótrofos. Os organismos que não têm a capacidade de pro- duzir o próprio alimento são denominados heterótro- fos. Os fungos crescem em seu alimento ou próximo a ele, alimentando-se por absorção (geralmente lançando enzimas sobre o alimento, as quais iniciam a digestão fora de seus corpos). Protozoários e animais ingerem outros organismos vivos ou matéria orgânica morta para obter as moléculas orgânicas necessárias para seu metabolismo. A maioria dos protozoários e animais, ao contrário dos fungos, ingere o alimento e depois utiliza enzimas dentro de seu corpo, para depois digeri-lo. Os seres heterótrofos são subdivididos em: • carnívoros (alimentam-se apenas de carne, como o leão, o tigre e a onça); • herbívoros (comem apenas vegetais, como o ca- valo, o boi e o coelho); • onívoros (alimentam-se tanto de carne quanto de vegetais, como os humanos e algumas espécies de morcego); • hematófagos (alimentam-se do sangue de ou- tros animais, como o barbeiro, o carrapato e algu- mas espécies de morcego); • ictiófagos (comem apenas peixes, como o leão- -marinho); • coprófagos (alimentam-se de fezes, como o besouro); • insetívoros (comem insetos, como os sapos, al- gumas espécies de peixes e o tamanduá); • detritívoros (alimentam-se de detritos orgânicos vegetais e animais, como abutres, hienas e urubus). REPRODUÇÃO A características dos seres vivos responsável pela perpetuação da espécie é a reprodução, que pode ser assexuada (quando não há formação de gametas; os indivíduos são clones uns dos outros) ou sexuada (quando há formação de gametas, fecundação e troca de material genético para que ocorra a formação de um novo indivíduo). Embora vários invertebrados realizem reprodução assexuada por divisão binária (também denominada � ssão ou cissiparidade) e brotamento, a maioria dos animais se reproduz sexuadamente. Alguns, incluindo os humanos, passam por estágios transitórios de matu- ração antes de assumir a forma adulta, enquanto outros animais passam pelo menos por um estágio larval. A larva é um estágio sexualmente imaturo e morfo- logicamente distinto do adulto. Geralmente apresenta hábitos alimentares e comportamentais diferentes do adulto, inclusive habitando ambientes distintos, como é o caso da larva do Aedes aegypti, que tem o estágio inicial aquático antes de se tornar terrestre. Animais com estágio larval apresentam uma fase de metamor- fose, a qual os transforma em indivíduos jovens, muito semelhantes a um adulto, mas sexualmente imaturos. Ainda nos animais, há indivíduos que trocam de sexo durante a vida – principalmente peixes e alguns lagartos –, assim como existem outros que apresentam os dois sexos (masculino e feminino) ao mesmo tempo, com as minhocas. Esta característica é muito comum em protistas, fungos e plantas. Existem, ainda, os ca- sos em que organismos fertilizam os próprios ovos, assim como há outros que podem se reproduzir sem qualquer forma de fecundação, reprodução assexuada denominada partenogênese, comum em abelhas, pro- cesso em que a reprodução é limitada a poucos indiví- duos em uma grande população. Fungos, protistas e plantas apresentam ciclos de vida sexuados ou assexuados. Independentemente do tipo, a reprodução é a capacidade de os seres vivos transmitirem suas características às gerações seguin- tes, por meio do material genético, que contém todas as informações necessárias para a produção de proteí- nas e demais moléculas, manifestando as característi- cas no novo indivíduo. EVOLUÇÃO Todas as células têm relações de parentesco com suas células ancestrais, que se modi� caram ao longo da extensa história da vida na Terra, de várias maneiras diferentes. Os seres vivos têm a capacidade de evoluir, ou seja, produzir descendentes com modi� cações que ocorre- ram ao longo de milhares ou milhões de anos, por meio de mutações no material genético. Essas modi� cações só se mantêm ao longo das gerações se forem bené� cas para tornar os indiví- duos mais bem adaptados a determinado meio, os quais terão acesso a mais recursos (como território e alimentos) e produzirão seus descendentes. No caso de mutações deletérias(desfavoráveis), possivelmente a espécie será extinta. Esse conceito resume sucinta- mente a seleção natural, que será estudada adiante. HOMEOSTASE, SENSIBILIDADE E REAÇÃO É a capacidade de o ser vivo manter seu meio in- terno relativamente constante. Um exemplo é capaci- dade de o ser humano começar a tremer quando sen- te frio ao sair da água gelada, na tentativa de manter sua temperatura corporal constante, sem perder calor para o meio. Essa característica de tremer é o resultado de outra característica comum aos seres vivos: a de responder aos estímulos do meio. Os seres vivos têm sensibilida- de aos estímulos e apresentam capacidade de reagir a esses fatores. Uma forma de reação, por exemplo, é a movimentação, que permite obter recursos como B IO LO G IA 1 398 