Atividade II - Biologia Geral

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1. Discuta as vantagens do desenvolvimento de um sistema de membranas internas nas c él ulas
eucari óticas .
As vant agens do desenvolvime nto de sse sistema de membranas internas são:
Comparti mentaliz ação: As me mbranas internas dividem o interior da célula em compa rti m ent osdisti ntos, conhec idos como orga ne la s. Cada organela tem funções específicas e contém e nzi ma s emoléculas nece ssárias para realiz a r processos celulares específicos. A compartimentalização pe rmi t euma maior eficiê ncia e controle da s reações bioquímicas, pois cada organela pode ter um a mbie ntequími co e físico adequa do para a s sua s funções.
Sep aração de processos: Compa rtimentos como o núcleo, as mitocôndrias, o re tí cul oendopl asm ático e o complexo de Golgi permitem a separação de processos metabólicos dif er ent es.Isso evi ta interferê ncias indeseja da s entre as vias metabólicas, promovendo a especializ açã o defunções em diferente s regiões da c élula. Por exemplo, a síntese de proteínas ocorre no re tí cul oendopl asm ático, enquanto o proc e ssa mento e a modificação dessas proteínas ocorrem no c omple xode Golgi.
Aumento da área de superfíc ie: As membranas internas, como as cristas mitocondriais, a ume nta ma área de superfície disponível pa ra reações químicas. Isso permite um maior número de re a ções aocorrerem simultanea mente, aume nta ndo a eficiência metabólica e a produção de energia.
Transport e seletivo: As membrana s internas possuem proteínas transportadoras especializ adas queperm item a regulaç ão do tráfego de substâncias entre as diferentes organelas e o ambiente c el ula r.Esse transporte seletivo é essenc ia l para a regulação dos processos celulares e a manute nç ão doequi líbri o osmótico.
Proteção do material genétic o: A presença de uma membrana nuclear em torno do ma te ri algenéti co (DNA) no núcleo prote ge o DNA de danos e influências externas. Isso permite um c ontrol emais preciso da expressã o gênica e a regulação dos processos de replicação e transcrição do DNA.
Essas vant age ns contribuem para a c omplexidade e a capacidade das células eucarióticas de e xecut aruma am pla gama de funções espec ia lizadas.
2. Qu ais os três mecanismos que as células realizam para a distribuição de proteínas até as
organelas apropriadas?
Transportes através de poros nuc le ares: Os poros nucleares – compostos por proteínas c ham adasnucl eopori nas, que formam uma e strutura complexa – são estruturas presentes na membrana nuc le arque perm ite m a comunica ção e o tra nsporte seletivo de moléculas entre o núcleo e o citosol . Se ndoassim , as proteínas que se move m do citosol para o núcleo são transportadas por esses poros quetranspassam as membrana s nuc le a res externa e interna. Esses poros funcionam como port õesseleti vos que transportam ativame nte macromoléculas específicas, mas também permitem a dif usãolivre de moléc ulas menores.
Transportes através de membranas: Algumas proteínas são importadas diretamente para o int er i ordas organela s a partir do citoso l. Isso ocorre por meio de complexos de transporte (transloc ador esproteicos) localiz ados nas membra nas das organelas. Esses complexos reconhecem prot eí nasespecíficas e as transloca m atravé s da membrana para o interior da organela. A proteína transpor ta danormalmente deve se desdobrar (de senovelar, desnaturar) para atravessar a membrana com a uxíli odo translocador. Essa importaçã o direta pode ocorrer tanto para proteínas sintetizadas no c itosolquant o para proteínas sintetiza das e m organelas como o retículo endoplasmático ou o cloropl ast o. Asbactérias possuem transloca dores proteicos semelhantes nas suas membranas plasmáticas, que e la sutil izam para exportar proteínas do c itosol para o exterior da célula.
Transporte Vesicular : envolve a formação de vesículas transportadoras que contêm as prot eí nas aserem direcionadas. Nesse meca nismo, as proteínas transportadas a partir do RE – e de umcomparti men to do sistema de en domembranas para outro – são carreadas por um mecanismo que éessenci alme nte diferente . Essas proteínas são transportadas por vesículas de transporte , que sedesprendem da membrana de um c ompartimento e então se fundem com a membrana de um se gundocomparti men to. Nesse processo, a s vesículas de transporte carregam proteínas solúveis, assi m c omo
as proteínas e lipídios que faze m pa rte da membrana da vesícula. Essas vesículas são reve sti das porproteínas espec íficas, como a cla trina, que auxiliam no reconhecimento e direcionamento a dequadodas vesí cul as. As vesícula s são libe ra das de uma organela e se movem ao longo do citoesque le to a téchegar à organela de destino. Em se guida, ocorre a fusão da vesícula com a membrana da orga nel a,liberando a proteína no interior.
3. Como as proteínas são direcionadas para os compartimentos celulares/organelas corre tos?
Através dos meca nismos de dire c iona mento de proteínas que garantem que elas sejam direciona da s edistri buídas correta mente para os c ompartimentos celulares ou organelas apropriadas, como for amdescritos na questão anterior.
4. Exp lique como ocorre a forma ç ão do lisossomo a partir do endossomo. E como é manti do o pH
ácido nos lisossomos (nece ssário para que as hidrolases ácidas possam agir)?
A formação do lisossomo a partir do endossomo ocorre em duas etapas: 1) fusão do endossom o c omuma vesí cula transportadora de Golgi contendo hidrolases ácidas e 2) acidificação do int er i or doendossom o recé m-formado.Dura nte a fusão, a membrana do endossomo funde-se com a da ve síc ulatransportadora de Golgi, forma ndo uma nova membrana que contém protensão de a mba s a smembranas. As hidrolases ácida s sã o liberadas no interior do novo compartimento e e ssa fusãoresul ta na formaçã o do lisossomo. O pH ácido nos lisossomos é mantido por meio da a ção debombas de prótons ATPase vacuola r, que transportam prótons para o interior do lisossomo, tor nandoseu cont eúdo mais ácido. A açã o de ssas bombas é essencial para a atividade das hidrolases á ci das,pois el as realiz am hidrólise em um ambiente ácido, porém, se o pH não estiver suficient em ent eácido, a hidr ólise não vai ocorrer c orretamente.
5. Qu ais as funções da clatrina e das vesículas COP no transporte vesicular de substânci as pe la
célula?
A cl at rina é uma proteína que forma um revestimento em forma de gaiola ao redor das ve síc ula sdurant e o processo de transporte ve sicular. Ela desempenha um papel fundamental na e ndoci tosemediada por rece ptores e no tra nsporte entre o complexo de Golgi e a membrana plasmáti ca. Al émdisso, el a está envolvida na forma ç ão de vesículas revestidas por clatrina durante a e ndoci tosemediada por rece ptores. Essa é uma via de transporte que permite a internalização sele ti va deproteínas espec íficas da membrana plasmática e de seus ligantes. A clatrina forma um reve sti m ent oem forma de gaiola nas vesícula s que se originam da invaginação da membrana plasm át i ca e ,posteriorme nte, essas vesícula s sã o transportadas para o interior da célula. A clatrina també m e stáenvol vida no transporte de prote ína s entre o complexo de Golgi e a membrana plasmática. El a for m avesículas revestida s por clatrina que transportam proteínas e lipídios do complexo de Gol gi pa ra amembrana plasmátic a, permitind o a secreção de substâncias.
As vesí cul as COPI, por sua vez, se referem ao complexo protéico de revestimento responsáve l pe lavia ret rógrada , entre o Aparato de Golgi e o Retículo Endoplasmático. Trata-se de uma rot a derecuperação de molécula s biológic a s úteis advindas do RE, que podem ser recicladas e reuti l iz adaspela célul a em diversas atividade s fisiológicas. Essa via é importante para evitar dispêndio e xcessivode energia na síntese de novas molé culas, promovendo uma melhor viabilidade termodinâm ic a nahomeostase celula r. Sendo assim, a s COPI são responsáveis por transportar proteínas que pre c isa mret ornar do complexo de Golgi para o RE ou para outras partes do Golgi, a fim de manter o e quilí br ioadequado de proteínas nas diferente s organelas. Por outro lado, as vesículas COPII, se refere m a umcompl exo de proteínas que atua no brotamento de vesículas constitutivas da via anterógrada , ou se ja ,originadas no Retículo Endoplasmá tico e endereçadas ao Aparato Golgiense. Essa via exer ce pa pelfundam ent al nas etapa s iniciais da s atividades secretoras da célula, que são responsáve is pe lotransporte anterógra do de proteín a s a partir do RE para o complexo de Golgi. Elas são form adas pe lainteração das subunidades COP II, c omo SEC23 e SEC24, com a membrana do RE.
6. Faça um resumo das etapas da re spiração celular: glicólise anaeróbica e fosforilação oxidat i va
(produção de acetilc oenzima A, c ic lo do ácido cítrico e cadeia transportadora de elétrons) .
Na glicóli se, ocorre a conversã o da glicose em duas moléculas de piruvato, com a produç ã o de 2moléculas de ATP e 2 de NADH. Esse processo é anaeróbico, ou seja, não precisa de oxigê nio pa raocorrer.
Em segui da, a ace tilcoenz ima A é produzida a partir do piruvato através da entrada em uma sé ri e dereações química s. Através do c ic lo do ácido cítrico, essa molécula é quebrada, liberando NADH,FADH2 e CO2, e produzindo 2 ATP
Por fim, a cade ia transportadora de elétrons é iniciada, com os elétrons sendo transfer idos da smoléculas de NADH e FADH2 pa ra produzir ATP e H2O. Esse processo ocorre na me mbr anamit ocondri al interna e é depende nte de oxigênio, sendo, portanto, chamado de fosforilação oxida ti va.
No total, a respiraç ão celula r produz até 36 moléculas de ATP por molécula de glicose, sendo e sseprocesso essenc ial para a sobrevivê nc ia das células e organismos.
7. Representa, sob a forma de tabe la, a contabilidade energética da respiração aeróbi ca por
molécu la de glicose.
	