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 398 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O alimento, território e parceiros sexuais, além de fugir de um estímulo negativo ou atacar uma presa. Apesar de aparentemente estarem sempre paradas, as plantas também reagem a estímulos do meio ambien- te, mas, em geral, com menos rapidez que os animais. FORMAS DE VIDA E ADAPTAÇÕES Os seres vivos são homeotérmicos (endotérmicos, conseguem manter a temperatura corporal relativamente constante) ou pecilotérmicos (heterotérmicos ou ectotér- micos, têm temperatura corporal variável). Os seres ho- meotérmicos (aves e mamíferos) mantêm a temperatura corporal relativamente constante, mesmo havendo varia- ções na temperatura ambiental em virtude da ação de ter- morreguladores que controlam os processos metabólicos. Uma grossa camada de gordura sob a pele é uma das adap- tações de animais homeotérmicos a baixas temperaturas. Seres pecilotérmicos têm temperatura corporal se- melhante à do ambiente. Portanto, se a temperatura ambiental varia, a temperatura corporal também muda. Com exceção das aves e dos mamíferos, todos os ou- tros animais são pecilotérmicos. Para aumentar a atividade metabólica, muitos animais usam o calor, aquecendo-se ao Sol. É por isso que é co- mum ver répteis se esquentando sob troncos e rochas. VIDA LATENTE OU MORTE APARENTE Alguns seres, como esporos bacterianos, semen- tes, cistos, esporos de protozoários e os ursos-d’água (tardígrados), reduzem sua atividade metabólica ao ex- tremo quando a temperatura ambiental se reduz muito, � cando quase imperceptível. À medida que a tempe- ratura ambiental aumenta novamente, esses animais retornam normalmente às suas atividades metabólicas. Há ainda animais que hibernam quando a tempera- tura ambiental está muito baixa, como alguns peixes, anfíbios, répteis, alguns mamíferos (como castor, mar- mota, morcego e hamster) e algumas aves (como os beija-� ores). Os ursos não hibernam, pois sua tempera- tura corporal não se altera. Existem também animais que fazem estivação. Quando a temperatura ambiental está muito alta, redu- zem suas atividades metabólicas ao extremo. Um exem- plo de animal que realiza tal processo é o peixe piram- boia (Lepidosiren paradoxa), presente no Norte do Brasil. Células procariótica e eucariótica Em 1855, o cientista alemão Rudolf Virchow (1821- 1902) elaborou a hipótese de que todas as células eram originadas de outras células preexistentes. Mais tarde Alexander Fleming (1881-1955) con� rmou essa hipóte- se ao analisar e descrever detalhadamente a reprodu- ção celular. A teoria celular é uma das grandes ideias revolucio- nárias da Biologia, gerando grande impacto no desen- volvimento da ciência, uma vez que se de� niu que a célula desempenha funções estruturais e funcionais nos seres vivos. Atualmente, sabemos que existem dois tipos celu- lares, classi� cados de acordo com a presença ou não de organelas membranosas. Conhecemos também a fundo as distintas estruturas que compõem as células e resultam em diferentes funções e especializações. No entanto, há muito a ser descoberto, visto a imen- sidão de seres vivos ainda não catalogados e que po- dem ter células com estruturas ainda não estudadas. Células e organelas membranosas As células são unidades básicas funcionais e estru- turais que constituem todos os seres vivos. Conforme a presença de organelas com membranas, podem ser classi� cadas em procariótica ou eucariótica. Somente os organismos dos domínios Bacteria e Ar- chaea têm células procarióticas, enquanto os seres dos outros domínios são formados por células eucarióticas. As células eucarióticas têm maior complexidade do que as procarióticas, pois contêm diversos comparti- mentos, cada um deles com função especí� ca. A localização do ácido desoxirribonucleico (DNA) é a principal diferença entre as células procarióticas e as eucarióticas. Nas procarióticas (do grego pro = antes e karion = núcleo), o DNA não é envolvido por mem- branas e está concentrado em uma região denominada nucleoide. Na célula eucariótica (do grego eu = primei- ro e karion), o DNA é delimitado por uma membrana dupla que circunda o núcleo. Célula procariótica As células procarióticas têm como característica principal a ausência de membranas nas organelas, in- clusive ao redor do material genético (DNA). Este � ca disperso no citoplasma, em uma região denominada nucleoide. Os seres constituídos desse tipo celular são denominados procariotos (ou procariontes), como as bactérias e as arqueias. Os procariotos apresentam uma molécula de DNA menor, denominada plasmídeo, constituído de genes que conferem resistência aos antibióticos e que podem ser transferidos entre eles por meio da recombinação gênica. Tanto o DNA quanto o ácido ribonucleico (RNA) são circulares, de maneira que não têm extremidades como o DNA das células eucarióticas. Em geral as células procarióticas são muito simples comparadas às eucarióticas. A membrana plasmáti- ca separa o meio extracelular do intracelular, além de controlar a passagem de substâncias de forma seletiva (permeabilidade seletiva). B IO LO G IA 1 399 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 399 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O Fímbria: estrutura de adesão de alguns procariotos Ribossomos: complexos de síntese proteica Cápsula: camada externa Parede celular: estrutura rígida externa Flagelo: estrutura locomotora Nucleoide: região onde o DNA está concentrado Membrana plasmática: delimita o citoplasma Esquema de uma célula procariótica. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. 12 3R F. C O M Sobre a membrana plasmática existe a parede ce- lular, um envoltório mais espesso e rígido que exerce a função de proteção e é composto de peptidoglicanos. Algumas bactérias podem ter a parede celular envolta em uma cápsula, o que confere maior proteção à célu- la. Algumas células se locomovem por fl agelos, estru- turas formadas por microtúbulos. No meio intracelular, encontramos as únicas orga- nelas das células procarióticas: os ribossomos. Eles são responsáveis pela síntese de proteínas. As cianobactérias (eubactérias), procariotos que fazem parte do reino Bacteria, apresentam lamelas fotossintetizantes, ou seja, dobras da membrana, associadas a cianossomos, que são granulações com pigmentos (� cocianina e � coeritrina). Esses pigmentos absorvem a luz, promovendo a fotossíntese. Diferente dos plastídios com essa mesma função, encontrados nas plantas, essas lamelas não têm membranas as en- volvendo. Células eucarióticas Os compartimentos internos das células eucarióti- cas (as organelas) fornecem meios diferentes para rea- lizar funções metabólicas especí� cas. Assim, proces- sos químicos que seriam incompatíveis podem ocorrer ao mesmo tempo dentro da célula. Além do núcleo, diversas organelas suspensas no citosol são envolvidas por uma membrana e executam funções especí� cas nas células eucarióticas. Essas or- ganelas estão ausentes na célula procariótica, as quais,junto com um núcleo verdadeiro, demonstram a dife- rença na complexidade estrutural entre os dois tipos celulares. Tradicionalmente são estudadas as estruturas celu- lares de células típicas animais e vegetais, como apre- sentado a seguir. No entanto, vale destacar que as célu- las de fungos, protozoários e algas (protistas) também apresentam organização eucariótica. CÉLULA ANIMAL A célula animal apresenta várias organelas ligadas por membranas. Geralmente a maior organela desse tipo celular é o núcleo, que pode ocupar posição central ou não. Grande parte das atividades metabólicas acon- tece no citoplasma, região entre o núcleo e a membra- na plasmática. Existem outros componentes celulares suspensos no citoplasma, como centrossomos (cen- tro organizador próximo do núcleo), que apresentam os centríolos (estruturas envolvidas na divisão celular). Os centrossomos e os lisossomos (organelas digestivas responsáveis pela hidrólise de macromoléculas) são en- contrados somente em células animais. Retículo endoplasmático granuloso Núcleo Membrana nuclear Ribossomos Membrana plasmática Mitocôndria Microtúbulos Complexo golgiense Retículo endoplasmático não granuloso Lisossomo Micro� lamentos Centríolos Poros nucleares Vesículas Esquema de célula eucariótica animal típica, com as principais organelas. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. 12 3R F. C O M Ribossomos São corpúsculos formados por proteínas e RNA ri- bossômico que atuam na síntese de proteínas. Os ribossomos apresentam duas subunidades isoladas, dispersas no citoplasma e que se unem no momento da síntese, enquanto o RNA ribossomal constituinte dessa estrutura é proveniente do nucléolo. Ilustração representando a estrutura molecular de um ribossomo. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. M O LE K U U L_ B E /S H U TT E R ST O C K B IO LO G IA 1 400 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 400 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O Retículo endoplasmático É formado por membranas dobradas entre si, cons- tituindo canais ou tubos por onde substâncias são transportadas para outras partes da célula. Se houver presença de ribossomos, o retículo é denominado gra- nuloso. Caso contrário, é denominado não granulo- so. Eventualmente, o retículo endoplasmático pode ser chamado de ergastoplasma. No retículo endoplasmático granuloso, os ribossomos se encontram aderidos à superfície e participam da sín- tese e exportação de proteínas para o meio extracelular. Retículo endoplasmático granuloso e não granuloso. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. TE FI /S H U TT E R ST O C K Retículo endoplasmático granuloso Retículo endoplasmático não granuloso O retículo endoplasmático não granuloso não con- tém ribossomos aderidos à superfície e participa da síntese de lipídios, além da produção de hormônios es- teroides e sexuais. Ele também tem enzimas que parti- cipam de processos de detoxi� cação ou destoxi� cação – que consistem na metabolização de substâncias tóxi- cas como álcool, agrotóxicos e medicamentos. Complexo golgiense É formado por um conjunto de sacos membranosos achatados e empilhados que originam vesículas. Está envolvido em diversas funções, como secreção celular, armazenamento de substâncias na célula, formação do acrossomo etc. Ilustração de complexo golgiense com suas vesículas. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. TE FI /S H U TT E R ST O C K O acrossomo é um grande grânulo secretório que ro- deia e recobre a borda anterior do núcleo dos espermato- zoides. Contém as enzimas necessárias para fazer com que o espermatozoide penetre ou se fusione com a mem- brana plasmática do ovócito para realizar a fecundação. Mitocôndrias São estruturas membranosas que podem ter o for- mato de um bastão ou de uma esfera. Estão envolvidas na liberação de energia na célula, utilizando oxigênio nas reações químicas para produzir adenosina trifosfato (ATP) durante a respiração celular (aeróbia). Essa es- trutura apresenta DNA extranuclear, RNA e ribossomos próprios, além de serem capazes de se autoduplicar. DNA Ribossomos Matriz Membrana externa Membrana interna Espaço intermembranarCrista mitocondrial Ilustração de mitocôndria. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. 12 3R F. C O M Lisossomo Derivada do complexo golgiense, é uma vesícula membranosa com enzimas que participam da diges- tão celular de substâncias capturadas do meio e de estruturas celulares velhas, sem função. Membrana Enzimas hidrolíticas Proteínas de transporte Ilustração de lisossomo. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. TT S Z/ IS TO C K P H O TO .C O M Peroxissomo Estrutura semelhante ao lisossomo, tem enzimas envolvidas no processo de detoxifi cação ou destoxifi - cação, metabolizando substâncias tóxicas. Aproximada- B IO LO G IA 1 401 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 401 09/04/2019 20:22 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O mente 75% do álcool são metabolizados por enzimas do retículo endoplasmático não granuloso, e 25% são metabolizados por enzimas do peroxissomo, principalmente em células do fígado (hepatócitos) e dos rins. Além disso, os peroxissomos metabolizam água oxigenada (peróxido de hidrogênio), proveniente de resíduos de reações químicas celulares. Essa substância é tóxica para a célula, entretanto, o peroxissomo a converte em água e oxigênio por ação da catalase, existente em seu interior. Ilustração de peroxissomo. Elementos representados fora do tamanho de escala. Cores fantasia. B A N A N A FI S H /S H U TT E R ST O C K Membrana simples Proteína Enzimas e catalase Centríolos Estruturas não membranosas constituídas por nove trincas de microtúbulos proteicos em formato cilíndrico. Fazem parte da formação de cílios (como os das células da traqueia) e de � agelos (como nos espermatozoides). Atuam também na divisão celular em células animais, formando o fuso mitótico durante a mitose. TE FI M /IS TO C K P H O TO .C O M Ilustração de centríolos. Elementos representados fora do tamanho de escala. Cores fantasia. CÉLULA VEGETAL A célula vegetal apresenta a maioria das características da célula animal (exceto centrossomos e lisossomos), porém apresenta outras organelas envoltas por plas- tídios. O principal tipo de plastídio é o cloroplasto, responsável pela fotossíntese. Na maioria das células vegetais, existe um grande vacúolo central, também di- vidido em vacúolos menores em certas espécies de plantas. Os vacúolos realizam a mesma função digestiva dos lisossomos nas células animais, além de armazenar água B IO LO G IA 1 402 DB_SE_2019_BIO1_M1a4_P5.indd 402 09/04/2019 20:23 MA TE RI AL D E US O EX CL US IV O SI ST EM A DE E NS IN O DO M BO SC O e nutrientes. Externa à membrana plasmática, existe a parede celular (constituída do polissacarídeo celulose), que confere resistência e proteção celular, impedindo a lise osmótica em meio hipotônico. É espessa e perfurada por canais denomina- dos plasmodesmas, responsáveis pela conexão citoplasmática entre células vizinhas, possibilitando a troca de moléculas de informação funcionais, estruturais ou ainda de xenobióticos entre as células pertencentes a um mesmo grupo. 12 3R F. C O M Esquema de uma célula eucariótica vegetal típica. Elementos representados fora da escala de tamanho. Cores fantasia. Vacúolo Cloroplasto Citoplasma Mitocôndria Membrana plasmática Parede celular Complexo golgiense Retículo endoplasmático Núcleo Membrana nuclear Cloroplastos Estruturas que contêm o pigmento clorofi la, responsável por capturar a energia luminosa para que as plantas realizem a fotossíntese, processo no qual ocorrem rea-
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