Etap as
	
ATP
produz ido
	
NADH
produzido
	
FADH2
produzido
	
ATP (apartir deNADH)
	
ATP (apartir deFADH2)
	
Gl icóli se
	
2
	
2
	
0
	
0
	
0
	
Produ ção deAcetil -CoA
	
0
	
2
	
0
	
0
	
0
	
Cicl o deKrebs
	
2
	
6
	
0
	
0
	
0
	
Fosforilaç ão
	
0
	
0
	
0
	
28-32
	
4
A respi ração aeróbic a de uma molé c ula de glicose produz um total de 30-32 moléculas de ATP. Aglicóli se produz 2 molécula s de ATP e 2 moléculas de NADH. A produção de acetil-CoA produz 2moléculas de NADH. O ciclo do á c ido cítrico produz 2 moléculas de ATP, 6 moléculas de NADH e 2moléculas de FADH2. Por fim, a fosforilação oxidativa utiliza os elétrons transportados pe lo NADHe FADH2 para produzir um gran de número de moléculas de ATP.
8. Exp lique o processo da fotossínte se (inclua nele as reações da fase clara (fotoquími ca) e as
reações da fase escur a (química )).
A fotossínt ese é um processo que oc orre nas plantas, algas e algumas bactérias, em que a e nergiasolar é convertida em energia química e armazenada em moléculas orgânicas, como a gli cose. Afotossínt ese ocorre em duas fases distintas: a fase clara (fotoquímica) e a fase escura (químic a) .
A fase cl ara ocorre nos cloroplastos, organelas da célula responsáveis pela fotossíntese. Nessa fa se , aenergia solar é absorvida pelas molé culas de clorofila presentes nos tilacoides dos cloropl ast os. Aenergia solar é convertida em en e rgia química, que é usada para produzir ATP (adenosina tr i fosf at o)e NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato).
A fase escura ocorre no estroma dos cloroplastos, após a fase clara ter ocorrido. Nessa fa se , a smoléculas de ATP e NADPH produz idas na fase clara são usadas para produzir moléculas orgâ nic as,como a glicose .
9. Exp lique a relação entre o tra nsporte de elétrons, o bombeamento de prótons e a sí nt ese de
ATP nas organelas transdutoras de energia.
A rel ação entre o transporte de e lé trons, o bombeamento de prótons e a síntese de ATP oc orre na sorganelas transdutora s de energia , como as mitocôndrias em células eucarióticas. Dur ant e arespi ração celula r, a energia é ex tra ída do alimento e transformada em energia química na for m a deATP. Isso aconte ce por meio de uma série de reações químicas complexas que envolvem o tr anspor tede el ét rons e o bombeame nto de prótons.
O transporte de elétrons ocorre na c a deia transportadora de elétrons dentro da mitocôndria, onde umaséri e de proteínas transportadora s de elétrons transferem elétrons de uma molécula para outr a. Issoresul ta na criaç ão de um gra die nte de prótons na membrana interna da mitocôndria , pois atransferência de elétrons bombe ia prótons do ambiente intramitocondrial para o e spa çointermembranoso.
Essa diferenç a de conce ntraçã o de prótons (gradiente iônico) é então utilizada pela ATP sint ase pa raproduzi r ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico. Esse processo é conhecido como fosf oril aç ã ooxidativa. A ATP sintase é uma e nz ima que se localiza na membrana interna da mitocôndr ia , e e lautil iza o fluxo de prótons para ge ra r a energia necessária para sintetizar ATP.
Assim, o tr ansporte de elétrons e o bombeamento de prótons estão intimamente relaciona dos àsíntese de ATP nas organela s tra nsdutoras de energia, pois a energia produzida por esses proc e ssos éutil izada pela ATP sintase para ge ra r ATP. Em suma, o transporte de elétrons e o bombea me nto deprótons cri am um gradiente químic o que é usado pela ATP sintase para produzir ATP a pa rti r deADP e fosfato inorgânico.
10. Analise e interprete a seguinte fr ase do compositor Caetano Veloso: “Luz do sol que a fol hatraga e traduz em verde novo...”.
Essa frase de Caeta no Veloso suge re uma conexão entre a natureza (especificamente a folha de umaárvore) e a luz do sol. A luz do sol é responsável por nutrir e energizar a folha, que traduz e ssaenergia em clorofila e produz a c or ve rde característica das plantas. O uso da palavra "novo" ta mbé mimpl ica a ideia de renovaç ão e c ontinuidade do ciclo da vida. A frase pode ser interpretada c omouma refl exã o sobre a relaç ão en tre o ser humano e a natureza, e como a luz do sol é um e le me ntofundam ent al para a existênc ia e re novação da vida na Terra.